比例控制双向可控硅触发电路设计
零电压开关控制器集成电路可用作控制电阻性加热器负载。这类控制器在市电过零时产生输出脉冲、来触发与加热器串接在一起的双向可控硅，因而有最低化的射频干扰和市电电压瞬变。温度或功率零电压开关控制器有许多品种和型号，本文仅以飞利浦公司生产的tda1023为例，来说明此类ic的工作原理及应用。
一、tda1023的基本结构、引脚功能及其特点
tda1023采用16引脚dil封装，引脚排列如图1所示。
tda1023芯片电路主要由电源电路、输入缓冲器、定时电路、故障一安全电路、过零检测器和输出脉冲放大器组成，如图2所示。
tda1023的引脚功能如附表所列。
1.电源电压vcc直接从市电线路上获得，典型值是13.7v，平均电源电流(irx)为10ma，并为外部温度传感桥路提供8v的稳定电压(vz);
2.触发脉冲宽度tw(典型值为200μs)、触发脉冲串重复时间tb(在ct=68μf下的典型值是41s)及比例区间宽度均可调节，输出电流不大于150ma(平均电流不大于30ma);
3.滞后电压及相应的滞后温度可以调节。
二、工作原理
1.电源及其操作
tda1023的电源电路及外部元件连接如图3所示。220v市电经二极管d1和电阻rd加至ic脚16与脚13之间，其中ic脚13(vee)连接市电零线。在市电正半周，通过rd的电流对外部平滑电容器cs充电，直到ic脚16从内部稳压二极管获得稳定电压为止。rd的选择应能为ic正常工作提供电流。在市电工作负半周，电容cs上存贮的电荷放电为电路提供工作电流。cs容量的选择，必须能维持vcc最低电压值(12v)。
2.温度控制
负载平均功率通过变更触发脉冲串的持续时间变化，而触发脉冲串的持续时间取决于控制输入c1(⑥脚)与参考输入ur(⑦脚)或br(⑨脚)之间的电位差。对于5℃～30℃的最佳化室温控制可利用ic转换电路实现。当ic的qr(⑧)脚连接到urc(⑦脚)时，br(⑨)脚用作参考输入，保证有一个精确的线性室温设置。若不需用转换电路，ur(⑦脚)用作参考输入，br(⑨脚)必须连接到vz({11}脚)。对于比例功率控制，ur({7}脚)必须连接到tb(脚{12})，br({9}脚)必须连接到vz({11}脚)。
3.比例范围控制
如果比例范围控制输入pr({5}脚)开路，在c1({6}脚)上的80mv信号变化，可使占空比从0%到100%变化，相应的温度差为1k。如果{5}脚接地，比例范围增加到400mv(即5k)。如果在{5}脚与地之间连接一只电阻，当其为3.3kω时，比例范围为160mv;若电阻阻值是430ω，比例范围则为320mv。
4.滞后控制
当滞后控制输入hys({4}脚)开路时，器件内部带一个20mv的滞后，相应的温度控制为0.25k。若{4}脚接地，滞后增加到320mv(相应的温度增加到4k)。如果在{4}脚与地之间连接一支1.8kω到9.1kω的电阻，滞后则从100mv变化到40mv。
5.触发脉冲宽度调节
tda1023的输出触发脉冲宽度tw可以通过{10}脚外部同步电阻rs来调节。在市电电压(vs)一定时，tw随rs增加而增大，与{10}脚上的输入电流成反比。图4示出了tw随rs和vs变化而变化的关系曲线。
6.输出电流调节
tda1023的输出级是开路发射极输出，产生正向触发脉冲。输出级带最大电流限制和短路保护功能。当输出脉冲稳定在10v时，最大输出电流为150ma。为减小总电源电流和功率耗散，必须在ic的{3}脚与可控硅的门极之间连接一支电阻rg，以限制输出电流。在220v、50hz的市电电压下，ic{3}脚(q)上的平均输出电流i3(av)与rg及rs之间的关系曲线如图5所示。
三、应用电路实例
图6示出的是1.2kw～2kw加热器控制电路。vs为220v(50hz)，温度范围为5℃～30℃。tda1023{6}脚与{13}脚之间连接的ntc热敏电阻rt1，在25℃下的阻值是22kω，用做温度感测。双向可控硅采用bt139，在25℃下，vft70ma。
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tda1023的引脚功能如附表所列。
1.电源电压vcc直接从市电线路上获得，典型值是13.7v，平均电源电流(irx)为10ma，并为外部温度传感桥路提供8v的稳定电压(vz);
2.触发脉冲宽度tw(典型值为200μs)、触发脉冲串重复时间tb(在ct=68μf下的典型值是41s)及比例区间宽度均可调节，输出电流不大于150ma(平均电流不大于30ma);
3.滞后电压及相应的滞后温度可以调节。
二、工作原理
1.电源及其操作
tda1023的电源电路及外部元件连接如图3所示。220v市电经二极管d1和电阻rd加至ic脚16与脚13之间，其中ic脚13(vee)连接市电零线。在市电正半周，通过rd的电流对外部平滑电容器cs充电，直到ic脚16从内部稳压二极管获得稳定电压为止。rd的选择应能为ic正常工作提供电流。在市电工作负半周，电容cs上存贮的电荷放电为电路提供工作电流。cs容量的选择，必须能维持vcc最低电压值(12v)。
2.温度控制
负载平均功率通过变更触发脉冲串的持续时间变化，而触发脉冲串的持续时间取决于控制输入c1(⑥脚)与参考输入ur(⑦脚)或br(⑨脚)之间的电位差。对于5℃～30℃的最佳化室温控制可利用ic转换电路实现。当ic的qr(⑧)脚连接到urc(⑦脚)时，br(⑨)脚用作参考输入，保证有一个精确的线性室温设置。若不需用转换电路，ur(⑦脚)用作参考输入，br(⑨脚)必须连接到vz({11}脚)。对于比例功率控制，ur({7}脚)必须连接到tb(脚{12})，br({9}脚)必须连接到vz({11}脚)。
3.比例范围控制
如果比例范围控制输入pr({5}脚)开路，在c1({6}脚)上的80mv信号变化，可使占空比从0%到100%变化，相应的温度差为1k。如果{5}脚接地，比例范围增加到400mv(即5k)。如果在{5}脚与地之间连接一只电阻，当其为3.3kω时，比例范围为160mv;若电阻阻值是430ω，比例范围则为320mv。
4.滞后控制
当滞后控制输入hys({4}脚)开路时，器件内部带一个20mv的滞后，相应的温度控制为0.25k。若{4}脚接地，滞后增加到320mv(相应的温度增加到4k)。如果在{4}脚与地之间连接一支1.8kω到9.1kω的电阻，滞后则从100mv变化到40mv。
5.触发脉冲宽度调节
tda1023的输出触发脉冲宽度tw可以通过{10}脚外部同步电阻rs来调节。在市电电压(vs)一定时，tw随rs增加而增大，与{10}脚上的输入电流成反比。图4示出了tw随rs和vs变化而变化的关系曲线。
6.输出电流调节
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图6示出的是1.2kw～2kw加热器控制电路。vs为220v(50hz)，温度范围为5℃～30℃。tda1023{6}脚与{13}脚之间连接的ntc热敏电阻rt1，在25℃下的阻值是22kω，用做温度感测。双向可控硅采用bt139，在25℃下，vft70ma。
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