CN204361890U - 中频电源晶闸管光纤隔离驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及中频电源技术领域，旨在提供一种中频电源晶闸管光纤隔离驱动电路。该中频电源晶闸管光纤隔离驱动电路分别连接脉冲信号源和中频电源，中频电源包括若干个可控硅整流器；包括用于单向传输光脉冲信号的光纤隔离电路，用于主动滤除瞬间干扰产生的脉冲的窄脉冲滤波电路，用于直接驱动可控硅整流器的晶闸管的门极的强触发电路与变阻抗电路。本实用新型的中频电源光纤隔离驱动电路，只能单向传输光脉冲，不会产生反向耦合。提高了抗干扰能力，也不会发生过电压反向传输到弱电系统的问题。本实用新型能有效解决电磁干扰，高低电压隔离，同时具有抗干扰功能，变阻抗小功率强触发能力。

Description

中频电源晶闸管光纤隔离驱动电路

技术领域

本实用新型涉及中频电源技术领域，具体涉及一种中频电源晶闸管光纤隔离驱动电路。

背景技术

随着中频电源设备变换功率越来越大，电磁干扰也相应增加，对驱动电路的耐压要求也越来越高。

传统的脉冲变压器隔离驱动电路，为了确保触发脉冲电流的上升速度，原副边耦合不能太差，导致隔离能力与驱动能力成为矛盾。其次，因为变压器具有双向耦合的特点，一是容易将副边高压侧的干扰信号回传到弱电系统中；更主要的是，在功率器件损坏的瞬间，可能会有高压直接窜到脉冲变压器的副边，导致原边产生极高电压，驱动和控制系统会严重损坏。因此简单的脉冲变压器隔离驱动方式己经不能满足要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种中频电源晶闸管光纤隔离驱动电路。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种中频电源晶闸管光纤隔离驱动电路，分别连接脉冲信号源和中频电源，中频电源包括若干个可控硅整流器；所述该光纤隔离驱动电路包括：光纤隔离电路，用于单向传输光脉冲信号；窄脉冲滤波电路，用于主动滤除瞬间干扰产生的脉冲；强触发电路与变阻抗电路，包括一个与中频电源相连的MOS管，用于直接驱动可控硅整流器的晶闸管的门极；

所述光纤隔离电路中，光纤发送器的原边串联一个电阻，并与脉冲信号源构成回路；光纤发送器的副边通过光纤通信线连接到光纤接收器的原边，光纤接收器的副边连接到窄脉冲滤波电路的输入端，窄脉冲滤波电路的输出端接至强触发电路与变阻抗电路中的MOS管，并由其连接中频电源的可控硅整流器。

本实用新型中，所述光纤发送器包括一个发光二极管，所述电阻连接到发光二极管的正极；所述脉冲信号源分别与电阻及发光二极管的负极相连。

本实用新型中，所述光纤接收器包括一个光敏二极管、一个放大器和一个三极管；所述光敏二极管串联在放大器的输入端，放大器的输出端与三极管的基极相连，三极管 的发射极与放大器的接地引脚相连并接地；给定电压连接到放大器的供电引脚，为光纤接收器提供工作电源。

本实用新型中，所述窄脉冲滤波电路包括一个555集成器，其输入端通过电阻连接到给定电压，且输入端通过电容接地；555集成器的输出端通过电阻连接到所述MOS管的栅极。

本实用新型中，所述555集成器有8个引脚端，其输入端为THR端和TRIG端，连接到同一电容后接地；给定电压连接到R端和VCC端，为555集成器提供工作电源；其输出端为Q端，通过一个电阻连接到所述MOS管的栅极。

本实用新型中，所述强触发电路与变阻抗电路中，MOS管的源极接地，其输出端连接到中频电源中可控硅整流器的晶闸管的阴极。

本实用新型中，所述强触发电路与变阻抗电路还包括两个串联的电阻和一个电容；给定电压依次通过两个电阻连接到中频电源中可控硅整流器的晶闸管的门级，所述电容并联在第一个电阻上。

光纤隔离驱动电路的工作原理：

脉冲信号经过光纤发送器转变为光信号在光纤通信线中进行传送，再由光纤接收器还原成脉冲信号，脉冲信号再经过滤波电路进行延时过滤，以滤除掉小于设定宽度的干扰脉冲，再通过功率放大传输给半导体功率器件。

本实用新型中，脉冲信号通过电阻实现的电流分流输送到光纤发送器的原边，当上述电流分流达到光纤发送器的额定电流后，光纤发送器的副边通过光纤通信线将其产生的光信号传输到光纤接收器的原边上；所述光信号通过光纤接收器还原为电信号，并输送到窄脉冲滤波电路的输入端。

窄脉冲滤波电路和强触发电路与变阻抗电路的工作原理：

窄脉冲滤波电路可以滤除脉冲宽度小于设定宽度的干扰脉冲，将合适的脉冲送给强触发电路。强触发电路与变阻抗电路是由接收的脉冲，通过门极变阻抗驱动产生一个强触发的脉冲，强触发脉冲送给中频电源的半导体电力电子器件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的中频电源光纤隔离驱动电路，只能单向传输光脉冲，不会产生反向耦合。提高了抗干扰能力，也不会发生过电压反向传输到弱电系统的问题。

其中，窄脉冲滤波电路能够主动滤除瞬间干扰产生的窄脉冲，不会发生误触发现象。强触发电路直接驱动晶闸管门极，没有脉冲变压器的漏感影响；触发脉冲前沿强度高，有利于晶闸管的快速开通。变阻抗电路可确保脉冲前期的强度，限制脉冲后期的稳态电流，降低了平均驱动功率，有利于驱动电路的小型化和提高集成度。

本实用新型能有效的解决电磁干扰，高低电压隔离，同时具有抗干扰功能，变阻抗小功率强触发能力。

附图说明

图1是本实用新型的原理方框图；

图2是本实用新型的一种具体实施电路图。

具体实施方式

以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。

本实施例提供一种中频电源晶闸管光纤隔离驱动电路以及中频电源、脉冲信号，如图1所示，所述中频电源晶闸管光纤隔离驱动电路包括光纤隔离电路、窄脉冲滤波电路和强触发电路与变阻抗电路；

如图2所示，所述中频电源包括48个可控硅整流器SCR，由于结构完全相同，仅画出一个可控硅整流器SCR的光纤隔离驱动电路。

所述光纤隔离电路包括电阻R1、光纤发送器TP1、光纤通信线、光纤接收器TP2；光纤发送器TP1的原边包括一个发光二极管，所述电阻R1连接到该发光二极管的正极；光纤接收器TP2包括一个光敏二极管、一个放大器和一个三极管，所述光敏二极管串联在放大器的正、负输入端，放大器的输出端与三极管的基极相连，三极管的发射极与放大器的接地引脚相连并接地，所述三极管的发射极连接到窄脉冲滤波电路的输入端的电阻R2和电阻R3的中点，将电信号传送到窄脉冲滤波电路；放大器的供电端接有给定电压VCC，为光纤接收器TP2工作提供电源。

所述光纤隔离电路的输入端接有脉冲信号；所述脉冲信号通过电阻R1实现的电流分流输送到光纤发送器TP1的原边，当上述电流分流达到光纤发送器TP1的额定电流后，光纤发送器TP1的副边通过光纤通信线将其产生的光信号传输到光纤接收器TP2的原边上；所述光信号通过光纤接收器TP2还原为电信号，并输送到窄脉冲滤波电路的输入端；此方式解决了高低压隔离问题，同时由于脉冲信号采用光纤传输，光在传输中不受电磁干扰，极大幅度的减少了脉冲信号受到电磁干扰。

所述窄脉冲滤波电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、给定电压VCC、555集成器和电容C1；所述555集成器设有8个引脚：1脚为接地端，2脚为TRIG端，3脚为Q端，4脚为R端，5脚为CV端，6脚为THR端，7脚为DIS端，8脚为供电端；给定电压VCC通过电阻R2和电阻R3连接到555集成器的输入端(即TRIG端和THR端)； 且555集成器的THR端和TRIG端通过一个电容C1接地；555集成器的输出端(即Q端)通过一个电阻R4连接到强触发电路中MOS管的栅极；由于光纤接收器TP2接收的脉冲信号是反相脉冲，通过555集成器组成脉冲发生器把脉冲信号还原正脉冲，当555集成电路的THR端为高电平触发端，高电平为2/3VCC,若VCC＝12V,高电平为8V。因此当THR端电压上升至8V以上时，555集成电路的输出即变成“0”。当TRIG端为低电平触发端，且低电平为1/3VCC,若VCC＝12V时，低电平为4V。当TRIG端电平低于4V时，555输出即变成“1”。电阻R2为上拉电阻。电阻R3、电容C1组成RC电路，由于电容C1对脉冲信号有充电时间，脉冲信号通过电容C1要延迟十几微秒，通过此电路对脉冲进行滤波，滤除小于延迟时间的窄脉冲，从而克服误触发问题。

所述强触发与变阻抗电路包括MOS管、电阻R5、电阻R6和电容C2；其中MOS管的漏极与可控硅整流器SCR的晶闸管的阴极相连，MOS管的源极接地；给定电压VCC依次通过电阻R5、电阻R6连接到所述晶闸管的门级，其中电阻R5并联电容C2组成强触发电路；在脉冲信号初始阶段，电容C2的端电压为零，给定电压VCC直接通过电阻R5作用于晶闸管的门极。由于电阻R5阻值较小，可以产生较大的初始触发电流，符合晶闸管强触发要求(一般是晶闸管额定门极电流的10-20倍)。变阻抗是随着电容C2的逐渐充电至稳态，电阻R6成为限流电阻。稳态电流由给定电压VCC经R6\R5串联作用于晶闸管，由于电阻R6阻值较大，稳态电流比初始大电流小很多，但仍然满足晶闸管工作要求(一般为额定门极电流的3-5倍)。因此该触发电流通过限流阻抗的变化实现了初始强触发、稳态小功率的功能。

脉冲信号通过以上电路，可实现驱动电路与主电路的高低压隔离；能有效防止强电高压通过驱动信号回路的反向耦合，减少了干扰；对宽度比正确脉冲小的多的干扰脉冲(窄脉冲)具有滤除作用，克服了干扰；并通过阻抗变化实现小功率强触发功能。最终保证中频电源的可靠运行。

Claims (7)

1.一种中频电源晶闸管光纤隔离驱动电路，分别连接脉冲信号源和中频电源，中频电源包括若干个可控硅整流器；其特征在于，所述该光纤隔离驱动电路包括：

光纤隔离电路，用于单向传输光脉冲信号；

窄脉冲滤波电路，用于主动滤除瞬间干扰产生的脉冲；

强触发电路与变阻抗电路，包括一个与中频电源相连的MOS管，用于直接驱动可控硅整流器的晶闸管的门极；

所述光纤隔离电路中，光纤发送器的原边串联一个电阻，并与脉冲信号源构成回路；光纤发送器的副边通过光纤通信线连接到光纤接收器的原边，光纤接收器的副边连接到窄脉冲滤波电路的输入端，窄脉冲滤波电路的输出端接至强触发电路与变阻抗电路中的MOS管，并由其连接中频电源的可控硅整流器。

2.根据权利要求1所述的光纤隔离驱动电路，其特征在于，所述光纤发送器包括一个发光二极管，所述电阻连接到发光二极管的正极；所述脉冲信号源分别与电阻及发光二极管的负极相连。

3.根据权利要求1所述的光纤隔离驱动电路，其特征在于，所述光纤接收器包括一个光敏二极管、一个放大器和一个三极管；所述光敏二极管串联在放大器的输入端，放大器的输出端与三极管的基极相连，三极管的发射极与放大器的接地引脚相连并接地；给定电压连接到放大器的供电引脚，为光纤接收器提供工作电源。

4.根据权利要求1至3任意一项中所述的光纤隔离驱动电路，其特征在于，所述窄脉冲滤波电路包括一个555集成器，其输入端通过电阻连接到给定电压，且输入端通过电容接地；555集成器的输出端通过电阻连接到所述MOS管的栅极。

5.根据权利要求4所述的光纤隔离驱动电路，其特征在于，所述555集成器有8个引脚端，其输入端为THR端和TRIG端，连接到同一电容后接地；给定电压连接到R端和VCC端，为555集成器提供工作电源；其输出端为Q端，通过一个电阻连接到所述MOS管的栅极。

6.根据权利要求1至3任意一项中所述的光纤隔离驱动电路，其特征在于，所述强触发电路与变阻抗电路中，MOS管的源极接地，其输出端连接到中频电源中可控硅整流器的晶闸管的阴极。

7.根据权利要求1至3任意一项中所述的光纤隔离驱动电路，其特征在于，所述强触发电路与变阻抗电路还包括两个串联的电阻和一个电容；给定电压依次通过两个电阻连接到中频电源中可控硅整流器的晶闸管的门级，所述电容并联在第一个电阻上。