CN202406006U - 一种新型大功率高压可控硅脉冲驱动器 - Google Patents
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Abstract
一种新型大功率高压可控硅脉冲驱动器，包括依次连接的信号隔离与转换电路、PWM控制电路、功率放大电路及脉冲隔离输出电路，信号隔离与转换电路包括第一隔离与转换支路，功率放大电路包括功率开关管Q1，所述功率开关管Q1的输出端通过尖峰吸收回路与所述脉冲隔离输出电路连接，所述PWM控制电路包括UC2844/UC3844芯片及外围电路，外部控制系统发出的外部指令脉冲信号经过所述第一隔离与转换支路处理后接入UC2844/UC3844芯片的2脚，PWM控制电路的输出端与功率开关管Q1的控制端连接，功率开关管Q1的输出端与尖峰吸收回路之间接入触发电流限制电路。本实用新型可以提高可控硅控制系统稳定性，降低系统成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型大功率高压可控硅脉冲驱动器。
背景技术
大功率高压可控硅因具有开通速度快、无机械触点、通态电流大、耐压高、价格低廉而被广泛运用于各类半导体开关、可控整流场合，作为大功率高压可控硅运用中的关键技术之一，脉冲触发部件性能的好坏，直接影响着整个系统的正常工作。目前所采用的大功率高压可控硅脉冲触发技术，大多采用分离式元件搭建脉冲生成、驱动放大和保护电路，控制功能由单片机或者脉冲逻辑控制电路完成，结构复杂，抗干扰能力不足，难于达到复杂工业环境下的控制要求。
图1是传统可控硅脉冲驱动电路原理图。如图所示，外部控制系统发出指令单脉冲信号，经过光耦隔离和电平转换电路，送入单片机或脉冲逻辑控制电路中，调制生成高频脉冲串信号，接入功率放大电路，经R1后驱动开关管Q1进行功率放大，D1与C1、R2并联构成尖峰吸收回路，放大后的恒电流脉冲串经过脉冲隔离输出电路，即隔离变压器T1隔离，D2和D3整流，输出至可控硅门极，触发可控硅导通。
在可控硅可靠触发过程中，初始触发电流必须考虑安全裕量，初始触发电流远大于可控硅触发额定电流值，而传统驱动电路方式下输出脉冲电流为恒定值，在大功率触发设计中必须加大驱动回路额定功率，这样就增大了驱动电路功耗，导致发热量大；而且传统方式下控制电路复杂，可靠性较差。因此，为了提高可控硅控制系统稳定性，降低系统成本，必须寻求一种高性能新型大功率高压可控硅脉冲驱动技术解决方案。
发明内容
本实用新型提供一种新型大功率高压可控硅脉冲驱动器，可以提高可控硅控制系统稳定性，降低系统成本。
一种新型大功率高压可控硅脉冲驱动器，包括依次连接的信号隔离与转换电路、PWM控制电路、功率放大电路及脉冲隔离输出电路，所述信号隔离与转换电路包括第一隔离与转换支路，所述功率放大电路包括功率开关管Q1，所述功率开关管Q1的输出端通过尖峰吸收回路与所述脉冲隔离输出电路连接，所述PWM控制电路包括UC2844/UC3844芯片及外围电路，外部控制系统发出的外部指令脉冲信号经过所述第一隔离与转换支路处理后接入UC2844/UC3844芯片的2脚，所述PWM控制电路的输出端与所述功率开关管Q1的控制端连接，所述功率开关管Q1的输出端与所述尖峰吸收回路之间接入触发电流限制电路。
如上所述的新型大功率高压可控硅脉冲驱动，所述触发电流限制电路包括并联连接的电容C8与电阻R17。
如上所述的新型大功率高压可控硅脉冲驱动，所述信号隔离与转换电路还包括第二隔离与转换支路，外部脉冲闭锁信号经过所述第二隔离与转换支路处理后接至UC2844/UC3844芯片的3脚。
如上所述的新型大功率高压可控硅脉冲驱动，电流取样电压信号经PWM控制电路中的电阻R10、电容C2滤波后接入UC2844/UC3844芯片的3脚。
本实用新型灵活地将基于UC2844/UC3844芯片的模拟控制技术运用于大功率高压可控硅驱动器设计中，解决了传统大功率高压可控硅脉冲驱动器结构复杂、功能单一的问题，同时简化了外部控制系统设计，降低了系统成本；同时通过在所述功率放大电路中设置触发电流限制电路，即保证了可控硅触发可靠性，又降低了驱动回路平均电流值，减小了功耗，简化了散热设计。
附图说明
图1是传统可控硅脉冲驱动电路原理图；
图2是本实用新型新型大功率高压可控硅脉冲驱动器的电路原理图；
图3是本实用新型输出脉冲电流波形图。
图中：1-信号隔离与转换电路，2-PWM控制电路，3-功率放大电路，4-脉冲隔离输出电路，11-第一隔离与转换支路，12-第二隔离与转换支路，21-UC2844/UC3844芯片，31-触发电流限制电路，32-尖峰吸收回路。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参考图2，本实用新型新型大功率高压可控硅脉冲驱动器的一个实施例包括依次连接的信号隔离与转换电路1、PWM控制电路2、功率放大电路3及脉冲隔离输出电路4。
所述信号隔离与转换电路1包括第一隔离与转换支路11及第二隔离与转换支路12，所述PWM控制电路2包括UC2844/UC3844芯片及外围电路。其中外部控制系统发出外部指令脉冲信号接入所述第一隔离与转换支路11，即经二极管D1、电阻R1和光耦U1隔离，电阻R2、R3分压后，接入UC2844/UC3844芯片21的2脚VFB，电阻R7、R9用于设置芯片内部误差放大器放大倍数，电容C1为误差放大器积分电容。在UC2844/UC3844芯片21内部，误差放大器输出的电压送入脉宽调制器中，脉宽调制器利用内部振荡器产生的高频信号，调制输出脉宽45％的高频脉冲串信号，其中电阻R11、电容C5为芯片内部振荡器定时元件，调节电阻R11、电容C5的值可以达到调整输出脉冲串信号频率的目的。高频脉冲串信号经过内部推挽电路输出至UC2844/UC3844芯片21的6脚(即PWM控制电路2的输出端)，6脚连接功率放大电路3。所述功率放大电路3包括功率开关管Q1，功率开关管Q1的输出端依次与触发电流限制电路31和尖峰吸收回路32连接，其中所述触发电流限制电路31包括并联连接的电容C8与电阻R17，所述尖峰吸收回路32包括二极管D6及并联连接的电容C7、电阻R16。所述PWM控制电路2的输出端与所述功率开关管Q1的控制端连接，具体的，如图2所示，UC2844/UC3844芯片21的6脚经电阻R12驱动功率开关管Q1，实现功率放大功能。
功率脉冲串信号由脉冲隔离输出电路4中的隔离变压器T1隔离，经整流二极管D7和D8整流后输出至可控硅门极，触发可控硅导通。
所述功率放大电路3中的触发电流限制电路31工作原理结合图3进行说明，由于RC时间常数较大，在一个脉冲串触发周期内，第一个脉冲上升沿到来时，电容C8两端电压为0不能突变，电容C8与电阻R17并联支路对驱动回路没有限流作用，驱动回路电流较大，触发输出电流远大于大功率高压可控硅可靠触发额定电流值，保证可控硅能安全可靠的触发导通。而当后续脉冲到来时，电容C8电压充电至U0，在电容C8与电阻R17并联支路(即触发电流限制电路31)阻抗作用下，将驱动回路限流至预设值，触发输出电流略大于大功率高压可控硅触发额定电流值即可，即保证了可控硅触发的可靠性，又降低了驱动回路平均电流值，减小了功耗，简化了散热设计。电阻R18为功率放大回路3中的电流取样电阻。
电流取样电压信号经PWM控制电路2中的电阻R10、电容C2滤波后接入UC2844/UC3844芯片21的3脚ISEN，3脚ISEN为UC2844/UC3844芯片21内部电流取样比较器输入脚，当电流取样信号超过门限值时，UC2844/UC3844芯片21瞬间闭锁脉冲输出，防止功率放大回路因过流损坏器件。
外部脉冲闭锁信号接入所述第二隔离与转换支路12，即二极管D3、电阻R4和光耦U2隔离，电阻R5、R6分压后，送入PWM控制电路2中经电阻R8、电容C2滤波后，接至UC2844/UC3844芯片21的3脚ISEN，由于此信号远大于电流取样信号门限值，芯片瞬间闭锁脉冲输出。
设计完成后的实施例，设置脉冲串频率为40Khz，可驱动最大5000A/6000V可控硅，运用于单硅、半桥和全桥(单相、三相)可控硅整流触发场合。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种新型大功率高压可控硅脉冲驱动器，包括依次连接的信号隔离与转换电路(1)、PWM控制电路(2)、功率放大电路(3)及脉冲隔离输出电路(4)，所述信号隔离与转换电路(1)包括第一隔离与转换支路(11)，所述功率放大电路(3)包括功率开关管Q1，所述功率开关管Q1的输出端通过尖峰吸收回路(32)与所述脉冲隔离输出电路(4)连接，其特征在于：所述PWM控制电路(2)包括UC2844/UC3844芯片及外围电路，外部控制系统发出的外部指令脉冲信号经过所述第一隔离与转换支路(11)处理后接入UC2844/UC3844芯片(21)的2脚，所述PWM控制电路(2)的输出端与所述功率开关管Q1的控制端连接，所述功率开关管Q1的输出端与所述尖峰吸收回路(32)之间接入触发电流限制电路(31)。
2.如权利要求1所述的新型大功率高压可控硅脉冲驱动器，其特征在于：所述触发电流限制电路(31)包括并联连接的电容C8与电阻R17。
3.如权利要求1所述的新型大功率高压可控硅脉冲驱动器，其特征在于：所述信号隔离与转换电路(1)还包括第二隔离与转换支路(12)，外部脉冲闭锁信号经过所述第二隔离与转换支路(12)处理后接至UC2844/UC3844芯片(21)的3脚。
4.如权利要求1所述的新型大功率高压可控硅脉冲驱动器，其特征在于：电流取样电压信号经PWM控制电路(2)中的电阻R10、电容C2滤波后接入UC2844/UC3844芯片(21)的3脚。
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| CN105897235A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-08-24 | 苏州泰思特电子科技有限公司 | 实现驱动信号同步的scr电子开关 |
| CN112350553A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-02-09 | 核工业理化工程研究院 | 用于变频器的可控硅控制器 |
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