高频感应加热电源模数结合连续可调移相电路研究

    若要实现180°～360°的移相，只需在整个移相电路后接一个反相器。若要实现90°～135°连续可调移相，只需将图1中74HC4040接9脚的2分频改成接7脚的4分频，在输出端F的后面再接一级上升沿触发的2分频电路。若要实现90°～90°以上更小范围内的移相，只需将图1中74HC4046换成NE564或其他更高频率的锁相芯片，74HC4040的9脚改接成相应的分频引脚，并在上述电路的输出端F的后再接级上升沿触发的分频电路即可，这里不再一一赘述。
 
2 模数结合移相电路(二)原理
     图3所示电路是一种输入信号占空比为0．5的移相效果较好的移相角在0°～180°范围内连续可调的模数结合移相电路。前级的74HC14作反相器用，起缓冲保护并起到使移相电路输入、输出同相的目的，由于高速反相器74HC14电平转换有一定的响应时间，故其B处电平转换时刻略滞后于A处的电平转换时刻。中间的RC环节是将B处的数字信号转化成模拟信号。当B处的数字信号高电平到来时，B处的信号通过电阻R1对电容C1充电，直到B处高电平的末端；当B处的数字信号低电平到来时，电容C1通过电阻R1放电，直到B处低电平的末端。由于74HC14在5 V供电时阀值电压VT+=3．2 V、VT-=1．8 V，故后级74HC14做施密特触发器时，C处信号上升沿电平大于3．2 V时D处输出低电平，C处信号下降沿电平小于1．8 V时D处输出高电平，即在C处信号电平到达74HC14阀值电压时D处信号电平发生改变。改变电阻R1的值时电容C1充放电速度发生变化，其波形与反相器U1B阈值电压的交点也发生变化，整个移相电路的移相角(A处方波上升沿与D处方波上升沿的相位差)随之发生变化。实际中，由于高速反相器74HC14脉冲到来时有微小的响应时间，故移相角不可能为0°。若要实现180°～360°范围内的移相，由于高频感应加热电源一般都有频率跟踪环节，故只需在频率跟踪电路的输出端后面加一级反相器即可。若要实现移相角在0°～180°内任意更小角度如0°～120°、0°～60°等的连续调节，可通过使输入信号的占空比与上述移相角对应来实现。图3中各点的理想工作波形如图4所示。
 

3 实验结果
     模数结合移相电路(一)实验波形如图5所示，图中占空比较小的为锁相环14脚输入波形，占空比较大的为其移相后的波形，由图可知，此移相电路有较好的移相效果。实际中，由于锁相环、74HC4040以及74HC109在脉冲到来时状态改变需有一定的响应时间，故锁相环3脚信号相位肯定了略滞后于14脚的相位，有一个微小的相移，此移相角在1MHz左右高频时引起的相移远小于电路使工作在感性状态所需的相移，故在1 MHz及以下高频场合可完全忽略。
 

    模数结合移相电路(二)C、D点实验波形和A、D点实验波形分别如图6、图7所示，与理论分析一致。实验还发现，当A处数字输入信号的频率变化时，移相电路本身引起的延迟误差恒为50 ns，不随输入信号频率的变化；而且输出是与输入信号占空比一致的信号，移相角的最大值是与输入信号占空比一一对应的，不随C值确定后R参数的变化而变化。
 

4 结论
     从实验效果看，上述提出的两种模数结合移相电路，在1 MHz光伏电池片组件高频感应加热场合可根据需要连续可调移相角，移相效果好。模数移相电路(一)移相角几乎不随输入信号频率的变化而变化，只与锁相倍频电路的倍频次数有关，而且输出信号的占空比恒为0．5，与输入信号无关。模数移相电路(二)在要求移相角大于50 ns对应相角度的高频感应加热控制电路中有很好的移相效果。上述电路稍作修改，即可在频率小于1 MHz的高频场合实现任意需要角度范围内的连续可调移相，具有很好的实用价值。