零电压开关温度／功率控制器UAA1016/UAA2016及其应用
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:611
摘要：uaa1016/uaa2016是采用零电压技术设计的、可驱动双向可控硅的温度／功率控制器集成电路，通过该芯片可实现电阻性负载的无rfi功率调节。文中介绍了uaa1016/uaa2016的主要特点、基本原理及应用电路。
关键词：uaa1016/uaa2016；零电压开关；温度与功率控制
１ 概述
目前有许多专用集成电路(ａｓｉｃ)采用了零电压开关(ｚｖｓ)技术，它们通过处于过零模式的三端双向可控硅开关元件(ｔｒｉａｃ)来控制ａｃ线路上的电阻性负载。这些电阻性负载随处可见，例如电烙铁、恒温箱(器)、孵化器、热清毒器、热冲压机械、射流式烘干器和车窗玻璃除霜器等。
图1
ｚｖｓ温度与功率控制器ａｓｉｃ大多采用双极工艺制作，并采用８引脚ｄｉｐ或ｓｏ封装，仅需少量的外部元件便可直接在ａｃ线路上进行操作，而且没有ｄｃ电流成份流过主线路。此类ａｓｉｃ有很多品种和型号，本文仅对摩托罗拉和安森美公司生产的ｕａａ１０１６和ｕａａ２０１６两种芯片作简要介绍。
２ ｚｖｓ温度控制器ｕａａ１０１６
ｕａａ１０１６采用８引脚塑料ｄｉｐ封装，内部结构框图及其外部元件连接如图１所示。
２．１ 比例温度控制
ｕａａ１０１６通过８脚上的检测电阻ｒｓｙｎｃ在ａｃ主线电压跨零时在６脚输出一个负电流脉冲，以控制ｔｒａｉｃ。为了使ａｃ线路上无任何ｄｃ成份，在全波周期期间，ｉｃ内部的全波逻辑允许ｔｒａｉｃ锁存。ｉｃ脚３上连接的ｎｔｃ热敏电阻ｒｔ用来感测温度。当脚３上的电压高于脚４电压（ｖｒｅｆ）时，器件会产生一个触发脉冲。为了限制频率，应在ａｃ电路上连接一个１ｋｗ或１ｋｗ以上的负载。ｉｃ内部的时基可用于控制比例温度。事实上，多数加热调节系统都有较高的精度和稳定性，而且要求温度过冲较小，因此不能直接用开／关（ｏｎ／ｏｆｆ）来调节。
２．２ ｕａａ１０１６关键电路功能
ａ． 电源
ｕａａ１０１６通过５脚外部的降压电阻通常为１８ｋω／２ｗ、二极管１ｎ４００５和１００μｆ的滤波电容直接从ａｃ线路提取电源，其电流消耗低于１ｍａ。
ｂ． 比较器
当ｉｃ脚３上的电压ｖｐｉｎ３高于脚４上的电压ｖｐｉｎ４ｖｒｅｆ时，比较器允许触发逻辑为ｔｒｉａｃ递交一个脉冲。为了使非可控温度范围与滞后成比例减小到最低程度，偏移滞后输入电压应设计得比较小≤±１０ｍｖ。
比较器反相输入端脚４上的参考电压ｖｒｅｆ的平均值可由电阻ｒ２、ｒ３和ｒ４参见图１设置，迭加在ｖｒｅｆ上的锯齿信号幅度可确定其比例范围。
当温度传感器ｒｔ上的温度高于设定值时，由于没有加热，温度将缓慢降低。在重新施加功率之前，ｖｐｉｎ３－ｖｐｉｎ４将超过滞后值的５０％。反之，当ｒｔ温度低于设定值时，将出现相反的结果。
ｃ． 锯齿波发生器
ｉｃ脚２内部７．５μａ的恒流源可在门限电平ｖｔｈ１和ｖｔｈ２之间对外部电容ｃｐｉｎ２进行充电来产生一个锯齿波。实际上，ｃｐｉｎ２仅在ａｃ线路的负半周才发生充电和放电。ｉｃ脚１上的锯齿波信号可作为电压源，其电压ｖｐｉｎ１为ｖｐｉｎ２－０．７５ｖ。为保持锯齿信号的良好线性宽，推荐使用４０μａ的源电流。
ｄ． 采样全波逻辑
为保持最小的噪声，在ａｃ线路电压的正半周，会产生两个相邻的过零脉冲，而在跨零范围内的脉冲产生过程如图２所示。此时若ａｃ线路的电压频率是ｆａｃ５０／６０ｈｚ，电压有效值为ｖｒｍｓ如２２０ｖ，那么，图２中的ｔｐ１和ｔｐ２分别为：
实际上，脉冲宽度ｔ
摘要：uaa1016/uaa2016是采用零电压技术设计的、可驱动双向可控硅的温度／功率控制器集成电路，通过该芯片可实现电阻性负载的无rfi功率调节。文中介绍了uaa1016/uaa2016的主要特点、基本原理及应用电路。
关键词：uaa1016/uaa2016；零电压开关；温度与功率控制
１ 概述
目前有许多专用集成电路(ａｓｉｃ)采用了零电压开关(ｚｖｓ)技术，它们通过处于过零模式的三端双向可控硅开关元件(ｔｒｉａｃ)来控制ａｃ线路上的电阻性负载。这些电阻性负载随处可见，例如电烙铁、恒温箱(器)、孵化器、热清毒器、热冲压机械、射流式烘干器和车窗玻璃除霜器等。
图1
ｚｖｓ温度与功率控制器ａｓｉｃ大多采用双极工艺制作，并采用８引脚ｄｉｐ或ｓｏ封装，仅需少量的外部元件便可直接在ａｃ线路上进行操作，而且没有ｄｃ电流成份流过主线路。此类ａｓｉｃ有很多品种和型号，本文仅对摩托罗拉和安森美公司生产的ｕａａ１０１６和ｕａａ２０１６两种芯片作简要介绍。
２ ｚｖｓ温度控制器ｕａａ１０１６
ｕａａ１０１６采用８引脚塑料ｄｉｐ封装，内部结构框图及其外部元件连接如图１所示。
２．１ 比例温度控制
ｕａａ１０１６通过８脚上的检测电阻ｒｓｙｎｃ在ａｃ主线电压跨零时在６脚输出一个负电流脉冲，以控制ｔｒａｉｃ。为了使ａｃ线路上无任何ｄｃ成份，在全波周期期间，ｉｃ内部的全波逻辑允许ｔｒａｉｃ锁存。ｉｃ脚３上连接的ｎｔｃ热敏电阻ｒｔ用来感测温度。当脚３上的电压高于脚４电压（ｖｒｅｆ）时，器件会产生一个触发脉冲。为了限制频率，应在ａｃ电路上连接一个１ｋｗ或１ｋｗ以上的负载。ｉｃ内部的时基可用于控制比例温度。事实上，多数加热调节系统都有较高的精度和稳定性，而且要求温度过冲较小，因此不能直接用开／关（ｏｎ／ｏｆｆ）来调节。
２．２ ｕａａ１０１６关键电路功能
ａ． 电源
ｕａａ１０１６通过５脚外部的降压电阻通常为１８ｋω／２ｗ、二极管１ｎ４００５和１００μｆ的滤波电容直接从ａｃ线路提取电源，其电流消耗低于１ｍａ。
ｂ． 比较器
当ｉｃ脚３上的电压ｖｐｉｎ３高于脚４上的电压ｖｐｉｎ４ｖｒｅｆ时，比较器允许触发逻辑为ｔｒｉａｃ递交一个脉冲。为了使非可控温度范围与滞后成比例减小到最低程度，偏移滞后输入电压应设计得比较小≤±１０ｍｖ。
比较器反相输入端脚４上的参考电压ｖｒｅｆ的平均值可由电阻ｒ２、ｒ３和ｒ４参见图１设置，迭加在ｖｒｅｆ上的锯齿信号幅度可确定其比例范围。
当温度传感器ｒｔ上的温度高于设定值时，由于没有加热，温度将缓慢降低。在重新施加功率之前，ｖｐｉｎ３－ｖｐｉｎ４将超过滞后值的５０％。反之，当ｒｔ温度低于设定值时，将出现相反的结果。
ｃ． 锯齿波发生器
ｉｃ脚２内部７．５μａ的恒流源可在门限电平ｖｔｈ１和ｖｔｈ２之间对外部电容ｃｐｉｎ２进行充电来产生一个锯齿波。实际上，ｃｐｉｎ２仅在ａｃ线路的负半周才发生充电和放电。ｉｃ脚１上的锯齿波信号可作为电压源，其电压ｖｐｉｎ１为ｖｐｉｎ２－０．７５ｖ。为保持锯齿信号的良好线性宽，推荐使用４０μａ的源电流。
ｄ． 采样全波逻辑
为保持最小的噪声，在ａｃ线路电压的正半周，会产生两个相邻的过零脉冲，而在跨零范围内的脉冲产生过程如图２所示。此时若ａｃ线路的电压频率是ｆａｃ５０／６０ｈｚ，电压有效值为ｖｒｍｓ如２２０ｖ，那么，图２中的ｔｐ１和ｔｐ２分别为：
实际上，脉冲宽度ｔ
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