CN107123967A - 一种晶闸管热保护电路 - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/042—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using temperature dependent resistors

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Abstract

本发明公开了一种晶闸管热保护电路，包括：电源电路、温度检测电路、温度信号处理电路、比例积分电路、电压比较电路和信号驱动电路。本发明的一种晶闸管热保护电路通过设置硬件检测电路和信号处理电路的方法，在温度异常时能及时地关断晶闸管，避免烧坏晶闸管，有效提高了温度异常的处理速度，减少了处理时间，故障信号产生及时明确，大大提高了晶闸管热保护性能，具有较高的实用价值和较广泛的应用前景。

Description

一种晶闸管热保护电路
技术领域
本发明涉及晶闸管保护技术领域，具体涉及一种晶闸管热保护电路。
背景技术
晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称，又被称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极:阳极，阴极和门极；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。是典型的小电流控制大电流的设备。
晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管(SCR)、双向晶闸管(TRIAC)、逆导晶闸管(RCT)、门极关断晶闸管(GTO)、BTG晶闸管、温控晶闸管(TT国外，TTS国内)和光控晶闸管(LTT)等多种。选择晶闸管的类型:晶闸管有多种类型，应根据应用电路的具体要求合理选用。若用于交直流电压控制、可控整流、交流调压、逆变电源、开关电源保护电路等，可选用普通单向晶闸管。若用于交流开关、交流调压、交流电动机线性调速、灯具线性调光及固态继电器、固态接触器等电路中，应选用双向晶闸管。若用于交流电动机变频调速、斩波器、逆变电源及各种电子开关电路等，可选用门极关断晶闸管。若用于锯齿波发生器、长时间延时器、过电压保护器及大功率晶体管触发电路等，可选用BTG晶闸管。若用于电磁灶、电子镇流器、超声波电路、超导磁能储存系统及开关电源等电路，可选用逆导晶闸管。若用于光电耦合器、光探测器、光报警器、光计数器、光电逻辑电路及自动生产线的运行监控电路，可选用光控晶闸管。
在运行的过程中，由于长期的工作，有可能导致晶闸管的温度过高，烧坏晶闸管，导致电路运行出现事故发生。为了避免这一情况发生，研究设计出处理速度较快，高效准确的晶闸管热保护电路变得具有较高的实用价值。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种晶闸管热保护电路，该热保护通过设置硬件检测电路和信号处理电路的方法，在温度异常时能及时地关断晶闸管，避免烧坏晶闸管，有效提高了温度异常的处理速度，减少了处理时间，故障信号产生及时明确，大大提高了晶闸管热保护性能，具有较高的实用价值和较广泛的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种晶闸管热保护电路，包括：
电源电路、温度检测电路、温度信号处理电路、比例积分电路、电压比较电路和信号驱动电路；
所述电源电路与温度信号处理电路和比例积分电路电连接，用于向温度信号处理电路和比例积分电路提供合适的电压源；
所述温度检测电路与温度信号处理电路电连接，用于将晶闸管的的温度转化为电信号送入温度信号处理电路；
所述温度信号处理电路与比例积分电路电连接，包括信号放大电路和温度补偿电路，用于输出稳定的温度信号并送入比例积分电路；
所述比例积分电路与电压比较电路电连接，用于将消除信号处理电路中的放大失调电压以及反馈电路中的积分补偿，并将信号送入电压比较电路；
所述比较电路与信号驱动电路电连接，用于将检测放大温度信号和设定的电压进行比较，并将比较结果送入信号驱动电路；
所述信号驱动电路与晶闸管电连接，用于根据比较电路输入的结果信号，如果超出设定的温度值，信号驱动电路就会关断晶闸管的导通，保护晶闸管不被损坏，在温度没有超过设定的温度值的情况下，信号驱动电路不给晶闸管施加信号，晶闸管正常工作。
优选地，所述温度检测电路采用热敏电阻作为温度检测元件。
优选地，所述信号放大电路为差分放大电路，放大器采用ICL7650运算放大器。
优选地，所述信号放大电路的放大增益为100。
优选地，所述温度信号处理电路还可与LED 显示屏连接，将电压信号转化温度值显示出来。
优选地，所述信号驱动电路为脉冲减窄的门极开通电路。
优选地，所述脉冲减窄的门极开通电路包括直流电源、第一三极管、第二三极管、第一稳压二极管、第一二极管、第一电阻；所述第一三极管的基极接入比较电路的结果信号、集电极接入直流电压的正极、发射极接第一电阻的一端；第一电阻的另一端分别接第一稳压二极管的正极和第一二极管的负极；第一二极管的正极接第二三极管的基极，第一稳压二极管的负极接直流电源的正极；第二三极管的集电极接直流电源的正极；第二三极管的发射极接晶闸管的控制极。
优选地，所述脉冲减窄的门极开通电路工作过程如下：当比较电路的信号电压是高电平时，第一三极管导通，第一三极管的发射极电流通过第一电阻、第一二极管提供第二三极管的基极电流，第二三极管进入放大状态，第二三极管的发射极电流即是可关断晶闸管的正门极脉冲电流。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种晶闸管热保护电路通过新设计的温度检测电路、温度信号处理电路、比例积分电路、电压比较电路，能够将温度异常信号以高低电平形式直接输出，避免了现有技术中的模拟信号转化为数字信号的过程，大大节省了时间；另一方面温度信号经过处理电路能够将最终的结果信号直接传输到信号驱动电路，可以立刻进行处理，减少了处理时间，提高了响应速度。
（2）本发明的一种晶闸管热保护电路的信号驱动电路采用脉冲减窄的门极开通电路，尽可能的减少了门极损耗，可关断晶闸管导通后，能自行维持导通，在保证晶闸管可靠导通的前提下，尽可能减小正触发脉冲的宽度，降低了电路功耗，节约了能源。
（3）本发明的一种晶闸管热保护电路通过设置硬件检测电路和信号处理电路的方法，在温度异常时能及时地关断晶闸管，避免烧坏晶闸管，有效提高了温度异常的处理速度，减少了处理时间，故障信号产生及时明确，大大提高了晶闸管热保护性能，具有较高的实用价值和较广泛的应用前景。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的一种晶闸管热保护电路的各模块连接示意图；
图2为本发明的一种晶闸管热保护电路中脉冲减窄的门极开通电路结构示意图。
具体实施方式
下面将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。
如图1-2所示，本实施例中提供了一种晶闸管热保护电路，包括：
电源电路1、温度检测电路2、温度信号处理电路3、比例积分电路4、电压比较电路5和信号驱动电路6；
所述电源电路1与温度信号处理电路3和比例积分电路4电连接，用于向温度信号处理电路3和比例积分电路4提供合适的电压源；
所述温度检测电路2与温度信号处理电路3电连接，用于将晶闸管的的温度转化为电信号送入温度信号处理电路3；
所述温度信号处理电路3与比例积分电路4电连接，包括信号放大电路和温度补偿电路，用于输出稳定的温度信号并送入比例积分电路4；
所述比例积分电路4与电压比较电路5电连接，用于将消除信号处理电路中的放大失调电压以及反馈电路中的积分补偿，并将信号送入比较电路5；
所述电压比较电路5与信号驱动电路6电连接，用于将检测放大温度信号和设定的电压进行比较，并将比较结果送入信号驱动电路6；
所述信号驱动电路6与晶闸管T电连接，用于根据比较电路输入的结果信号，如果超出设定的温度值，信号驱动电路就会关断晶闸管T的导通，保护晶闸管T不被损坏，在温度没有超过设定的温度值的情况下，信号驱动电路不给晶闸管T施加信号，晶闸管T正常工作。
本实施例中温度检测电路2采用热敏电阻作为温度检测元件。
本实施例中信号放大电路为差分放大电路，放大器采用ICL7650运算放大器。
本实施例中信号放大电路的放大增益为100。
本实施例中温度信号处理电路还可与LED 显示屏连接，将电压信号转化温度值显示出来。
本实施例中信号驱动电路6为脉冲减窄的门极开通电路。
本实施例中脉冲减窄的门极开通电路包括直流电源E、第一三极管G1、第二三极管G2、第一稳压二极管W、第一二极管D、第一电阻R；所述第一三极管G1的基极接入比较电路的结果信号、集电极接入直流电压的正极、发射极接第一电阻的一端；第一电阻R的另一端分别接第一稳压二极管W的正极和第一二极管D的负极；第一二极管D的正极接第二三极管G2的基极，第一稳压二极管W的负极接直流电源的正极；第二三极管G2的集电极接直流电源E的正极；第二三极管G2的发射极接晶闸管T的控制极。
本实施例中脉冲减窄的门极开通电路工作过程如下：当比较电路的信号电压是高电平时，第一三极管G1导通，第一三极管G1的发射极电流通过第一电阻R、第一稳压二极管W提供第二三极管G2的基极电流，第二三极管G2进入放大状态，第二三极管G2的发射极电流即是可关断晶闸管T的正门极脉冲电流。
本发明的一种晶闸管热保护电路通过设置硬件检测电路和信号处理电路的方法，在温度异常时能及时地关断晶闸管，避免烧坏晶闸管，有效提高了温度异常的处理速度，减少了处理时间，故障信号产生及时明确，大大提高了晶闸管热保护性能，具有较高的实用价值和较广泛的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种晶闸管热保护电路，其特征在于，包括：电源电路、温度检测电路、温度信号处理电路、比例积分电路、电压比较电路和信号驱动电路；
所述电源电路与温度信号处理电路和比例积分电路电连接，用于向温度信号处理电路和比例积分电路提供合适的电压源；
所述温度检测电路与温度信号处理电路电连接，用于将晶闸管的的温度转化为电信号送入温度信号处理电路；
所述温度信号处理电路与比例积分电路电连接，包括信号放大电路和温度补偿电路，用于输出稳定的温度信号并送入比例积分电路；
所述比例积分电路与电压比较电路电连接，用于将消除信号处理电路中的放大失调电压以及反馈电路中的积分补偿，并将信号送入电压比较电路；
所述比较电路与信号驱动电路电连接，用于将检测放大温度信号和设定的电压进行比较，并将比较结果送入信号驱动电路；
所述信号驱动电路与晶闸管电连接，用于根据比较电路输入的结果信号，如果超出设定的温度值，信号驱动电路就会关断晶闸管的导通，保护晶闸管不被损坏，在温度没有超过设定的温度值的情况下，信号驱动电路不给晶闸管施加信号，晶闸管正常工作。
2.根据权利要求1所述的一种晶闸管热保护电路，其特征在于，所述温度检测电路采用热敏电阻作为温度检测元件。
3.根据权利要求1所述的一种晶闸管热保护电路，其特征在于，所述信号放大电路为差分放大电路，放大器采用ICL7650运算放大器。
4.根据权利要求1所述的一种晶闸管热保护电路，其特征在于，所述信号放大电路的放大增益为100。
5.根据权利要求1所述的一种晶闸管热保护电路，其特征在于，所述温度信号处理电路还可与LED 显示屏连接，将电压信号转化温度值显示出来。
6.根据权利要求1所述的一种晶闸管热保护电路，其特征在于，所述信号驱动电路为脉冲减窄的门极开通电路。
7.根据权利要求1所述的一种晶闸管热保护电路，其特征在于，所述脉冲减窄的门极开通电路包括直流电源、第一三极管、第二三极管、第一稳压二极管、第一二极管、第一电阻；所述第一三极管的基极接入比较电路的结果信号、集电极接入直流电压的正极、发射极接第一电阻的一端；第一电阻的另一端分别接第一稳压二极管的正极和第一二极管的负极；第一二极管的正极接第二三极管的基极，第一稳压二极管的负极接直流电源的正极；第二三极管的集电极接直流电源的正极；第二三极管的发射极接晶闸管的控制极。
8.根据权利要求1所述的一种晶闸管热保护电路，其特征在于，所述脉冲减窄的门极开通电路工作过程如下：当比较电路的信号电压是高电平时，第一三极管导通，第一三极管的发射极电流通过第一电阻、第一二极管提供第二三极管的基极电流，第二三极管进入放大状态，第二三极管的发射极电流即是可关断晶闸管的正门极脉冲电流。
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