CN105656467A - 单向晶闸管触发节流电路及其触发装置 - Google Patents

单向晶闸管触发节流电路及其触发装置 Download PDF

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Abstract

本发明单向晶闸管触发节流电路及其触发装置属于电学领域，特别是一种适用于单向晶闸管触发回路中应用的单向晶闸管触发节流电路及一种极适用在交流电网中触发单向晶闸管的单向晶闸管触发装置，其包括第一电阻、第一半导体开关，所述第一电阻的一端与所需触发节流的单向晶闸管的阳极连接，所述第一电阻的另一端与所述第一半导体开关的控制端连接，所述第一半导体开关串联在所述单向晶闸管的触发回路中，本发明具有使用元器件数量少、电路简单、可靠性高的优点。

Description

单向晶闸管触发节流电路及其触发装置
技术领域
本发明单向晶闸管触发节流电路及其触发装置属于电学领域，特别是一种适用于单向晶闸管触发回路中应用的单向晶闸管触发节流电路及一种极适用在交流电网中触发单向晶闸管的单向晶闸管触发装置。
背景技术
目前在电力需要对负载频繁投切系统中，广泛使用单向晶闸管对阻性、感性或容性负载进行投切，为了减少单向晶闸管的触发功率，一般采用控制电路通过触发变压器提供连续脉冲触发信号来触发单向晶闸管导通，在控制单向晶闸管导通期间，不管单向晶闸管是否已导通或是否已具备触发导通的条件，触发变压器仍需提供连续触发信号给单向晶闸管的控制方式(注：一旦晶闸管触发导通，触发信号完全可以关闭，且触发时间仅需微秒级)，触发能耗大，使控制电路供电容量要大、体积增加、发热量大的缺点，并且元器件长时间工作在高频大电流高温条件下的电子元器件也容易老化损坏。
发明内容
本发明的目的在于解决现有单向晶闸管触发的不足而提供一种具有使用元器件数量少、电路简单、成本低、可靠性高且能方便在单向晶闸管触发回路中应用，使得触发能耗大大降低的单向晶闸管触发节流电路及一种能耗低、电路简单、可靠性高的单向晶闸管触发装置。
实现本发明的目的是通过以下技术方案来达到的：
一种单向晶闸管触发节流电路，其包括第一电阻、第一半导体开关，所述第一电阻的一端与所需触发节流的单向晶闸管的阳极连接，所述第一电阻的另一端与所述第一半导体开关的控制端连接，所述第一半导体开关串联在所述单向晶闸管的触发回路中。
一种单向晶闸管触发节流电路，所述第一半导体开关的输出端的一端与所述单向晶闸管的触发极连接，所述第一半导体开关的输出端的另一端为触发信号输入端。
一种单向晶闸管触发节流电路，所述第一电阻、所述第一半导体开关的控制回路、所述单向晶闸管的触发极、所述单向晶闸管的阴极串联而成一串联电路。
一种单向晶闸管触发节流电路，所述第一半导体开关为一NPN型三极管、一NPN型达林顿管或一NPN型达林顿电路，所述第一半导体开关的发射极与所述单向晶闸管的触发极连接，所述第一半导体开关的基极与所述第一电阻连接。
一种单向晶闸管触发节流电路，所述第一半导体开关连接有用于提高工作稳定性的电阻。
一种单向晶闸管触发节流电路，所述第一半导体开关为一半导体器件。
一种单向晶闸管触发节流电路，所述半导体器件为一NPN型三极管或场效应管，所述NPN型三极管的集电极为所述触发信号输入端，所述NPN型三极管的发射极与所述单向晶闸管的触发极连接，所述NPN型三极管的基极与所述第一电阻连接。
一种单向晶闸管触发节流电路，还包括第二电阻，所述第二电阻两端分别与所述NPN型三极管的发射极、所述NPN型三极管的基极连接。
一种单向晶闸管触发节流电路，所述第一半导体开关在检测到所述单向晶闸管的阳极与所述单向晶闸管的阴极之间正向电位差大于所述单向晶闸管导通的电压降时导通，所述第一半导体开关在检测到所述单向晶闸管导通后截止。
一种单向晶闸管触发节流电路，还包括第二稳压器件、一光电耦合器，所述第一电阻通过所述光电耦合器的输出端与所述第一半导体开关的控制端连接，所述第一电阻与所述光电耦合器的输出端连接的共同端与所述第二稳压器件的一端连接，所述第二稳压器件的另一端与所述单向晶闸管的阴极连接。
一种单向晶闸管触发节流电路，所述第二稳压器件为一稳压二极管，所述稳压二极管的阳极与所述单向晶闸管的阴极连接。
一种单向晶闸管触发装置，还包括第三电阻、一单向导通器件、一电容、第一稳压器件，所述第三电阻、所述单向导通器件、所述电容串联而成第一串联电路，所述第一串联电路的一端与所述单向晶闸管的阴极连接，所述第一串联电路的另一端用于与相对于所述单向晶闸管的阴极的另一相电源或中性线连接，所述电容通过所述第一半导体开关、所述单向晶闸管的触发极、所述单向晶闸管的阴极形成放电回路，所述电容与所述第一稳压器件并联或所述电容与所述单向导通器件串联而成的串联电路与所述第一稳压器件并联。
一种单向晶闸管触发装置，通过所述第三电阻的电流小于触发所述单向晶闸管导通的最小触发电流。
工作原理：见图1，一种单向晶闸管触发节流电路，其包括第一电阻R1、第一半导体开关Q1，第一电阻R1的一端与所需触发节流的单向晶闸管SCR1的阳极连接，第一电阻R1的另一端与第一半导体开关Q1的控制端连接，第一半导体开关Q1串联在单向晶闸管SCR1的触发回路中，触发信号通过第一半导体开关Q1触发单向晶闸管SCR1导通，单向晶闸管SCR1导通后单向晶闸管SCR1两端电压降低，第一半导体开关Q1截止，完成单向晶闸管SCR1触发导通过程，达到对单向晶闸管SCR1的触发电流节流的目的。
本发明单向晶闸管触发节流电路，具有使用元器件数量少、电路简单、成本低、可靠性高且能方便在单向晶闸管触发回路中应用，使得单向晶闸管触发能耗能极大降低的一种触发节流电路。
附图说明
图1本发明单向晶闸管触发节流电路原理图。
图2本发明单向晶闸管触发节流电路实施例之一电路原理图。
图3本发明单向晶闸管触发装置实施例之一电路原理图。
图4NPN达林顿管与NPN达林顿电路电路图。
具体实施方式
本发明单向晶闸管触发节流电路的实施例一，如图2所示：
一种单向晶闸管触发节流电路，其包括第一电阻R1、第一半导体开关Q1(一NPN型三极管，也可以为一NPN型达林顿管、一NPN型达林顿电路或一场效应管)、第二电阻R2，第一电阻的一端与所需触发节流的单向晶闸管SCR1的阳极连接，第一电阻R1的另一端与第一半导体开关Q1的控制端连接，第一半导体开关Q1串联在单向晶闸管SCR1的触发回路中，第一半导体开关Q1的输出端的一端与单向晶闸管SCR1的触发极连接，第一半导体开关Q1输出端的另一端为触发信号输入端，第一电阻R1、第一半导体开关Q1的控制回路、单向晶闸管SCR1的触发极、单向晶闸管SCR1的阴极串联而成一串联电路，第一半导体开关Q1的发射极与单向晶闸管SCR1的触发极连接，第一半导体开关Q1的集电极为触发信号输入端，第一半导体开关Q1的基极与第一电阻R1连接，第二电阻R2两端分别与第一半导体开关Q1的发射极、第一半导体开关Q1的基极连接，第二电阻R2可提高电路工作稳定性。
工作原理：第一半导体开关Q1在检测到单向晶闸管SCR1的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极之间电位差(即正向电位差)大于单向晶闸管SCR1导通的电压降时导通，J4端输入的触发信号触发单向晶闸管SCR1导通，第一半导体开关Q1在检测到单向晶闸管SCR1导通后截止，以极短时间触发单向晶闸管SCR1导通，达到对单向晶闸管SCR1的触发电流节流的目的。
本发明单向晶闸管触发装置的实施例一，如图3所示：
一种单向晶闸管触发装置，其包括一单向晶闸管触发节流电路、第三电阻R3、单向导通器件D1(一二极管)、电容C1、第一稳压器件Z1(一稳压二极管)、第四电阻R4(用于限流，当单向晶闸管SCR1的触发极带限流电阻时，可省略)，第三电阻R3、单向导通器件D1、电容C1串联而成第一串联电路，第一串联电路的一端与单向晶闸管SCR1的阴极连接，第一串联电路的另一端与相对于单向晶闸管SCR1的阴极的另一相电源或中性线连接，电容C1通过第四电阻R4、第一半导体开关Q1、单向晶闸管SCR1的触发极、单向晶闸管SCR1的阴极形成放电回路，电容C1与第一稳压器件Z1并联(也可以为电容C1与单向导通器件D1串联而成的串联电路与第一稳压器件Z1并联，单向导通器件D1耐压要求降低，第三电阻R3能耗加倍)。
单向晶闸管触发节流电路包括：第一电阻R1、第一半导体开关Q1(一NPN型三极管，也可以为一NPN型达林顿管、一NPN型达林顿电路或一场效应管)、第二电阻R2、第二稳压器件Z2(一稳压二极管)、光电耦合器OPT1，第一电阻R1通过光电耦合器OPT1的输出端与第一半导体开关Q1的控制端连接，第一电阻R1与光电耦合器OPT1的输出端连接的共同端与第二稳压器件Z2的阴端连接，第二稳压器件Z2的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极连接，第一电阻R1的一端与单向晶闸管SCR1的阳极连接，第一电阻R1的另一端通过光电耦合器OPT1的输出端与第一半导体开关Q1的控制端连接，第一半导体开关Q1串联在单向晶闸管SCR1的触发回路中，第一半导体开关Q1的输出端的一端与单向晶闸管SCR1的触发极连接，第一半导体开关Q1输出端的另一端为触发信号输入端，第一电阻R1、光电耦合器OPT1的输出端、第一半导体开关Q1的控制回路、单向晶闸管SCR1的触发极、单向晶闸管SCR1的阴极串联而成一串联电路，第一半导体开关Q1的发射极与单向晶闸管SCR1的触发极连接，第一半导体开关Q1的集电极为触发信号输入端，第一半导体开关Q1的基极通过光电耦合器OPT1的输出端与第一电阻R1连接，第二电阻R2两端分别与第一半导体开关Q1的发射极、第一半导体开关Q1的基极连接，第二电阻R2可提高电路的工作稳定性。
工作原理：提供光电耦合器OPT1控制信号，光电耦合器OPT1导通，第一半导体开关Q1在检测到单向晶闸管SCR1的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极之间电位差(即正向电位差)大于单向晶闸管SCR1导通的电压降时导通，电容C1通过第四电阻R4、第一半导体开关Q1、单向晶闸管SCR1的触发极、单向晶闸管SCR1的阴极形成放电回路，触发单向晶闸管SCR1导通，第一半导体开关Q1在检测到单向晶闸管SCR1导通后截止，以极短时间触发单向晶闸管SCR1导通，达到对单向晶闸管SCR1的触发电流节流的目的，由于本发明晶闸管触发装置，应用了单向晶闸管触发节流电路，通过第三电阻R3的电流可以远小于触发单向晶闸管SCR1导通的最小触发电流，其电流可以为1毫安内，在系统电压为220V时，最大功耗不大于0.22瓦。
图1、图2、图3的第一半导体开关Q1为一NPN型三极管，为节约第一电阻R1的能耗，可采用一NPN型达林顿管或一NPN型达林顿电路(见图4)。
在单相交流供电系统中使用时，与本发明单向晶闸管触发节流电路连接的相对于单向晶闸管的主回路端的另一端电源也定义为中性线。
以上实施例可知，本发明单向晶闸管触发节流电路，具有以下优点：
1.具有使用元器件数量少、电路简单、性价比高、可靠性高、使用方便等优点。
2.第一半导体开关串联在单向晶闸管的触发回路中，第一半导体开关在检测到单向晶闸管的阳极与单向晶闸管的阴极之间电位差(即正向电位差)大于单向晶闸管导通的电压降时导通，触发单向晶闸管导通，第一半导体开关在检测到单向晶闸管导通马上截止，达到以最短时间触发单向晶闸管导通的目的，其触发脉冲微秒级完成，使用本发明单向晶闸管触发节流电路可对单向晶闸管触发电流减小到原来触发电流的几百分之一到几千分之一。
本发明单向晶闸管触发装置利用本发明单向晶闸管触发节流电路的技术优点，可以通过电阻、单向导通器件、电容串联而成的串联电路，由电网直接供电，利用一稳压器件对电容的充电电压进行限定，降低电容和第一半导体开关的耐压要求，其利用电容储能，通过第一半导体开关瞬间放电触发单向晶闸管导通，具有瞬间触发电流大、电路简单、可靠性高的优点，在用于负载过零接通时，由于不存在变压器触发的脉冲占空比原因的触发盲区，具有接通涌流极小的优点。

Claims (13)

1.一种单向晶闸管触发节流电路，其特征是：其包括第一电阻、第一半导体开关，所述第一电阻的一端与所需触发节流的单向晶闸管的阳极连接，所述第一电阻的另一端与所述第一半导体开关的控制端连接，所述第一半导体开关串联在所述单向晶闸管的触发回路中。
2.根据权利要求1所述的单向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述第一半导体开关的输出端的一端与所述单向晶闸管的触发极连接，所述第一半导体开关的输出端的另一端为触发信号输入端。
3.根据权利要求2所述的单向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述第一电阻、所述第一半导体开关的控制回路、所述触发极、所述单向晶闸管的阴极串联而成一串联电路。
4.根据权利要求2所述的单向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述第一半导体开关为一NPN型三极管、一NPN型达林顿管或一NPN型达林顿电路，所述第一半导体开关的发射极与所述触发极连接，所述第一半导体开关的基极与所述第一电阻连接。
5.根据权利要求4所述的单向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述第一半导体开关连接有用于提高工作稳定性的电阻。
6.根据权利要求2所述的单向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述第一半导体开关为一半导体器件。
7.根据权利要求6所述的单向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述半导体器件为一NPN型三极管或场效应管，所述NPN型三极管的集电极为所述触发信号输入端，所述NPN型三极管的发射极与所述触发极连接，所述NPN型三极管的基极与所述第一电阻连接。
8.根据权利要求7所述的单向晶闸管触发节流电路，其特征是：还包括第二电阻，所述第二电阻两端分别与所述NPN型三极管的发射极、所述NPN型三极管的基极连接。
9.根据权利要求1所述的单向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述第一半导体开关在检测到所述单向晶闸管的阳极与所述单向晶闸管的阴极之间正向电位差大于所述单向晶闸管导通的电压降时导通，所述第一半导体开关在检测到所述单向晶闸管导通后截止。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的单向晶闸管触发节流电路，其特征是：还包括第二稳压器件、一光电耦合器，所述第一电阻通过所述光电耦合器的输出端与所述第一半导体开关的控制端连接，所述第一电阻与所述光电耦合器的输出端连接的共同端与所述第二稳压器件的一端连接，所述第二稳压器件的另一端与所述单向晶闸管的阴极连接。
11.根据权利要求10所述的单向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述第二稳压器件为一稳压二极管，所述稳压二极管的阳极与所述单向晶闸管的阴极连接。
12.一种单向晶闸管触发装置，其特征是：其包括根据权利要求1至9中任一权利要求所述的单向晶闸管触发节流电路，还包括第三电阻、一单向导通器件、一电容、第一稳压器件，所述第三电阻、所述单向导通器件、所述电容串联而成第一串联电路，所述第一串联电路的一端与所述单向晶闸管的阴极连接，所述第一串联电路的另一端用于与相对于所述单向晶闸管的阴极的另一相电源或中性线连接，所述电容通过所述第一半导体开关、所述单向晶闸管的触发极、所述单向晶闸管的阴极形成放电回路，所述电容与所述第一稳压器件并联或所述电容与所述单向导通器件串联而成的串联电路与所述第一稳压器件并联。
13.根据权利要求12所述的单向晶闸管触发装置，其特征是：通过所述第三电阻的电流小于触发所述单向晶闸管导通的最小触发电流。
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