实验一：西门子TCA785集成触发电路实验V3.0版.doc
基于TCA785移相触发器的中频感应加热电源
中频感应加热电源用于各种金属材料及五金工具、机械零部件感应热处理（淬火、退火、回火），局部或整体透热、熔炼、热锻、热镦、钎焊和烧结等。
早期SPWM中频电源多采用分立器件构成，系统中的振荡器、比较器、死区发生器、驱动等需要十分谨慎的调节，且可靠性不高，现在这种方案已很少采用；后来出现了单片集成SPWM控制器，如HEF4752V等，将振荡器、比较器、运放等集成于单片IC内部，大大简化了系统设计，系统可靠性也大为提高；随着高速单片机和低价位DSP的出现，数字化中频电源开始广泛使用，与此同时还出现了可编程数字化SPWM发生器，如SA83等，进一步简化了系统设计，提高了系统可靠性。
但是所有这些控制方案在构成一个完整的电源系统时都需要至少三路隔离电源，电源体积很难进一步减小。
因此，笔者开发研制出一种基于TCA785芯片的三相全控桥整流电路作为中频电源，其主电路原理如图1所示，在现场使用中收到了良好的效果。
图1 三相全控整流桥电路原理图TCA785移相触发器简介TCA785是德国西门子公司开发的第三代晶闸管单片移相触发集成电路，与原有的KJ系列或KC系列晶闸管移相触发电路相比，它对零点的识别更加可靠，输出脉冲的齐整度更好，而移相范围更宽，且由于其输出脉冲的宽度可人为自由调节，所以适用范围更广。
TCA785芯片为双列直插式16引脚大规模集成电路，如图2所示，其引脚5为同步电压输入端，通过不同的电阻可接不同的同步电压，当接200kΩ电阻时，同步电压可直接接220V，在应用中，需接保护作用的正反向并联的二极管限幅电路；引脚9为锯齿波电阻连接端，电阻阻值决定引脚10上电容C10的充电电流和引脚10锯齿波电压的高低，其应用范围为3～300kΩ；引脚10为锯齿波电容Cl0连接端，其应用范围在500pF～1F ；引脚11为输出脉冲移相控制直流电压输入端，在其有效范围0.2V～( Vcc-2)V内连续变化时，输出脉冲的相位可在0°～180°间连续变化；引脚14、15 为输出脉冲端，该两端可输出宽度变化、相位互差180°的脉冲，脉冲宽度受引脚12外接电容值控制。
电力电子(晶闸管整流)
一、概述二、课程设计方案本次课程设计的要紧内容是利用晶闸管整流来设计直流电机操纵系统，要紧设计内容有1、电路功能：〔1〕、用晶闸管缺角整流实现直流调压，操纵直流电动机的转速。
〔2〕、电路由主电路与操纵电路组成，主电路要紧环节：整流电路及保卫电路。
操纵电路要紧环节：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保卫电路。
〔3〕、主电路电力电子开关器件采纳晶闸管、IGBT或MOSFET。
〔4〕、系统具有完善的保卫2、系统总体方案确定3、主电路设计与分析〔1〕、确定主电路方案〔2〕、主电路元器件的计算及选型〔3〕、主电路保卫环节设计4、操纵电路设计与分析〔1〕、检测电路设计〔2〕、功能单元电路设计〔3〕、触发电路设计〔4〕、操纵电路参数确定设计要求有一下四点：1、设计思路清晰，给出整体设计框图；2、单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3、分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。
4、绘制总电路图5、写出设计报告；要紧的设计条件有：1、设计依据要紧参数〔1〕、输进输出电压：〔AC〕220〔1+15%〕、〔2〕、最大输出电压、电流依据电机功率予以选择〔3〕、要求电机能实现单向无级调速〔4〕、电机型号布置任务时给定2、可提供实验与仿真条件三、系统电路设计1、主电路的设计〔1〕、主电路设计方案主电路的要紧功能是实现整流，将三相交流电变为直流电。
要紧通过整流变压器和三相桥式全控整流来实现。
整流变压器是整流设备的电源变压器。
整流设备的特点是原方输进电流，而副方通过整流原件后输出直流。
变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称，整流是其中应用最广泛的一种。
作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。
工业用的整流直流电源大局部根基上由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的。
整流变压器是专供整流系统的变压器。
整流变压器的功能：1.是提供整流系统适当的电压，2.是减小因整流系统造成的波形畸变对电网的污染。
集成运算电路实验指导书
实验五集成运算电路一、实验目的应用集成运算放大器分别组成比例、加法和积分运算电路，并验证其运算功能。
二、实验器材1．1台编号为RTMD－4 的模拟电路实验箱2．1块编号为UT70A 的数字万用表3．1台编号为SS-7802A 的双踪示波器4．1台编号为GFG-8255A 的函数信号发生器5．1块编号为LM358 的集成块三、实验内容1．反相比例运算2．同相比例运算3．反相加法运算4．反相积分运算四、实验原理集成运算放大器是一种具有高开环电压放大倍数的直接耦合多级放大电路，当在其外部接入由不同的线性或非线性元、器件组成的输入和负反馈电路时，可以在输入信号与输出信号之间灵活地实现各种特定的函数运算关系。
运算放大器应用在信号的运算方面，可以组成比例、加法、积分等模拟信号运算电路。
图7－1反相比例运算电路原理图图7－2同相比例运算电路原理图图7－3 反相加法运算电路原理图 图7－4 反相积分运算电路原理图五、实验过程1. 实验准备(a) 熟悉编号为LM358 的集成块： LM358内部含有两个运算放大器，其管脚定义如图7－5所示， 第8号管脚是正电源管脚，应连接 +10V 电源；第4 号管脚是负电源管脚，应连接 －10V 电源。
(b) 为了方便电路连线，对原理图中每个信号均进行管脚编号。
例如：在图7－1中，输出信号U o 的编号为1，表示 U o 对应集成块LM358的第1号管脚。
(c) 打开模拟电路实验箱的盖子，接好实验箱的电源线，断开电源开关，在实验箱上放好集成运算电路扩展面板，在扩展面板上配好1片LM358 。
+U CCU OU +–U –图7－5 双运算放大器 LM358 的管脚图2. 反相比例运算的实验过程（1）按照图7－1连线(a) 在图7—1中，用到了1个运算放大器，需要1片编号为LM358的集成块，用导线将LM358的第8 管脚和+10 V 电源相连，第4 管脚和－10 V 电源相连，再用导线将实验箱的地线与实验电路板的地线相连，做到共地连接。
实验一：西门子TCA785集成触发电路实验V3.0版.doc
实验一西门子TCA785集成触发电路实验一、实验目的(1)加深理解锯齿波集成同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。
(2)掌握西门子的Tca785集成锯齿波同步移相触发电路的调试方法。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理单相集成锯齿波同步移相触发电路的内部框图如图3-3所示。
Tca785集成块内部主要由“同步寄存器”、“基准电源”、“锯齿波形成电路”、“移相电压”和“锯齿波比较电路”和“逻辑控制功率放大”等功能块组成。
同步信号从TCA785的第5脚输出，“过零检测”部分对同步电压信号进行检测，当检测到同步信号过零时，信号送“同步寄存器”。
“同步寄存器”输出控制锯齿波发生电路，锯齿波的斜率大小由第9脚外接电阻和10脚外接电容决定；输出脉冲宽度由12脚外接电容的大小决定；14、15脚输出对应负半周和正半周的触发脉冲，移相控制电压从11脚输入。
图3-3 Tca785内部框图典型应用电路如下图所示：图3-4 Tca785锯齿波移相触发电路原理图电位器RP1主要调节锯齿波的斜率，电位器RP2则调节输入的移相控制电压，脉冲从14、15脚输出，输出的脉冲恰好互差180O，可供单相整流及逆变实验用，各点波形请参考图3-5。
图3-5 单相集成锯齿波触发电路的各点电压波形(α=900)电位器RP1、RP2均已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。
四、实验内容(1)Tca785集成移相触发电路的调试。
(2)Tca785集成移相触发电路各点波形的观察和分析。
五、预习要求阅读有关Tca785触发电路的内容，弄清触发电路的工作原理。
六、思考题(1)Tca785触发电路有哪些特点?(2)Tca785触发电路的移相范围和脉冲宽度与哪些参数有关?七、实验方法(1) 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。
电力电子实验报告
第三章实验十二单相交流调压电路实验
一、原理概述
通过改变反并联晶闸管或双向晶闸管的控制角α，从而改变交流输出电压的大小。因为触发脉冲为窄脉冲时，会造成晶闸管工作不对称，所以交流调压电路通常采用宽脉冲或脉冲列触发。
二、实验报告
（2）α=30°时
α=60°时α=90°时
阻感性负载和阻性负载波形相同在此略
（3）在负载侧并联一个续流二极管，使负载电流通过续流二极管续流，而不再经过T1、D1或T3、D2这样可使晶闸管恢复阻断能力。
三、思考题
（1）电路在正常运行情况下，突然把触发脉冲切断或者α角增大到180°，就会产生“失控”。
三、思考题
实现有源逆变的条件有两个
（1）外部条件：外部有一个直流电势，方向与晶闸管导通方向一致，值稍大于变流器侧输出的平均电压。
（2）内部条件：逆变电路的主电路为全控结构，α＞90°，处于逆变区。
本电路直流电势由整流输出电压提供，使用心式变压器进行升压，使直流电势值稍大于变流器侧输出的平均电压。
第三章实验八三相半波可控整流电路实验
二、实验报告
（1）当α=90°时，Ud、UVT波形如图所示。
（2）
（3）由波形可以看出当晶闸管导通时输入电压全部加在输出电压Ud两端，当晶闸管截止时，输入电压全部加在晶闸管两端；带感性负载时，由于电流不能突变，输出电压出现负压，此时电压由变压器提供。
三、思考题
（1）由 知C1越大， 越小，反之，C1越小， 越大。
基于TCA785三相全控桥式晶闸管电机设计
题目：三相全控桥式晶闸管-电动机系统设计初始条件：1．直流电动机额定参数： PN =10KW, UN=220V, I N =50A,n N =1000r/min，电枢电阻Ra=0.5Ω，电流过载倍数λ＝1.5，电枢电感L D =7mH，励磁电压U L=220V 励磁电流I L=1.6A，使用三相可控整流电路，电动机负载，工作于电动状态。
2. 进线交流电源：三相380V3. 性能指标：直流输出电压0-220V，最大输出电流75A，保证电流连续的最小电流为5A。
要求完成的主要任务：1. 三相全控桥式主电路设计（包括整流变压器参数计算，整流元件定额的选择，平波电抗器电感量的计算等）,讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。
2.触发电路设计。
触发电路选型（可使用集成触发器），同步信号的定相等。
3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。
4.提供系统电路图纸不少于一张。
课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。
应画出单元电路图和整体电路原理图，给出系统参数计算过程，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。
时间安排：2011.7.4～2011.7.5 收集资料2011.7.6～2011.7.8 系统设计2011.7.9～2011.7.10 撰写课程设计论文及答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要整流电路由其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要，也是应用的最为广泛的电路，不仅应用于一般工业领域，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统以及其他领域。
三相可控整流电路中应用最多的是三相桥式全控整流电路。
这次设计主要对三相桥式整流电路进行研究。
本此设计主要就是针对直流调速装置，利用晶闸管三相全控桥式整流技术，结合集成触发器芯片，组成晶闸管三相全控桥式整流直流电动机调速系统，主要应用的芯片是TCA785集成移相触发控制芯片，实现调速系统。
同时设计出完整的电气原理图，将分别介绍各个模块的构成原理和使用方法。
基于TCA785移相触发器控制双向可控硅电路原理
0 引言磁粉探伤机由于其结构相对简单、检测速度快、成本低、对环境污染较小等特点，已广泛应用于航空、机械、汽车、内燃机、铁道、船泊等部门。
由于某些车轮轮对荧光磁粉探伤机的退磁不稳定，故需要对周向电流电路控制系统中的可控硅调压方案进行改进。
目前，在生产中使用的磁粉探伤设备中，周向电流多采用2只可控硅反向并联组成调压电路。
而本文则给出了采用TCA785移相触发器对可控硅实现调压的方法。
1 可控硅调压原理和触发方式可控硅具有体积小、重量轻、耐压高、价格低廉、控制灵敏和使用寿命长等优点，它使半导体器件的应用从弱电领域进入强电领域，而且广泛应用于整流、逆变和调压等大功率电子电路中。
可控硅是一种有源开关器件，平时它保持在非导通状态，直到一个较小的控制信号对其触发(或称“点火”)使其导通，而且一旦导通后，即使撤离触发信号，它也保持导通，而要使其关断，可在其阳极与阴极间加上反向电压或将流过可控硅二极管的电流减少到某一个阀值以下。
磁粉探伤机的磁化电路绝大多采用可控硅调压方式来控制周向磁化电流。
1．1 可控硅调压原理可控硅导通和关断的条件是：当阳极电位高于阴极电位且控制极有足够的正向电压和电流时，即可实现从关断到导通；而阳极电位高于阴极电位且阳极电流大于维持电流时，可维持可控硅的导通：阳极电位低于阴极电位或阳极电流小于维持电流时，可控硅便从导通状态变为关断。
产生触发脉冲是可控硅导通的必要条件之一，其质量将直接对可控硅的工作情况和性能造成影响。
因此，产生触发信号的触发电路的可靠性直接关系到可控硅调压装置的质量。
1．2 可控硅的触发方式用可控硅实现交流调压通常有两种触发方式，即过零触发方式和移相触发方式。
过零触发是在电源电压零点附近触发晶闸管导通，并通过改变设定周期内晶闸管导通的周波数来实现交流调压。
可控硅定周期过零触发工作波形如图l所示。
图1 中，Tc为控制信号的周期，t1和t2分别为可控硅的通、断时间，且Tc=t1+t2。
基于TC787芯片三相六脉冲晶闸管控制触发板的设计
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基 于Ｔ Ｃ ７ ８ ７ 芯片 三 相六脉 冲 晶 闸管控 制 触发 板 的设 计
衢 州学院信 电学院 王亚平
【 摘要 】 晶闸管 直流电动机 自动调速 系统是电力电子技术 与 自动控制技术 中的典型 系统， 为 了提 高 自动化调速设备的稳定性． 调试和维修， 通过专 用Ｔ Ｃ ７ ８ ７ ， ￣ ， ． 片三相 六脉冲触 发板训练可进 一步理解相 关理论知识Ｉ 提高 自己实际操作 能力，故障判断能 力和设备检修 能力。这 次制作采用专用 集成触 发嚣 （ ｒ ｃ ７ ８ ７ ￣片） 为核心的 三相 六脉 冲调速控制 系 统， 适用 于５ ｋ ｗ 以下的直流电动机的无级调速。系统采用转速负反馈 ，并具有 电流截止 负反馈环节和集成 比较环节 ，还具备缺 相、过压 和禁止输 出有发光二极管指示。 【 关键词 】保护 电路 ；移相 ；振荡 电路 ；比例积分 电路 Ｔ Ｃ ７ ８ ７ 是 参 照 国 外 最 新 集 成 移 相 触 发 集 成 电 路 而 设 计 的 单 片 专 用 集 成 电路 。 它 可 单 电 源 工 作 ， 亦 可 双 电源 工 作 ，适 用 于 三 相 晶 闸 管 移 相 触 发 ， 它 足 目前 国 内 外 市 场 上 广 泛 使 用 的 Ｔ Ｃ Ａ ７ ８ ５ 及Ｋ Ｊ（ 或Ｋ Ｃ ） 系 列 移 相 触 发 集 成 电路 的 换 代 产 品 ， 与Ｔ Ｃ Ａ ７ ８ ５ 及Ｋ Ｊ（ 或Ｋ ｃ）系 列 移 相 触 发 集 成 电 路 相 比 。 具 有 功 耗 小 、 功 能 强 、 输 入 阻 抗 高 、 抗 干 扰 性 能 好 、 移 相 范 围 宽 、 外 接 元 件 少 等 优 点 。 只 需 要 一 块 这 样 的 集 成 电 路 ，就 可 以 完 成 三 块 Ｔ ｃ Ａ ７ ８ ５ 与 一块 Ｋ ． １ ０ ４ １ 、 一 块Ｋ Ｊ ０ ４ ２ 或 五 块Ｋ Ｊ（ 三块Ｋ Ｊ Ｏ ０ ４ 、一块Ｋ Ｊ ０ ４ ２ 、 一 块Ｋ Ｊ ０ ４ １ 、或Ｋ Ｃ） 系 列 器 件 组 合 才 能 具 有 的 三 相移相 功 能 。因此Ｔ Ｃ ７ ８ ７ 可 广 泛 应 用 于 三 相 全 控 、 三 相 半 控 、三 相 过 零 等 电 力 电 子 、机 电 一 体 化 产 品 的 移 相 触 发 系 统 ，从 而 取 代 Ｔ Ｃ Ａ ７ ８ ５ 、 Ｋ Ｊ Ｏ ０ ９ 、Ｋ Ｊ Ｏ ０ ４ 、Ｋ Ｊ ０ ４ １ 、Ｋ Ｊ ０ ４ ２ 等 同 类 电路 ， 可 提 高 触 发 板 的 可 靠 性 、缩 小 体 积 和 降低 成 本 。 Ｔ Ｃ ７ ８ ７ 芯片技术指标 技术指标 ： １ ． 同 步 信 号要 求 三 个 分 立 电 源 变 压 器 采 样 输 入 ， 以便 在 缺 相 时 能 正 确 判 断 。 ２ ． 同 步 滤 波 网 络 可 消 除 同 步 信 号 的干 扰 ， 有３ ０ 度 相 移 调 节 ， 能 对 三 相 同 步 均 衡 进 行 微 调 ， 使 控 制 板 与 系 统 有 良好 配 合 。 ３ ． 触发 电路 采用Ｔ Ｃ ７ ８ ７ Ｄ Ｓ ， 电 路 设 计 集 中 式 恒 流 源 ， 三 相 锯 齿 波 线 性 好 ，一 致 性 好 。 ４ ． 电路对 同步信号的正反 序有识别 能力 ， 并 改 变 相 应 的 补 脉 冲 。 在 缺 相 时 电路 禁 止 脉 冲 输出 。 ５ ． 电 路 有 软 起 功 能 ，加 电 和 复 位 电路 都 将 软起动 。 ６ ． 设 计 有 比例 积 分 电路 ，输 入输 出从板 上 引 出 ，可 以手动 开 环 控制 ，也可 以闭 环 自动 控制 。 ７ ． 有 过 流 或 过 压 的 锁 定保 护 控 制 ，域 值 可 调 ，故 障 排 除 后 有 复位 键 复位 。 ８ ． 缺 相 、过 压和禁止输 出有发 光二极 管指示 ９ ． 输 出 为 双 调 制 脉 冲 列 ， 适 配 脉 冲 变 压 器 触 发 ，宽 度 可 调 。 １ ０ ． 板 上 有 整 流 稳 压 电 路 ， 用 户 只 需 外 接 双１ ６ １ ８ Ｖ 的电源即可工作； １ ５ Ｖ 的 双 路 稳 压 电 源 ￣ Ｎ ＋ ２ ４ Ｖ 电 源 从 板 上 引 出。 二 、Ｔ Ｃ ７ ８ ７ 芯 片 结 构 框 图 （ 一 ） 基 本 构 成
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实验一西门子TCA785集成触发电路实验
一、实验目的
(1)加深理解锯齿波集成同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。
(2)掌握西门子的Tca785集成锯齿波同步移相触发电路的调试方法。
二、实验所需挂件及附件
三、实验线路及原理
单相集成锯齿波同步移相触发电路的内部框图如图3-3所示。
Tca785集成块内部主要由“同步寄存器”、“基准电源”、“锯齿波形成电路”、“移相电压”和“锯齿波比较电路”和“逻辑控制功率放大”等功能块组成。
同步信号从TCA785的第5脚输出，“过零检测”部分对同步电压信号进行检测，当检测到同步信号过零时，信号送“同步寄存器”。
“同步寄存器”输出控制锯齿波发生电路，锯齿波的斜率大小由第9脚外接电阻和10脚外接电容决定；输出脉冲宽度由12脚外接电容的大小决定；14、15脚输出对应负半周和正半周的触发脉冲，移相控制电压从11脚输入。
图3-3 Tca785内部框图
典型应用电路如下图所示：
图3-4 Tca785锯齿波移相触发电路原理图
电位器RP1主要调节锯齿波的斜率，电位器RP2则调节输入的移相控制电压，脉冲从14、15脚输出，输出的脉冲恰好互差180O，可供单相整流及逆变实验用，各点波形请参考图3-5。
图3-5 单相集成锯齿波触发电路的各点电压波形(α=900)电位器RP1、RP2均已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。
四、实验内容
(1)Tca785集成移相触发电路的调试。
(2)Tca785集成移相触发电路各点波形的观察和分析。
五、预习要求
阅读有关Tca785触发电路的内容，弄清触发电路的工作原理。
六、思考题
(1)Tca785触发电路有哪些特点?
(2)Tca785触发电路的移相范围和脉冲宽度与哪些参数有关?
七、实验方法
(1) 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。
如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。
在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作；用双踪示波器一路探头观测15V的同步电压信号，另一路探头观察Tca785触发电路，同步信号“1”点的波形，“2”点锯齿波，调节斜率电位器RP1，观察“2”点锯齿波的斜率变化，“3”、“4”互差1800的触发脉冲；最后观测输出的四路触发电压波形，其能否在30°～170°范围内移相?
①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。
②观察“2”点的锯齿波波形，调节电位器RP1，观测“2”点锯齿
波斜率的变化。
③观察“3”、“4”两点输出脉冲的波形，记下各波形的幅值与宽度。
(2)调节触发脉冲的移相范围
调节RP2电位器，用示波器观察同步电压信号和“3”点U3的波形，观察和记录触发脉冲的移相范围。
及输出“G、K”
(3)调节电位器RP2使α=60°，观察并记录U1～U
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脉冲电压的波形，标出其幅值与宽度，并记录在下表中(可在示波器上直接读出，读数时应将示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微调旋钮旋到校准位置)。
八、实验报告
(1)整理、描绘实验中记录的各点波形，并标出其幅值和宽度。
(2)讨论、分析实验中出现的各种现象。
九、注意事项
参照实验一的注意事项。