[發明專利]一種用于三相交流調壓與整流的全數字可控硅控制器芯片

有效

• 申請號: 201410146807.6
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103942379B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 孫曉凌;張永鋒;周國順;李曉熙;李平;徐雅雯
• 申請（專利權）人: 大連東軟信息學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司11282
• 代理人: 羅建平

技術領域

本發明涉及可控硅控制電路，尤其涉及一種用于三相交流調壓與整流的全數字可控硅控制器芯片。

背景技術

在現有技術中，電力電子技術是電工技術的一個重要分支，可控硅(晶閘管)控制器是其中核心技術之一，至今已經歷了幾個發展階段：

(一)20世紀60～70年代的模擬電路(分立器件)階段；

(二)20世紀80年代的模擬集成電路階段：此階段實現了分立器件的集成，但本質上仍是模擬信號控制。如國產的KJ系列可控硅專用模擬集成電路控制器、德國西門子TCA系列可控硅專用模擬集成電路控制器等，其采用的技術都是通過移相電壓與鋸齒波電壓綜合比較實現可控硅觸發脈沖的形成與調節；

(三)20世紀90年代的準數字集成電路階段：為追求觸發脈沖的高精度和高對稱性，此階段實現了集成電路內部的部分數字化設計，但接口仍沿用了模擬控制方式，如KC系列、TC系列等，而可控硅控制信號本質上是一種離散量，完全可以由數字信號來實現；也就是說，可控硅控制電路從20世紀80年代之前的模擬電路(分立器件)時期，經歷了80年代后的數模混合集成電路時期，完成了至今準數字化的轉變。國內外可控硅準數字化控制芯片種類很多，但在原理上大多仍局限于鋸齒波比較或改變外加時鐘頻率的模擬電路范圍，很難實現數字化精確控制，仍然不是現場應用中的理想產品。

目前，國內外數字化可控硅控制電路普遍采用工業級單片機等通用微處理器或可編程邏輯器件來實現。該類數字控制器雖然彌補了上述可控硅控制芯片的不足，但仍存在成本高，需要重復開發，控制精度低等問題。因此在現有技術中，缺乏一種用于三相交流調壓與整流的全數字可控硅控制器芯片，以解決現有技術的缺陷。

發明內容

針對以上現有技術的不足，本發明通過提供一種運用專用集成電路設計(ASIC)技術，結合高精度的三相可控硅交流調壓及可控整流控制方案，研制與開發出一款用于三相交流調壓與整流的全數字可控硅控制器芯片。

所述芯片是可控硅專用集成電路控制器，具有觸發脈沖形成與調制、相序自適應、故障自動保護、實時電網頻率測量等功能。所述芯片采用通用的IIC數字接口，方便實現電力電子的控制自動化。用戶可通過所述芯片的通用數字接口實現對所述控制芯片的配置和精確控制。

為了實現上述目的，本發明所述一種用于三相交流調壓與整流的全數字可控硅控制器芯片采取的技術解決方案是：本發明所述一種用于三相交流調壓與整流的全數字可控硅控制器芯片，其內部結構由分頻電路(DIV)、復位電路(RESET)、IIC_SLAVE控制電路(IIC_SLAVE)和可控硅觸發電路(SCR_CTRL)四部分組成。所述分頻電路分別與IIC_SLAVE控制電路和復位電路雙相連接，所述復位電路分別與IIC_SLAVE控制電路和可控硅觸發電路連接，所述分頻電路和IIC_SLAVE控制電路分別與可控硅觸發電路相連接，所述分頻電路接收及輸出時鐘信號(Xtal1)、時鐘信號(Xtal2)，所述IIC_SLAVE控制電路接收IIC總線時鐘輸入信號(Scl)及IIC總線數據輸入輸出信號(Sda)，所述復位電路接收復位輸入信號(Rest_n)，所述可控硅觸發電路分別接收過零點同步輸入信號(Szcp)和自然換相點同步輸入信號(S1 S2 S3)并輸出觸發脈沖信號(P1 P2 P3 P4 P5 P6)。

所述分頻電路(DIV)用于根據用戶在寄存器fm中寫入的配置信息，完成對應頻率的輸出脈沖調制，同時向復位電路、IIC_SLAVE控制電路和可控硅觸發電路提供芯片內部時鐘信號(clk)。

所述復位電路(RESET)用于對輸入的復位信號進行消抖處理，即對小于或等于2個時鐘周期長度的外部復位信號進行濾除，同時向分頻電路、IIC_SLAVE控制電路和可控硅觸發電路提供芯片內部復位信號(rst)。