高頻感應(yīng)加熱電源模數(shù)結(jié)合連續(xù)可調(diào)移相電路研究

若要實(shí)現(xiàn)180°～360°的移相，只需在整個(gè)移相電路后接一個(gè)反相器。若要實(shí)現(xiàn)90°～135°連續(xù)可調(diào)移相，只需將圖1中74HC4040接9腳的2分頻改成接7腳的4分頻，在輸出端F的后面再接一級(jí)上升沿觸發(fā)的2分頻電路。若要實(shí)現(xiàn)90°～90°以上更小范圍內(nèi)的移相，只需將圖1中74HC4046換成NE564或其他更高頻率的鎖相芯片，74HC4040的9腳改接成相應(yīng)的分頻引腳，并在上述電路的輸出端F的后再接級(jí)上升沿觸發(fā)的分頻電路即可，這里不再一一贅述。

2 模數(shù)結(jié)合移相電路(二)原理
圖3所示電路是一種輸入信號(hào)占空比為0．5的移相效果較好的移相角在0°～180°范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的模數(shù)結(jié)合移相電路。前級(jí)的74HC14作反相器用，起緩沖保護(hù)并起到使移相電路輸入、輸出同相的目的，由于高速反相器74HC14電平轉(zhuǎn)換有一定的響應(yīng)時(shí)間，故其B處電平轉(zhuǎn)換時(shí)刻略滯后于A處的電平轉(zhuǎn)換時(shí)刻。中間的RC環(huán)節(jié)是將B處的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)。當(dāng)B處的數(shù)字信號(hào)高電平到來(lái)時(shí)，B處的信號(hào)通過(guò)電阻R1對(duì)電容C1充電，直到B處高電平的末端；當(dāng)B處的數(shù)字信號(hào)低電平到來(lái)時(shí)，電容C1通過(guò)電阻R1放電，直到B處低電平的末端。由于74HC14在5 V供電時(shí)閥值電壓VT+=3．2 V、VT-=1．8 V，故后級(jí)74HC14做施密特觸發(fā)器時(shí)，C處信號(hào)上升沿電平大于3．2 V時(shí)D處輸出低電平，C處信號(hào)下降沿電平小于1．8 V時(shí)D處輸出高電平，即在C處信號(hào)電平到達(dá)74HC14閥值電壓時(shí)D處信號(hào)電平發(fā)生改變。改變電阻R1的值時(shí)電容C1充放電速度發(fā)生變化，其波形與反相器U1B閾值電壓的交點(diǎn)也發(fā)生變化，整個(gè)移相電路的移相角(A處方波上升沿與D處方波上升沿的相位差)隨之發(fā)生變化。實(shí)際中，由于高速反相器74HC14脈沖到來(lái)時(shí)有微小的響應(yīng)時(shí)間，故移相角不可能為0°。若要實(shí)現(xiàn)180°～360°范圍內(nèi)的移相，由于高頻感應(yīng)加熱電源一般都有頻率跟蹤環(huán)節(jié)，故只需在頻率跟蹤電路的輸出端后面加一級(jí)反相器即可。若要實(shí)現(xiàn)移相角在0°～180°內(nèi)任意更小角度如0°～120°、0°～60°等的連續(xù)調(diào)節(jié)，可通過(guò)使輸入信號(hào)的占空比與上述移相角對(duì)應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖3中各點(diǎn)的理想工作波形如圖4所示。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
模數(shù)結(jié)合移相電路(一)實(shí)驗(yàn)波形如圖5所示，圖中占空比較小的為鎖相環(huán)14腳輸入波形，占空比較大的為其移相后的波形，由圖可知，此移相電路有較好的移相效果。實(shí)際中，由于鎖相環(huán)、74HC4040以及74HC109在脈沖到來(lái)時(shí)狀態(tài)改變需有一定的響應(yīng)時(shí)間，故鎖相環(huán)3腳信號(hào)相位肯定了略滯后于14腳的相位，有一個(gè)微小的相移，此移相角在1MHz左右高頻時(shí)引起的相移遠(yuǎn)小于電路使工作在感性狀態(tài)所需的相移，故在1 MHz及以下高頻場(chǎng)合可完全忽略。

模數(shù)結(jié)合移相電路(二)C、D點(diǎn)實(shí)驗(yàn)波形和A、D點(diǎn)實(shí)驗(yàn)波形分別如圖6、圖7所示，與理論分析一致。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)A處數(shù)字輸入信號(hào)的頻率變化時(shí)，移相電路本身引起的延遲誤差恒為50 ns，不隨輸入信號(hào)頻率的變化；而且輸出是與輸入信號(hào)占空比一致的信號(hào)，移相角的最大值是與輸入信號(hào)占空比一一對(duì)應(yīng)的，不隨C值確定后R參數(shù)的變化而變化。

4 結(jié)論
從實(shí)驗(yàn)效果看，上述提出的兩種模數(shù)結(jié)合移相電路，在1 MHz光伏電池片組件高頻感應(yīng)加熱場(chǎng)合可根據(jù)需要連續(xù)可調(diào)移相角，移相效果好。模數(shù)移相電路(一)移相角幾乎不隨輸入信號(hào)頻率的變化而變化，只與鎖相倍頻電路的倍頻次數(shù)有關(guān)，而且輸出信號(hào)的占空比恒為0．5，與輸入信號(hào)無(wú)關(guān)。模數(shù)移相電路(二)在要求移相角大于50 ns對(duì)應(yīng)相角度的高頻感應(yīng)加熱控制電路中有很好的移相效果。上述電路稍作修改，即可在頻率小于1 MHz的高頻場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)任意需要角度范圍內(nèi)的連續(xù)可調(diào)移相，具有很好的實(shí)用價(jià)值。