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，Vft＜1.5V，Ift＞70mA。

    TDA1023的应用电路比较简单，成本很低，并且设计简单。