CN104808515A - 一种可控开关的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种可控开关的驱动电路，用以解决目前的电压型驱动的可控开关的动作时间较长的问题。该电路包括开关电路和储能电路，开关电路用于在被驱动的可控开关需要断开时，使直流电源通过所述储能电路的两个输入端为所述储能电路充电；并在所述被驱动的可控开关需要闭合时，将所述直流电源与所述储能电路串联，直流电源与储能电路串联后形成的电路输出的电压信号为被驱动的可控开关的驱动信号；所述直流电源与所述储能电路串联时，所述直流电源的两个输出端中电压较高的输出端与所述储能电路的两个输出端中电压较低的输出端相连，或者，所述直流电源的两个输出端中电压较低的输出端与所述储能电路的两个输出端中电压较高的输出端相连。

Description

一种可控开关的驱动电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种可控开关的驱动电路。

背景技术

在工控领域的某些特殊场合，对可控开关动作时间有极其苛刻的要求，如果动作时间较长会对设备的整体运行造成影响。可控开关的动作时间是指可控开关接收到闭合的驱动信号的时刻至可控开关物理闭合的时刻之间的时间段。

而目前，电压型驱动的可控开关，如继电器、接触器等是直接用直流电源输出的电压信号来驱动的，直流电源输出的电压虽然能够驱动可控开关闭合，但是当直流电源输出的电压较低时，电压型驱动的可控开关器件动作时间比较长，这会降低使用电压型驱动的可控开关的设备的整体性能。

综上所述，目前的电压型驱动的可控开关是直接采用直流电源输出的电压信号来驱动该可控开关闭合或断开的，在直流电源输出的电压较低时，电压型驱动的可控开关的动作时间比较长，这会降低使用电压型驱动的可控开关的设备的整体性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种可控开关的驱动电路，用以解决目前的电压型驱动的可控开关的动作时间比较长的问题。

本发明实施例提供了一种可控开关的驱动电路，包括开关电路和储能电路；

所述开关电路，用于在被驱动的可控开关需要断开时，使直流电源通过所述储能电路的两个输入端为所述储能电路充电；并在所述被驱动的可控开关需要闭合时，将所述直流电源与所述储能电路串联，所述直流电源与所述储能电路串联后形成的电路输出的电压信号作为被驱动的可控开关的驱动信号；所述直流电源与所述储能电路串联时，所述直流电源的两个输出端中电压较高的输出端与所述储能电路的两个输出端中电压较低的输出端相连，或者，所述直流电源的两个输出端中电压较低的输出端与所述储能电路的两个输出端中电压较高的输出端相连；

所述储能电路，用于在被驱动的可控开关需要断开时，从所述直流电源获取能量；并用于在所述被驱动的可控开关需要闭合时，与所述直流电源串联后驱动所述被驱动的可控开关。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供一种可控开关的驱动电路，由于开关电路在被驱动的可控开关需要断开时，能够使直流电源通过所述储能电路的两个输入端为所述储能电路充电；并且在被驱动的可控开关需要闭合时，能够将直流电源与储能电路串联，所述直流电源与所述储能电路串联后形成的电路输出的电压信号为被驱动的可控开关的驱动信号；由于直流电源与储能电路串联时，直流电源的两个输出端中电压较高的输出端与储能电路的两个输出端中电压较低的输出端相连，或者，直流电源的两个输出端中电压较低的输出端与储能电路的两个输出端中电压较高的输出端相连，因此，所述直流电源与所述储能电路串联后形成的电路输出的电压信号的瞬时电压高于直流电源输出的电压，也就是说，在被驱动的可控开关的需要闭合时，被驱动的可控开关的驱动信号的电压瞬时高于直流电源输出的电压，而对于电压型驱动的可控开关，驱动信号的电压越高，电压型驱动的可控开关的动作时间就越短，因此，采用本发明实施例提供的可控开关的驱动电路可以缩短电压型驱动的可控开关器件的动作时间。

附图说明

图1为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之一；

图2a为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之二；

图2b为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之三；

图3a为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之四；

图3b为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之五；

图3c为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之六；

图4为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之七；

图5为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之八；

图6为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之九；

图7为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之十；

图8为本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的示意图之十一；

图9a为图2a和图2b所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路和去磁回路时，在被驱动的可控开关断开时的电路图；

图9b为图2a和图2b所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路和去磁回路时，在被驱动的可控开关闭合时的电路图；

图10a为图3a和图3b所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路和去磁回路时，在被驱动的可控开关断开时的电路图；

图10b为图3a和图3b所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路和去磁回路时，在被驱动的可控开关闭合时的电路图；

图10c为图3c所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路和去磁回路时，在被驱动的可控开关断开时的电路图；

图10d为图3c所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路和去磁回路时，在被驱动的可控开关闭合时的电路图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种可控开关的驱动电路，由其中的开关电路在被驱动的可控开关需要断开时，使直流电源通过所述储能电路的两个输入端为所述储能电路充电；并且在被驱动的可控开关需要闭合时，将直流电源与储能电路串联，直流电源与储能电路串联后形成的电路输出的电压信号为被驱动的可控开关的驱动信号；由于直流电源与储能电路串联时，直流电源的两个输出端中电压较高的输出端与储能电路的两个输出端中电压较低的输出端相连，或者，直流电源的两个输出端中电压较低的输出端与储能电路的两个输出端中电压较高的输出端相连，因此，串联后输出的电压信号的瞬时电压高于直流电源输出的电压，从而缩短了电压型驱动的可控开关器件的动作时间。

下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的一种可控开关的驱动电路的具体实施方式进行说明。

本发明实施例提供的一种可控开关的驱动电路，如图1所示，包括开关电路11和储能电路12；

开关电路11，用于在被驱动的可控开关13需要断开时，使直流电源DC通过储能电路12的两个输入端input为所述储能电路充电；并在被驱动的可控开关13需要闭合时，将直流电源DC与储能电路12串联，直流电源DC与储能电路12串联后形成的电路输出的电压信号为被驱动的可控开关13的驱动信号；直流电源DC与储能电路12串联时，直流电源DC的两个输出端中电压较高的输出端，即直流电源DC的正端与储能电路12的两个输出端output中电压较低的输出端output相连，此时，直流电源DC与储能电路12串联后形成的电路输出的电压信号是指，储能电路12的两个输出端output中电压较高的输出端output输出的电压信号与直流电源DC的负端输出的电压信号；或者，直流电源DC的两个输出端中电压较低的输出端，即直流电源DC的负端与储能电路12的两个输出端output中电压较低的输出端output相连，此时，直流电源DC与储能电路12串联后形成的电路输出的电压信号是指，储能电路12的两个输出端output中电压较低的输出端output输出的电压信号与直流电源DC的正端输出的电压信号；；

储能电路12，用于在被驱动的可控开关13需要断开时，从直流电源DC获取能量；并用于在被驱动的可控开关13需要闭合时，与直流电源DC串联后驱动被驱动的可控开关13。

当被驱动的可控开关13长时间处于断开状态时，储能电路12在经过长时间充电后，它的两个输出端output的电压差会等于直流电源的两个输出端输出的电压差。由于，直流电源DC与储能电路12串联时，直流电源DC的两个输出端中电压较高的输出端与储能电路12的两个输出端output中电压较低的输出端output相连；因此，串联后输出的电压信号的瞬时电压可以达到直流电源DC输出的电压的两倍，也就是说，在被驱动的可控开关的需要闭合时，被驱动的可控开关的驱动信号的瞬时电压为直流电源DC输出的电压的两倍，而对于电压型驱动的可控开关，驱动信号的电压越高，电压型驱动的可控开关的动作时间就越短，因此，采用图1所示的可控开关的驱动电路可以缩短电压型驱动的可控开关器件的动作时间。

进一步地，如图2a和图2b所示，储能电路包括第一电阻R1和第一电容C1；第一电阻R1和第一电容C1串联形成第一串联电路；第一串联电路的一端为储能电路的两个输入端input中的一个输入端input，第一串联电路的另一端为储能电路的两个输入端input中的另一个输入端input；第一电容C1的一端为储能电路的一个输出端output，第一电容C1的另一端为储能电路的另一个输出端output。

进一步地，如图3a、图3b和图3c，储能电路包括第二电容C2、第三电容C3、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；第二电容C2和第二电阻R2并联形成第一并联电路，第三电容C3和第三电阻R3并联形成第二并联电路，第一并联电路、第二并联电路和第四电阻R4串联形成第二串联电路；第二串联电路的一端为储能电路的两个输入端中的一个输入端，第二串联电路的另一端为所述储能电路的两个输入端中的另一个输入端；

在图3a和图3b中，第一并联电路的一端为储能电路的一个输出端，第一并联电路的另一端为储能电路的另一个输出端；在图3c中，第二并联电路的一端为储能电路的一个输出端，第二并联电路的另一端为储能电路的另一个输出端。

当储能电路采用图3a、图3b或者图3c所示的结构时，可以通过改变第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的阻值，从而改变被驱动的可控开关在需要闭合时的驱动电压的瞬时值，从而精确控制被驱动的可控开关的动作时间，以满足使用该被驱动的可控开关的系统的需求。

进一步地，如图4所示，本发明实施例提供的可控开关的驱动电路中还包括单向导通电路14，储能电路12的两个输出端output通过单向导通电路14向被驱动的可控开关13输出电压信号。

单向导通电路14可以保证由储能电路12和直流电源DC为被驱动的可控开关13供电，以驱动被驱动的可控开关13闭合，而避免在电流从被驱动的可控开关13流向储能电路12和直流电源DC。

进一步地，如图5所示，单相导通电路包括第一二极管D1和第二二极管D2；第一二极管D1的阳极接收储能电路12的两个输出端output中的一个输出端output输出的电压信号，第二二极管D2的阳极接收储能电路12的两个输出端output中的另一个输出端output输出的电压信号；第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极相连，向被驱动的可控开关13输出电压信号。

由于在被驱动的可控开关13需要闭合时，储能电路12与直流电源DC串联后为被驱动的可控开关13供电，以驱动的被驱动的可控开关13。储能电路12与直流电源DC串联后，若第一二极管D1连接的储能电路12的输出端的电压较高，而第二二极管D2连接的储能电路12的输出端的电压较低，那么在被驱动的可控开关13闭合后的最初的一段时间内，储能电路12和直流电源DC通过第一二极管D1驱动被驱动的可控开关；而在储能电路12中存储的能量释放完毕之后，储能电路12和直流电源DC通过第二二极管D2驱动被驱动的可控开关。储能电路12与直流电源DC串联后，若第一二极管D1连接的储能电路12的输出端的电压较低，而第二二极管D2连接的储能电路12的输出端的电压较高，那么在被驱动的可控开关13闭合后的最初的一段时间内，储能电路12和直流电源DC通过第二二极管D2驱动被驱动的可控开关；而在储能电路12中存储的能量释放完毕之后，储能电路12和直流电源DC通过第一二极管D1驱动被驱动的可控开关。

进一步地，本发明实施例提供的可控开关的驱动电路中的开关电路包括驱动继电器，驱动继电器可以是两个单独的继电器，每个继电器包括一个动触点、一个常开触点和一个常闭触点；每个继电器中还包括控制回路（控制回路通常包括线圈），通过将控制回路断开来将动触点与常开触点接通，通过将控制回路接通来将动触点与常闭触点接通，但当驱动继电器采用两个单独的继电器时，这两个单独的继电器在切换时可能存在不同步的现象，从而对被驱动的可控开关的产生影响。

因此，较佳地，如图6所示，驱动继电器是一个继电器，该继电器中包括两个动触点、两个常闭触点NC和两个常开触点NO，这两个动触点之间可以实现联动，以保证这两个动触点能够同步切换。两个动触点分别连接直流电源DC的两个输出端中的不同输出端，即正端+和负端-，两个常闭触点NC分别连接储能电路12的两个输入端input中的不同输入端input，两个常开触点NO分别连接储能电路12的两个输出端output中的不同输出端output。图6所述的继电器中还包括控制回路（该控制回路通常为线圈），在被驱动的可控开关需要断开时，通过将该继电器的控制回路断开来将两个动触点分别与不同的常开触点接通，在被驱动的可控开关需要闭合时，通过将该继电器的控制回路接通来将两个动触点分别与不同的常闭触点接通。也就是说，图6中的继电器的控制回路是在被驱动的可控开关的驱动信号的控制下接通或者断开的。

进一步地，如图7所示，在被驱动的可控开关为电磁式的可控开关时，本发明实施例提供的可控开关的驱动电路还包括去磁回路15；

去磁回路15，用于在被驱动的可控开关13断开时，与被驱动的可控开关13中的驱动线圈（图7中未示出）形成闭合回路，使得该驱动线圈中的磁能在转换为电能后，能够通过该闭合回路释放掉。该驱动线圈中的磁能是在被驱动的可控开关13闭合时存储的。

进一步地，如图8所示，去磁回路包括第三二极管D3；第三二极管D3的阴极接收直流电源DC与储能电路12串联后输出的电压较高的电压信号，第三二极管D3的阳极接收直流电源DC与储能电路12串联后输出的电压较低的电压信号。这样，在被驱动的可控开关13闭合时，第三二极管D3的阴极的电压高于其阳极的电压，第三二极管D3截至；而在被驱动的可控开关13断开时，被驱动的可控开关13中的驱动线圈中的磁能转换为电能后，通过第三二极管D3释放。

为了进一步说明本发明实施例提供的可控开关的驱动电路，下面说明被驱动的可控开关闭合和被驱动的可控开关断开这两个阶段时，本发明实施例提供的可控开关的驱动电路的结构。

图9a为图2a和图2b所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路（图5所示）和去磁回路（图8所示）时，在被驱动的可控开关断开时的电路图，在图9a中，第一二极管D1和第二二极管D2均截至；图9b为图2a和图2b所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路（图5所示）和去磁回路（图8所示）时，在被驱动的可控开关闭合时的电路图，在图9b中，第三二极管D3截至。

当然，在被驱动的可控开关由断开切换到闭合时，第一电容C1中电压较高的一端也可以连接直流电源DC的负端，其电路结构图与图9b类似，在此不再赘述。

图10a为图3a和图3b所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路（图5所示）和去磁回路（图8所示）时，在被驱动的可控开关断开时的电路图，在图10a中，第一二极管D1和第二二极管D2均截至；图10b为图3a和图3b所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路（图5所示）和去磁回路（图8所示）时，在被驱动的可控开关闭合时的电路图；图10c为图3c所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路（图5所示）和去磁回路（图8所示）时，在被驱动的可控开关断开时的电路图，在图10c中，第一二极管D1和第二二极管D2均截至；图10d为图3c所示的可控开关的驱动电路中包括单向导通电路（图5所示）和去磁回路（图8所示）时，在被驱动的可控开关闭合时的电路图，在图10b和图10d中，第三二极管D3截至。

当然，在被驱动的可控开关由断开切换到闭合时，第二电容C2中电压较高的一端也可以连接直流电源DC的负端，其电路结构图与图10b类似，在此不再赘述。

在被驱动的可控开关由断开切换到闭合时，第三电容C3中电压较高的一端也可以连接直流电源DC的负端，其电路结构图与图10d类似，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种可控开关的驱动电路，其特征在于，包括开关电路和储能电路；

所述开关电路，用于在被驱动的可控开关需要断开时，使直流电源通过所述储能电路的两个输入端为所述储能电路充电；并在所述被驱动的可控开关需要闭合时，将所述直流电源与所述储能电路串联，所述直流电源与所述储能电路串联后形成的电路输出的电压信号为被驱动的可控开关的驱动信号；所述直流电源与所述储能电路串联时，所述直流电源的两个输出端中电压较高的输出端与所述储能电路的两个输出端中电压较低的输出端相连，或者，所述直流电源的两个输出端中电压较低的输出端与所述储能电路的两个输出端中电压较高的输出端相连；

所述储能电路，用于在被驱动的可控开关需要断开时，从所述直流电源获取能量；并用于在所述被驱动的可控开关需要闭合时，与所述直流电源串联后驱动所述被驱动的可控开关。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述储能电路包括第一电阻和第一电容；

所述第一电阻和所述第一电容串联形成第一串联电路；

所述第一串联电路的一端为所述储能电路的两个输入端中的一个输入端，所述第一串联电路的另一端为所述储能电路的两个输入端中的另一个输入端；

所述第一电容的一端为所述储能电路的一个输出端，所述第一电容的另一端为所述储能电路的另一个输出端。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述储能电路包括第二电容、第三电容、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第二电容和所述第二电阻并联形成第一并联电路，所述第三电容和所述第三电阻并联形成第二并联电路，所述第一并联电路、所述第二并联电路和所述第四电阻串联形成第二串联电路；

所述第二串联电路的一端为所述储能电路的两个输入端中的一个输入端，所述第二串联电路的另一端为所述储能电路的两个输入端中的另一个输入端；

所述第一并联电路的一端为所述储能电路的一个输出端，所述第一并联电路的另一端为所述储能电路的另一个输出端；或者，所述第二并联电路的一端为所述储能电路的一个输出端，所述第二并联电路的另一端为所述储能电路的另一个输出端。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括单向导通电路；

所述储能电路的两个输出端通过单向导通电路向所述被驱动的可控开关输出电压信号。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述单相导通电路包括第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管的阳极接收所述储能电路的两个输出端中的一个输出端输出的电压信号，所述第二二极管的阳极接收所述储能电路的两个输出端中的另一个输出端输出的电压信号；

所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阴极相连，向所述被驱动的可控开关输出电压信号。

6.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述开关电路包括驱动继电器，所述驱动继电器包括两个动触点、两个常闭触点和两个常开触点；

两个动触点分别连接所述直流电源的两个输出端中的不同输出端，两个常闭触点分别连接所述储能电路的两个输入端中的不同输入端，两个常开触点分别连接所述储能电路的两个输出端中的不同输出端。

7.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，在被驱动的可控开关为电磁式的可控开关时，所述驱动电路还包括去磁回路；

所述去磁回路，用于在所述被驱动的可控开关断开时，与被驱动的可控开关中的驱动线圈形成闭合回路，使得所述驱动线圈中的磁能在转换为电能后，能够通过所述闭合回路释放掉。

8.如权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，所述去磁回路包括第三二极管；

所述第三二极管的阴极接收所述直流电源与所述储能电路串联后输出的电压较高的电压信号，所述第三二极管的阳极接收所述直流电源与所述储能电路串联后输出的电压较低的电压信号。