智能温控表和晶闸管控温电路的线性控制方案

2000年至今，智能型控制仪表占据了市场的主流。该类仪表的优点体现在强大的软件功能上，主控电路以MCU单片机为核心，通常具有PID自整定/模块控制功能，较好的人机界面，多功能可设置I/O口，有些仪表可输入/输出多种（电压或电流的）检测信号和控制信号，又被称为“通用型仪表”或万能仪表。可配合外部电路，用于温度、液位等的线性控制，控制精度和自动控制程度高，工作稳定可靠。

TA9-IRR型智能温控表的特点：

1）热电偶/热电阻通用输入；2）PID自整定/模块控制；3）继电器触点信号、电流信号等多种输出控制信号选择；4）内置2路PID，可同时用于加热或冷却控制；具有数显、报警、调节功能；5）可针对控制对象，利用修改参数值，对实现更细节化的控制；6）可与PLC、变频器等相关设备构成稳定的温度调节系统。

1.TA9-IRR型智能温控表整机电路工作原理

（1）TA9-IRR型智能温控表的电源/信号输出板电路

TA9-IRR型智能温控表整机电路由电源/信号输出板、操作显示面板、MCU主板等3块电路板组成，供电电源与信号传输通过信号电缆和接线端子排JP1、J1进行。

图8-9为电源/信号输出板电路，由电源电路、加热（冷却）接点控制信号输出电路和4～20mA电流信号输出电路构成。

[电源电路]电源模块TOP221的采用使开关电源电路变得精简和高效。外围元件极少，故障率降低，设计、制作与故障检修都变得容易。TOP221为三端脉宽调制PWM开关，内含功率MOS电源开关管，PMW脉宽调制器、高压起动电路、环路补偿和故障自动保护（电流检测）电路等。允许输入交流电压为85～265V，输出功率为12W。其内部原理方框图如图8-8所示。

图8-8 电源模块TOP221的功能原理框图

电源模块的2、3脚内接MOS功率管的漏、源极，并引入高压起动电源，内设电流检测等电路；1脚为反馈电压信号引入端或反馈电流信号引入端，控制内部PMW脉冲信号的占空比，完成对输出电压的稳压控制。有时也用作自动重启补偿电容的连接端。

整流二极管D2-2、电容E2等元件将电压反馈绕组的电压整流滤波后，引入电源模块的1脚，用以控制内部电压误差放大器，使输出电压保持稳定。开关变压器的3个二次绕组输出电压，经整流滤波和稳压处理，得到5V工作电源供后级控制电路（MCU主板）和操作显示面板电路；24V工作电源供控制继电器的线圈供电；从稳压集成电路78L15取出的15V电源又经后级稳压电路“裂变”为+7.5V和-7.5V正负电源，提供MCU主板运放电路的工作电源。

[接点控制信号输出电路（参考图8-9）]由温度传感器及温度检测电路输入的温度信号，经微控制器MCU内部程序（如PID）运算，由U6（见图8-13）的11脚、17脚（开关量信号输出脚）直接输出，经JP1端子输入触点控制信号输出电路。经光耦合器隔离和晶体管放大后，驱动继电器KA1、KA2，输出触点控制信号控制外部加热（或冷却设备）的电源，达到恒温控制目的。MCU输出控制信号的内容可由参数进行设置，如KA1输出的触点信号可设置为加热控制或故障报警1，KA2输出的触点信号可设置为冷却控制或故障报警2，这完全取决于用户的控制需求。控制端子③、④、⑤内接继电器KA1、KA2的动作触点。

图8-9 TA9-IRR型智能温控表的电源/信号输出板电路

[4～20mA电流控制信号输出电路（参考图8-10）]控制继电器输出的为开关量信号，用于控制加热设备或冷却设备的电源通断，达到恒温控制的目的，但存在较大的温度波动和控制精度不高的缺点。而利用4～20mA模拟量输出控制信号，对外部晶闸管调压设备或变频器拖动的加热或制冷设备进行闭环温度控制，则能提高控温精度和提高自动化控制水平。

由U6的12脚（见图8-13）输出PWM脉冲（由温度设定信号和温度检测信号经PID运算后得出）信号，经光耦合器P181隔离传输，2级RC滤波网络处理为可变直流电压，输入由运放电路N1和晶体管T8、T9构成的恒流源电路，输入电流为3脚输入信号电压Vi/R72的值，N1的输出电流信号在负载电阻R88上转化为电压信号V1，送入由运算电路N2、晶体管T6、T7构成的恒流源电路。将4～20mA电流信号输出电路重绘成图8-10，便于分析V/I信号转换的工作过程。

图8-10 4～20mA电路—V/I转换电路

图中的RL为输出端子外接负载电路的内部等效电阻，这是一个不确定电阻。电路的任务是将MCU输入的Vi信号转化为稳定的输出电流，且输出电流的大小不受负载电路内阻RL大小的影响，电路必须具有恒流源特性，运算放大器N2与外围元件实际构成了一个电流负反馈电路，起到稳定输出电流的作用。在输入Vi为固定电压值的情况下，V1也是个稳定值，经R76输入N2的两个输入端，由运放的“虚短”特性可知，流过R76的电流值=V1/250。可进一步将V1分解为V2和V3的串联电压（电路的稳态是使V3=0），当RL或24V电源变化引起流过R76的电流上升时引起V2↑→因V1为稳定值，N2输入差分电压值V3↓→N2的输出端电压往正方向变化，晶体体T6、T7的I_c↓→流过R76的电流↓，从而使输出电流维持一个恒定的输出值。

（2）TA9-IRR型智能温控表的操作显示面板电路（见图8-11）

显示器由两组4位数码管（发光二极管器件）组成。在正常运行状态，显示温度设定值SV和温度检测值PV；进行工作参数设置时，显示相关参数代码和设定值；异常状态，显示故障代码，起到故障警示作用。

本例电路采用两组4位的共阴极数码显示器，由MCU来的显示驱动信号经J1端子排的A～H（8线）信号进入数码显示器，直接引入每位数码显示管的7个显示段和小数点段，这是“段”驱动信号。位驱动信号也由J1端子进入，标注为RA0～RA3的由MCU输出的4位二进制数字信号（按8421格式进行编码），经LS145（BCD-十进制译码器/驱动器）对数码显示器进行“位”驱动，与“段”驱动信号相配合，使每位数码管显示相应的数值或符号。

LS145是4线—10线8421BCD码十进制译码器（见图8-12），输出级为集电极开路的电路方式，具有80mA的电流吸入能力。本例电路中，数码显示器为共阴极接法，LS145相当于每位数码管从阴极到电源地的控制开关。

图8-11 TA9-IRR型智能温控表的操作显示面板电路

LS145芯片由8个反相器和10个4输入与非门组成。反相器成对连接，以接受4位BCD输入数据，经与非门译码后输出。对有效BCD输入逻辑进行全译码后，可以保证在所有无效二进制状态（当大于9的二进制代码）下输出端全部截止。

4位键输入信号从J1的E、F、G、H端子进入MCU引脚，操作按键，可进行参数修改和设定，如对控制方式进行设定，设定P、I、D值等，按下某只按键后，所对应位电平变为0（未按键信号为1），MCU依此判断是哪个按钮按下，执行相应的操作（运行程序），并驱动显示器显示相应的代码或数值。

图8-12 LS145内部逻辑电路图

（3）TA9-IRR型智能温控表的MCU主板电路（见图8-13）

MCU主板电路包括MCU基本电路、温度检测信号输入电路和温度补偿电路、基准电压形成电路等。

PIC16J73系列MCU器件为带10位A-D的40引脚8位CMOS闪存单片机，运算速度、内部功能指令应用比一般单片机优越，内含比较器模块、捕捉输入、脉宽调制PWM等电路，2000年前后，在工业控制领域得到广泛的应用。

图8-13 TA9-IRR型智能温控表的MCU主板电路

MCU功能强大，大部分引脚有复用功能，如有些引脚有5种复用功能，可由软件方法灵活选择和设置。其中标注为RAx/RBx/RCx/REx的I/O口为数字I/O引脚（或设置为该功能）；标注为ANx的为模块信号输入引脚（或设置为该功能）；标注为VREF+、VREF-的为A-D参考电压的高、低电平输入引脚，A-D参考电平也可由软件方法对VDD、VSS输入电源电压分压取得；电源引脚、时钟引脚、各种系统运行的控制信号由RST、INT、ALE等信号输入；SCK、SDA、RX、TX等为串行时钟及数据信号的输入/输出；比较器输出位CxOUT等为输出信号；CCPx等为比较器输出、PMW脉冲输出引脚等。其中数字I/O口，用于对输入/输出开关量信号的处理，如作为数码显示器的驱动信号、控制继电器的驱动信号等；模拟量输入端用于输入温度检测信号、参考温度信号、A-D转换基准电压等信号。

MCU芯片U6的8、19、20为电源电压输入端；9、10脚外接晶振元件XT1和补偿电容C14、C15（起频率微调作用，影响振荡的稳定度和起振速度）；本例电路MCU芯片的复位控制脚1脚未接入外部复位电路，采用芯片上电复位功能（又称内部复位），芯片内部集成有POR上电复位电路，芯片上电后会自动实施复位动作，有时该引脚经电阻或直接与供电电源正端短接，起到上电自动复位的目的。也可在该脚引入强制复位信号，本例电路的输入信号是空置（RST Nc）的。由于芯片内部的存储器容量有限，所以外挂U8可读写存储器，用于存储用户设置的控制参数等。上述供电、复位、晶振、存储器等电路构成MCU正常工作的基本条件。

U6的21～28脚输出的数字信号为数码显示器的“段开关”信号，控制每位显示器显示段的亮灭；RA0～RA3输出信号为数码显示器的“位开关”信号，两者共同作用使显示器显示正确的温度检测值及设定值，在输入按键操作信号时，显示参数代码及参数值。控制继电器的驱动信号由11、17脚输出；12脚输出PMW脉冲信号，经后续电路处理为4～20mA电流信号输出（见图8-10）。温度检测信号由13脚输入，U6内部程序即重点对13脚输入的温度检测信号与温度设置信号进行比较处理，经PID运算后，其执行结果由11、17脚输出开关量控制信号；同时改变13脚输出PWM脉冲的宽度，使输出4～20mA电流信号产生相应变化，最后达到使显示的PV、SV两值相等或最大限度地接近。

MCU的外围电路，U1、IC1、U4等数字、运放电路用于处理温度传感器——热电阻RTD采集到的现场温度信号，这个处理过程是在MCU的控制下进行的，与软件控制程序密切相关，信号的处理过程有软、硬件结合的特点。MCU输出的数字控制（二进制）信号输入至3组二选一（相当于3组单刀双掷开关）开关电路U4（CD4053）的9、10、11脚，对内部3组二选一开关的合、断进行控制，以改变温度检测电路的信号处理和传输方式。将U4内部模块开关电路进一步分解，形成如图8-14所示的温度信号处理电路（下文详述其工作原理），对其工作过程便有了更为直观的认识。

供电电源的-7.5V电压，经R1、Z1稳压电路，处理为-2.5V的基准电压，用于温度检测电路的参考基准。

U1电路又构成恒流源输出电路：U1信号输入、输出端之间串入了电阻R53，U1输出电流=输入端两信号之差/（R53+RTD），在输入基准电压为稳定值时，电路具有恒流源特性，能为RTD提供一个稳定的电流源。在使用RTD时，RTD流过测量电流而产生“自热”，如流过的测量电流不稳定，则会产生随机性误差。温度变化引起了RTD的电阻变化，测量端的输出电压信号也在同步变化，但流经RTD的电流值却能保持恒定，一定程度上提高了测量精度。本例电路参数，R53两端的恒定电压约为1.38V，流经传感器RTD的恒定电流为0.2mA。

换一种角度看，U1接成差动放大器的电路（减法电路）形式，RTD将温度变化引起的电阻值变化，转化为mV线性电压信号输入至U1的同相输入端5脚，与反相端输入的基准电压相比较，两信号的差值被输出，温度上升时，输出信号往正的方向变化。R4、R45、C2组成温度补偿电路，消除RTD引线电阻随温度变化带来的测量误差。RTD的温度检测输出信号，经C5、R18、C6、R19、E3组成的低通滤波器，滤除可能存在的高频干扰信号后，将温度检测信号送往后级电路。

U4内部3组切换开关接受MCU的信号控制，而处于不同的连接组态（见图8-14）。

图8-14 TA9-IRR型智能温控表的温度信号处理电路

1）温度检测信号传输通道。

在MCU采集RTD输送的温度信号时，模拟开关K1、K3、K5处于“通”状态，温度检测信号先送输入电压放大倍数为50的N2同相放大器放大至一定幅度后，再送入RC4558（含两级运算放大器N3、N4）处理，经光耦合器IC1进行光电隔离后送入U6的13脚。

2）环境温度检测信号传输通道。

电子电路有“温漂”特性，在一定程度上对温度的检测精度有所影响。因而检测环境温度的变化，对电路的输出值进行随机性修正，就很有必要了。利用晶体管S9014的发射结电压随温度变化其导通压降产生变化的特性，来检测仪表安装环境的温度变化，取得环境温度检测信号。

当K2、K3、K3接通时，环境温度检测信号也传输至N3、N4电路，经处理后送MCU。

3）-2.5V基准电压检测通道。

温度检测电路需用到一路基准电压作为模拟比较的参考。该电路的正常与稳定影响到信号传输的精度和稳定。当K6闭合时，-2.5V基准电压也经N3、N4电路传输至MCU。

3路模拟信号的公共传输通道（末级电路）即N3、N4电路的构成，有点出人意料（试分析）。

1）N3为典型的对数放大器电路，而温度传感器为RTD器件，输出信号是线性的，用对数放大器将线性信号处理为非线性信号，似无必要。或换一个角度，将N1看作是一个对输入正向信号有限幅作用的积分放大器，但对信号的积分处理，更多地取决于软件程序的I值设置。

2）N4与外围元件组成迟滞电压比较器电路，3脚输入温度信号与2脚的-1V基准电压相比较（经R2、R6、R7对-2.5V基准电压分压取得），更是将输入模拟信号变成了“开关量”信号，此种开关量信号占空比是受控于输入信号的幅度而变化的。

输入N2、N3、N4的温度检测信号，是在MCU输出控制下，由CD4053内部K1～K6开关控制切换下进行传输的，K1～K6的切换与切换速度及信号内容取决于MCU的输出控制信号，如何切换，是出于设计者（软件编程者）的意图，单从硬件电路上不易得出准确的分析。如此一来，经过模拟开关电路的控制，信号通道所传输的连续的模拟信号，在切换信号作用下，就成为了离散的“开关”信号，但信号幅度，仍含有“模拟量”的信息——决定着N4输出信号的宽度。

这样，我们就不能以纯粹模拟电路的眼光和角度来分析和对待如图8-14所示的温度检测电路了。N3、N4电路是将输入模拟电压信号的幅度转变成开关量信号的宽度，起到了模-数转换作用，U6的13引脚进入的开关量信号，其宽度变化（即H、L电平的时间比例）表征了温度检测信号、环境温度检测信号及基准电压检测信号的大小和是否正常。

（4）TA9-IRR型智能温控表的故障检修特点(www.xing528.com)

检修该类智能型仪表设备，必须注意其智能化的应用特点，在使用和检修前，要详细读一下说明书，对相关控制参数的设置做到心中有数。对照端子接线图，弄明白信号输入、输出信号的类型和接线方式。控制接线应和参数设置相配合，方能使仪表进入正常的工作状态，利于故障判断。有时设备的工作失常并非为硬件电路异常所造成，而可能是软件方面（如参数设置异常，端子接线与参数不匹配等）造成，往往通过参数调整即能“排除故障”。整机电路包含供电电源、MCU基本电路、信号输入电路、信号输出电路等4个环节，而数码显示器则可作为故障或工作状态的监控器，根据其显示内容（无显示说明为电源故障，不显示也是一种显示内容），大致可划分和缩小故障范围，快速修复设备。

[故障实例1]一台TA9-IRR型智能温控表，外部控制电路正常连接下，PV测量值上电即显示固定的149.9，加热或冷却温度传感器时，温度不变化。仪表的显示、设置与参数修改及相应显示均正常，判断为温度信号检测电路异常。

拆开机器外壳，检测运算放大器N1～N4（见图8-14）的供电电压正常，测N3、N4的5、2脚电压正常时应为-1V，现在测量值为0V。两引脚电压系Z1（2.5V基准电压源）由电阻分压取得，测Z1两端电压为0，R1输入-7.5V供电正常，停电测量Z1已经短路损坏。更换Z1，显示测量温度值正常，故障排除。

[故障实例2]一台TA9-IRR型智能温控表，因从温度传感器端子接线引入雷击，显示值异常。仪表电路往往会从电源进线及传感器进线引入雷击，造成工作电源烧毁或传感器前置信号电路损坏。

观察U1和U4芯片表面无异常（见图8-13），但测量相关引脚电压，与正常工作状态不符，导致信号传输失常，致显示值错误。更换U1、U4两块集成电路芯片，上电后故障排除。

2.温度控制主电路

利用TA9-IRR型智能温控表输出的4～20mA温度控制信号，经相关电路转换为温度调节信号，进而控制主电路晶闸管的导通与关断，对加热功率进行调节，可实现加热系统的自动恒温控制。

（1）定周期过零调功型触发电路的工作原理

温度控制主电路主要由定周期过零调功型触发电路和晶闸管主电路构成，因移相触发电路输出电压波形为非正弦波，此种波形中谐波分量最大，富含奇、偶次（多种频率值的）谐波，易使电网中产生浪涌电压（电流）分量，对电网的污染和对周围电气设备造成干扰。我们可称这种控制方式为“削波控制”，输出电压频率仍为50Hz，电压（电流）的连续性，还算不错。

既能实现调压（或调功），又能保持输出正弦波波形的完整，这是过零触发电路的最初思路。实现方法如下：

1）触发脉冲总是在电网过零点附近送出，使晶闸管在电网过零后即输出，在整个电网周波内“完全导通”，电路输出为完整的正弦波形。

2）用门限控制信号来控制晶闸管的导通时间，即控制流过晶闸管周波数的多少，当使控制信号高、低电平时间比T1∶T2=1∶1时，晶闸管一半时间处于关断，一半时间处于导通，电源中的完整周波有一半为晶闸管所输出，输出电压的等效值也为电源电压的一半。

移相触发电路与过零触发电路的波形比较如图8-15所示。

图8-15 移相触发与过零触发的波形比较

3）过零电路的触发脉冲是由同步脉冲不经移相，即直接触发晶闸管的，但取得的同步脉冲往往较“窄”，需要展宽处理，才能可靠触发晶闸管。

过零触发电路，晶闸管输出波形为完整的正弦波，晶闸管从过零点开始导通，然后在过零点自行关断，晶闸管承受的电流、电压冲击较小，输出电压的谐波分量少，不污染电网和造成干扰，这是其优点。这种控制方式可称之为“通、断控制”，输出为全压→输出电压为0→输出为全压→输出电压为0→……，输出电压（电流）的连续性较差，电源的通断频率取决于门限控制信号的变化，因而适用范围较窄，仅适用于电阻性负载，如电阻加热恒温控制等。

如果控制门限信号的宽度，使之其宽度仅达15ms以内，信号上升沿并与电网的电压过零点对齐，则可以使控制电路“变身”为变周期过零调功型电路。

（2）过零触发电路的结构形式（见图8-16）

图8-16 过零触发电路的基本电路构成

晶闸管过零触发电路主要由同步信号电路、门限控制信号电路、触发电路等几部分组成。同步信号电路用于采样电网过零信号，形成电网过零脉冲信号，有些电路是直接将同步脉冲用于触发脉冲，有些电路是经展宽处理变为触发脉冲；门限控制信号电路是触发脉冲的“可控通道”，控制流通脉冲数，即控制晶闸管的导通脉波数，达到过零调压控制的目的。另外，故障发生时，保护电路应送出一个“触发脉冲封锁”信号，使主电路晶闸管全部关断。

（3）恒温系统控制电路（含主电路）

图8-17所示电路用于电加热自动控温，使电炉丝大部分时间低于额定功率加热，延长了电炉丝的使用寿命，并且与温控仪表相配合，利用仪表的PID调节功能，在仪表输出信号控制下，晶闸管自动调节电热功率，能实现较高的控温精度，超调量小，炉温稳定。

[主电路]由空气断路器QF1、快熔保险管FU1～FU3（提供过载短路保护）和两块晶闸管模块VT1/VT2、VT3/VT4及呈星形联结的电炉丝RL1～RL3组成。QF1为电源开关，也提供检修时断电的方便。调功电路利用三相电流互成回路的特点，采用两块晶闸管模块进行调功，使主电路和触发电路都得以简化。

[控制电源]由220V/13V电源变压器取出，经桥式整流、电容滤波、稳压集成电路U1，变为稳定12V电压，供控制电路。

[控制电路]由锯齿波发生器U4、PWM控制信号生成电路U5二级电路组成。锯齿波的生成是为了与控温信号相比较，进而生成PWM控制信号，自动控制晶闸管的通/断周期的长短，进行调功输出。由U4（NE555时基电路）担任锯齿波发生器，将U4的置位端2、复位端6和放电端7短接在一起，当C5上电压高于2/3电压电源时，内部电路产生复位动作，7脚内部放电管导通，对C5存储的电荷迅速放电，至C5上电压值降为1/3电源电压值时，内部电路产生置位动作，7脚内部放电管截止，C5重新开始充电，在C5上形成峰值为8V，“峰谷”为4V的锯齿波电压。对C5的充电由BG1、LED1、R4、R5组成的恒流源电路来完成，LED1两端形成一个1.3V左右的稳定电压，形成BG1的固定偏压（固定偏置I_b电流），同时LED1又可兼做工作指示。晶体管BG1以“恒定电流”为C5充电，恒流充电的作用是使C5两端的锯齿波电压上升段为一直线，便于与控制信号进行线性对比，使调功输出与控制信号成线性比例。

图8-17 恒温系统控制电路

U4、BG1电路生成的锯齿波电压是一个周期固定的信号，其周期的长短取决于BG1的I_c大小与C5电容量的大小。

PWM信号发生器U5接成电压比较器的基本电路形式，反相输入端输入的是锯齿波电压信号。由温度控制仪表来的4～20mA电流信号流经RP1（500Ω）电位器，转化为2～10V电压信号，输入U5的同相输入端，输出锯齿波与变化控制电压相比较的结果，使U5输出脉冲宽度可变的周期信号，即PWM脉冲。当加热温度上升（温度设置与显示，PID调节皆由温度仪表来完成），高于设置温度值时，温控仪表输出的4～20mA电流信号下降，U5同相输入端电压降低，U2输出脉冲占空比下降（周期不变），晶体管门限电路的“开门”时间变短，“关门”时间变长，晶闸管主电路输出脉波数减少，电炉丝加热功率下降，使温度回落到设定值上。

图8-18 U5电路的各脚波形

U5的2脚锯齿波电压与3脚控制电压相比较，形成控制交点a、b、c，如控制电压上升，则控制交点右移，输出PWM波形展宽，占空比增大，加热电炉丝功率上升。反之，控制电压降低，控制交点左移，U5输出脉冲占空比减小，加热电炉丝功率下降。

PWM信号发生器输出的是一个周期固定（与输入锯齿波周期一致）但占空比随温度控制信号而变化的PWM脉冲信号，控制晶体管BG2的导通与截止，从而控制触发电路的工作与停止，驱动晶闸管自动调功（调温）。

[触发电路]触发脉冲的末级电路，采用脉冲变压器时，触发电流是由脉冲变压器提供来的，来自控制电路的“能量”。本电路的“触发能量”并不来自控制电路，而是直接取自主电路，控制电路只起到对触发电路导通或关断的控制作用。

由于采用了专用过零触发光耦合器，触发电路变得简单。随着电子技术的进步和对器件小型化的要求，不但各种类型的晶闸管功率模块竞相上市，相关生产厂商也生产了多种控制芯片和控制板，MOC3081是专用于过零触发、控制晶闸管模块的光耦合器，又被称为光耦型晶闸管过零驱动器，只需在输入侧加一个开关量信号或PWM信号，即可方便地构成交流无触点开关或过零调压电路。

MOC3081有MOC3081、MOC3082、MOC3083系列产品，三者只是输入侧工作电流不同而已，MOC3081的（控制）工作电流为15mA，而MOC3083的（控制）工作电流为5mA。器件为双列6引线端元件，其中3、5脚为空脚，1、2脚为控制信号输入脚，内部电路为一只发光二极管；4、6脚之间为光控晶闸管的阳极和阴极。电路内含电压过零点检测电路，在输入控制信号生效时，输出侧双向光控晶闸管受光/电触发而（在电网过零点时刻）导通。

MOC3081的电参数：

输入典型控制电流为15mA，输入侧反向电压为6V；输出电流能力为100mA，输出侧截止状态的端电压为800V；输入侧与输出端的绝缘电压为7500V。

用于驱动工作电压为220～240V的双向或单向晶闸管，当负载工作电流低于100mA时，可直接驱动负载。由MOC3081构成的末级触发电路如图8-19所示。

图8-19 末级过零触发电路

在L3端交流电压为正（半波）时，晶闸管VT3承受正向偏压，具备导通条件时，D3正向导通，经R2限流、U2的6、4脚，至晶闸管VT3的栅极，形成VT3的触发电流通路，VT3受控导通；在L3交流电压为负（半波）时，晶闸管VT4承受正向偏压，具备导通条件时，二极管D4受正偏导通，经U2的4、6脚，R2限流，至晶闸管VT4的栅极，形成VT4的触发电流通路，VT4受控开通。

图中二极管D3、D4的作用是利用其单向导电特性，为晶闸管提供正向触发电压（电流），R2的作用是限制最大触发电流，取值为120Ω。虽然电阻值不大，但触发时刻在电压过零点附近，触发回路的电压值并不高（如10V左右），而晶闸管导通后，导通电压为1V左右，将触发电路短接，触发电压与电流变为0，因而有的电路甚至省掉了限流电阻，因为晶闸管具有“高速正反馈”性能，一触即通，通态压降几乎为0，触发电压（电流）也自行消失。这种工作方法为强触发方式，不受晶闸管容量限制，触发较为可靠（未导通时触发信号一直存在），而且触发功耗较小（导通后触发信号自行消失）。

（4）恒温系统控制电路的故障检修

在温度控制器（TA9-IRR）正常的前提下，系统工作异常，应该检查过零触发电路和晶闸管主电路是否存在故障元件。

检修中可将过零触发电路分为两个大环节：即触发脉冲通路和周期开关电路，其中脉冲通道又可分为同步信号电路和后级脉冲触发电路。

周期开关电路实质上为一个信号开关电路，图8-17电路中，将晶体管BG2集电极与发射极暂时短接，即提供了触发电路U1、U2的“开门信号”，此时若在主电路输出端接入假负载，则负载端会得到380V交流电压；若将BG2的集电极暂时与电路脱开（或将电阻R3的一端与电路暂时脱离），即提供了触发电路的“关门信号”，触发电路将停止工作，负载端电压为0。因而周期开关电路的高、低电平开、关信号，完全可以由“人工给定”，借以试验触发通道是否能正常工作，确定故障发生在触发电路还是前级控制电路。

触发电路由前级同步信号电路和后级触发电路所组成，可以由电路工作点的变化或测量各点工作波形，判断故障出在何处。

[故障实例1]故障现象：系统（见图8-17）上电后温度持续上升，很快超过设定值，温度失控。

首先检测温度控制器输出的4～20mA电流信号是否正常，测量TA9-IRR的6、8端子，正常时应为2～10V以内，现在测量值为24V，且无变化。判断信号线有断路或温度控制器异常。

进一步测量电位器RP1两个固定端电压值为0V，确定故障原因为信号线断路，检查发现信号线有折断处，更换信号线，上电后系统工作正常。

[故障实例2]故障现象：加热系统（见图8-17）上电后，升温缓慢，很长时间内无法升到设定值，从显示正常和4～20mA输出电流信号正常来判断，TA9-IRR温度控制器是正常的，故障在加热器（电阻丝）或晶闸管主电路、过零触发电路。

停电，测量负载电路（加热电阻丝）和晶闸管主电路，发现一只晶闸管在送入触发信号后，不能正常导通。更换晶闸管后，上电工作正常。

[故障实例3]故障现象同例2，判断故障在晶闸管主电路、过零触发电路或负载电阻。检查负载电路和晶闸管主电路，均正常。

停电后，为过零触发芯片U2的1、2脚用+12V串1kΩ电阻送入正向电流信号，测4、6脚之间的电阻仍为无穷大，判断U2损坏，用同型号芯片代换后，试机正常，故障排除。