术语和定义
参考
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作者：Krupa Bhavsar
介绍
大多数家庭的电器通常都使用交流电源进行操作。相块逻辑可用于电器，例如AC调光器和灯泡。这些电器由电力电子开关组成，如硅控制整流器（SCR）S，以及用于周期性地接通/关闭的交流电流（TRIAC）S的三极管以实现平滑的操作。
在该控制中，载荷导通半周期的一部分，并关闭半周期的一部分。循环一部分接通的这种现象降低了整体功耗。图1显示相剪切逻辑输出。如图所示图1，负载导通，用于在每个方向上的循环的一部分，并且在每个方向上关闭循环的一部分。由于三端双向可控硅的性质，负载在每个过零点上完全关闭，这在6.。
通道1（蓝色/顶线） - 交流电源
通道2（绿色/底线） - 相切输出
此应用笔记分为3个部分。4.描述零交叉电路，5.说明了不同相位延迟的产生，包括使用系统监视功能格林帕克[5.]那和6.定义三端双向可控硅驱动器电路，用于驱动负载。
零交叉电路
零交叉电路由AC电源，半波整流器和具有光敏器件 - 光电晶体管的光隔离器组成。光隔离器使用光隔离AC和DC信号。该光隔离器包括LED，光束和光电晶体管，如图所示图2.。半波整流器整流高压AC输入并将整流的输出馈送到光隔离器的输入LED。然后，来自LED的信号随着与输入信号成比例的强度行进，并且落在光电晶体管的基座上，这又触发了光电晶体管到ON状态。光电晶体管的输出是DC信号，用于产生不同的模式格林帕克。
图3.显示零交叉电路波形。如所示图3.，在真正的零交叉之前和之后触发光电晶体管输出处的DC信号。真正的过零点被定义为AC信号达到零电压的确切时间。此时间转移在内部补偿格林帕克相应调整相位延迟。
通道1（蓝色/顶线） - 交流电源
通道2（绿色/第2行） - 半波整流器输出
通道3（黄色/底线） - 光隔离器输出
GreenPak设计
图4.揭示了这一点格林帕克用于产生用于驱动负载以及系统监视功能的各种相位延迟的设计。这格林帕克设计可以在全球范围内使用，因为它支持50Hz和60Hz AC频率。该设计包括控件（即硬件和软件）。
过零电路的光电晶体管输出到达加热器（PIN 2）格林帕克。如图所示图3.，在高压AC信号达到真正的零交叉之前，在光电晶体管输出处触发DC信号。因此，光电晶体管输出的上升沿在内部延迟，并且基于输入信号的频率计算输入信号的脉冲宽度i.50Hz和60Hz。
5.1描述硬件控制，5.2说明了软件控制，5.3描绘系统监视功能。生成相位延迟后，然后将它们路由并显示在加热器（PIN7）上显示。然后，该加热器（引脚7）连接到用于驱动负载的三端双向可控硅驱动电路。
硬件控制
硬件控制技术需要外部有效低按钮，并连接到PUSH_BUTTON＃1（引脚5）格林帕克。
CNT4 / DLY4（3MS）和CNT5 / DLY5（5ms）用于编程片上的2相位延迟。每个段延迟具有8位分辨率，并且是用户可选择的。这些相位延迟与输入频率相兼容，即50Hz和60Hz。按钮的备用切换只有在系统监控功能 - 过温保护（OTP）和紧急关闭时，才会在加热器（引脚7）上显示相同的相位延迟。
数字5.展示硬件控制波形。如所示图5.，零交叉的AC信号在加热器（引脚2）上到达，并且在每个备用按钮上（按钮＃1 - 引脚5）在加热器（PIN 7）上传播相同的相位延迟。当按钮释放或者系统监控功能超出范围时，加热器（引脚7）保持为低电平。
通道1（黄色/顶线） - 引脚＃9（输入电压）
通道2（蓝色/第2行） - PIN＃7（加热器）
D0 - PIN＃6（按钮＃2）
D1 - PIN＃5（按钮＃1）
D2 - PIN＃2（加热器）
D3 - 引脚＃11（温度监测器）
软件控制
软件控制通过来自外部I2C兼容MCU的I2C通信操作。
在该控制中，通过I2C修改CNT0 / DLY0（16位分辨率）的控制数据寄存器。在通过I2C写入适当的相位延迟之后，只要所有系统监视功能 - 紧急停机，OTP和看门狗定时器都在加热器上延迟并显示在加热器（引脚7）上显示相位延迟并显示相位延迟。5.4定义通过I2C修改CNT0 / DLY0控制数据寄存器的建议步骤。
图6.揭示软件控制波形。如图所示图6.，当软件使能高并且所有系统监视功能都处于范围内，延迟仅显示在加热器（引脚7）上。
系统监控功能
OTP，紧急关闭，看门狗定时器和频率检测器是其中包含的系统监视功能格林帕克设计。
通道1（黄色/顶线） - 引脚＃9（输入电压）
通道2（蓝色/第2行） - PIN＃7（加热器）
D0 - PIN＃6（按钮＃2）
D1 - I2C虚拟输入0 - OUT0（软件启用）
D2 - PIN＃2（加热器）
D3 - 引脚＃11（温度监测器）
D4 - I2C虚拟输入1 - OUT1（看门狗定时器）
D5 - PIN＃12（看门狗定时器）
过温保护
OTP功能可用于硬件和软件控制技术。此功能需要带有热敏电阻的外部电阻分压器。热敏电阻是温度相关的电阻，其电阻随温度的增加而降低。
图7.显示OTP原理图。感测电压连接到输入电压（引脚9）格林帕克。内部的温度范围格林帕克用一组2个模拟比较器（ACMP）和LUT完成。在这种设计中，操作温度范围从0˚C到60˚C设置，其分别对应于ACMP的2.176V至0.928V的电压范围。当温度超出范围时，系统关闭，当温度范围内时，设计功能根据所选择的用户控制，即硬件或软件。
图8.显示OTP波形。如所示图8.当温度在范围内时，温度监测器输出高，并且当温度超出范围时，输出低。
通道1（黄色/顶线） - 引脚＃9（输入电压）
通道2（蓝色/底线） - 引脚＃11（温度监测）
紧急关闭
紧急关闭具有最优先级，此功能可用于硬件和软件控制技术。使用外部有源低按钮完成此功能，该功能连接到按钮＃2（引脚6）格林帕克我知道了。按下按钮时，加热器（引脚7）输出变低，系统关闭。释放按钮后，系统会根据软件或硬件控制而恢复，如果其他系统监控功能在范围内。
通道1（黄色/顶线） - 引脚＃6（按钮＃2）
通道2（蓝色/底线） - 引脚＃7（加热器）
D0 - PIN＃2（加热器_Zero）
图9.描绘紧急关闭功能。如图所示图9.，当按下按钮时，在加热器（引脚7）时的输出变为低电平。
看门狗定时器
此功能仅适用于软件控制，并通过I2C兼容MCU控制。CNT3（8位）设置看门狗定时器的时段。在POR中，CNT3加载为由其控制数据寄存器确定的时段，其为656.25ms（默认）。计时器通过切换的I2C虚拟输入1 - OUT1连续运行。如果在默认设定时间后切换MCU冻结或I2C虚拟输入1 - OUT1，则定时器在656.25ms后到期并在看门狗定时器（引脚12）处产生复位脉冲。当定时器到期时，加热器（引脚7）变低，系统关闭。定时器周期是用户可选择的，可以通过I2C改变。
通道1（黄色/顶线） - （I2C虚拟输入1 - OUT1）
通道2（蓝色/底线） - （CNT3输出）
D0 - PIN＃12（看门狗定时器）
数字10.显示看门狗定时器波形。如图所示数字10.，当在656.25ms之前切换I2C虚拟输入1 - OUT1时，看门狗定时器输出变低，表示计时器处于范围。当在CNT3的默认时间后切换I2C虚拟输入1 - OUT1时，TIMER在656.25ms（默认）之后到期，看门狗定时器输出产生复位脉冲。
通道1（黄色/顶线） - 引脚＃2（加热器_Zero）
通道2（蓝色/底线） - 引脚＃10（频率检测）
频率探测器
CNT2用于检测输入信号的频率。当输入信号的连续边缘到达在设定的计数器周期之前的连续边缘时，频率检测输出高，并且当连续边缘到达比设置计数器时段之后到达时，频率检测输出低。
图11.显示频率检测器输出。如所示图11.当输入信号频率为50Hz时，频率检测输出为低电平，当输入信号频率为60Hz时，输出高。
修改阶段延迟
对于特定功耗，通过I2C用CNT0 / DLY0宏小区用不同的相位延迟。重新编写不同的阶段延迟，建议使用以下步骤。
- Assert Software_Enable（I2C虚拟输入0 - OUT0）低
- 在CNT0 / DLY0寄存器上写入新的阶段延迟时间
- Assert Software_Enable High.
按顺序遵循这些步骤，保证了在CNT0 / DLY0寄存器中写入的新数据的正确同步。表格1描述CNT0 / DLy0宏小区的I2C地址。
|
I2C地址 |
CNT0 / DLY0数据位 |
|
0x95 |
D [15：0] |
|
0x96 |
TRIAC驾驶电路
TRIAC驱动器电路由具有光电三端双向可控硅和TRIAC的光隔离器组成，用于驱动负载。
图12.显示带有照片三折的光隔离器。如图所示图12.，光隔离器包括LED和光敏器件，光三端双向可控硅。该隔离器隔离直流和交流信号。由此产生的阶段延迟格林帕克设备连接到光隔离器的输入LED。这些信号通过LED发射行进并落在光束的栅极。
光电三端双向可控硅的输出连接到电力三端双向可控硅，然后连接到负载。TRIAC栅极栅极的正脉冲触发到ON状态。TRIAC的性质是，随着瞬时电压和负载电流下降至零，它在正弦电源电压的每半周期都自动关闭。TRIAC开始在未来半周期再次锁定数据。通过将其端子的电流降低到其最小保持电流以下，或者在电源电压被截止时，可以关闭三端双向可控硅转向杆。电力三端双向可控硅的信号是输入AC信号的所需相切输出。
测试
图13.展示了使用相截面逻辑的示意图格林帕克。测试设置的主要组件是半波整流器，具有光电晶体管的光隔离器，a格林帕克，具有光电三端双向可控硅的光隔离器和三条重向杆。测试示意图显示了用于测试的光隔离器。光电晶体管的底座连接到GND以实现稳定的输出，并且由于电噪声而减小假触发。
如图所示图13.，输入AC信号跨现场和中性终端应用。输出负载在Load_Live和Load_neutal终端上连接。有两个外部按钮，每个按钮连接到按钮＃1（引脚5）和按钮＃2（引脚6）格林帕克。电阻分压器两端的电压连接到输入电压（引脚9）格林帕克。I2C兼容MCU也存在设计软件控制。MCU的SCL和SDA线分别连接到格林帕克通过上拉电阻的SCL和SDA线路。
图14.假设所有系统监视功能在范围内，显示测试原理图的软件控制阶段切换输出。CNT0 / DLy0宏的数据通过遵循步骤来通过I2C写入I2C5.4。根据CNT0 / DLY0的设定相位延迟，相位延迟输出显示在加热器（引脚7）上，并且还示出了适当的相切输出图14.。仅当软件启用高时，才能存在于负载上。一旦软件启用低，相切输出也变低。
图15.显示所有系统监视功能在范围内的假设，显示硬件控制阶段切割输出。在每个备用按钮压力下，预先编程的相位延迟被路由到加热器（引脚7）并适当地显示在相剪切输出上。一旦释放按钮，加热器（引脚7）就会低，并且相位切割输出也是如此。
功能扩展名
这格林帕克可以配置任何能够通过I2C通信的MCU。DA14531 SmartBond Tiny开发套件 - USB由IOS组成，可以配置为I2C通信的开路输出。
通道1（洋红色/顶线） - （AC输入）
通道2（黄色/第二线） - 引脚＃2（加热器_Zero）
通道3（黑色/ 3RD线） - I2C虚拟输入0 - OUT0（软件启用）
通道4（蓝色/第4行） - PIN＃7（加热器_ENABLE）
通道5（绿色/底线） - 周期跳过输出
通道1（洋红色/顶线） - （AC输入）
通道2（黄色/第二线） - 引脚＃2（加热器_Zero）
通道3（黑/ 3号线） - 引脚＃5（按钮＃1）
通道4（蓝色/第4行） - PIN＃7（加热器_ENABLE）
通道5（绿色/底线） - 周期跳过输出
图16.使用DA14531 USB开发套件显示相剪逻辑的测试设置。DA14531 USB开发套件的电源通过套件中的USB端口提供。展示in.图16.，P0_2（端口0 - 引脚2）和P0_8（端口0 - 引脚8）引脚分别配置为I2C通信的SCL和SDA。请按照步骤进行操作5.4发送I2C命令格林帕克用于修改相位延迟的CNT0 / DLY0宏小区。当从DA14531 USB开发套件提供I2C命令时，获得相截图的类似结果。
演示PCB.
图17.显示阶段切割和循环跳过逻辑的演示板。这款PCB可以随时使用格林帕克设计支持50Hz和60Hz AC频率。AC电源供应通过AC电源连接器施加到电路板上。为了演示，将灯泡用作负荷。
用户只需要连接AC电源和负载。
正如所证明的那样图17.在电路板上存在2个独立的三端双向可控硅驱动程序和配置跳线，以从相块切换到循环跳过逻辑。设计是编程的格林帕克PCB上的浸套和2个按钮，每个用于硬件控制和紧急关闭的硬件控制。
用于连接5V直流电源的测试点，并与之通信格林帕克通过I2C（SCL和SDA）兼容MCU的DIP套接字存在于PCB的右上角。
该板还支持基于DA14531的Microbus插座来控制格林帕克通过I2C沟通。
结论
这格林帕克本应用笔记中描述的设计易于使用，最大限度地降低成本，节省了板空间和组件计数。
一般来说，MCU有限的iOS。所以，将控制卸下小而廉价格林帕克IC为其他关键操作保存iOS。
而且，这一点格林帕克ICS灵活且易于测试。可以修改设计以包括附加系统监视特征和增加/减少编程相位延迟的数量（仅限硬件控制）。修改设计后，可以用点击几个按钮并在船上重新焊接新的设计文件。这种灵活性节省了时间，可以容纳最后一分钟的设计更改。它还通过锁定设计文件来限制可见性来提供设计安全性。通过使用这种设计，用户通过I2C和外部按钮控制相位延迟。