基于Protuse可控硅调压电路动态仿真

赵群

摘 要：利用Protuse软件进行可控硅调压电路动态波形仿真，完成对可控硅调压电路中整流、张弛振荡、可控硅调压各模块电路实际工作状态模拟，产生直观的动态波形变化过程，利于了解可控硅调压电路的工作原理，掌握单结晶体管与可控硅的使用方法。

关键词：Protuse 可控硅 仿真 调压

中图分类号：TN341 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0112-02

Dynamic Simulation of SCR Regulator with Protuse

Zhao Qun

（Bohai Shipbuiling Vocational College，Liaoning HuLuDao，125003，China）

Abstract：Dynamic Simulation of SCR Regulator circuit with Protuse， simulated work status of rectification，relaxation oscillation， SCR regulator， resulting in intuitive dynamic waveform change process， conducive to understanding SCR voltage regulator circuit works， master Single Transistors and thyristor is used.

Key Words：Protuse；SCR；Regulator；Simulation

目前很多书籍中都介绍了这个电路，通过此电路可以了解可控硅、单节晶体管等元件的工作原理，深入掌握整个电路的工作原理与实际应用意义。在大学电力电子学中是必讲内容，也是学生实训常用的项目。整个电路虽然简单，但要真正完全理解电路中每个元件的作用及整个电路工作原理是非常困难的，需要对电路知识有深刻的学习。而在书籍解释和教师的讲解中并不能直观的了解电路工作原理，尤其是电路中信号波形的变化是无法用文字和图片的形式来描述。我们可以通过利用Protuse软件模拟的形式来深度剖析整个电路的工作原理及波形变化。

1 可控硅调压电路原理分析

可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。

本文中使用24 V白炽灯作为模拟负载，整个电路正常工作时，调节电位器RP的大小可以对灯泡的亮度进行调节，实质上也就是控制可控硅的导通时间来完成对亮度的调节，所以此电路也可以叫做可控硅调光电路。下面对电路的原理进行整体分析。

如图1所示，二极管D1—D4组成桥式整流电路，单结晶体管T构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当变压器次级线圈输出36V交流电通过二极管D1—D4整流，在晶闸管VT与灯泡两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R5、RP对电容C1充电。当充电电压达到单结晶体管T的峰值电压时，单结晶体管T由截止变为导通，于是电容C1通过单结晶体管T的e、b1结和R3迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲，如图2所示。这个脉冲作为控制信号送到可控硅VT的控制极G，使晶闸管导通。当交流电通过零点时，晶闸管自关断。当交流电在负半周时，电容C1又从新充电……如此周而复始，当改变RP阻值时使得单结晶体管导通角发生改变，从而改变了可控硅的导通时间控制灯泡上电压，灯泡可以呈现明暗变化。

在原理分析中导通角变化是比较难理解的问题，因为在图2中只分析了张弛振荡部分波形变化，并没有体现导通角变化。如果要反映导通角变化就要用RP变化时产生的两种状态波形变化进行比较才可以清楚的体现。利用Protuse模拟仿真整个过程就可以清楚的反映这一过程。

2 Protuse模拟分析电路

2.1 电路仿真软件

目前电路模拟软件有多，比如有Pspice、 Multisim、Saber、Proteus等。这些软件各有各的特点，Pspice、 Multisim、Saber软件功能强大模拟电子电路仿真较好，但软件掌握使用方法较难。但Proteus软件上手较快，而且和其他软件及外部硬件可以协同仿真，界面操作较为真实。所以我们使用Proteus软件对可控硅调压电路进行仿真模拟。

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但由于其使用简单已受到单片机爱好者、从事电工电子教学的教师、致力于电路开发应用的科技工作者的青睐。本文使用Proteus软件制图、仿真完成对可控硅调压电路的动态过程。

2.2 仿真过程

首先利用Protuse选择元件并建立电路原理图，如图3所示。整个电路图与图1所示电路图元件符号有所区别，但工作特性是一样的。我们为了分析电路中的波形变化可以加入虚拟示波器及交流电压表观察灯泡上电压变化。其中示波器为A、B、C、D四通道示波器，分别取电路中二极管整流、电容、单结晶体管、可控硅G级四个点的波形变化。

在仿真过程中改变RP电阻值，观察二极管整流、电容、单结晶体管、可控硅G级四个点上波形的变化，对比两种状态下个点波形变化可以清晰反应电路的实际工作过程，并可通过波形状态研究电路工作原理，基本可以满足分析要求。

在图4中列出了RP值变化时两种状态所对应波形变化。在仿真过程中清楚的看到二极管整流、电容、单结晶体管、可控硅G级四个点的波形变化。在波形B一个周期中对应波形C可以产生多个周期，其中波形C的第一个波峰产生时间会随着RP变化而变化，这就是导通角的变化，那么导通角导通时间越早对应的可控硅导通时间越长，灯泡上所得到的电压越大，灯泡的亮度越高。

3 结论

通过结果可以反映出电路原理分析利用软件完成仿真可以清楚的展现电路整体的工作过程，实现电路波形动态分析。所以利用软件进行电路仿真可以加深对电路的理解，加快电路设计的步伐。电路仿真软件是电路学习的必备工具。

参考文献

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