CN205725435U - 一种晶闸管强触发电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶闸管强触发电路，包括：强触发环节、触发电路主电路环节、控制信号输入环节以及输出电流测量显示环节，该强触发环节、该控制信号输入环节以及该输出电流测量显示环节分别与该触发电路主电路环节电连接；其中，在该强触发环节中，设有一组并联电路；在该触发电路主电路环节中，设有脉冲变压器Tp；在该控制信号输入环节中，设有场效应管IRF540N；在该输出电流测量显示环节中，设有晶闸管SCR。由此，本实用新型的晶闸管强触发电路产生的触发脉冲有很大的前沿上升陡度，可以使晶闸管在各种应用场合都能可靠触发导通工作，从而保证晶闸管正常工作，对整个设备的安全运行甚至是整个电力系统的安全稳定运行都有着积极的效益。

Description

一种晶闸管强触发电路

技术领域

本实用新型涉及一种晶闸管的驱动电路的设计，该驱动电路可广泛应用于可控整流、无触点电子开关、逆变及变频、交流调压等电子电路以及其他电力电子相关装置比如在电网的高压直流输电(HVDC)和柔性交流输电技术(FACTS)中，属于电力电子技术领域。

背景技术

近年来，随着电力工业的发展，无功补偿技术和柔性交流输电系统技术(FACTS)迅速发展，晶闸管在这些技术应用中有着显著重要的地位，晶闸管能否正常工作对整个设备甚至整个电力系统影响巨大。晶闸管的正常工作的必要条件之一就是晶闸管能够在需要导通的时候可靠开通。晶闸管的正常导通不仅与晶闸管本身的特性有关，还与其驱动电路即触发电路有直接关系。为了保证晶闸管正常工作，我们需要给晶闸管一个可靠的驱动电路。

广义上讲，晶闸管的驱动电路包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路和触发脉冲的放大和输出环节。对晶闸管触发时刻进行控制的相位控制电路可通过电子技术中数字电路设计的方法设计出要求的信号脉冲，也可应用单片机实现。所以对这一部分功能的实现相对容易一些。对于触发脉冲的放大和输出环节要求要多也严格，触发脉冲的放大和输出环节直接决定驱动电路能不能使晶闸管可靠触发导通。

晶闸管的驱动电路之所以对触发脉冲的放大和输出环节要求严格是因为晶闸管在不同的工作环境中工作状态是不一样的，在恶劣的工作环境中比如天气寒冷的室外环境，晶闸管的门极对触发脉冲的要求更为苛刻，需要峰值较大的电流信号才能可靠导通，并且因为晶闸管的开通时间较小，所以对触发脉冲的前沿上升陡度要求也高。所以为保证在恶劣环境中晶闸管能够正常工作就要求设计出满足一系列要求的触发电路的触发脉冲的放大和输出环节。

晶闸管的触发电路的功用是产生符合相关要求的门极触发脉冲，让晶闸管在需要导通的时刻由阻断状态变为导通状态。但传统触发电路触发脉冲前端无强触发脉冲，触发可靠性弱。

实用新型内容

针对现有技术缺陷，本实用新型提出一种晶闸管强触发电路，该电路产生的触发脉冲有很大的前沿上升陡度，可以保证晶闸管在恶劣工作环境中能可靠触发导通。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种晶闸管强触发电路，包括：强触发环节、触发电路主电路环节、控制信号输入环节以及输出电流测量显示环节，所述强触发环节、所述控制信号输入环节以及所述输出电流测量显示环节分别与所述触发电路主电路环节电连接；其中，

在所述强触发环节中，设有一组并联电路：其中一支输入直流高电压，经电阻R1，与滤波电容C1并联，之后经功率二极管D1，到达并联节点；另一支输入直流低电压，直接与滤波电容C2并联，之后经功率二极管D5，到达并联节点；所述并联节点与所述触发电路主电路环节电连接；

在所述触发电路主电路环节中，设有脉冲变压器Tp，其一次侧的进线连接所述强触发环节的所述并联节点、出线经电阻R4和加速电容C3的并联电路连接至所述控制信号输入环节，二次侧连接所述输出电流测量显示环节；脉冲变压器Tp的一次侧还与电阻R3和功率二极管D3的串联电路并联；

在所述控制信号输入环节中，设有漏极与所述触发电路主电路环节电连接的场效应管IRF540N，控制信号脉冲Vpp经电阻R5与所述场效应管IRF540N的栅极电连接，所述场效应管IRF540N的源极接地；

在所述输出电流测量显示环节中，功率二极管D2和D4的正极分别连接至所述脉冲变压器Tp的二次侧的进线端和出线端，D2和D4的负极电连接并经电阻R2连接至一晶闸管SCR的门极，所述晶闸管SCR的阴极与所述脉冲变压器Tp的二次侧的出线端电连接，阳极则连接外部测量电路。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

优选地，所述脉冲变压器Tp的变比为2:1，所述电阻R4为20Ω，所述电容C3为1μF，所述电阻R3为1kΩ。

优选地，所述直流高电压为DC45～64V，所述电阻R1为1.2KΩ，所述电容C1为1μF；所述直流低电压为DC15～20V，所述电容C2为100～200μF。

优选地，所述电阻R5为330Ω，所述控制信号脉冲Vpp＝16V，频率为20Hz，正脉宽为200μs，占空比为0.4％。

优选地，所述电阻R2为2.2Ω。

优选地，所述晶闸管SCR为BT151。

本实用新型的有益效果是：产生的触发脉冲有很大的前沿上升陡度，可以使晶闸管在各种应用场合都能可靠触发导通工作，从而保证晶闸管正常工作，对整个设备的安全运行甚至是整个电力系统的安全稳定运行都有着积极的效益。

附图说明

图1为本实用新型的晶闸管强触发电路的电路结构图；

在图1中，各标号所表示的部件名称列表如下：

10 强触发环节

20 触发电路主电路环节

30 控制信号输入环节

40 输出电流测量显示环节

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

请参照图1所示，其为本实用新型的晶闸管强触发电路的电路结构图，从功能上来说，所述晶闸管强触发电路包括：强触发环节10、触发电路主电路环节20、控制信号输入环节30以及输出电流测量显示环节40，所述强触发环节10、所述控制信号输入环节30以及所述输出电流测量显示环节40分别与所述触发电路主电路环节20电连接；其中，

在所述强触发环节10中，设有一组并联电路：其中一支输入高电压的DC45～64V，经1.2KΩ的电阻R1，与1μF的滤波电容C1并联，之后经功率二极管D1，到达并联节点；另一支输入低电压的DC15～20V，直接与100～200μF的滤波电容C2并联，之后经功率二极管D5，到达并联节点；所述并联节点与所述触发电路主电路环节20电连接；

在所述触发电路主电路环节20中，设有脉冲变压器Tp，变比为2:1，脉冲变压器Tp的一次侧的进线连接所述强触发环节10、出线则经20Ω的电阻R4和1μF的加速电容C3的并联电路连接至所述控制信号输入环节30，二次侧连接所述输出电流测量显示环节40；脉冲变压器Tp的一次侧还与1kΩ的电阻R3和功率二极管D3的串联电路并联；

在所述控制信号输入环节30中，设有漏极(Drain——D)与所述触发电路主电路环节20电连接的场效应管IRF540N，信号脉冲Vpp经330Ω的电阻R5与所述场效应管IRF540N的栅极(Gate——G，也叫做门极)电连接，所述场效应管IRF540N的源极(Source——S)接地；控制信号输入为Vpp＝16V，频率为20Hz，正脉宽为200μs，占空比为0.4％的脉冲信号；

在所述输出电流测量显示环节40中，功率二极管D2和D4的正极分别连接至所述脉冲变压器Tp的二次侧的进线端和出线端，D2和D4的负极电连接并经2.2Ω的电阻R2连接至一晶闸管SCR的门极，所述晶闸管SCR的阴极与所述脉冲变压器Tp的二次侧的出线端电连接，阳极则连接外部电路；所述晶闸管SCR可为普通晶闸管BT151。

需要进行说明的是：以上电子元件的数值仅为例示的优选数值，并不以此为限。

在本实用新型的晶闸管强触发电路中——

1)场效应管IRF540N截止时，直流电源较大值的电压通过R1给C1充电，达到直流电源较大值的电源电压值；二极管D5将电源较大电压和较小电压隔离开来；

2)当有信号脉冲Vpp输入时，场效应管IRF540N导通，C1通过放电回路放电，驱动电平瞬时可达最高，再通过电容C3的加速作用，触发脉冲的前沿陡度会得到很大提升。因为电阻R1，较大的电源电压不可能使C1上的电压维持在最高值，所以C1在放电过程中电压会急剧下降。

3)当C1的电压放电到低于15V时，二极管D5导通，因无电阻的阻碍，驱动电平会维持在+15V为产生触发脉冲的平顶部分提供电源，直到信号脉冲停止输入为止。

4)所以C1和C3提高了脉冲的前沿陡度，加快SCR(Silicon ControlledRectifier，晶闸管)的导通，即强触发。

本实用新型的晶闸管强触发电路相比于现有技术的优势在于：

1)触发脉冲有足够的宽度来保证晶闸管的可靠导通；

2)强触发脉冲的电流波形脉冲前沿陡度不小于1A/μs；

3)强触发脉冲的电流波形平顶幅值不小于1A；

4)强触发脉冲的电流波形峰值不小于5A；

5)强触发脉冲的触发时间不小于200μs。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种晶闸管强触发电路，其特征在于，包括：强触发环节、触发电路主电路环节、控制信号输入环节以及输出电流测量显示环节，所述强触发环节、所述控制信号输入环节以及所述输出电流测量显示环节分别与所述触发电路主电路环节电连接；其中，

在所述强触发环节中，设有一组并联电路：其中一支输入直流高电压，经电阻R1，与滤波电容C1并联，之后经功率二极管D1，到达并联节点；另一支输入直流低电压，直接与滤波电容C2并联，之后经功率二极管D5，到达并联节点；所述并联节点与所述触发电路主电路环节电连接；

在所述触发电路主电路环节中，设有脉冲变压器Tp，其一次侧的进线连接所述强触发环节的所述并联节点、出线经电阻R4和加速电容C3的并联电路连接至所述控制信号输入环节，二次侧连接所述输出电流测量显示环节；脉冲变压器Tp的一次侧还与电阻R3和功率二极管D3的串联电路并联；

在所述控制信号输入环节中，设有漏极与所述触发电路主电路环节电连接的场效应管IRF540N，控制信号脉冲Vpp经电阻R5与所述场效应管IRF540N的栅极电连接，所述场效应管IRF540N的源极接地；

在所述输出电流测量显示环节中，功率二极管D2和D4的正极分别连接至所述脉冲变压器Tp的二次侧的进线端和出线端，D2和D4的负极电连接并经电阻R2连接至一晶闸管SCR的门极，所述晶闸管SCR的阴极与所述脉冲变压器Tp的二次侧的出线端电连接，阳极则连接外部测量电路。

2.根据权利要求1所述的晶闸管强触发电路，其特征在于，所述脉冲变压器Tp的变比为2:1，所述电阻R4为20Ω，所述电容C3为1μF，所述电阻R3为1kΩ。

3.根据权利要求1或2所述的晶闸管强触发电路，其特征在于，所述直流高电压为DC45～64V，所述电阻R1为1.2KΩ，所述电容C1为1μF；所述直流低电压为DC15～20V，所述电容C2为100～200μF。

4.根据权利要求1或2所述的晶闸管强触发电路，其特征在于，所述电阻R5为330Ω，所述控制信号脉冲Vpp＝16V，频率为20Hz，正脉宽为200μs，占空比为0.4％。

5.根据权利要求3所述的晶闸管强触发电路，其特征在于，所述电阻R5为330Ω，所述控制信号脉冲Vpp＝16V，频率为20Hz，正脉宽为200μs，占空比为0.4％。

6.根据权利要求1所述的晶闸管强触发电路，其特征在于，所述电阻R2为2.2Ω。

7.根据权利要求1或6所述的晶闸管强触发电路，其特征在于，所述晶闸管SCR为BT151。