2024年3月14日发(作者：)
影视技术 应用技术研究
采用集成移相调控晶闸管模块的
大电流稳流电源的设计及其应用
哈尔滨电影机械厂 王延君索莉萍王殿春
在许多行业，例如通信、特
种光源、直流调速、电影放映
等方面，都需要几十安培至上
千安培直流电流的大功率低压
直流稳流或稳压电源。
靠、外围控制电路简单、方便
交流调控模块在交流电机调
速、交流调光等场合使用；整
流模块是把交流电压整流成为
直流电压，主要用于直流调速、
实用的特点得到了较快的发
展。
集成移相调控晶闸管模
块，主要用于工业电气自动化
技术、固体开关工业、通讯、军
工等领域。它在交、直流电机
的软起动、调速，产品的调温、
调光、励磁、电镀、大功率稳
压和稳流等方面得到了广泛的
应用。
电镀、直流稳压和稳流等需要
以往生产的大电流低压稳
压或稳流电源大部分采用调流
直流大电流的电源中。两种模
块的移相调控电路基本相同，
变压器进行电流调节，大功率
二极管进行整流的设计方案。
这种调流方式由于采用调流变
压器，因而具有体积笨重、金
属材料消耗多、效率低、稳流
只是晶闸管的接线方式不同。
集成移相调控晶闸管模块
分为三相交流输入和单相交流
输入两种方式，分别适用于三
本文探讨的是将集成移相
调控晶闸管整流模块用于低压
直流大电流稳流
电源的设计。
相３８０ＶＡＣ输入和单相
２２０ＶＡＣ输入两种电源方式。
或稳压精度不高的缺点。
近年来，随着半导体大功
率器件的发展，许多生产厂家
纷纷研究可控硅移相整流和由
１．集成移相
调控晶闸管模块
的工作原理和性
Ｅｃｏｎ
Ｃｏｎ
ＩＧＢＴ构成的开关电源式的大
功率稳流或稳压电源，减小了
体积和重量，节省了金属材料
的消耗，取得较大发展。但由
能特点
（１）集成移相
调控晶闸管模块
的工作原理
Ａ Ｂ Ｃ
ＧＮＤ
ＧＮＤ
于这些新技术常常采用许多分
立元器件，电路复杂，器件的
ＰＯＷＥＲ
１２ＶＤＣ）
（ａ）三相整流模块
性能要求高，用户尚不能适应
这些新技术的要求。因此，在
使用中遇到许多麻烦，故障率
较高，给维修工作带来许多困
难，从而限制了它的发展。
集成移相调
控晶闸管模块是
将大功率晶闸管
与移相调控电路
集成封装为一体
的大功率调控、整
流器件。其集成移
直流输出
随着大功率器件和模块集
成技术的发展，将大功率晶闸
管（可控硅）和集成移相调控
相调控晶闸管模
块，按工作性能分
２２０ＶＡＣ输入
（ｂ）单相整流模块
图１整流模块原理图
电路组合到一起，形成的大功
率（大电流）集成移相晶闸管
为交流调控模块
和整流模块两种。
・１３・
调控、整流模块，以其性能可
影视技术
和容性负载。三相
输入模块主电路
／Ａ输出
ＧＮＤ
＋１２ＶＤＣ
应用技术研究
ＶＤＣ电压，用于外接电位器手
动控制。
２脚（ＣＯＮ）：控制信号输
入端，输入０～１０ＶＤＣ直流信
号电压进行控制。
交流输入无相序
要求。移相调控电
（ｂ）计算机接口方式 （ａ）手动控制连接
路与主电路、导热
底板之间相互隔
３脚，４脚（ＧＮＤ）：信号
与供电电源（直流参考地）。
５脚（ＰＯＷＥＲ）：模块内移
相调控电路的直流１２Ｖ电源
输入端，要求外加直流１２Ｖ稳
压电源输入。稳压电源输出电
流应大于１Ａ，滤波电容应大于
２２ｏｏｔＬＦ／２５Ｖ。电源极性不能接
离，介电强度≥
２０００ＶＡＣ。
集成移相调
控晶闸管模块的
Ｒ１＝Ｒ２≥２０Ｋ Ｒ３＝Ｒ２ ＩＩ Ｒ１
主要性能有：
输入线电压
范围：Ｖｉｎ（ＲＢＳ）
一３０～４５０ＶＡＣ
（ｃ）与仪表接口连接 （ｄ）与Ｏ－５Ｖ信号接口
图２ 集成移相调控晶闸管模块几种连接控制方式
三相整流模块和单相整流
模块的原理见图１所示。
（２）集成移相调控晶闸管
模块的性能和特点
反，否则会烧坏模块。这在使
用中应特别注意。
集成移相调控晶闸管模块
由于仅需在２脚施加ｏ～
输出电流范围：整流：
２５Ａ～１０００Ａ（分档可选）；
交流：３×２０Ａ ３×３５０Ａ（分
由方框图可以看出，集成
移相调控晶闸管模块的使用非
常简单，只需连接上交流电压
输入端和直流电压输出端，再
档可选）。
控制信号电压：Ｖｃｏｎ一０
～
１０ＶＤＣ的一个直流控制信号
电压进行控制，因此设计应用
１０ＶＤＣ。
比较简单。在器件手册上给出
了几种控制方式，见图２所示。
（２）输入、输出电压与控
输出电压不对称度：＜
６ 。
按控制端要求加上１２ＶＤＣ电
压和０～１０ＶＤＣ直流控制电
输出电压温度系数：＜
６００ＰＰＭ／ Ｃ。
制信号电压的选择设计
压即可实现控制。因此，它的
外围电路简单，很容易实现各
种控制要求。可以采用电位器
器件手册上给出了模块的
输出特性曲线，它是我们设计
时要采用的基本曲线，见图３
所示。
模块绝缘电压：Ｖｉｓｏ
（ＲＭＳ）≥２０００ＶＡＣ。
手动控制、计算机控制、仪表
直接控制等，具有接口简单的
特点。
输出电压与输入电压比
（Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ）：
根据输出和输入电压的要
三相整流：１．３５；三相交
流：１．０；
求，由模块输出特性曲线中可
Ｖｏｕｔ／Ｖｉ ｎ
由丁模块采用专用芯片、
专用控制电路、严格的生产工
单相整流：０．９；单相交流：
１．０。
１ ０
．
艺控制，使模块的整体性能得
到较好的保证。模块的可靠性
很高。其耐热疲劳能力——热
．
４
３
１
２
毫
●
．
｜
２．集成移相调控晶闸管模
块的应用设计
（１）连接控制方式的选择
‘
．
Ｏ ｜
）９
）．８
， ｜
｜ ｜ 佩
， ｜
循环负载次数超过国家标准的
规定要求，减少了使用者采用
）．７
集成移相调控晶闸管模块
）．６
分立器件为保证整机性能和可
靠性而采取的大量工艺保证措
施，降低了生产成本，简化了
生产环节。
除了输入输出接线端子外，还
有一个间距为２．５４的５针控
制连接器。它是一个５针端子，
各引脚功能为：
１脚（ＥＣＯＮ）：控制电压
）．５
）．４
）、３
）．２
）．１
／ ，
／／
ｌ
０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０１１Ｖｃｏｎ
集成移相调控晶闸管模块
可适用于阻性负载、感性负载
图３ ＭＪＹｓ—ＺＬ１００整流模块
输出特性曲线
输出端，由模块内提供１０．５
・１４・
影视技术
以确定输出、输入要求的直流
控制信号的幅度和范围。图中
垂直坐标为输入交流电压和控
制输出电压的比值，水平坐标
取：
应用技术研究
模块是将集成移相调控电路与
大电流晶闸管电路封装在一个
Ｕ・
ｖ（标称）≥
式中：Ｖ（标称）为压敏电
阻标称电压。它是指压敏电阻
流过ｌｍＡ电流时两端的电压
值。
模块中。因此，实际使用中对
模块的散热要求较高。应按器
件手册给出的要求选择散热
器。在结构设计上还应考虑具
有良好的散热空间和散热通
为控制信号电压值。当选定输
入与输出电压比后，即可由图
中曲线求出所需施加的直流电
压值。图中曲线给出的是阻性
负载曲线。当采用感性或容性
负载时，也可以作为设计依据，
在实际电路中稍做调整即可。
（３）模块的保护设计
Ｖｏｐ为实际工作电压，其
值为有效值。
ｋ为电网电压波动率，一
般按０．１５考虑较好。
压敏电阻通流比，应按工
路。一般情况下应安装散热风
机进行强迫风冷散热。当输出
电流大于５００Ａ时，最好采用
水冷散热方式。模块在使用中，
散热的好坏将会影响到模块长
集成移相调控晶闸管模
块，在使用中应进行过压或过
作电流３～５倍选取。
过流保护：集成移相调控
晶闸管模块过流保护可根据需
时间工作的可靠性。在进行散
热设计时，应使模块外壳的表
面温度在热平衡后，连续工作
时不超过８Ｏ Ｃ，否则容易损坏
模块。
流保护设计，以保证模块的安
全。
要用快速过流继电器、过流反
馈保护电路或快速熔断器进行
过流保护。
过压保护：集成移相调控
晶闸管模块在出厂时已提供了
阻容吸收保护电路用的电阻和
电容。在设计中，应按说明书
快速熔断器是最简单的过
流保护方式。它的选用原则是，
熔断器的额定电压应大于电路
上的正常工作电压。熔断器的
额定电流略大于模块交流输入
端每相的有效电流值，但最大
不能超过模块输入端的额定电
流值。器件手册给出了具体数
３．采用集成移相调控晶闸
管整流模块的大电流稳流电源
的设计实例
的要求进行连接。另外，为保
护模块的安全，在实际使用中
图４给出了采用集成移相
调控晶闸管整流模块ＭＪＹＳ—
ＺＬ一２００设计的大电流稳流电
源的方框图。
它是为５０００Ｗ低压氙灯
还应在输入和输出端增加压敏
电阻进行保护。当负载为阻性
负载时，可以仅在交流输入端
加入压敏电阻保护。当负载为
光源设计的稳流电源。主要技
术指标为：
输入电压范围：３００ＶＡＣ
～
感性负载或容性负载时，输出
和输入端都应加压敏电阻进行
保护。压敏电压值按下式选
值要求，应按器件手册给出的
数值选取。
（４）散热方式的选择设计
由于集成移相调控晶闸管
直流
５０Ａ－１ ５０Ａ
４２５ＶＡＣ（线电压）。
输出直流电压：２０ＶＤＣ￣
３５ＶＤＣ。
３８０ＶＡＣ
输入
输出
输出直流电流：５０Ａ～
１５０Ａ（连续可调）。
输出电流稳定度：≤１ 。
输出电流纹波：≤１．８ ９／５。
效率：＞７５ ９／５。
图５给出了稳流电源的电
原理图。
由图４可以看出，该稳流
电源由电源控制电路、隔离变
压器、整流模块、保护电路、滤
图４稳流电源，Ｊ Ｈｆ
・１５・
波电路、输出电流电压指示和
影视技术
应用技术研究
呷 ］
ｌ Ｉ
ｌ———口
ｌ
１ ——口
口
．
ｌ—
ｌ
ｊ Ｃ１４
ＩＩ
ＫＭＩ
Ｌ１
３８０ＶＡＣ
５０Ｈｚ Ｌ２
ＦＵ１ Ｔ
～
Ｌ
ＫＭ１ ＦＵ２
ＫＭＩ ＦＵ３
ｔ－
Ｌ３
Ｎ
芝＿］
Ｌ；
Ｈ４Ｚ
ａ
～
～
ｚ件 ｆＶ２ ＋Ｃ７：
Ｉ邕
ＲＰ１
——
２ ３ ５１
—
Ｌ＋１２Ｖ
ｌＲ２０ 。
Ｒ６
— — — 一
２ 。。
２２０ＶＡ￣ ｝ 人 …
： Ｌ＿ ｃｔ６ ｝
上
Ｒ５『 １ Ｒ３Ｉ １
Ｒ９ ２４０Ｋ
１１ １
圃至Ｒ Ｃ
ｌ
…、
１ 芝 皇 『＿ Ｉ
、
ＲｒＰ二：
】Ｒ１８ Ｒ１３【 ＋Ｉ＿Ｒ ｓ６ 一
图５ 采用集成调控晶闸管模块的稳流电源（５ＯＡ
反馈调节取样电路、手动电流
调节、电流反馈控制调节和直
这两个电位器，使输出电流调
馈取样方式，即可设计成为稳
压电源。变压器Ｔ 起隔离和变
压作用，当不需要隔离时，可
省去Ｔ 不用。以上电路，仅需
节范围在５０Ａ～１５０Ａ之间变
化。
流１２ＶＤＣ稳压电源几部分电
路组成。
图中保护电路增加了压敏
图５中电流反馈控制调节
电路仅由一块四运算放大器集
电阻和快速熔断器进行过流和
过压保护。该电路还有输出短
改变Ｔ 和模块大小，其余控制
电路部分不变，即可设计出不
同功率输出的系列整流电源，
实现电源的系列化生产。
以上稳流电源已经在我厂
ＫＭＦ１５０／３５ ５ＫＷ整流器、
５５３５Ｍ５／５ＫＷ放映整流器一
成电路组成。电流反馈调节信
号在电流表的分流器Ｒｓ上取
得。该电流信号经Ｉｃ１—４的运
箅放大器放大后，经电阻Ｒ５
加到Ｉｃ１—１运算放大器的反
路自动保护功能。当负载端出
现短路时，分流电阻Ｒｓ上电
流取样信号迅速增加，经过反
馈调节控制电路的调节，使模
块控制端２脚直流控制信号迅
速减小，从而使输出电流减小，
起到过流保护作用。在此电路
中，由于输出电流在５Ｏ～１５０Ａ
相输入端，同时由手动电流调
节电位器ＲＰ。控制的调节电
压加到Ｉｃ１—１的同相输入端。
体机、５５３５Ｍ３／３ＫＷ放映整流
器一体机、５５３５Ｍ２／２ＫＷ放映
整流一体机等产品上应用，并
出口国外，
Ｉｃ１—１的输出电压加到由Ｉｃ１ 范围内进行调节，电流调节范
围较大。在设计控制电压范围
时，应使最大和最小电流调节
２运算放大器组成的同相放
实践证明，采用此技术设
计的电影放映用整流电源，以
大器，产生模块控制端２脚所
需的直流控制信号。图中ＲＰ
和ＲＰ 为输出电流调节电位
器。这两个电位器决定了手动
电流调节电位器ＲＰ。对输出
电流的调节范围。本例中调节
都在图３所示输出特性曲线的
线性部分，才能保证线性调节
电流变化。
以上电路为稳流电源，当
其技术先进、性能可靠、重量
轻、体积小、效率高（节约能
源）、电路简单等特点，越来越
受到用户的欢迎和信赖。
需要稳压电源时，仅需改变反
・１６・
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