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丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第1页技术交流简介ATE1185（替代TDA1185A）通过集成的正反馈功能，产生控制三端双向可控硅的触发脉冲，用来控制通用电机的速度稳定作用。典型的应用是手持电动工具，如吸尘器、搅拌机、调光器等小家电。特点系列信息●用220V/50Hz或110V/60Hz交流电源直接供电●外围元器件少●非常适合可控硅的触发（第二和第三相限）●当可控硅的电流被电机电刷跳动打断时，可重复触发●应用于电感性负载的可控硅电流检测●预设软启动●电源故障监测和整体电路复位●功耗低：6mA电路应用方框图封装说明SOP14管装，编带，无铅DIP14三端双向可控硅相位角控制器丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第2页技术交流管脚排列管脚描述功能介绍ATE1185的管脚2产生触发脉冲，用于控制交流功率负载的双向可控硅。触发脉冲导通角的产生，是通过比较同步与两倍交流频率的锯齿波电压（管脚4）和外部预设电压（管脚12）来确定的。门脉冲为负（吸收电流），因此三端双向可控硅被驱动到它的最有效的象限（Q2至Q3）。引脚功能说明1VEE芯片的负电源电压，内部齐纳管将其钳位于-8.6V2门控触发脉冲提供两倍于线频率的-1.0V的可控硅触发脉冲3NC空4锯齿波生成器与此管脚相连的电容值决定锯齿波的斜率5NC空6电流感应如果此管脚感应到可控硅导通电流时，输出脉冲停止输出7电压感应由此管脚的电压频率，确定芯片的内部工作时间8综合电容反馈输出管脚，外部电容用来平滑电压9反馈输入负载电流的变化在R9上产生电压变化10电流预设此管脚的外接电阻值决定电路的偏置电流11NC空12相位脚设定此脚电压决定空载的13软启动触发角是缓慢增加的，从180℃至Pin12的设定值14VCC地丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第3页技术交流如果负载是扭矩随着转速增加的普通电机，通过（管脚9）检测串联在负载上的一个低阻值电阻，ATE1185可以按比例地增加导通角来加大电机电流。直流电源通过2.0W电阻、半波整流器和滤波电容，可以直接用交流线路为电路提供直流电源。通过一个内部集成的稳压管调节VEE电压。（管脚14）为参考地，电源电压为-8.6V，ATE1185内部功耗为6.0mA。触发脉冲生成器（管脚2）通过内部短路电路保护提供一个60mA最小灌电流脉冲的输出。脉冲宽度大致正比与R10×C4，同时，如果三端双向可控硅未关断或有反弹，将每隔420us重复一次。电感性负载，电流相对滞后于电压。（管脚6）延迟触发脉冲可以保证瞬间关闭双向可控硅，以防止不稳定的功率控制（见图2）。在第一个脉冲没有闭锁双向可控硅时，产生连续脉冲用于闭锁。在双向可控硅产生反弹时，立即产生一种新脉冲。当可控硅仍然有电流时，脉冲接近全导通；脉冲延迟到完全关闭可控硅。图2.用多脉冲生成延迟脉冲丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第4页技术交流锯齿波产生器电容C4通过恒流源放电（灌电流），产生与交流电压同步的负电压锯齿波。在每次交流电压为零时，管脚4电压重设为-1.6V（见图3），并且锯齿波电压下降到-7.1V。通过外部电阻R10可预设恒流源的放电电流，见下面的计算公式。主比较器它的作用是当锯齿波电压等于（管脚12）的预设相位角电压时，产生触发脉冲。固定的相位角设置电压导致可控硅的导通角不变，除非电流正反馈（管脚9）已被连接，或软启动电容（管脚13）没有充电。软启动ATE1185可以消减任何突然进入负载的浪涌电流。这为易损的负载提供了保护，如灯泡或灯管，并可以减小交流线路的干扰。用恒流源电流在C13上产生锯齿波电压，当从零到（管脚12）的预设值时，开始建立导通角。I13的电流值计算，见下面的计算公式。锯齿波电压V13要低于预设电压V12。在复位时，V13被强制返回到VEE，见图4。如果负载是一个普通电机，它将不翻转，直到达到克服摩擦的最小导通角。锯齿波电压到达门限值的时间为死区时间，并可通过（管脚13）适当的串联电阻消除。由I13通过电阻产生的电压降，使导通角立即达到门限值，这就是无死区时间的软启动功能，（见图5）。图3.触发脉冲时间图4.软启动丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第5页技术交流图5.没有死区的软启动图6.传递功能电流正反馈通常，电机的转速随着负载的增加而降低。要保持转速，必须增加三端双向可控硅的导通角。为此，用（管脚9）低阻值电阻Rg的感应电压检测电机电流，通过内部的电压放大、整流来设定（管脚12）的电压。传递功能：ΔV8=f（ΔV9），见图6。输出反馈（管脚8）的电压变化，是通过电容C8进行平滑的。R10决定了线性区的增益。当电机电流在有效的正弦波范围内，电流有效值成正比转换为（管脚8）的电压。这种平均效应，见图7。（管脚9）大振幅信号，将使（管脚8）的电压变化达到最大值。这种饱和效应限制最大导通角的增加。图8中显示这种效果，（管脚8）的总电压计算如下：反馈效果显示在图9。图7.传递功能的平均效应图8.传递功能（管脚8/管脚9）丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第6页技术交流监测相对于电源电压，一个中央逻辑模块进行IC功能的启用/禁用。在禁用的条件下，管脚4、8、12和13被强制复位到适当的电压，准备下一次动作。见图10。图9.正反馈效应（忽略偏置电压）应用电路元件选择电机速度的调节，通常需要确定要用多少的反馈增益。当负载增加时，为了保持速度稳定，需要通过改变导通角，来变换所需要的合适的电机电流。这需要通过反复试验，来选择合适的R10电阻值。反馈增益值，见图8。当确定R10的电阻值后，C4值的计算如下：（fline是交流电频率）电容C8用来平滑（管脚8）的输出电压。该值应足够大，以完成此任务，但还不能太大，否者将减缓系统的响应速度。电容C13决定导通角如何快速达到（管脚12）的设定值。为了达到预期的延迟，C13值的计算如下：丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第7页技术交流以下的元器件值都经过实际应用检测，尽量不要改变。下表是110V典型应用值：图10.内部方框图使用示波器，可以看到锯齿波发生器的幅度范围为从-1.6V到-7.1V。锯齿波的斜率可以通过C4调整，直流电平幅度可以通过R7调整。具有低内阻的（管脚9）通过RP2调整反馈水平。（管脚8）必须通过一个滤波电容连接到VEE。当R10的电阻值小于100kΩ，电路会变得很敏感，但可能会变得不稳定。图11和图12显示的是典型波形。如图所示，电机电流的增加将导致触发角减小，这意味着增加提供给负载的平均功率。元件数值单位RS10/2.0WkΩRP1100kΩRP2100ΩR6330/0.5WkΩR7330/0.5WkΩR90.05/5.0WΩR10100kΩC40.1μFC80.22μFC1310μF丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第8页技术交流图11.空载应用图12.有载应用温度响应ATE1185内部有一个非常有效的温度补偿。如果没有连接电流反馈时，RMS功率传递到负载时的温度范围，稳定在20~70°C±0.2%。有反馈时，在相同的温度范围内，（管脚8）的漂移电压为250mV，导通角的这种轻微增加，可以成功地用于电机电阻增加的温度补偿。交流电压补偿由于导通角是独立于交流电压，通过下面的变化可以产生相对与功率负载的变化。当交流电压增加时，连接到整流器阳极（管脚9）的电阻，和并联有连接到VEE的电容器的（管脚12）的电阻，将降低（管脚12）的电压。RC网络的数值可以通过实验确定。动态导通角对于纯电阻负载，负载应用电压的有效RMS值，正比与导通角（见图13）。对于感性负载，由于电流相对滞后于电压，100％功率决定于导通角，通常小于180°。图13.电压RMS值与导通角丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第9页技术交流ATE1185ATE1185软启动ATE1185的软启动功能，可以进行很多有趣的应用。例如，可以用来对昂贵并敏感的晶体管或脆弱的负载，进行缓慢启动，从而消除浪涌电流可能导致的烧坏。在这类应用中，RP1是一个电阻分压器，这样，（管脚12）的电压决定在180°范围内的导通角。（管脚9）必须接地，因为此时不需要反馈部分（见图14）。实现完全导通的时间计算如下：调光应用几乎不用任何改动就可用于调光应用，但需要反馈输入（管脚9）接地。这样，断开了反馈回路，可以用RP1单独控制导通角。此外，由于反馈断开，不再需要R9和RP2。软启动功能，还可以防止电流浪涌，用来保护灯泡。此装置还可用于其它需要手动控制负载功率的应用电路，（见图15）。RS=10kΩ/2WC4=44nFR6=470kΩ/0.5WC13=10uFR7=470kΩ/0.5WCS=100uFR10=200kΩR12A=4×R12B关断时间=8.71×R10×C13图14.软启动电路RP=100kΩC8=0.22uFR7=470kΩ/0.5WC13=4.7uFRS=10kΩ/2WR10=200kΩR6=470kΩ/0.5WC4=44nFCS=100uF/16V图15.调光电路软关断再一次稍加修改ATE1185的应用电路，可以用来缓慢的关断负载。例如自动车库照明，通常情况下，灯是在定时结束时立即关断，但这种应用很不方便（比如在你还没有出库们时灯就灭掉了）。软关断可以使灯慢慢地变暗，对你进行提醒。这时，要断开反馈，并用电容C12和一个开关替换RP1，见图16。关断时间计算如下：（R12是C12两边的两个电阻总和）丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第10页技术交流ATE1185RS=10kΩ/2WC4=44nFR6=470kΩ/0.5WC12=设计者选择R7=470kΩ/0.5WC13=0.47uFR12=设计者选择CS=100uFR10=200kΩ关断时间=R12×C12图16.软关断电路PCB电路板图17是经由设计师最佳评价的ATE1185印刷电路板。面积小、结构紧凑，可以便利实现。图18显示了PC板的元件布局。RP1需要外部跳线连接至VEE和R12。RP1中心导线连接到（管脚12）。强烈建议使用一个隔离变压器来避免危险，删除所有测试设备的机壳接地。图17.PCB电路板（元件面）丹东奥拓电子有限公司201505ATE/QJ01.11-2015共11页第11页技术交流图18.PCB电路板（覆铜面）