專利名稱：脈寬調(diào)制型交流調(diào)光電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電照明的脈寬調(diào)制型交流調(diào)光電路。
調(diào)光器能根據(jù)人們的需要調(diào)節(jié)燈光亮度，有電阻式、變壓器式、電抗器式、電子管式等，六十年代出現(xiàn)了延用至今的可控硅(晶閘管)調(diào)光器?？煽毓枵{(diào)光器通過控制極脈沖的移相，改變可控硅開通的相位，調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到調(diào)光目的?？煽毓杞涣髡{(diào)光器具有重量輕、體積小、控制方便、能量損耗低、可靠性高、易于維修等優(yōu)點(diǎn)。但是可控硅調(diào)光器在使用過程中，受到可控硅元件本身開關(guān)特性的限制，產(chǎn)生的高頻諧波、射頻干擾不僅使電網(wǎng)正弦波畸變，電能質(zhì)量下降，而且在舞臺(tái)和電視演播室的使用時(shí)干擾音響、攝錄像設(shè)備的正常使用。可控硅調(diào)光器所產(chǎn)生的干擾問題，在中華人民共和國文化部舞臺(tái)電子設(shè)備檢測所、浙江省舞臺(tái)電子技術(shù)研究所、華東藝術(shù)科技情報(bào)網(wǎng)、浙江省藝術(shù)科技情報(bào)網(wǎng)聯(lián)合出版的《藝術(shù)科技》1990年第一期專題探討“可控硅調(diào)光器諧波的測量分析方法初探”及1991年第一期專題探討“亟待解決的課題-舞臺(tái)可控硅調(diào)光器干擾限值標(biāo)準(zhǔn)的制定”兩文有詳盡的分析、探討。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種調(diào)光效果好，輸出為包絡(luò)線是工頻正弦波、占空比可調(diào)的交流電壓，對(duì)電網(wǎng)、外界干擾極小的脈寬調(diào)制型交流調(diào)光電路。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的有控制部分、驅(qū)動(dòng)部分及主電路部分構(gòu)成脈寬調(diào)制型交流調(diào)光電路，主電路部分采用改變半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的開通與關(guān)斷時(shí)間來改變接至其后的整流橋的內(nèi)阻以達(dá)到改變與整流橋串聯(lián)的負(fù)載燈泡兩端電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)光的，半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的通斷由控制部分產(chǎn)生的經(jīng)過驅(qū)動(dòng)部分放大的占空比可調(diào)的調(diào)制波控制。


圖1為本發(fā)明電路方框圖。
圖2為本發(fā)明電路電原理圖一。
圖3為本發(fā)明電路電原理圖二。
下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述有控制部分I、驅(qū)動(dòng)部分Ⅱ及主電路部分Ⅲ構(gòu)成脈寬調(diào)制型交流調(diào)光電路。主電路部分Ⅲ采用改變半導(dǎo)體功率開關(guān)器件301的開通與關(guān)斷時(shí)間來改變接至其后的整流橋302的內(nèi)阻以達(dá)到改變與整流橋302串聯(lián)的負(fù)載燈泡303兩端電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)光的，半導(dǎo)體功率開關(guān)器件301的通斷由控制部分I產(chǎn)生的經(jīng)過驅(qū)動(dòng)部分Ⅱ放大的占空比可調(diào)的調(diào)制波控制。半導(dǎo)體功率開關(guān)器件301與整流橋302之間聯(lián)接著由電感L1、電容C6、C7組成的л型濾波器。
實(shí)施例控制部分I由三角波發(fā)生器101、比較器102、整形器103組成。三角波發(fā)生器101中的場效應(yīng)管BG1和二極管D1-4構(gòu)成雙電流源，供電容C2的充放電電流;運(yùn)算放大器A1和電阻R2、R3、電容C1構(gòu)成多諧振蕩器，調(diào)節(jié)雙電流源中電位器W1，就可以改變BG1的飽和電流，改變C2充放電速率，使輸出三角波的頻率從1Hz到20KHz連續(xù)可調(diào);運(yùn)算放大器A2作為緩沖放大器;運(yùn)算放大器A3作加法放大器用，電源經(jīng)電阻R4R5分壓后再經(jīng)R6與經(jīng)過R7的A2輸出的三角波電壓在A3同相端疊加，由放大倍數(shù)為(1+R9/R8)的運(yùn)放A3放大，將上述三角波的整個(gè)波形往上抬，最低點(diǎn)提高到OV。比較器102為運(yùn)算放大器A4，控制信號(hào)由電位器W2給定，從OV至10V之間可變，經(jīng)電阻R10、R11分壓后變?yōu)锳3輸出三角波的幅值范圍內(nèi)，當(dāng)a點(diǎn)電壓大于b點(diǎn)電壓則A4輸出高電平，反之輸出低電平。整形器103為運(yùn)算放大器A5，A4輸出脈沖經(jīng)A5TTL反相器整形后變成波形較好的脈沖，其脈沖的高電平為TTL高電平，低電平為TTL低電平。改變?nèi)遣l率即改變輸出脈沖的頻率，當(dāng)輸出脈沖頻率一定時(shí)，改變W2給定的控制信號(hào)，C點(diǎn)輸出脈沖寬度就相應(yīng)變化，突現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制，給定控制信號(hào)大，脈沖寬度則寬。
驅(qū)動(dòng)部分Ⅱ是由光電耦合管BG2及驅(qū)動(dòng)保護(hù)集成塊A6組成。BG2起著將主電路部分Ⅲ強(qiáng)電部分與控制部分I弱電部分隔離的作用，限流電阻R12限制BG2一次側(cè)的工作電流，C點(diǎn)的脈寬調(diào)制波形通過BG2耦合，在BG2二次側(cè)接電阻R13點(diǎn)上形成一個(gè)相同的脈沖電壓。A6實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的最優(yōu)基極(柵極)驅(qū)動(dòng)和保護(hù)，接于A67腳的電阻R14決定了功率開關(guān)晶體管BG3的最小導(dǎo)通時(shí)間tonmin;接于A69、10腳與11腳之間的電阻R15決定門限電壓VRSD;A62腳接一負(fù)電源V和作為濾波用的電容C4接于A615腳與和BG2二次側(cè)相連的14腳之間的電阻R16是半導(dǎo)體功率開關(guān)晶體管BG3基極電流的限流電阻;電阻R17、R18、R19、電容C3、電流互感器LA組成了集電極電流檢測回路，如果集電極電流超過極限值，由此檢測回路檢測的信號(hào)送到A612腳，經(jīng)過A6內(nèi)部電路比較，能迅速封鎖集成塊的輸出脈沖直到輸入信號(hào)的下一次正跳變;接于A613腳的二極管D5是對(duì)功率晶體管BG3集電極-發(fā)射極的監(jiān)控，防止功率晶體管BG3退飽和，使BG3處于開關(guān)工作狀態(tài);接于A6I、16腳的電阻R20對(duì)功率晶體管BG3提供最優(yōu)基極驅(qū)動(dòng)。
主電路部分Ⅲ有半導(dǎo)體功率開關(guān)器件301、л型濾波器、整流橋302、負(fù)載燈泡303組成，半導(dǎo)體功率開關(guān)器件301為功率晶體管BG3;л型濾波器由電感L1、電容C6、C7構(gòu)成;整流橋302由二極管D8～11構(gòu)成，負(fù)載燈泡303為燈泡RL。由控制部分I來的頻率固定、占空比可調(diào)的矩形脈沖波輸入BG3基極，就能改變BG3的開通與關(guān)斷時(shí)間，改變了接其后的整流橋302的內(nèi)阻，從而改變了與整流橋302串接的負(fù)載燈泡303兩端的電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)光的目的。由于BG3基極高頻脈沖對(duì)集電極工頻電壓經(jīng)整流后波形進(jìn)行調(diào)制，所以在負(fù)載燈泡303兩端的電壓為包絡(luò)線為工頻正弦波、占空比可調(diào)的交流電，此交流電的占空比即幅度隨著輸入BG3基極脈沖寬度而改變。л型濾波器濾去BG3輸出的調(diào)制波包絡(luò)線的高頻分量，當(dāng)BG3關(guān)斷時(shí)，與電容C6并聯(lián)的電阻R22為C6的放電電阻，并在L1上串聯(lián)的電阻R23與二極管D7為L1的釋放回路，兩條支路能量釋放的同時(shí)，C7通過L1向R22放電，并在R22上的并聯(lián)的二極管D6、電阻R21與串聯(lián)的電容C5組成吸收回路，將開關(guān)損耗從BG3移至R21上，降低BG3結(jié)溫Tj，增加開關(guān)速度，減小導(dǎo)通峰值電流。
上述的三角波發(fā)生器還可以采用鋸齒波、計(jì)算機(jī)等其他信號(hào)發(fā)生器。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)可控硅調(diào)光電路相比，克服了現(xiàn)有技術(shù)的“電磁污染”問題，本發(fā)明輸出的是包絡(luò)線為工頻正弦波、占空比可調(diào)的交流電壓，其諧波分量相對(duì)基波分量很小。對(duì)P≈1.2KW交流調(diào)光電流諧波分量比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下可控硅SCR調(diào)光電路α＝90°，1次諧波分量為3.270A、3次為1.713A、5次為0.586A、7次為0.546A、9次為0.345A、11次為0.320A，……;而脈寬調(diào)制型交流調(diào)光電路在相應(yīng)的輸出電壓為90V時(shí)1次-11次諧波分量分別為3.036A、0.037A、0.042A、0.017A、0.006A、0.014A，在輸出電壓為110V時(shí)，1次-11次諧波分量分別為3.563A、0.082A、0.074A、0.021A、0.023A、0.016A。所以，本發(fā)明具有調(diào)光效果好，對(duì)電網(wǎng)、對(duì)外界干擾極小的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種脈寬調(diào)制型交流調(diào)光電路，有控制部分、驅(qū)動(dòng)部分及主電路部分，其特征在于主電路部分Ⅲ采用改變半導(dǎo)體功率開關(guān)器件301的開通與關(guān)斷時(shí)間來改變接至其后的整流橋302的內(nèi)阻以達(dá)到改變與整流橋串聯(lián)的負(fù)載燈泡303兩端電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)光，半導(dǎo)體功率開關(guān)器件301的通斷由控制部分Ⅰ產(chǎn)生的經(jīng)過驅(qū)動(dòng)部分Ⅱ放大的占空比可調(diào)的調(diào)制波控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬調(diào)制型交流調(diào)光電路，其特征在于半導(dǎo)體功率開關(guān)器件301與整流橋302之間聯(lián)接著由電感L1、電容C6、C7組成的л型濾波器。
全文摘要
一種脈寬調(diào)制型交流調(diào)光電路，有控制部分、驅(qū)動(dòng)部分及主電路部分。其主電路部分采用改變半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的開通與關(guān)斷時(shí)間來改變接至其后的整流橋的內(nèi)阻以達(dá)到改變與整流橋串聯(lián)的負(fù)載燈泡兩端電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)光。半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的通斷由控制部分產(chǎn)生經(jīng)驅(qū)動(dòng)部分放大的占空比可調(diào)的調(diào)制波控制。該電路調(diào)光效果好，輸出為包絡(luò)線是工頻正弦波、占空比可調(diào)的交流電壓，對(duì)電網(wǎng)、外界干擾極小。
文檔編號(hào)H05B39/04GK1070303SQ91108879
公開日1993年3月24日 申請(qǐng)日期1991年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月6日
發(fā)明者王健步, 俞健, 蘇苗龍, 朱惠英 申請(qǐng)人:浙江舞臺(tái)電子技術(shù)研究所