基于KC05集成電路的單相交流調壓控制的研究

摘 要：燈光明暗的調整、交流電動機轉速的控制、電熱溫度的控制和交流穩壓器等在我們周圍隨時可見的現象中，看似不同的控制對象，實則都屬于電壓的控制。電壓的控制中我們常用的兩種方法便是與自耦變壓器調壓和交流電路調壓。而交流調壓電路控制比起自耦變壓器調壓具重量輕、體積小，更方便，調節速度更快的優點。

關鍵詞：集成電路；單向交流調壓控制

一、KC05集成移相觸發器

（一）KC05的特點

在交流調壓電路中，觸發晶閘管的電路有很多，但集成移相觸發器KC05被廣泛的運用在交流調壓電路中。KC05集成移相觸發器常用在對雙向晶閘管或兩個反向并聯的晶閘管線路的交流相位控制。KC05具有移相范圍寬、鋸齒波線性好、易于集中控制、有失交保護、控制方式簡單、輸出電流大等優點。可以用在交流調壓電路，同樣也適用于單相或三相半控或全控橋式整流線路的相位控制。

（二）KC05內部原理分析

1.同步檢測電路

由VD1-VD4和V1、V2組成同步檢測電路。交流電源同步變壓器連接芯片腳15、腳16。當同步電壓大于或者小于3個PN結開啟電壓值和時，V1、V2導通；當同步電壓接近零時，即小于3個PN結開啟電壓值之和時，V1、V2截止， V3、V5導通，由此來產生鋸齒波電壓，二極管組成了鉗位電路，腳15、腳16之間的電壓為正負交叉出現的近似梯形波電壓。

2.鋸齒波電路

由V3、V5、V6 、Vdz1及V5發射極腳4的外接電容C1構成鋸齒波電路。當同步電壓過零時，V1、V2截止，V3、V5導通并電容C1充電；當同步電壓過零之后，V1、V2導通，V3、V5截止，電容C1的電荷經V6恒流放電。電容C1的充放電作用使其兩端電壓形成鋸齒波。由于串聯Vdz1使C1兩端電壓充至穩壓值8伏左右，成為鋸齒波電壓的峰值。鋸齒波電壓的斜率，既反映充電速度的快慢，通過V6外接偏置電阻R1的大小來改變。

3.移相電路

由V8、V9、V10、Vdz2、V11組成移相電路。V7、V8、V9為差動放大電路，起到比較放大的作用。將你通過可調電阻調節的電壓通過KC05的腳6，輸入V9的基極同送入V8的鋸齒波電壓進行比較。當鋸齒波電壓大于移相電壓時，V8導通，V9、V10、Vdz2、V11截止；當鋸齒波電壓小于移相電壓時，V9、V10、Vdz2、V11導通，V11的導通經過脈沖形成環節產生脈沖輸出。

4.脈沖電路

由VD8、V12、V13、V14，腳13外接電容C2、腳10外接電阻R2組成脈沖電路。當V11導通時，調整偏置電阻大小R2使V12導通，此時腳13的電壓大于腳12的電壓，C2經VD8、V12進行充電。當V11導通時，電容C2上的電荷以反壓的形式加于VD8與V12發射結兩端，迫使V12截止。此時V13、V14導通，通過外接驅動電路觸發雙向晶閘管。同時C2由15伏電源、R2、V11反向充電左負右正，腳10電壓逐步上升，當該電壓大于VD8和V12開啟電壓時，V12導通，V13、V14截止，輸出脈沖終止。

二、單相交流調壓電路

（一）電路組成

該電路由KC05為核心組成的單相交流調壓系統，通過觸發雙向晶閘管VT1達到調節燈泡兩端交流電壓的目的，從而調節燈泡的亮度。該電路由主電路、觸發電路等幾部分組成。

主電路220V單相交流電壓經過變壓器調壓至50V交流電壓，由雙向晶閘管VT1、燈泡和熔斷器FU串接后接入單相交流50V電路中，由KC05腳9輸出的脈沖導通雙向晶閘管在正負半周，從而起到改變燈泡兩端的交流電壓的作用。

觸發電路由KC05和外圍電路組成。通過變壓器降壓到30V加到腳15、腳16兩端形成同步控制電壓；將腳2和腳12短接，形成失交保護；腳4外接電容C1通過電容充放電形成鋸齒波；腳5接可調電阻控制移相范圍；腳6外接通過可調電阻RP2調節后的移相電壓，移相電壓與KC05腳4的鋸齒波電壓進行比較，在它們的交點處，使產生觸發脈沖。

（二）純電阻負載

燈泡屬于純電阻負載，交流調壓電路輸入電壓ui、輸出電壓uo、觸發脈沖的波形如圖所示。

當α=0時，輸出電壓與輸入電壓相同，此時最大；當α=π時，改輸出電壓為0，通過改變控制角α大小，改變輸出電壓的波形，使輸出波形變得殘缺，因此輸出電壓的有效值隨控制角的不同而不同，但波形也因非正弦引起了諧波的問題。

交流輸出電壓u0，有效值U與控制角α的關系為：

電阻負載下單相交流調壓輸出電壓諧波比例。

基波和各次諧波電壓有效值為：

可以看出基波和各次諧波電壓標么值是隨控制角α的變化曲線，其電壓基值取為U1。可以看出，隨α增大，波形畸變嚴重，諧波含量增大。

隨著電子產業向體積更小、響應更快、穩定性更好的方便迅速發展，交流調速技術更廣的運用在電機調速的方面，以其更寬的調速范圍、更高的穩定精度、更快的動態響應以及在四象限作可逆運行等良好的技術性能，取代串電阻、串頻敏、自耦變壓器等調速方式。從交流調速傳動的客觀發展趨勢我們看到，今后它完全可以和直流傳動相媲美、相抗衡，并有取代的趨勢。

作者簡介：

梁娟（1982-），女，甘肅人，碩士，電氣講師，主要研究方向：電氣自動化、電子信息。