基于KC05集成电路的单相交流调压控制的研究

摘 要：灯光明暗的调整、交流电动机转速的控制、电热温度的控制和交流稳压器等在我们周围随时可见的现象中，看似不同的控制对象，实则都属于电压的控制。电压的控制中我们常用的两种方法便是与自耦变压器调压和交流电路调压。而交流调压电路控制比起自耦变压器调压具重量轻、体积小，更方便，调节速度更快的优点。

关键词：集成电路；单向交流调压控制

一、KC05集成移相触发器

（一）KC05的特点

在交流调压电路中，触发晶闸管的电路有很多，但集成移相触发器KC05被广泛的运用在交流调压电路中。KC05集成移相触发器常用在对双向晶闸管或两个反向并联的晶闸管线路的交流相位控制。KC05具有移相范围宽、锯齿波线性好、易于集中控制、有失交保护、控制方式简单、输出电流大等优点。可以用在交流调压电路，同样也适用于单相或三相半控或全控桥式整流线路的相位控制。

（二）KC05内部原理分析

1.同步检测电路

由VD1-VD4和V1、V2组成同步检测电路。交流电源同步变压器连接芯片脚15、脚16。当同步电压大于或者小于3个PN结开启电压值和时，V1、V2导通；当同步电压接近零时，即小于3个PN结开启电压值之和时，V1、V2截止， V3、V5导通，由此来产生锯齿波电压，二极管组成了钳位电路，脚15、脚16之间的电压为正负交叉出现的近似梯形波电压。

2.锯齿波电路

由V3、V5、V6 、Vdz1及V5发射极脚4的外接电容C1构成锯齿波电路。当同步电压过零时，V1、V2截止，V3、V5导通并电容C1充电；当同步电压过零之后，V1、V2导通，V3、V5截止，电容C1的电荷经V6恒流放电。电容C1的充放电作用使其两端电压形成锯齿波。由于串联Vdz1使C1两端电压充至稳压值8伏左右，成为锯齿波电压的峰值。锯齿波电压的斜率，既反映充电速度的快慢，通过V6外接偏置电阻R1的大小来改变。

3.移相电路

由V8、V9、V10、Vdz2、V11组成移相电路。V7、V8、V9为差动放大电路，起到比较放大的作用。将你通过可调电阻调节的电压通过KC05的脚6，输入V9的基极同送入V8的锯齿波电压进行比较。当锯齿波电压大于移相电压时，V8导通，V9、V10、Vdz2、V11截止；当锯齿波电压小于移相电压时，V9、V10、Vdz2、V11导通，V11的导通经过脉冲形成环节产生脉冲输出。

4.脉冲电路

由VD8、V12、V13、V14，脚13外接电容C2、脚10外接电阻R2组成脉冲电路。当V11导通时，调整偏置电阻大小R2使V12导通，此时脚13的电压大于脚12的电压，C2经VD8、V12进行充电。当V11导通时，电容C2上的电荷以反压的形式加于VD8与V12发射结两端，迫使V12截止。此时V13、V14导通，通过外接驱动电路触发双向晶闸管。同时C2由15伏电源、R2、V11反向充电左负右正，脚10电压逐步上升，当该电压大于VD8和V12开启电压时，V12导通，V13、V14截止，输出脉冲终止。

二、单相交流调压电路

（一）电路组成

该电路由KC05为核心组成的单相交流调压系统，通过触发双向晶闸管VT1达到调节灯泡两端交流电压的目的，从而调节灯泡的亮度。该电路由主电路、触发电路等几部分组成。

主电路220V单相交流电压经过变压器调压至50V交流电压，由双向晶闸管VT1、灯泡和熔断器FU串接后接入单相交流50V电路中，由KC05脚9输出的脉冲导通双向晶闸管在正负半周，从而起到改变灯泡两端的交流电压的作用。

触发电路由KC05和外围电路组成。通过变压器降压到30V加到脚15、脚16两端形成同步控制电压；将脚2和脚12短接，形成失交保护；脚4外接电容C1通过电容充放电形成锯齿波；脚5接可调电阻控制移相范围；脚6外接通过可调电阻RP2调节后的移相电压，移相电压与KC05脚4的锯齿波电压进行比较，在它们的交点处，使产生触发脉冲。

（二）纯电阻负载

灯泡属于纯电阻负载，交流调压电路输入电压ui、输出电压uo、触发脉冲的波形如图所示。

当α=0时，输出电压与输入电压相同，此时最大；当α=π时，改输出电压为0，通过改变控制角α大小，改变输出电压的波形，使输出波形变得残缺，因此输出电压的有效值随控制角的不同而不同，但波形也因非正弦引起了谐波的问题。

交流输出电压u0，有效值U与控制角α的关系为：

電阻负载下单相交流调压输出电压谐波比例。

基波和各次谐波电压有效值为：

可以看出基波和各次谐波电压标么值是随控制角α的变化曲线，其电压基值取为U1。可以看出，随α增大，波形畸变严重，谐波含量增大。

随着电子产业向体积更小、响应更快、稳定性更好的方便迅速发展，交流调速技术更广的运用在电机调速的方面，以其更宽的调速范围、更高的稳定精度、更快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，取代串电阻、串频敏、自耦变压器等调速方式。从交流调速传动的客观发展趋势我们看到，今后它完全可以和直流传动相媲美、相抗衡，并有取代的趋势。

作者简介：

梁娟（1982-），女，甘肃人，硕士，电气讲师，主要研究方向：电气自动化、电子信息。