CN106899283A - 基于分立元器件的保护性触发电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分立元器件的保护性触发电路，包括储能电路单元和触发电路单元，保护性触发电路可工作在高压环境，输入端口与晶闸管的正、负两级并联，利用RC耦合回路从外部获取能量，并保存于储能电容中，待过电压达到保护性触发门槛值时，储能电容能量泄放开通晶闸管并产生回报指示信号，整个电路由电阻、电容、二极管、三极管以及晶闸管组成，电路采用纯模拟电路架构，在高压环境中能够稳定可靠的运行，克服了目前晶闸管驱动设计领域利用BOD器件串联实现保护性触发所造成的经济性和可靠性不足的问题，提升了晶闸管驱动中保护性触发电路的经济性和可靠性，运行稳定可靠，具有良好的应用前景。

Description

基于分立元器件的保护性触发电路

技术领域

本发明涉及电力电子晶闸管控制技术领域，具体涉及一种基于分立元器件的适用于晶闸管驱动的保护性触发电路。

背景技术

目前，在大功率的直流输电系统中，晶闸管仍然是核心器件，单只晶闸管的最大电压可以达到七八千伏，但是，相对于实际应用的环境来说仍然很偏低。因此，在实际应用时，往往是将晶闸管串联之后在作用于电气回路中。由于，晶闸管自身器件特性的离散性无法避免，导致在实际工作过程中无法做到真正意义上的同时开通，处于后开通的晶闸管，将会承受电气回路中过电压的冲击，击穿或者损坏晶闸管本体。此外，当晶闸管驱动电路正常触发电气回路异常时，晶闸管也将承受过电压的作用，因此，晶闸管驱动电路中应该包含一个相对独立且稳定可靠的保护性触发电路模块，用以防止过电压对晶闸管造成的损坏。

目前，用于晶闸管驱动的保护性触发电路，是利用BOD器件串联作用，提高动作门槛电压，经济性和可靠性都较低，是需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有的用于晶闸管驱动的保护性触发电路，是利用BOD器件串联作用，提高动作门槛电压，但是经济性和可靠性都较低的问题。本发明的基于分立元器件的保护性触发电路，能够利用分立元器件实现晶闸管驱动过程的保护性触发，实现高电压环境下的备用保护，结构简单，稳定可靠，大幅提升了晶闸管驱动中保护性触发电路的经济性和可靠性，适用于高电压环境，运行稳定可靠，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于分立元器件的保护性触发电路，包括储能电路单元和触发电路单元，所述储能电路单元和触发电路单元相连接，且均以外部晶闸管负极为接地参考点，

所述储能电路单元，包括第一电容C1、第三电容C3、第一电阻R1、第四电阻R4、第九电阻R9、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第六二极管D6和第二稳压管V2，

所述第一电容C1的一端与外部晶闸管的正极相连接，所述第一电容C1的另一端串接第一电阻R1后分别与第一二极管D1的正极和第三二极管D3的负极相连接，所述第三二极管D3的正极接地，所述第一二极管D1的负极分别与第二二极管D2的正极、第三电容C3的一端、第四电阻R4的一端相连接，所述第二二极管D2的负极与第二稳压管V2的负极相连接，所述第二稳压管V2的正极与第三电容C3的另一端相连接后接地，所述第四电阻R4的另一端与第六二极管D的正极相连接，所述第六二极管D的负极串接第九电阻R6后接地；

所述触发电路单元，包括第二电容C2、第四电容C4、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第四二极管D4、第五二极管D5、第七二极管D7、第八二极管D8、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一稳压管V1、第三稳压管V3、第四稳压管V4和晶闸管T1，

所述第二电阻R2与第十电阻R10串联之后并接于外部晶闸管的正、负两极之间，所述第二电容C2并联在第二电阻R2的两端，所述第七二极管D7并联在第十电阻R10的两端，且其的正极接地，所述第十三电阻R13与第四电容C4并联且一端接地，所述第十三电阻R13与第四电容C4的另一端与第二三极管Q2的集电极和第三三极管Q3的基极相连接，所述第四稳压管V4与第九电阻R9并联，且所述第四稳压管V4的正极接地，所述第四稳压管V4的负极分别与第二三极管Q2的基极、第五二极管D5的负极、第六二极管D6的负极、第三三极管Q3的集电极相连接，所述第三三极管Q3的发射极与第四三极管Q4的基极相连接，并通过串接第十二电阻R12接地，所述第四三极管Q4的发射极通过串接第十五电阻R15接地，所述第七电阻R7的一端与第四三极管Q4的集电极相连接，所述第七电阻R7的另一端、第六电阻R6的一端共同与第一三极管Q1的基极相连接，所述第六电阻R6的另一端与晶闸管T1的正极相连接，所述晶闸管T1的正极、第四二极管D4的正极、第一二极管D1的正极共同连接，所述第四二极管D4的负极与第一稳压管V1的负极相连接，所述第一稳压管V1的正极、第一三极管Q1的发射极、第五电阻R5的一端共同连接，所述第五电阻R5的另一端接地，所述第一三极管Q1的集电极与晶闸管T1的门极相连接，所述晶闸管T1的门极还通过串接第十一电阻R11和第十四电阻R14接地，所述晶闸管T1的门极还与第三稳压管V3的负极相连接，所述第三稳压管V3的正极与晶闸管T1的负极相连接，所述第八电阻R8并联在第三稳压管V3的两端，所述晶闸管T1的负极串接第八二极管D8的正极，所述第五二极管D5的正极串接第三电阻R3后连接稳压电源。

前述的基于分立元器件的保护性触发电路，所述稳压电源的电压为9V。

前述的基于分立元器件的保护性触发电路，所述第十一电阻11和第十四电阻14的连接处输出触发回报信号，所述第八二极管D8的负极输出门极触发信号。

前述的基于分立元器件的保护性触发电路，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2均为PNP型三极管，所述第三三极管Q3和第四三极管Q4均为NPN型三极管。

前述的基于分立元器件的保护性触发电路，所述第一电容C1和第二电容C2均为高压电容。

前述的基于分立元器件的保护性触发电路，所述第一电阻R1和第二电阻R2均为大功率电阻。

前述的基于分立元器件的保护性触发电路，所述第十电阻R10为可调电位器。

前述的基于分立元器件的保护性触发电路，所述晶闸管T1的型号为TYN825。

前述的基于分立元器件的保护性触发电路，所所述第一稳压管V1和第三稳压管V3均为5V稳压管，所述第二稳压管V2为60V稳压管，所述第四稳压管V4为6V稳压管。

本发明的有益效果是：本发明的基于分立元器件的保护性触发电路，能够利用分立元器件实现晶闸管驱动过程的保护性触发，实现高电压环境下的备用保护，结构简单，稳定可靠，大幅提升了晶闸管驱动中保护性触发电路的经济性和可靠性，适用于高电压环境，运行稳定可靠，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的基于分立元器件的保护性触发电路的电路图。

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。

本发明的基于分立元器件的保护性触发电路，包括储能电路单元和触发电路单元，储能电路单元和触发电路单元相连接，且均以外部晶闸管负极为接地参考点，保护性触发电路可工作在高压环境，输入端口与晶闸管的正、负两级并联，利用RC耦合回路从外部获取能量，并保存于储能电容中，待过电压达到保护性触发门槛值时，储能电容能量泄放开通晶闸管并产生回报指示信号，整个电路由电阻、电容、二极管、三极管以及晶闸管组成，电路采用纯模拟电路架构，在高压环境中能够稳定可靠的运行，克服了目前晶闸管驱动设计领域利用BOD器件串联实现保护性触发所造成的经济性和可靠性不足的问题，具体电路，如图1所示，

所述储能电路单元，包括第一电容C1、第三电容C3、第一电阻R1、第四电阻R4、第九电阻R9、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第六二极管D6和第二稳压管V2，

所述第一电容C1的一端与外部晶闸管的正极相连接，所述第一电容C1的另一端串接第一电阻R1后分别与第一二极管D1的正极和第三二极管D3的负极相连接，所述第三二极管D3的正极接地，所述第一二极管D1的负极分别与第二二极管D2的正极、第三电容C3的一端、第四电阻R4的一端相连接，所述第二二极管D2的负极与第二稳压管V2的负极相连接，所述第二稳压管V2的正极与第三电容C3的另一端相连接后接地，所述第四电阻R4的另一端与第六二极管D的正极相连接，所述第六二极管D的负极串接第九电阻R6后接地；

所述储能电路单元的工作原理如下：晶闸管在正常运行过程中，以晶闸管的负极为参考，随着正极电压的爬升，外部能量通过第一电容C1和第一电阻R1的耦合并经第一二极管D1给第三电容C3充电，这里的第三电容C3为储能电容用于储备能量，当第三电容C3的电压达到60V时，被第二稳压管V2钳位，第二稳压管V2为60V稳压管，随着晶闸管正极电压的跌落，第三电容C3中的能量通过第四电阻R4、第六二极管D6与第九电阻R9形成的对地通道泄放，此充放电过程周期循环，从而达到储能的作用。

所述触发电路单元，包括第二电容C2、第四电容C4、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第四二极管D4、第五二极管D5、第七二极管D7、第八二极管D8、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一稳压管V1、第三稳压管V3、第四稳压管V4和晶闸管T1，

所述第二电阻R2与第十电阻R10串联之后并接于外部晶闸管的正、负两极之间，所述第二电容C2并联在第二电阻R2的两端，所述第七二极管D7并联在第十电阻R10的两端，且其的正极接地，所述第十三电阻R13与第四电容C4并联且一端接地，所述第十三电阻R13与第四电容C4的另一端与第二三极管Q2的集电极和第三三极管Q3的基极相连接，所述第四稳压管V4与第九电阻R9并联，且所述第四稳压管V4的正极接地，所述第四稳压管V4的负极分别与第二三极管Q2的基极、第五二极管D5的负极、第六二极管D6的负极、第三三极管Q3的集电极相连接，所述第三三极管Q3的发射极与第四三极管Q4的基极相连接，并通过串接第十二电阻R12接地，所述第四三极管Q4的发射极通过串接第十五电阻R15接地，所述第七电阻R7的一端与第四三极管Q4的集电极相连接，所述第七电阻R7的另一端、第六电阻R6的一端共同与第一三极管Q1的基极相连接，所述第六电阻R6的另一端与晶闸管T1的正极相连接，所述晶闸管T1的正极、第四二极管D4的正极、第一二极管D1的正极共同连接，所述第四二极管D4的负极与第一稳压管V1的负极相连接，所述第一稳压管V1的正极、第一三极管Q1的发射极、第五电阻R5的一端共同连接，所述第五电阻R5的另一端接地，所述第一三极管Q1的集电极与晶闸管T1的门极相连接，所述晶闸管T1的门极还通过串接第十一电阻R11和第十四电阻R14接地，所述晶闸管T1的门极还与第三稳压管V3的负极相连接，所述第三稳压管V3的正极与晶闸管T1的负极相连接，所述第八电阻R8并联在第三稳压管V3的两端，所述晶闸管T1的负极串接第八二极管D8的正极，所述第五二极管D5的正极串接第三电阻R3后连接稳压电源。

所述稳压电源的电压为9V，所述第十一电阻11和第十四电阻14的连接处输出触发回报信号，所述第八二极管D8的负极输出门极触发信号，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2均为PNP型三极管，所述第三三极管Q3和第四三极管Q4均为NPN型三极管。

所述第一电容C1和第二电容C2均为高压电容，所述第一电阻R1和第二电阻R2均为大功率电阻，且为均压电阻，所述第十电阻R10为可调电位器，所述晶闸管T1的型号为TYN825，所所述第一稳压管V1和第三稳压管V3均为5V稳压管，所述第四稳压管V4为6V稳压管。

所述触发电路单元的工作原理如下：由于第十电阻R10为可调电位器，其的阻值控制保护性触发的实际门槛值，可通过调整第十电阻R10阻值调整保护性触发的门槛，晶闸管T1正常运行过程中，第三电阻R3外接9V稳压电源，通过第四稳压管V4的稳压作用将第二三极管Q2的基极电压固定在6V，第十电阻R10与第二电阻R2并联对晶闸管T1的正极电压进行分压，第二电阻R2的阻值远远超过第十电阻R10阻值，导致第十电阻R10的分压很小，正常情况下无法超过6V，从而无法开通第二三极管Q2，使得后续的第三三极管Q3、第四三极管Q4与第一三极管Q1均处于截止状态，晶闸管T1的门极无触发脉冲产生；当晶闸管T1的正极电压持续上升以至第十电阻R10的分压超过6V时，第二三极管Q2从截止状态转向导通状态，并依次开通第三三极管Q3、第四三极管Q4与第一三极管Q1，随着第一三极管Q1的开通，晶闸管T1的门极得到了触发信号，此时，储备在第三电容C3中的能量获得了低阻抗泄放路径，大部分能量可直接通过晶闸管T1和第八二极管D8泄放作用于外部晶闸管的门极，从而形成外部的保护性触发信号，还有一小部分能量通过第三稳压管V3、第十一电阻R11与第十四电阻R14对地泄放，在第十一电阻R11与第十四电阻R14连接处形成触发回报信号，可供外部电路采集。

综上所述，本发明的基于分立元器件的保护性触发电路，能够利用分立元器件实现晶闸管驱动过程的保护性触发，实现高电压环境下的备用保护，结构简单，稳定可靠，大幅提升了晶闸管驱动中保护性触发电路的经济性和可靠性，适用于高电压环境，运行稳定可靠，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 (9)

1.基于分立元器件的保护性触发电路，其特征在于：包括储能电路单元和触发电路单元，所述储能电路单元和触发电路单元相连接，且均以外部晶闸管负极为接地参考点，

所述储能电路单元，包括第一电容C1、第三电容C3、第一电阻R1、第四电阻R4、第九电阻R9、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第六二极管D6和第二稳压管V2，

所述第一电容C1的一端与外部晶闸管的正极相连接，所述第一电容C1的另一端串接第一电阻R1后分别与第一二极管D1的正极和第三二极管D3的负极相连接，所述第三二极管D3的正极接地，所述第一二极管D1的负极分别与第二二极管D2的正极、第三电容C3的一端、第四电阻R4的一端相连接，所述第二二极管D2的负极与第二稳压管V2的负极相连接，所述第二稳压管V2的正极与第三电容C3的另一端相连接后接地，所述第四电阻R4的另一端与第六二极管D的正极相连接，所述第六二极管D的负极串接第九电阻R6后接地；

所述触发电路单元，包括第二电容C2、第四电容C4、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第四二极管D4、第五二极管D5、第七二极管D7、第八二极管D8、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一稳压管V1、第三稳压管V3、第四稳压管V4和晶闸管T1，

所述第二电阻R2与第十电阻R10串联之后并接于外部晶闸管的正、负两极之间，所述第二电容C2并联在第二电阻R2的两端，所述第七二极管D7并联在第十电阻R10的两端，且其的正极接地，所述第十三电阻R13与第四电容C4并联且一端接地，所述第十三电阻R13与第四电容C4的另一端与第二三极管Q2的集电极和第三三极管Q3的基极相连接，所述第四稳压管V4与第九电阻R9并联，且所述第四稳压管V4的正极接地，所述第四稳压管V4的负极分别与第二三极管Q2的基极、第五二极管D5的负极、第六二极管D6的负极、第三三极管Q3的集电极相连接，所述第三三极管Q3的发射极与第四三极管Q4的基极相连接，并通过串接第十二电阻R12接地，所述第四三极管Q4的发射极通过串接第十五电阻R15接地，所述第七电阻R7的一端与第四三极管Q4的集电极相连接，所述第七电阻R7的另一端、第六电阻R6的一端共同与第一三极管Q1的基极相连接，所述第六电阻R6的另一端与晶闸管T1的正极相连接，所述晶闸管T1的正极、第四二极管D4的正极、第一二极管D1的正极共同连接，所述第四二极管D4的负极与第一稳压管V1的负极相连接，所述第一稳压管V1的正极、第一三极管Q1的发射极、第五电阻R5的一端共同连接，所述第五电阻R5的另一端接地，所述第一三极管Q1的集电极与晶闸管T1的门极相连接，所述晶闸管T1的门极还通过串接第十一电阻R11和第十四电阻R14接地，所述晶闸管T1的门极还与第三稳压管V3的负极相连接，所述第三稳压管V3的正极与晶闸管T1的负极相连接，所述第八电阻R8并联在第三稳压管V3的两端，所述晶闸管T1的负极串接第八二极管D8的正极，所述第五二极管D5的正极串接第三电阻R3后连接稳压电源。

2.根据权利要求1所述的基于分立元器件的保护性触发电路，其特征在于：所述稳压电源的电压为9V。

3.根据权利要求1所述的基于分立元器件的保护性触发电路，其特征在于：所述第十一电阻11和第十四电阻14的连接处输出触发回报信号，所述第八二极管D8的负极输出门极触发信号。

4.根据权利要求1所述的基于分立元器件的保护性触发电路，其特征在于：所述第一三极管Q1和第二三极管Q2均为PNP型三极管，所述第三三极管Q3和第四三极管Q4均为NPN型三极管。

5.根据权利要求1所述的基于分立元器件的保护性触发电路，其特征在于：所述第一电容C1和第二电容C2均为高压电容。

6.根据权利要求1所述的基于分立元器件的保护性触发电路，其特征在于：所述第一电阻R1和第二电阻R2均为大功率电阻。

7.根据权利要求1所述的基于分立元器件的保护性触发电路，其特征在于：所述第十电阻R10为可调电位器。

8.根据权利要求1所述的基于分立元器件的保护性触发电路，其特征在于：所述晶闸管T1的型号为TYN825。

9.根据权利要求1所述的基于分立元器件的保护性触发电路，其特征在于：所所述第一稳压管V1和第三稳压管V3均为5V稳压管，所述第二稳压管V2为60V稳压管，所述第四稳压管V4为6V稳压管。