CN105811949A - 双向晶闸管触发节流电路及其触发电路 - Google Patents

Abstract

本发明双向晶闸管触发节流电路及其触发电路属于电学领域，特别是一种适合于双向晶闸管开关触发回路中应用的双向晶闸管触发节流电路及其触发电路，其包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、一限流元件；所述第一晶体管的输出回路串联在所需触发的双向晶闸管的触发回路中，所述第二晶体管的输入端与所述第三晶体管的输入端反向并联而成一并联电路，所述并联电路的一端通过所述限流元件与所述双向晶闸管的第二阳极连接，所述并联电路的另一端与所述双向晶闸管的第一阳极连接，所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输出端与所述第一晶体管的控制端连接，本发明具有电路简单、可靠性高的优点。

Description

双向晶闸管触发节流电路及其触发电路

技术领域

本发明双向晶闸管触发节流电路及其触发电路属于电学领域，特别是一种适合于双向晶闸管开关触发回路中应用的双向晶闸管触发节流电路及其触发电路。

背景技术

目前在电力系统中，广泛使用双向晶闸管开关对阻性、感性或容性负载进行频繁投切，为了保证控制电路与主回路的电气隔离和减少双向晶闸管的触发功率，一般不采用直流电触发双向晶闸管导通，而是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双向晶闸管导通，在控制电路控制双向晶闸管导通期间，不管双向晶闸管是否已导通或是否已具备触发导通的条件，触发变压器仍提供连续触发电流给双向晶闸管(注：其实一旦双向晶闸管触发导通，触发信号完全可以关闭，且触发时间仅需微秒级)，因此造成不必要的能耗浪费，使控制电路存在供电容量大、体积增加、发热量大等缺点，并且电子元器件长时间工作在高频大电流高温条件下也容易老化损坏。

发明内容

本发明的目的在于解决现有双向晶闸管开关的不足之处而提供一种电路简单、可靠性高且能方便在双向晶闸管开关触发回路中应用的双向晶闸管触发节流电路，使得触发能耗极大大降低，及一种工作能耗低、可靠性高的双向晶闸管触发电路。

实现本发明的目的是通过以下技术方案来达到的：

一种双向晶闸管触发节流电路，其包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、一限流元件；所述第一晶体管的输出回路串联在所需触发的双向晶闸管的触发回路中，所述第二晶体管的输入端与所述第三晶体管的输入端反向并联而成一并联电路，所述并联电路的一端通过所述限流元件与所述双向晶闸管的第二阳极连接，所述并联电路的另一端与所述双向晶闸管的第一阳极连接，所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输出端与所述第一晶体管的控制端连接。

一种双向晶闸管触发节流电路，所述限流元件为一电阻。

一种双向晶闸管触发节流电路，所述第一晶体管的集电极、所述第一晶体管的发射极串联在所述双向晶闸管的触发回路中，所述第二晶体管的发射极与所述第三晶体管的基极连接，所述第二晶体管的基极与所述第三晶体管的发射极连接，所述第二晶体管的集电极、所述第三晶体管的集电极与所述第一晶体管的基极连接，所述第二晶体管的基极与所述第一阳极连接，所述第二晶体管的发射极通过所述限流元件与所述第二阳极连接。

一种双向晶闸管触发节流电路，所述第一晶体管为NPN型三极管，所述第二晶体管为PNP型三极管，所述第三晶体管为PNP型三极管，所述第一晶体管的集电极与所述双向晶闸管的触发极连接。

一种双向晶闸管触发节流电路，还包括第二电阻、第三电阻，所述第二电阻的两端分别与所述第二晶体管的基极、所述第二晶体管的发射极连接，所述第三电阻的两端分别与所述第一晶体管的基极、所述第一晶体管的发射极连接。

一种双向晶闸管触发节流电路，还包括第四电阻，所述第一晶体管的基极通过所述第四电阻与所述第二晶体管的集电极、所述第三晶体管的集电极连接。

一种双向晶闸管触发节流电路，所述限流元件串联至少一半导体器件。

一种双向晶闸管触发节流电路，所述半导体器件为发光二极管。

一种双向晶闸管触发节流电路，所述第二晶体管、所述第三晶体管检测到所述第一阳极与所述第二阳极之间的电位差大于所述双向晶闸管导通的电压降，控制所述第一晶体管导通，所述第二晶体管、所述第三晶体管检测到所述双向晶闸管导通，控制所述第一晶体管截止。

一种双向晶闸管触发电路，其包括以上所述的双向晶闸管触发节流电路，还包括第五电阻、一单向导通器件、一电容、一稳压器件，所述第五电阻、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第一阳极连接，所述第一串联电路的另一端用于与相对于所述第一阳极的另一相电源或中性线连接，所述电容通过所述第一晶体管、所述双向晶闸管的触发极、所述第一阳极形成放电回路，所述电容与所述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稳压器件并联。

一种双向晶闸管触发电路，所述单向导通器件为一二极管，所述稳压器件为一稳压二极管。

一种双向晶闸管触发电路，通过所述第五电阻的电流小于触发所述双向晶闸管导通的最小触发电流。

一种双向晶闸管触发电路，所述放电回路串联第六电阻。

一种双向晶闸管触发电路，还包括控制所述电容放电的一半导体开关。

一种双向晶闸管触发电路，所述半导体开关为一光电耦合器或一光电耦合器驱动晶体管电路。

一种双向晶闸管触发电路，所述第一晶体管的控制端通过所述半导体开关的输出端与所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输出端连接。

一种双向晶闸管触发电路，所述第五电阻与所述单向导通器件连接，所述第一串联电路连接的所述另一相电源或所述中性线通过所述第五电阻、所述单向导通器件对所述电容负向充电，所述电容的负向充电端通过所述第一晶体管与所述触发极连接，所述电容的另一端与所述第一阳极连接。

一种双向晶闸管触发电路，所述电容的负向充电端与所述单向导通器件的阳极连接，所述电容的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述另一相电源或所述中性线连接，所述电容的负向充电端通过所述第一晶体管与所述触发极连接，所述单向导通器件的阴极与所述第一阳极连接，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半导体开关的输出端并联。

工作原理：第二晶体管、第三晶体管在检测到双向晶闸管的第一阳极与双向晶闸管的第二阳极之间的电位差大于双向晶闸管导通的电压降时，控制第一晶体管导通，触发信号通过第一晶体管触发双向晶闸管导通，第二晶体管、第三晶体管在检测到双向晶闸管导通时，控制第一晶体管截止，达到快速触发双向晶闸管导通并对触发信号电流起节流的作用。

本发明设计合理，双向晶闸管导通后，第一晶体管截止，使得触发能耗极大降低，并能减小驱动电路的温升和提高电路的可靠性，具有电路简单、可靠性高的优点。

附图说明

图1本发明双向晶闸管节流电路实施例一电路图。

图2本发明双向晶闸管触发电路实施例一电路图。

图3本发明双向晶闸管触发电路实施例二电路图。

具体实施方式

本发明双向晶闸管节流电路实施例一，如图1所示：

一种双向晶闸管触发节流电路，其包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、限流元件R1(一电阻)、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4，第一晶体管Q1的输出回路串联在所需触发的双向晶闸管TR1的触发回路中，第二晶体管Q2的输入端与第三晶体管Q3的输入端反向并联而成一并联电路，该并联电路的一端通过限流元件R1与双向晶闸管TR1的第二阳极连接，该并联电路的另一端与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第二晶体管Q2的输出端(集电极)、第三晶体管Q3的输出端(集电极)通过第四电阻R4与第一晶体管Q1的控制端(基极)连接，第一晶体管Q1的集电极、第一晶体管Q1的发射极串联在双向晶闸管TR1的触发回路中，第二晶体管Q2的发射极与第三晶体管Q3的基极连接，第二晶体管Q2的基极与第三晶体管Q3的发射极连接，第二晶体管Q2的基极与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第二晶体管Q2的发射极通过限流元件R1与双向晶闸管TR1的第二阳极连接，第一晶体管Q1为NPN型三极管，第二晶体管Q2为PNP型三极管，第三晶体管Q3为PNP型三极管，第一晶体管Q1的集电极与双向晶闸管TR1的触发极连接，第二电阻R2的两端分别与第二晶体管Q2的基极、第二晶体管Q2的发射极连接，第三电阻R3的两端分别与第一晶体管Q1的基极、第一晶体管Q1的发射极连接。

工作原理：第二晶体管Q2、第三晶体管Q3在检测到双向晶闸管TR1的第一阳极与双向晶闸管TR1的第二阳极之间的电位差大于双向晶闸管TR1导通的电压降时，控制第一晶体管Q1导通，由J4端输入的触发信号触发双向晶闸管TR1导通，第二晶体管Q2、第三晶体管Q3在检测到双向晶闸管TR1导通时，控制第一晶体管Q1截止，达到快速触发双向晶闸管TR1导通并对触发信号电流起节流的作用。

本发明双向晶闸管触发电路实施例一，如图2所示：

一种双向晶闸管触发电路，其包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、限流元件R1(一电阻)、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、半导体器件LD1(反向并联的发光二极管)、第五电阻R5、单向导通器件D1(一二极管)、电容C1、稳压器件Z1(一稳压二极管)、半导体开关OPT1(一光电耦合器，当驱动电流大时也可以用一光电耦合器驱动晶体管电路)、第六电阻R6(用于限流，当双向晶闸管TR1带限流电阻时可以省略)，第一晶体管Q1的输出回路串联在所需触发的双向晶闸管TR1的触发回路中，第二晶体管Q2的输入端与第三晶体管Q3的输入端反向并联而成一并联电路，该并联电路的一端通过半导体器件LD1、限流元件R1与双向晶闸管TR1的第二阳极连接，该并联电路的另一端与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第二晶体管Q2的输出端(集电极)、第三晶体管Q3的输出端(集电极)通过半导体开关OPT1的输出端、第四电阻R4与第一晶体管Q1的控制端(基极)连接，第一晶体管Q1的集电极、第一晶体管Q1的发射极串联在双向晶闸管TR1的触发回路中，第二晶体管Q2的发射极与第三晶体管Q3的基极连接，第二晶体管Q2的基极与第三晶体管Q3的发射极连接，第二晶体管Q2的基极与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第二晶体管Q2的发射极通过半导体器件LD1、限流元件R1与双向晶闸管TR1的第二阳极连接，第一晶体管Q1为NPN型三极管，第二晶体管Q2为PNP型三极管，第三晶体管Q3为PNP型三极管，第一晶体管Q1的集电极与双向晶闸管TR1的触发极连接，第二电阻R2的两端分别与第二晶体管Q2的基极、第二晶体管Q2的发射极连接，第三电阻R3的两端分别与第一晶体管Q1的基极、第一晶体管Q1的发射极连接。第五电阻R5、单向导通器件D1、电容C1串联而成第一串联电路，该第一串联电路的一端与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，该第一串联电路的另一端J4与相对于双向晶闸管TR1的第一阳极的另一相电源或中性线连接，电容C1通过第六电阻R6、第一晶体管Q1、双向晶闸管TR1的触发极、双向晶闸管TR1的第一阳极形成放电回路，电容C1与稳压器件Z1并联(也可以电容C1与单向导通器件D1串联而成的串联电路与稳压器件Z1并联)，第五电阻R5与单向导通器件D1连接，第一串联电路J4端连接的另一相电源或中性线通过第五电阻R5、单向导通器件D1对电容C1负向充电，电容C1的负向充电端通过第六电阻R6、第一晶体管Q1与双向晶闸管TR1的触发极连接，电容C1的另一端与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，半导体开关OPT1用于控制电容C1放电，当不需要对电容C1放电控制时可以省略。

工作原理：提供半导体开关OPT1控制信号，第二晶体管Q2、第三晶体管Q3在检测到双向晶闸管TR1的第一阳极与双向晶闸管TR1的第二阳极之间的电位差大于双向晶闸管TR1导通的电压降时，控制第一晶体管Q1导通，由电容C1通过第六电阻R6、第一晶体管Q1触发双向晶闸管TR1导通，第二晶体管Q2、第三晶体管Q3在检测到双向晶闸管TR1导通时，控制第一晶体管Q1截止，达到快速触发双向晶闸管TR1导通并对触发信号电流起节流的作用。

本发明双向晶闸管触发电路实施例二，如图3所示：

一种双向晶闸管触发电路，其包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、限流元件R1(一电阻)、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、半导体器件LD1(反向并联的发光二极管)、第五电阻R5、单向导通器件D1(一二极管)、电容C1、稳压器件Z1(一稳压二极管)、半导体开关OPT1(一光电耦合器，当驱动电流大时也可以用一光电耦合器驱动晶体管电路)、第六电阻R6(用于限流，当双向晶闸管TR1带限流电阻时可以省略)，第一晶体管Q1的输出回路串联在所需触发的双向晶闸管TR1的触发回路中，第二晶体管Q2的输入端与第三晶体管Q3的输入端反向并联而成一并联电路，该并联电路的一端通过半导体器件LD1、限流元件R1与双向晶闸管TR1的第二阳极连接，该并联电路的另一端与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第二晶体管Q2的输出端(集电极)、第三晶体管Q3的输出端(集电极)通过第四电阻R4与第一晶体管Q1的控制端(基极)连接，第一晶体管Q1的集电极、第一晶体管Q1的发射极串联在双向晶闸管TR1的触发回路中，第二晶体管Q2的发射极与第三晶体管Q3的基极连接，第二晶体管Q2的基极与第三晶体管Q3的发射极连接，第二晶体管Q2的基极与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第二晶体管Q2的发射极通过半导体器件LD1、限流元件R1与双向晶闸管TR1的第二阳极连接，第一晶体管Q1为NPN型三极管，第二晶体管Q2为PNP型三极管，第三晶体管Q3为PNP型三极管，第一晶体管Q1的集电极与双向晶闸管TR1的触发极连接，第二电阻R2的两端分别与第二晶体管Q2的基极、第二晶体管Q2的发射极连接，第三电阻R3的两端分别与第一晶体管Q1的基极、第一晶体管Q1的发射极连接。第五电阻R5、单向导通器件D1、电容C1串联而成第一串联电路，该第一串联电路的一端与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第一串联电路的另一端J4端与相对于双向晶闸管TR1的第一阳极的另一相电源或中性线连接，电容C1通过半导体开关OPT1、双向晶闸管TR1的第一阳极、双向晶闸管TR1的触发极、第一晶体管Q1、第六电阻R6形成放电回路，电容C1与单向导通器件D1串联而成的串联电路与稳压器件Z1并联，电容C1的负向充电端与单向导通器件D1的阳极连接，电容C1的另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与另一相电源或中性线连接，电容C1的负向充电端通过第六电阻R6、第一晶体管Q1与双向晶闸管TR1的触发极连接，单向导通器件D1的阴极与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，电容C1与单向导通器件D1串联而成的串联电路与半导体开关OPT1的输出端并联，半导体开关OPT1用于控制电容C1放电，当不需要对电容C1放电控制时可以省略。

工作原理：提供半导体开关OPT1控制信号，第二晶体管Q2、第三晶体管Q3在检测到双向晶闸管TR1的第一阳极与双向晶闸管TR1的第二阳极之间的电位差大于双向晶闸管TR1导通的电压降时，控制第一晶体管Q1导通，由电容C1通过第六电阻R6、第一晶体管Q1放电触发双向晶闸管TR1导通，第二晶体管Q2、第三晶体管Q3在检测到双向晶闸管TR1导通时，控制第一晶体管Q1截止，达到快速触发双向晶闸管TR1导通并对触发信号电流起节流的作用。

本实施例双向晶闸管触发电路，由于带有双向晶闸管触发节流电路，通过第五电阻R5的电流可以远小于触发双向晶闸管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。

从以上实施例可知，本发明双向晶闸管触发节流电路及其触发电路，具有以下优点：

1.使用元器件数量少、电路简单、性价比高、可靠性高、使用方便。

2.第二晶体管、第三晶体管在检测到双向晶闸管的第一阳极、第二阳极之间电位差大于双向晶闸管导通的电压降时，控制第一晶体管导通，触发信号通过第一晶体管触发双向晶闸管导通，第二晶体管、第三晶体管在检测到双向晶闸管导通马上控制第一晶体管截止，因第一晶体管串联在双向晶闸管的触发回路，所以能达到以最短时间触发双向晶闸管导通的目的，其触发脉冲微秒级完成，使用本发明双向晶闸管触发节流电路使双向晶闸管平均触发电流减小到原有的几十分之一到几千分之一。

本发明双向晶闸管触发电路结合双向晶闸管触发节流电路的技术优点，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，降低电容与半导体开关的耐压要求，其利用电容储能，通过第一晶体管瞬间放电触发双向晶闸管导通，具有电路简单、瞬间触发电流大、可靠性高的优点，当用于负载过零接通时，由于不存在变压器触发方式的脉冲占空比原因造成的触发盲区，具有接通涌流极小的优点。

在单相交流供电系统中使用时，与本发明双向晶闸管触发电路连接的相对于双向晶闸管的第一阳极的另一端电源也定义为中性线。

在三相或多极应用时，增加相应路数即可，工作原理相同，仍属本专利保护范围。

Claims (18)

1.一种双向晶闸管触发节流电路，其特征是：其包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、一限流元件；所述第一晶体管的输出回路串联在所需触发的双向晶闸管的触发回路中，所述第二晶体管的输入端与所述第三晶体管的输入端反向并联而成一并联电路，所述并联电路的一端通过所述限流元件与所述双向晶闸管的第二阳极连接，所述并联电路的另一端与所述双向晶闸管的第一阳极连接，所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输出端与所述第一晶体管的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的双向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述限流元件为一电阻。

3.根据权利要求1所述的双向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述第一晶体管的集电极、所述第一晶体管的发射极串联在所述双向晶闸管的触发回路中，所述第二晶体管的发射极与所述第三晶体管的基极连接，所述第二晶体管的基极与所述第三晶体管的发射极连接，所述第二晶体管的集电极、所述第三晶体管的集电极与所述第一晶体管的基极连接，所述第二晶体管的基极与所述第一阳极连接，所述第二晶体管的发射极通过所述限流元件与所述第二阳极连接。

4.根据权利要求3所述的双向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述第一晶体管为NPN型三极管，所述第二晶体管为PNP型三极管，所述第三晶体管为PNP型三极管，所述第一晶体管的集电极与所述双向晶闸管的触发极连接。

5.根据权利要求3所述的双向晶闸管触发节流电路，其特征是：还包括第二电阻、第三电阻，所述第二电阻的两端分别与所述第二晶体管的基极、所述第二晶体管的发射极连接，所述第三电阻的两端分别与所述第一晶体管的基极、所述第一晶体管的发射极连接。

6.根据权利要求3所述的双向晶闸管触发节流电路，其特征是：还包括第四电阻，所述第一晶体管的基极通过所述第四电阻与所述第二晶体管的集电极、所述第三晶体管的集电极连接。

7.根据权利要求1所述的双向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述限流元件串联至少一半导体器件。

8.根据权利要求7所述的双向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述半导体器件为发光二极管。

9.根据权利要求1所述的双向晶闸管触发节流电路，其特征是：所述第二晶体管、所述第三晶体管检测到所述第一阳极与所述第二阳极之间的电位差大于所述双向晶闸管导通的电压降，控制所述第一晶体管导通，所述第二晶体管、所述第三晶体管检测到所述双向晶闸管导通，控制所述第一晶体管截止。

10.一种双向晶闸管触发电路，其包括权利要求1至9中任一权利要求所述的双向晶闸管触发节流电路，其特征是：还包括第五电阻、一单向导通器件、一电容、一稳压器件，所述第五电阻、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第一阳极连接，所述第一串联电路的另一端用于与相对于所述第一阳极的另一相电源或中性线连接，所述电容通过所述第一晶体管、所述双向晶闸管的触发极、所述第一阳极形成放电回路，所述电容与所述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稳压器件并联。

11.根据权利要求10所述的双向晶闸管触发电路，其特征是：所述单向导通器件为一二极管，所述稳压器件为一稳压二极管。

12.根据权利要求10所述的双向晶闸管触发电路，其特征是：通过所述第五电阻的电流小于触发所述双向晶闸管导通的最小触发电流。

13.根据权利要求10所述的双向晶闸管触发电路，其特征是：所述放电回路串联第六电阻。

14.根据权利要求10所述的双向晶闸管触发电路，其特征是：还包括控制所述电容放电的一半导体开关。

15.根据权利要求14所述的双向晶闸管触发电路，其特征是：所述半导体开关为一光电耦合器或一光电耦合器驱动晶体管电路。

16.根据权利要求14所述的双向晶闸管触发电路，其特征是：所述第一晶体管的控制端通过所述半导体开关的输出端与所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输出端连接。

17.根据权利要求14所述的双向晶闸管触发电路，其特征是：所述第五电阻与所述单向导通器件连接，所述第一串联电路连接的所述另一相电源或所述中性线通过所述第五电阻、所述单向导通器件对所述电容负向充电，所述电容的负向充电端通过所述第一晶体管与所述触发极连接，所述电容的另一端与所述第一阳极连接。

18.根据权利要求14所述的双向晶闸管触发电路，其特征是：所述电容的负向充电端与所述单向导通器件的阳极连接，所述电容的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述另一相电源或所述中性线连接，所述电容的负向充电端通过所述第一晶体管与所述触发极连接，所述单向导通器件的阴极与所述第一阳极连接，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半导体开关的输出端并联。