基于TCA785和FPGA的觸發(fā)器設計

摘 要： 以晶閘管構成的全橋整流電路為對象，分析和建立了兩種觸發(fā)器以實現(xiàn)對晶閘管的觸發(fā)控制。一種是以TCA785為核心芯片的模擬觸發(fā)器，另一種是以可編程邏輯陣列（FPGA）為核心芯片的數(shù)字觸發(fā)器。試驗表明兩種觸發(fā)器都具有良好的性能，并且由模擬觸發(fā)向數(shù)字觸發(fā)的方向發(fā)展。

關鍵詞： 晶閘管；數(shù)字觸發(fā)器；可編程邏輯陣列；脈沖調制

觸發(fā)器性能簡單，經過幾十年的發(fā)展，其設計已經有了很大程度的進展。目前的專業(yè)觸發(fā)器集成度更高，功耗更小，針對性更強。

本文以觸發(fā)電路為載體，分析和建立了兩種觸發(fā)器，一種是基于TCA785的模擬觸發(fā)器，另一種是基于FPGA的數(shù)字觸發(fā)器。

基于FPGA的數(shù)字觸發(fā)器設計，使用了先進的電子設計自動化（EDA）技術開發(fā)環(huán)境和工具，縮短了設計周期，提高了設計效率和設計質量。

1 基于TCA785的模擬觸發(fā)器

本文所設計的觸發(fā)器，以觸發(fā)晶閘管為目的，圖1為三相晶閘管全橋主電路，設計的觸發(fā)器依次與晶閘管觸發(fā)端TP1，TP2，TP3，TP4，TP5，TP6相連接。

1.1 TCA785內部結構和功能

圖2所示為TCA785集成觸發(fā)器的內部結構。TCA785集成觸發(fā)器由同步過零、放電監(jiān)控、同步寄存器、控制比較、電壓分配、脈沖形成與分配等幾部分電路組成。TCA785集成觸發(fā)器采用PDIP161封裝形式。

TCA785集成觸發(fā)器的引腳功能如下：

1腳接地；2腳、4腳分別是觸發(fā)脈沖反相輸出端Q2、Q1；3腳是方波電壓輸出端QU；5 腳是同步信號輸入端V SYNC；6 腳是封鎖端, 當該腳為“0”時, 封鎖觸發(fā)脈沖輸出，為“1”時,解除封鎖；通常6腳用于過流、過壓及其他控制時的輸入；7 腳輸出的是Q1、Q2的“與”脈沖(QZ=Q1?Q2) 輸出端；9 腳外接斜率電阻R9；10 腳外接斜率電容C10, R9和C10決定鋸齒波的斜率, 改變其值的大小可以改變鋸齒波的斜率；11腳外接控制電壓V11, 改變控制電壓的大小就可以改變觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角A；12 腳、13 腳上外接電容C12、C13，其值大小分別決定14 腳、15 腳和4 腳、2 腳輸出的觸發(fā)脈沖寬度。14 腳、15 腳分別是觸發(fā)脈沖輸出端Q1、Q2。16腳接工作電源。

1.2 TCA785工作原理

本文采用了三塊TCA785觸發(fā)晶閘管橋電路，其接線方式對稱?，F(xiàn)對一塊TCA785的引腳連線進行說明：在管腳11引入移相控制電平，管腳6接調制信號，管腳5接同步信號，管腳9和管腳10分別接鋸齒波斜率電阻和電容，管腳12通過電容接地，管腳15和管腳14為脈沖輸出端Q1、Q2。

由管腳5引入的同步信號，經內部零點鑒別器，同步寄存器控制鋸齒波發(fā)生器，使之產生與同步信號同步且頻率為同步信號兩倍的鋸齒波。鋸齒波的斜率由管腳9和管腳10間的電阻電容決定，當鋸齒波的電壓等于移相控制電平時，便產生一個經調制的脈沖信號送到內部輸出邏輯單元。管腳14、管腳15輸出脈沖相位差180°。