CN102594098B - 节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路，包括依次相连的线性转换电路（1）、电压比较电路（2）、延时断开电路（3）和继电器驱动及保护电路（4），通过四部分电路的结合实现晶闸管的触发，能够完成变频器电路的预充电过程，并实现脉冲触发驱动晶闸管后继电器断开，节约电能源，而且电路体积小、易实现、成本低，同时还能够对变频器电路中的继电器保护，提高了电路的可靠性、安全性和稳定性，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及晶闸管驱动电路技术领域，具体涉及变频器电路中的直流预充电环节所采用的一种节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路。
背景技术
变频器种类很多，但是一般变频器电路都包括整流部分，直流滤波部分，逆变部分以及控制驱动部分。变频器的中间直流环节中的电解电容在没有建立电压前，充电瞬间相当于短路状态，充电电流非常大，可能损害整流桥、直流母线和电容，所以为了限制充电电流，必须增加预充电过程。一般是由充电电阻和继电器并联组成。当直流电压到达一定值的时候，继电器吸合，相当于把预充电电阻短路，来完成预充电过程。而变频器工作过程中继电器仍然处于吸合状态，同时晶闸管触发电流依然存在，这样就对电能造成浪费。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中变频器工作过程中继电器仍然处于吸合状态，同时晶闸管触发电流依然存在，造成电能造成浪费的问题，提供一种节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路，能够完成变频器电路中的预充电环节，并实现了脉冲触发驱动晶闸管后使继电器断开，达到节能的效果。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路，其特征在于：包括依次相连的线性转换电路、电压比较电路、延时断开电路和继电器驱动及保护电路，所述线性转换电路设有光电耦合器U1，所述光电耦合器U1输入侧光敏二极管的正极作为节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路的取样电压输入端，所述光电耦合器U1输出侧三极管的发射极与设置在电压比较电路内的运算放大器U2的同相输入端相连接，所述设置在电压比较电路内的运算放大器U2的输出端与设置在延时断开电路内的运算放大器U3的同相输入端相连接，所述设置在延时断开电路内的运算放大器U3的输出端与设置在继电器驱动及保护电路内的三极管Q1的基极相连接，所述设置在继电器驱动及保护电路内的三极管Q1的集电极与设置在继电器驱动及保护电路内的继电器J1线圈的一端相连接，所述设置在继电器驱动及保护电路内的继电器J1的各触点作为节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路的输出端与外部待控制晶闸管相连接。
前述的节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路，其特征在于：所述线性转换电路还包括电阻R3、电阻R4和电阻R13，所述光电耦合器U1输入侧光敏二极管的正极通过电阻R3与VDS取样电压相连接，所述光电耦合器U1输入侧的光敏二极管的负极接VDS地，所述光电耦合器U1输出侧三极管的集电极通过电阻R4与VDD电源端口相连接，所述光电耦合器U1输出侧的三极管的发射极通过电阻R13接VDD地。
前述的节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路，其特征在于：所述电压比较电路还包括电阻R5和电阻R9，所述运算放大器U2的反相输入端通过电阻R5与VDD电源端口相连接，并通过电阻R9接VDD地。
前述的节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路，其特征在于：所述延时断开电路还包括电阻R2、电阻R7、电阻R11、电阻R12和电解电容C1，所述电阻R11设置在所述运算放大器U2的输出端与运算放大器U3的同相输入端之间，且靠近运算放大器U2的输出端的一端通过电阻R7与VDD电源端口相连接，所述运算放大器U3的同相输入端还通过电阻R12接VDD地，所述运算放大器U3的反相输入端通过电阻R2与VDD电源端口相连接，并连接电解电容C1的正极，C1的负极接VDD地。
前述的节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路，其特征在于：所述继电器驱动及保护电路还包括电阻R1、电阻R6、电阻R8、电阻R10、第一二极管D1和第二二极管D2，所述电阻R10设置在所述运算放大器U3的输出端与所述三极管Q1的基极之间，且靠近运算放大器U3的输出端的一端通过电阻R6与VDD电源端口相连接，所述三极管Q1的发射极接VDD地，所述靠近三极管Q1的继电器J1线圈的一端与第二二极管D2的正极相连接，第二二极管D2的负极与第一二极管D1的负极共同与远离三极管Q1的继电器J1线圈的一端相连，所述第一二极管D1的正极与VDD电源端口相连接，所述继电器J1的常开触点通过电阻R8与晶闸管的A极相连，继电器J1的动触点与外部待控制晶闸管的G极相连接，所述外部待控制晶闸管的G极还通过电阻R1与外部待控制晶闸管的K极相连。
前述的节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路，其特征在于：与电阻R3一端相连接的VDS取样电压为逐渐增大到稳定的电源电压。
本发明的有益效果是：本发明通过线性转换电路、电压比较电路、延时断开电路和继电器驱动及保护电路的四部分电路的结合实现晶闸管的触发，很好的完成变频器电路的预充电过程，并实现脉冲触发驱动晶闸管后继电器断开，节约了电能源，而且电路体积小、易实现、成本低，同时还能够对变频器电路中的继电器保护，提高了电路的可靠性、安全性和稳定性，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路，包括依次相连的线性转换电路1、电压比较电路2、延时断开电路3和继电器驱动及保护电路4，所述线性转换电路1设有光电耦合器U1，所述光电耦合器U1输入侧的光敏二极管的正极作为节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路的取样电压输入端，所述光电耦合器U1输出侧三极管的发射极与设置在电压比较电路2内的运算放大器U2的同相输入端相连接，所述设置在电压比较电路2内的运算放大器U2的输出端与设置在延时断开电路3内的运算放大器U3的同相输入端相连接，所述设置在延时断开电路3内的运算放大器U3的输出端与设置在继电器驱动及保护电路4内的三极管Q1的基极相连接，所述设置在继电器驱动及保护电路4内的三极管Q1的集电极与设置在继电器驱动及保护电路4内的继电器J1线圈的一端相连接，所述设置在继电器驱动及保护电路4内的继电器J1的触点作为节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路的输出端与外部待控制晶闸管相连接，具体连接如下：所述继电器J1的常开触点通过电阻R8与晶闸管的A极相连，继电器J1的动触点与外部待控制晶闸管的G极相连接，所述外部待控制晶闸管的G极还通过电阻R1与外部待控制晶闸管的K极相连。
所述线性转换电路1还包括电阻R3、电阻R4和电阻R13，所述光电耦合器U1输入侧光敏二极管的正极通过电阻R3与VDS取样电压相连接，所述光电耦合器U1输入侧光敏二极管的负极接VDS地，所述光电耦合器U1输出侧的三极管的集电极通过电阻R4与VDD电源端口相连接，所述光电耦合器U1输出侧的三极管的发射极通过电阻R13接VDD地，其中线性转换电路1通过电阻R3、R4和R13阻值的选择，使光电耦合器U1工作在线性区，实现了VDS取样电压向VDD电源的线性转换。
所述电压比较电路2还包括电阻R5和电阻R9，所述运算放大器U2的反相输入端通过电阻R5与VDD电源端口相连接，并通过电阻R9接VDD地，电压比较电路2用于实现VDS电源取样电压与设定电压的比较。
所述延时断开电路3还包括电阻R2、电阻R7、电阻R11、电阻R12和电解电容C1，所述电阻R11设置在所述运算放大器U2的输出端与运算放大器U3的同相输入端之间，且靠近运算放大器U2的输出端的一端通过电阻R7与VDD电源端口相连接，所述运算放大器U3的同相输入端还通过电阻R12接VDD地，所述运算放大器U3的反相输入端通过电阻R2与VDD电源端口相连接，并连接电解电容C1的正极，C1的负极接VDD地，延时断开电路3用于实现脉冲的下降沿以及后续的低电平。
所述继电器驱动及保护电路4还包括电阻R6、电阻R10、第一二极管D1和第二二极管D2，所述电阻R10设置在所述运算放大器U3的输出端与所述三极管Q1的基极之间，且靠近运算放大器U3的输出端的一端通过电阻R6与VDD电源端口相连接，所述三极管Q1的发射极接VDD地，所述靠近三极管Q1的继电器J1线圈的一端与第二二极管D2的正极相连接，第二二极管D2的负极极与第一二极管D1的负极共同与远离三极管Q1的继电器J1线圈的一端相连，所述第一二极管D1的正极与VDD电源端口相连接。
本发明的四个电路设置有两个地VDS地和VDD地，用于光电耦合器U1的两端的电源，防止共地产生干扰，提高电路的可靠性和稳定性。
所述VDS取样电压上电后的电压值VDS的值逐渐增大至稳定，整个过程中的电路中各点的电压值的变化如表1所示，其中V1表示运算放大器U2的输出电压，V2表示运算放大器U3的输出电压，1为高电平，0为低电平。
表1节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路的电压变化过程表
| V1 | V2 | 状态 |
| 0 | 0 | 上电后VDS电压上升 |
| 0 | 1 | VDS到动作电压，充电开始 |
| 1 | 0 | 充电时间到，继电器J1断开 |
| 1 | 0 | 电源故障 |
结合上表1，本发明的工作原理如下：线性转换电路1中能够通过电阻R3、R4、R13的阻值的设定，使光电耦合器U1工作在线性区，从而实现了VDS电源线性转换为VDD电源下的取样电压，然后通过在电压比较电路2中与VDD电源下的设定比较电压进行比较，延时断开电路3中对电压比较电路2的输出电压进行了取样，同时通过电阻R2和电解电容C1设置了一个RC延时电路，实现了驱动电压的延时，同时能够通过调节延时时间来调节预充电电压值，延时断开电路3中的输出电压经过限流电阻R10后与一个NPN三极管Q1的基极相连接，用来驱动继电器J1的开闭，还通过第一二极管D1和第二二极管D2实现对继电器J1的保护。
综上所述，本发明通过线性转换电路1、电压比较电路2、延时断开电路3和继电器驱动及保护电路4的四部分电路的结合实现晶闸管的触发，很好的完成变频器电路的预充电过程，并实现脉冲触发驱动晶闸管后继电器断开，节约了电能源，而且电路体积小、易实现、成本低，同时还能够对变频器电路中的继电器保护，提高了电路的可靠性、安全性和稳定性，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路，其特征在于：包括依次相连的线性转换电路（1）、电压比较电路（2）、延时断开电路（3）和继电器驱动及保护电路（4），所述线性转换电路（1）设有光电耦合器U1，所述光电耦合器U1输入侧光敏二极管的正极作为节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路的取样电压输入端，所述光电耦合器U1输出侧三极管的发射极与设置在电压比较电路（2）内的运算放大器U2的同相输入端相连接，所述设置在电压比较电路（2）内的运算放大器U2的输出端与设置在延时断开电路（3）内的运算放大器U3的同相输入端相连接，所述设置在延时断开电路（3）内的运算放大器U3的输出端与设置在继电器驱动及保护电路（4）内的三极管Q1的基极相连接，所述设置在继电器驱动及保护电路（4）内的三极管Q1的集电极与设置在继电器驱动及保护电路（4）内的继电器J1线圈的一端相连接，所述设置在继电器驱动及保护电路（4）内的继电器J1的触点作为节能型脉冲触发式晶闸管驱动电路的输出端与外部待控制晶闸管相连接；
所述线性转换电路（1）还包括电阻R3、电阻R4和电阻R13，所述光电耦合器U1输入侧光敏二极管的正极通过电阻R3与VDS取样电压相连接，所述光电耦合器U1输入侧的光敏二极管的负极接VDS地，所述光电耦合器U1输出侧三极管的集电极通过电阻R4与VDD电源端口相连接，所述光电耦合器U1输出侧的三极管的发射极通过电阻R13接VDD地；
所述电压比较电路（2）还包括电阻R5和电阻R9，所述运算放大器U2的反相输入端通过电阻R5与VDD电源端口相连接，并通过电阻R9接VDD地；
所述延时断开电路（3）还包括电阻R2、电阻R7、电阻R11、电阻R12和电解电容C1，所述电阻R11设置在所述运算放大器U2的输出端与运算放大器U3的同相输入端之间，且靠近运算放大器U2的输出端的一端通过电阻R7与VDD电源端口相连接，所述运算放大器U3的同相输入端还通过电阻R12接VDD地，所述运算放大器U3的反相输入端通过电阻R2与VDD电源端口相连接，并连接电解电容C1的正极，C1的负极接VDD地；
所述继电器驱动及保护电路（4）还包括电阻R1、电阻R6、电阻R8、电阻R10、第一二极管D1和第二二极管D2，所述电阻R10设置在所述运算放大器U3的输出端与所述三极管Q1的基极之间，且靠近运算放大器U3的输出端的一端通过电阻R6与VDD电源端口相连接，所述三极管Q1的发射极接VDD地，所述靠近三极管Q1的继电器J1线圈的一端与第二二极管D2的正极相连接，第二二极管D2的负极与第一二极管D1的负极共同与远离三极管Q1的继电器J1线圈的一端相连，所述第一二极管D1的正极与VDD电源端口相连接，所述继电器J1的常开触点通过电阻R8与晶闸管的A极相连，继电器J1的动触点与外部待控制晶闸管的G极相连接，所述外部待控制晶闸管的G极还通过电阻R1与外部待控制晶闸管的K极相连，与电阻R3一端相连接的VDS取样电压为逐渐增大到稳定的电源电压。
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