CN104202036B - 无损的晶闸管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无损的晶闸管驱动电路，涉及晶闸管驱动电路技术领域。包括晶闸管Qa、电阻R2、整流二极管D1、三极管Q1‑Q3、二极管D2‑D4、电阻R1、电阻R3‑R4、电容C1以及变压器T，所述驱动电路中变压器原边完全实现无损驱动，与有损驱电路（图2）相比，本驱动电路多了一路VCC2电源，其值低于VCC1。VCC1为晶闸管提供尖峰驱动电流，而VCC2为晶闸管提供平台驱动电流。VCC2可以由VCC1通过简单的开关降压芯片得到。所述驱动电路有效降低了驱动电路损耗、对电源功率的需求、驱动成本以及驱动电路的温度，减小了晶闸管驱动板的面积，提高了驱动电路的可靠性。

Description

无损的晶闸管驱动电路

技术领域

本发明涉及晶闸管驱动电路技术领域，尤其涉及一种无损的晶闸管驱动电路。

背景技术

目前晶闸管驱动方式大致分以下两种，一种为他驱，一种为自驱。他驱方式中应用比较广泛的是有损耗高频隔离脉冲驱动（以下简称有损他驱），原理框图如图2所示。Qa为被驱晶闸管，T是高频隔离变压器，D1是整流二极管，D2、D3是变压器复磁用的二极管和稳压管，R1和R2是限流电阻，C1为脉冲驱动支撑电容，Q1为驱动三极管，SCR_DRV为晶闸管的驱动信号。

其电路工作分为四个阶段：

阶段1：SCR_DRV为低时，Q1关断，驱动电流到零。电源通过R1给C1充电，直到C1电压达到电源电压。

阶段2：当SCR_DRV为高时，Q1开通，由于C1电压在Q1开通之前被R1充电到电源电压（15V），且其电压不可突变，此时的驱动电流峰值为:VCC/(R2+Rg)(Rg为晶闸管的门极内阻)，而后驱动电流从峰值开始下降，直到阶段3。

阶段3：此时SCR_DRV仍为高时，当C1度过稳态过程之后，驱动电流下降到一个平台值，其值为：VCC/(R1+R2+Rg)。

阶段4：SCR_DRV变为低，Q1关断。变压器的励磁电感开始复磁，复磁回路为变压器原边绕组、D2、D3。变压器复磁结束后，电路工作过渡到阶段1。

驱动电流波形如下图3所示，从图3中可以看出晶闸管驱动电流存在一个尖峰驱动时段，一个平台驱动时段和一个无电流驱动时段。

从以上分析可以看出，阶段1、2、3、4 R1均有电流流过，并在R1上产生严重的功耗，并且在阶段4变压器复磁是通过稳压管D3吸收能量进行，因此这种他驱电路为有损驱动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无损的晶闸管驱动电路，所述驱动电路有效降低了驱动电路损耗、对电源功率的需求以及驱动电路的温度，提高了驱动电路的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种无损的晶闸管驱动电路，包括晶闸管Qa、电阻R2和整流二极管D1，其特征在于还包括：三极管Q1-Q3、二极管D2-D4、电阻R1、电阻R3-R4、电容C1以及变压器T，所述驱动电路的驱动信号输入端SCR_DRV分为两路，第一路与三极管Q1的基极连接，第二路依次经电阻R4、电容C1与三极管Q2的基极连接；三极管Q1-Q2的发射极接地，二极管D3的正极接地，二极管D3的负极接三极管Q2的基极；三极管Q1的集电极与变压器T第一原边Np1的一端连接，变压器T第一原边Np1的另一端分为两路，第一路经正向二极管D2接VCC2，第二路接三极管Q3的集电极；三极管Q3的基极分为两路，第一路经电阻R3接三极管Q2的集电极，第二路经电阻R1接VCC1，三极管Q3的发射极接VCC1；变压器T第二原边Np2的一端接地，另一端经反向二极管D4接VCC1，VCC1的值大于VCC2的值。

所述晶闸管Qa的阳极为交流电源的输入端，变压器T副边的一端与晶闸管Qa的阴极连接后作为交流电源的输出端；变压器T副边的另一端依次经整流二极管D1、电阻R2接晶闸管Qa的门极。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述驱动电路有效降低了驱动电路损耗、对电源功率的需求、驱动成本以及驱动电路的温度，减小了晶闸管驱动板的面积，提高了驱动电路的可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的电路原理图；

图2是现有技术的电路原理图；

图3是现有技术的晶闸管高频脉冲驱动电流波形图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明公开了一种无损的晶闸管驱动电路，包括晶闸管Qa、电阻R2和整流二极管D1，所述晶闸管Qa的阳极为交流电源的输入端，变压器T副边的一端与晶闸管Qa的阴极连接后作为交流电源的输出端；变压器T副边的另一端依次经整流二极管D1、电阻R2接晶闸管Qa的门极，以上内容与现有技术相同在此不做赘述。

本发明的发明点在于：所述驱动电路还包括三极管Q1-Q3、二极管D2-D4、电阻R1、电阻R3-R4、电容C1以及变压器T。所述驱动电路的驱动信号输入端SCR_DRV分为两路，第一路与三极管Q1的基极连接，第二路依次经电阻R4、电容C1与三极管Q2的基极连接；三极管Q1-Q2的发射极接地，二极管D3的正极接地，二极管D3的负极接三极管Q2的基极；三极管Q1的集电极与变压器T第一原边Np1的一端连接，变压器T第一原边Np1的另一端分为两路，第一路经正向二极管D2接VCC2，第二路接三极管Q3的集电极；三极管Q3的基极分为两路，第一路经电阻R3接三极管Q2的集电极，第二路经电阻R1接VCC1，三极管Q3的发射极接VCC1；变压器T第二原边Np2的一端接地，另一端经反向二极管D4接VCC1。

工作原理：

图1中Q1为主三极管，Q2-Q3为辅助三极管。三极管Q1作用在于提供晶闸管驱动电流回路，三极管Q2-Q3作用在于提供尖峰驱动电流。VCC1电压高于VCC2。

所述驱动电路工作可分四个阶段：

阶段1：驱动信号输入端SCR_DRV为低时，三极管Q1关断，驱动电流为零。此时电容C1通过电阻R4、二极管D3放电，最终电容C1电压为0。

阶段2：驱动信号输入端SCR_DRV变为高，三极管Q1开通，晶闸管驱动电流回路开通。同时由于电容C1电压为0，驱动信号输入端SCR_DRV通过电阻R4为三极管Q2的基极提供电流，使得三极管Q2导通，从而三极管Q3导通，使电源VCC1加到变压器T的原边，变压器原边Np1、Ns绕组工作。此时电源VCC1为晶闸管门极提供驱动电流，其值为VCC1/（R2+Rg）。待电容C1的充电电流（即三极管Q2的基极电流）不足以使三极管Q2饱和导通时，三极管Q2-Q3开始关断，晶闸管驱动电流从电源VCC1切换到电源VCC2。

阶段3：驱动信号输入端SCR_DRV仍为高，三极管Q1导通。此时电容C1电压已经充满，晶闸管驱动电流从电源VCC1完全切换到电源VCC2，此时的驱动电流值为：VCC2/（R2+Rg）。

阶段4：驱动信号输入端SCR_DRV变为低，三极管Q1关断。变压器T的励磁电感开始复磁，复磁回路为Np2绕组和二极管D4，励磁电感电流无损的回馈给电源VCC1，变压器T复磁结束后，电路工作过渡到阶段1。

从以上分析可以看出，所述驱动电路中变压器原边完全实现无损驱动，与有损驱电路（图2）相比，本驱动电路多了一路VCC2电源，其值低于VCC1。VCC1为晶闸管提供尖峰驱动电流，而VCC2为晶闸管提供平台驱动电流。VCC2可以由VCC1通过简单的开关降压芯片（其效率可以达到90%以上）得到。

所述驱动电路有效降低了驱动电路损耗、对电源功率的需求、驱动成本以及驱动电路的温度，减小了晶闸管驱动板的面积，提高了驱动电路的可靠性。

Claims (1)

1.一种无损的晶闸管驱动电路，包括晶闸管Qa、电阻R2和整流二极管D1，其特征在于还包括：三极管Q1-Q3、二极管D2-D4、电阻R1、电阻R3-R4、电容C1以及变压器T，所述驱动电路的驱动信号输入端SCR_DRV分为两路，第一路与三极管Q1的基极连接，第二路依次经电阻R4、电容C1与三极管Q2的基极连接；三极管Q1-Q2的发射极接地，二极管D3的正极接地，二极管D3的负极接三极管Q2的基极；三极管Q1的集电极与变压器T第一原边Np1的一端连接，变压器T第一原边Np1的另一端分为两路，第一路经正向二极管D2接VCC2，第二路接三极管Q3的集电极；三极管Q3的基极分为两路，第一路经电阻R3接三极管Q2的集电极，第二路经电阻R1接VCC1，三极管Q3的发射极接VCC1；变压器T第二原边Np2的一端接地，另一端经反向二极管D4接VCC1，VCC1的值大于VCC2的值；所述晶闸管Qa的阳极为交流电源的输入端，变压器T副边的一端与晶闸管Qa的阴极连接后作为交流电源的输出端；变压器T副边的另一端依次经整流二极管D1、电阻R2接晶闸管Qa的门极。