1、 设计（论文）专用纸力矩电机调速控制器的设计学 校: 学 院: 应用技术学院 姓 名： 专 业 班 级： 电子信息工程 081 指导教师单位: 应用技术学院 指导教师姓名： xx 指导教师职称： 讲 师 设计（论文）专用纸Torque motor speed controller designUniversity: Kunming University of Science and Technology Faculty: Faculty of Applied Technology Name: Wu Wen Ya Professional class: Electronic Informatio
2、n Engineering 081 Faculty Adviser Unit: Faculty of Applied Technology Faculty Adviser Name: Zhang Yue Xian Professional Title: Lecturer 设计（论文）专用纸目录摘要 1ABSTRACT2前言 3第一章 绪论 51.1 力矩电机 51.2 调压调速 61.3 课题研究的背景及其意义 71.4 设计的主要目标任务 7第二章 设计方案及其论证 9第三章 系统硬件电路设计 .123.1 电源模块设计 .123.1.1 电源的方案设计 .123.1.2 元器件的选择 .1
3、23.1.3 电源电路的电路图 .153.1.4 元器件明细表 .153.2 主电路的模块设计 .163.2.1 主电路方案设计 .163.2.2 元器件的选择 .163.2.3 主电路电路图 .193.2.4 元器件明细表 .193.3 控制电路部分设计 .203.3.1 控制电路方案设计 .203.3.2 控制电路元件的选择 .203.3.3 控制电路电路图 .303.3.4 元件明细表 .31第四章 调试与制作 .334.1 制作过程 .334.2 调试过程 .33结论 .36总结与体会 .37谢辞 .39设计（论文）专用纸参考文献 .40附录一 总电路图 41附录二 总电路实物图 42
4、附录 3 外文资料及中文译文 43设计（论文）专用纸第 1 页 共 58 页摘要力矩电动机，是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机，具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点。力矩电动机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒转矩输出动力。力矩电机的特性使其适用于卷绕，开卷、堵转和调速等场合及其他用途，它广泛应用于机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中。而力矩电机的的调速方法以调压调速的方法为最佳的调速方法。本课题是一种主回路用双向晶闸管，控制回路由运算放大器、集成触发器组成的调压调速控制器和三相力矩电机构成的调压调速系统。关键词：调压调速 三相力
5、矩电机 控制器设计（论文）专用纸第 2 页 共 58 页AbstractTorque motor, with a soft mechanical properties and the wide speed range of special motor, with low rotation speed torque overload ability of fast response characteristics good linearity torque fluctuation characteristics of small torque motor shaft is not constan
6、t power output power but with constant torque output power.Torque motor of properties that make it apply to winding open book stall and speed regulation and so on and he USES, it is widely used in mechanical manufacturing textile paper rubber plastic metal wire and cable and other industryAnd the to
7、rque motor speed control method to pressure regulating speed method is the best control methodThis topic is a main circuit with two-way thyristor and control circuit by operational amplifier integration of trigger pressure regulating speed controller and three-phase torque motor consists of the surg
8、e speed regulation system.Key words：variable voltage control Three-phase torque motor controller设计（论文）专用纸第 3 页 共 58 页前言力矩电机具有软机械特性和宽调速范围的特种电机，具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点。力矩电动机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒转矩输出动力。力矩电机的机械特性可以在现代伺服驱动装置的控制下实现较高的刚度，因此可以代替原来机械传动装置实现直接驱动。目前已经有采用力矩电机为核心动力元件的数控回转工作台和数控摆角铣头等产品。这些产品
9、在体积功率比上还不如机械传动装置当，但由于其没有传动间隙，没有磨损，传动精度和效率高等优势，已经开始在精密装备上推广使用行。 堵转 ：在某些特殊场合中，有时要求电机在一段时间内保持一静止的力矩，如电缆收卷起始阶段须保持张紧；大型锻压机的锻件夹持装置等。由于力矩电机的阻抗较大；其堵转电流较小，同时采用了强迫通风，所以能满足一定时间内的堵转要求。允许堵转时间应按铭牌上标定值，如需较长的堵转时间，可选用较大的力矩电机，通过降低力矩电机的端电压来获得。 力矩电机还可根据其多种特点灵活应用，如本身具有直流串励电机特性，可部分代替直流电机使用；又如根据其转子具有高电阻特性，起动(堵转)转矩大，故可应用在启
10、闭闸( 阀) 门以及阻力矩大的拖动系统中；也可利用其起动(堵转)转矩大，起动(堵转 )电流小，实心转子的机械强度高的特点，而使用于频繁正、反转的装置或其他类似动作的各种机械上。近年来，由于新型功率半导体器件、集成电路及微处理机的开发应用。交流调速已取得新的进展。目前对容量较大、要求较高的交流调速装置，大部分采用带微型机的控制系统，单为小型交流异步电动机提供结构简单、廉价、运行可靠的调速装置也是一个不容忽视的问题。设计（论文）专用纸第 4 页 共 58 页变频调速、矢量变换控制等系统能获得良好的调速性能，大多线路复杂、成本高、维护不变；串级调速只适用于线绕式异步电动机，在一定程度上影响了它的推广
11、。交流调压调速系统基本上没有以上缺点，在要求不太高的场合能满足调速需要。本课题就是一种主回路采用三只双向晶闸管，控制回路有集成芯片构成的调压调速线路。设计（论文）专用纸第 5 页 共 58 页第一章 绪论1.1 力矩电机力矩电机的特点是具有软的机械特性，可以堵转。当负载转矩增大时能自动降低转速，同时加大输出转矩。当负载转矩为一定值时改变电机端电压便可调速。但转速的调整率不好！因而在电机轴上加一测速装置，配上控制器。利用测速装置输出的电压和控制器给定的电压相比,来自动调节电机的端电压 .使电机稳定!具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去减速传动
12、齿轮，从而提高了系统的运行精度。为取得不同性能指标，该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同结构形式，小气隙结构，可以满足一般使用精度要求，优点是成本较低；大气隙结构，由于气隙增大，消除了齿槽效应，减小了力矩波动，基本消除了磁阻的非线性变化，电机线性度更好，电磁气隙加大，电枢电感小，电气时间常数小，但是制造成本偏高；中气隙结构，其性能指标略低于大气隙结构电机，但远高于小气隙结构电机，而体积小于大气隙结构电机，制造成本低于大气隙结构电机。力矩电动机输出低转速、大力矩的伺服电动机。为了省去或简化机械变速机构，往往在驱动控制系统中采用力矩电动机来驱动机械负载。力矩电动机反应速度快，转速波动小，能在高转
13、矩低转速下稳定运行，机械特性和调节特性线性度好，具有高耦合刚度。因此，它特别适合于在位置控制系统和宽调速系统中作执行元件，也适用于需要大转矩、低速、转速调节、转速反馈和需要一定张力的场合。根据所用电源，力矩电动机可分为直流力矩电动机和交流力矩电动机。直流力矩电动机一种特殊形式的直流伺服电动机。大多采用永磁励磁。其基本要求与直流伺服电动机相似。为了获得大的输出转矩和低的转速，一般作成扁平结构。电机电枢铁心长度和外径之比很小。为了使电机工作稳定，电机的输出转矩不能超过最大堵转转矩。后者又称峰值堵转转矩。与峰值堵转转矩相应的电枢电流称为峰值堵转设计（论文）专用纸第 6 页 共 58 页电流。如果电枢
14、电流超过峰值堵转电流，电机便去磁，需要重新充磁才能正常工作。为了减小转矩和转速的脉动，定子采用多对磁极，电枢选用较多的槽数、换向片数和串联导体数。力矩波动M 表示电枢处于不同位置时的输出力矩的变化。连续堵转转矩直流力矩电动机采用大内孔扁平结构，有利于电机直接套在负载轴上，提高系统的耦合刚度，使系统反应迅速，频带展宽，稳定工作，满足动态要求。 电机常数 KL 是力矩电动机的一个重要指标，它表示峰值堵转转矩与输入峰值堵转功率平方根之比，(千克力米/瓦 1/2)。KL 既反映了电机本身的利用率，又考虑到电机所消耗的功率。交流力矩发动机主要运行在大负载、低转速状态，也可短期或长期运行在堵转状态，其速度
15、控制主要通过测速电机速度反馈和控制张力大小二种方法来实现。交流力矩发动机目前已广泛用于电影胶片冲洗、轻工化纤、纺织、电缆、塑料及造纸等卷绕装置中。力矩电机广泛应用于机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中。1.2 调压调速调压调速是异步电动机调速系统中比较简单的一种。由电机原理可知，当转差率 S 基本不变时，电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比 ，因此，改变定子电压就可以得到不同的人为机械特性，从而达到调节电机转速的目的。近年来，随着电力电子技术的发展多用双向晶闸管来实现交流调压。双向晶闸管调压的触发控制方法有两种：一种是相控技术，通过改变晶闸管的触发相位改变电压输出波形
16、以实现调压。采用相位控制技术的问题在于其输出电压所含谐波分量比较大。另一种方法是整周波通断控制，即将双向晶闸管用作交流过零开关，交替地接通和阻断 n 个周波的电源交流电压，用改变接通时间和阻断时间之比来控制输出电压的有效值。但是晶闸管的通断控制用于异步电动机定子时，通断的频率不能太低，否则一方面会引起电机转速的波动，另一方面会引起大电流冲击。这时因为设计（论文）专用纸第 7 页 共 58 页每次的接通相当于依次重合闸过程，当电源开断时电机气隙中磁场由转子中的瞬态电流维持，并随转子旋转；磁场在定子绕组中感应的电势频率将有所变化.1.3 课题研究的背景及其意义随着科学技术的发展，三相交流力矩电动机
17、市场竞争越来越激烈，这使得力矩电机得到了飞速的发展，同时，也就需要力矩电机的调速控制器要得到相应的发展和创新。根据国家统计局、工商局、税务局、海关总署、国务院发展研究中心、发改委、商务部、国家信息中心、各大商用数据库、相关行业协会、报刊杂志及各市调公司所公布的资料撰写，本报告是相关企业、相关研究单位及银行政府等准确、全面、迅速了解目前该行业发展动向、把握企业战略发展定位方向不可或缺的专业性报告，即：2011-2016 年中国三相交流力矩电动机市场分析及发展前景研究报告也对力矩电机未来发展前景进行了分析。它广泛应用于机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中。在机械制造、纺织、
18、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中，需要将产品卷绕在卷筒上。卷绕的直径从开始至末了是越卷越大，为保持被卷物张力均匀，就要求卷筒转速越卷越小，卷绕力越卷越大。这也促使了力矩电机的发展。也促使了力矩电机的调速控制器的发展。1.4 设计的主要目标任务本文的研究课题是力矩电机的调速控制，力矩电机的调速控制是通过调节电压的大小来调节力矩电机的转速的快慢的。主要内容是使用双向晶闸管来控制主回路。控制回路由运算放大器、移相触发器和测速电机等来构成。可总结主要内容可以分为以下几步：1、掌握主回路中双向晶闸管的作用；2、了解掌握移相触发器结构和原理；3、掌握运算放大器的作用设计（论文）专用纸第 8 页
19、 共 58 页4、了解掌握测速电机和力矩电机；5、根据所学的基础知识，以及对移相触发器、双向晶闸管、运算放大器的掌握，设计完成力矩电机调速控制器。6、调整子电路的结构和参数，使其满足设计要求。本课题在完成制作的时候包括：主回路、控制回路和电源三个部分。设计（论文）专用纸第 9 页 共 58 页第二章 设计方案及其论证力矩电机调压调速系统的原理框图如下：放大器测速发电机控制器 力矩电机+给定信号n图 2-1 系统原理由异步电动机的转差率与转速之间的关系：其中：S 为转差率，n 为转子转速 f 为电源频)1(60spfn率，p 为极对数。由此可知，改变极对数 p、电源频率 f 及转差率 s 都可以
20、改变转速n。而改变定子端电压是一种比较简单的调速方法。由高转差率的三相力矩电动机带测速发电机和控制器组成闭环控制系统，通过控制晶闸管的导通角来改变加在电机上的定子电压“进行调速”。一般异步电动机在调压时的机械特性如图1，图中100Un 是指在电动机绕组上所加的额定电压。由图可见， 在一定的负载Tn时，改变定子电压只能使电动机的转速在不太范围内变化，变化范围最大只是OSm，如果电机在 S Sm的低速运行，一方面电机运行不稳， 另一方面电机过热而易损坏。当它拖动恒转矩负载时，调速范围很窄， 因而只能拖动风机、泵类负载。如果拖动恒转矩性质的负载，并希望有较宽的调速范围，则应采用高转差率电动机 三相力
21、矩电动机就是其中的一种 三相力矩电机具有图2的调压特性，从图中可以看设计（论文）专用纸第 10 页 共 58 页出在负载转矩Tu恒定的情况下， 只要连续地调节电机的端电压 U， 就可以有效地凋节电机的转速n ，达到了无级调速的目的。本调压调速系统属于改变转差率的诵速方式，深调速时（S 比较大)消耗在电路中的转差功率比较大，电动机运行效率降低，发热厉害。对电机采用力矩电机的设计方法。电磁参数的设计保证在高速时获得额定的输出转矩。同时考虑到低速时电机发热严重，故采用强迫风冷。图2所示，力矩电机的机械特性比较软，负载转矩稍有波动，转速将作大范围波动，在低速时转速稳定性较差。为了提高转速的稳定性在调速
22、系统中通常采用闭环调压方式，以获得比较硬的机械特性，减小静差度，加大调速范围。图1 改变电动机定子电压的机械特性设计（论文）专用纸第 11 页 共 58 页图2 高转子电阻电动机在不同定子电压时的电动机机械特性因此本课题我采用了调压调速的方法来对力矩电机进行调速的。本方案设计主要分为三个部分：1、主电路主要是由双向晶闸管、电阻、电容等组成的。通过控制双向晶闸管的导通角来控制力矩电机定子电压的大小来控制力矩电机转速的快慢，来构成主电路部分的。2、控制电路把测速反馈电压和电源电压通过运算放大器后得到一个电压，再把这个电压经过移相触发器产生一个脉冲，再通过脉冲变压器，传送给双向晶闸管，控制力矩电机的
23、转速。3、电源把220V交流电降压整流滤波稳压后，变成双15V的电源电压。设计（论文）专用纸第 12 页 共 58 页第三章 系统硬件电路设计3.1 电源模块设计3.1.1 电源的方案设计我想要设计一个15V 的电源。首先通过变压器把 220V 电压降为可用的双电压，经过整流桥的整流，完后通过电容滤波，再经过 7815 和 7915 芯片的稳压就可以得到15V 的电压了。3.1.2 元器件的选择1. 变压器的选择根据整流前后的电压可知 U 后 =0.9U 前 ，要得到正负 15V 的电压，变压器降压后的电压就要大于 15V，应该选 220V 降为 17V 的变压器为好，但是实验室没有这一型号的
24、变压器，于是我就是用了 I/P：220V AC50Hz O/P：15x2 的变压器了。2.整流部分的选择这部分我使用了整流桥。整流桥堆一般用在全波整流电路中，它又分为全桥与半桥。全桥是由 4 只整流二极管 按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成的，图是其外形。全桥的正向电流有0.5A、1A 、1.5A、2A 、2.5A、3A、5A 、10A 、20A、35A、50A 等多种规格，耐压值（最高反向电压）有25V、 50V、 100V、200V、300V 、400V、500V、 600V、800V、1000V 等多种规格。选择整流桥要考虑整流电路和工作电压。设计（论文）专用纸第 13 页 共
25、 58 页根据考虑到整流电路和工作电压，我这部分的整流桥应该选择 1A/50V 的整流桥，但是实验室只有 2A/1000V 的整流桥，其型号为 2W10，我就选择了实验室有的整流桥了。3.滤波稳压部分的选择这部分的滤波电容是根据资料和经验来选择的。而稳压部分则使用三端稳压器7815 和 7915，其介绍如下：7815：功能介绍7815 为三端正稳压器电路,TO-220F 封装，能提供多种固定的输出 电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达 1A。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。一般的双电源（正负对称电源）都没有连续可调的功能，给使用带
26、来一定程度上的不便。用一块 7815 和一块 7915 三端稳压器对称连接，可获得一组正负对称的正负 15V 稳压电源。如果能够提供足够的散热片，它们就能够提供大于 1.5A 的输出电流。虽然是按照固定电压值来设计的，但是当接入适当的外部器件后，就能能获得各种不同的电压和电流。主要特点：图 3-1 7815 引脚图过热保护、短路保护、输出晶体管 SOA 保护设计（论文）专用纸第 14 页 共 58 页输出电压有：5V、6V、8V、9V 、10V 、11V、12V、15V、18V、24V输出电流可达 1A7815 极限值（Ta=25）VI输入电压(VO=518V) 35V(VO=24V) 40V
27、RJC热阻（结到壳） 5/WRJA热阻（结到空气） 65/WTOPR工作结温范围 0125TSTG贮存温度范围 -651507915：功能介绍：7915 为三端负稳压器电路,TO-220F 封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达 1A。一般用 78XX 和一块 79XX 三端稳压器对称连接的双电源（正负对称电源）没有连续可调的功能，但是可以外接电阻实现输出电压值可各自单独调节。主要特点：过热保护短路保护输出晶体管 SOA 保护输出电压有：79XX 系列有5V、 6V、8V、9V、10V、11V、12V、15V 、18V、24V输出电流
28、可达 1A7915 极限值（Ta=25）VI输入电压(VO=-518V)35V(VO=24V) 40VRJC热阻（结到壳）5/WRJA热阻（结到空气） 65/W设计（论文）专用纸第 15 页 共 58 页TOPR工作结温范围 0125TSTG贮存温度范围 -65150引脚示意图图 3-2 7915 引脚图3.1.3 电源电路的电路图图 3-3 电源电路图3.1.4 元器件明细表表 1 电源电路元件明细表名称 型号 数量 总数量变压器 I/P：220VAC50Hz 1设计（论文）专用纸第 16 页 共 58 页OP：15Vx2整流桥 W10（1） 1电解电容 1000uF/25V（2 ）、10u
29、F/25V（2）4芯片 7815（1）、7915（1 ） 23.2 主电路的模块设计3.2.1 主电路方案设计这部分电路就是用控制电路中送来的脉冲信号，来控制双向晶闸管的导通角来控制加在力矩电机上的定子电压大小，从而控制了力矩电机的快慢。由于加在晶闸管上的正向电压上升率 dv/dt 也应该有所限制,如果 dv/dt 过大，由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流，该电流可以实际上起到触发电流的作用，使晶闸管正向阻断能力下降，严重时引起晶闸管误导通。为抑制dv/dt 的作用，可以在晶闸管两端并联 R-C 阻容吸收回路。3.2.2 元器件的选择本科题选用 BT136 的原因有：1、它符合课题所需
30、求的条件；2、实验室里有这个型号的可控硅，可以节约成本。熔断器我是使用的实验室有的空气开关代替的。R-C阻容吸收回路的电阻我使用的是 5W120 欧的电阻，电容则是用 CJ10 型金属化纸介电容 0.22uF10%/400V 来组成的。电容的选择：C=(2.5-5)10 的负 8 次方IfIf=0.367Id Id-直流电流值。电阻的选择：R=(2-4) 535)/IfPR=(1.5(pfv2fc)的平方 10 的负 12 次方R)/2设计（论文）专用纸第 17 页 共 58 页Pfv=2u(1.5-2.0)u-三相电压的有效值双向可控硅的介绍双向可控硅是在普通可控硅的基础上发展而成的，它不仅
31、能代替两只反极性并联的可控硅，而且仅需一个触发电路，是比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC 即三端双向交流开关之意。尽管从形式上可将双向可控硅看成两只普通可控硅的组合，但实际上它是由 7 只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。小功率双向可控硅一般采用塑料封装，有的还带散热板。典型产品有 BCMlAM(1A/600V)、BCM3AM(3A/600V) 、2N6075(4A/600V)，MAC218-10(8A/800V)等。大功率双向可控硅大多采用 RD91型封装。双向可控硅属于 NPNPN 五层器件，三个电极分别是 T1、T2、G 。因该器件可以双向导通，故除门极 G 以外的两个电极统
32、称为主端子，用 T1、T2。表示，不再划分成阳极或阴极。其特点是，当 G 极和 T2 极相对于 T1，的电压均为正时，T2是阳极，T1 是阴极。反之，当 G 极和 T2 极相对于 T1 的电压均为负时，T1 变成阳极，T2 为阴极。双向可控硅由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在任何一个方向导通。BT136 双向可控硅的主要用途及特点：家用电器控制电路、变频电路、调光、调温、调速电路。封装形式： TO-220特点：击穿电压高、输出电流大。参数特：断态重复峰值电压 VDRM：600V反向重复峰值电压 VRRM：600V通态平均电流 IT：4A通态不重复浪涌电流 ITSM：40A最高结温 Tj
33、m：110 设计（论文）专用纸第 18 页 共 58 页贮存温度 Tstg：55150 图 3-4 BT136 引脚图设计（论文）专用纸第 19 页 共 58 页3.2.3 主电路电路图图 3-5 主电路电路图3.2.4 元器件明细表表 2 主电路元件明细表名称 型号 大小 数量 总数量电容 01uF/400V（3） 3电阻 120（3） 3双向可控硅 BT136（3） 3设计（论文）专用纸第 20 页 共 58 页力矩电机 YLJ5638-1 380V 0.35A 50Hz 670r/min 11uF/400V 的电容我就用 CJ10 型金属化纸介电容 0.022uF10%/400V 来组成
34、，由 5 个这种电容并联组成。3.3 控制电路部分设计3.3.1 控制电路方案设计把给定信号和测速反馈信号从集成运放的输入端输入，经过集成运放后输出端则会按一定比例放大。再把放大了的信号送给可控硅触发电路（这部分我用的是 KC05 芯片来实现的）.通过可控硅触发电路把前一部分送来的放大信号与移相控制电压进行比较放大，再有 KC05 芯片的 9 脚输出一触发脉冲给脉冲变压器，使的脉冲变压器产生双脉冲（一组供自身使用，另一组去补充其他一相）来控制来控制主电路中双向晶闸管的导通。3.3.2 控制电路元件的选择测速反馈这部分我就是直接使用的直流测速发电机来测得反馈信号。而直流测速发电机是一种测速元件，
35、它把转速信号转换成直流电压信号输出。直流测速发电机广泛地应用于自动控制、测量技术和计算机技术等装置中。对直流测速发电机的主要要求是：（1 ）输出电压要严格地与转速成正比，并且不受温度等外界条件变化的影响；（2 ）在一定的转速下，输出电压要尽可能的大；（3) 不灵敏区要小。集成运放器我选择的 UA741 集成芯片，使用说明如下：UA741 运算放大器使用说明741 放大器为运算放大器中最常被使用的一种，拥有反相向与非反相两输入端，由输入端输入欲被放大的电流或电压信号，经放大后由输出端输出。放大器作动时的最大特点为需要一对同样大小的正负电源，其值由12Vdc 至18Vdc 不等，设计（论文）专用纸
36、第 21 页 共 58 页而一般使用15Vdc 的电压。 741 运算放大器的外型与接脚配置分别如图 3-5、3-6 所示。图 3-6 741 运算放大器外型图图 3-7 741 放大器输出输入脚位图741 运算放大器使用时需于 7、4 脚位供应一对同等大小的正负电源电压Vdc 与Vdc，一旦于 2、3 脚位即两输入端间有电压差存在，压差即会被放大于输出端，唯 Op 放大器具有一特色，其输出电压值决不会大于正电源电压Vdc或小于负电源电压Vdc ，输入电压差经放大后若大于外接电源电压Vdc 至Vdc 之范围，其值会等于 Vdc 或Vdc ，故一般运算放大器输出电压均具有如图 3-7 之特性曲线
37、，输出电压于到达Vdc 和Vdc 后会呈现饱和现象。设计（论文）专用纸第 22 页 共 58 页图 3-8 放大器输出输入电压关系图反相放大电路：反相放大电路之接法如图 3-8，同样是使用负反馈电路方式作动，只是此时信号由反相端输入，故会得到与输入端反相之输出，当输入电压 V1 增大时会使得输出电压 Vo 下降。此电路可以得到(R1/R2)倍的输出，当 a 点电位为 0V 时，其输出电流如式(1)为 V1/R2，则 120VRIV图 3-9 反相放大电路反相加法运算电路为若干个输入信号从集成运放的反相输入端引入，输出信号为它们反相按比例放大的代数和。设计（论文）专用纸第 23 页 共 58 页
38、因为UA741输出端电压U等于输入端给定电压U1和反馈电压U2比例和。计算公式为：U= ，R10=（R3+R4）/（R5+R6）)8/7()652431( RRU KC05芯片的使用方法KC05 适用于双向可控硅或反并联可控硅线路的交流相位控制。具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有交互保护、输出电流大等优点。是交流调光、调压的理想电路。同样也适用于半控或全控桥式线路的相位控制。 电参数如下：电源电压：外接直流电压+15V，允许波动5 (10功能正常)。电源电流：l2mA 。同步电压：l0V。同步输入端允许最大同步电流：3mA(有效值)。移相范围：l70( 同步电压 30
39、V，同步输入电阻 10k)。移相输入端偏置电流l0A。锯齿波幅度：78.5V。输出脉冲：a脉冲宽度： l00s2 ms(通过改变脉宽阻容元件达到)。b脉冲幅度： 13V。c最大输出能力：200mA(吸收脉冲电流)。d输出反压： BVceol8V(测试条件：Ie=100A允许使用环境温度：-l070。KC05 内部结构及工作原理示意图、一相调压电路、KC05 电路各点波形、KC05 引脚图如下图：设计（论文）专用纸第 24 页 共 58 页图 3-10 KC05 内部结构及工作原理示意图图 3-11 KC05 的一相调压电路设计（论文）专用纸第 25 页 共 58 页图 3-12 KC05 电路
40、各点波形图 3-13 KC05 引脚图由图 3-10 和图 3-11 可见，VT1、VT2 组成同步检测电路，当同步电压过零时。VT1、VT2 截止从而使 VT3 导通，VT4 对外接电容 C7 充电至 8V 左右。同步过零结束时，VT1、VT2 导通，VT3、VT4 截止，C7 电容由 VT6 恒流放电，形成线性下降的锯齿波。锯齿波下降的斜率由端点 5 的外接锯齿波斜率电位器 R3 调节。锯齿波送至设计（论文）专用纸第 26 页 共 58 页VT1 与由引脚 6 引入 VT9 的移相控制电压进行比较放大，经 VT12、VT11 外接R12、C6 微分，在 VT12 集电极得到一定宽度的移相脉
41、冲，脉冲宽度由 R12、C6 的值决定。脉冲经 VT13、VT14 功率放大后，在引脚 9 能得到输出电流为 200mA 的触发脉冲。VT1 是失交保护输出，当输入的移相电压（VT9 基极信号）大于锯齿波峰点电压（VT8 基极信号，约 78.5V）时，VT10、VT11、VT12 始终导通，VT13、VT14 截止，引脚 9 停止输出脉冲，导致调压器电压中断，这就是失交现象。把引脚 2 一引脚 12相连后，就起到失交保护保留脉冲的作用，VT11 出受 VT10 集电极控制外，还受到引脚 2 控制，引脚 2 是 VT4 的集电极，每当引脚点 15 与引脚点 16 同步电压过零VT1、VT2 截止
42、，VT3、VT4 就导通一次，VT4 导通实际上使引脚 12 每逢同步电压过零出现一次零电平，使 VT1 截止，VT1 截止期间 VT12 继续导通，这时直流电源通过KC05 的 R5、VT12 基极及串联的二极管 VD7 对图 3-13 所示的电容 C6 向 VT13 的基极提供负偏压，VT12 截止，使 VT13、VT14 导通，引脚 9 在零脉冲过后立即输出脉冲信号。这样尽管输入信号大于锯齿波峰值，KC05 仍能继续保持输出触发脉冲，而不致造成调压器输出电压中断的现象。这是 KC05 电路的显著优点。图 3-14 中 R11=*103（）21同 步 电 压 脉冲变压器的使用方法脉冲变压器是一种宽频变压器。对通信用的变压器而言，非线性畸变是一个极重要的指标，因此要求变压器工作在磁心的起始导磁率处，以至即使象输入变压器那样功率非常小的变压器，外形也不得不取得相当大。除了要考虑变压器的频率特性，怎样减少损耗也是一个很关心的问题。与此相反，对脉冲变压器而言，因为主要考虑波形传送问题。即使同样是宽频带变压器，但只要波形能满足设计要求，磁心也可以工作在非线性区域。因此，其外形可做得比通信用变压器小很多。还有，除通过大功率脉冲外，变压器的传输损耗一般还不大。因此，所取磁心的尺寸大小取决于脉冲通过时磁通量是否饱和，或者取决于铁耗引起的温升是否超过允许值。
