CN206472119U - 一种晶闸管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种晶闸管驱动电路，属于电力电子技术领域。针对现有技术大功率的晶闸管采用高频脉冲变压器驱动，存在性能和可靠性差，以及占板空间大的问题。它包括隔离电源电路U1和隔离驱动器U2，隔离电源电路U1的输出端与隔离驱动器U2的电源输入端连接，其特征在于，还包括防反向电路、防差模干扰电路和防共模干扰电路，隔离驱动器U2的驱动电压输出端、防反向电路和防差模干扰电路依次连接，防差模干扰电路输出端与晶闸管的控制极连接，防共模干扰电路与晶闸管的阴极连接，防差模干扰电路和防共模干扰电路均接地。它可以实现优于脉冲变压器的出色性能和可靠性，且由于其占板空间远小于脉冲变压器，方便应用于多路驱动的场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种晶闸管驱动电路。
背景技术
晶闸管能在高电压、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。晶闸管通常采用脉冲变压器隔离驱动或高压电子开关驱动，其存在以下缺点：1、脉冲变压器隔离驱动：晶闸管驱动信号由脉冲变压器提供，需要脉冲信号发生电路、变压器驱动电路、脉冲变压器、整流电路，存在脉冲占空比带来的触发盲区导致的电容负载接通涌流大、高频污染、占用空间大及性价比低等缺点。脉冲变压器的分布参数和结构参数之间的关系复杂而又矛盾，环境温度的变化会导致电感值的变化，从而影响脉冲变压器的性能与可靠性。考虑到散热等因素，占用空间较大。 2、光耦驱动：晶闸管驱动信号由晶闸管的主回路通过电阻、光耦如MOC3083等高压光电耦合器到晶闸管的触发极，光耦承受较高电压，并且在380V系统中需要多个串联使用，存在可靠性差、容易击穿的缺点，且有较敏感的温度特性，驱动能力较弱，隔离电压比较低、容易老化和延迟较大等不足。另外由于触发回路的电阻、高压光耦存在较大的电压降，需偏离零点较大的电压时才能触发，导致电容负载接通涌流大，晶闸管容易损坏。
中国实用新型专利，公开号：公开日：2013年6月4日，公开了一种电子放大式晶闸管驱动器。大功率晶闸管驱动器采用脉冲变压器驱动方式，部件分散性较大，触发时需大电流，触发电流不可控，电流上升率有限。该实用新型包括电源部分和控制部分；电源部分包括依次串接的高压隔离变压器、一级稳压电路和二级稳压电路；控制部分包括输入电路、控制核心、强触电路、弱触电路、接口保护电路和输出电路；信号经输入电路进入控制核心后，控制核心对信号进行有效性判定，生成强触发信号和弱触发信号，进行信号放大，通过接口保护电路输出，并在触发结束后关闭触发信号。该实用新型能够提高设备的运行稳定性，可以解决大量晶闸管串并使用中的触发强度、触发同步性问题。其不足之处是：该驱动电路的强触电路和弱触电路通过硬件冗余来实现强弱触发信号，适合无CPU控制的单板，可测试性及故障诊断相对较弱，增加硬件成本，且需反馈信号，否则无法判断输出触发强度，且电源部分包含高压隔离变压器，仍然存在散热和占用空间较大的问题。
实用新型内容
1.实用新型要解决的技术问题
针对现有技术大功率的晶闸管采用高频脉冲变压器，存在性能及可靠性差，以及占板空间大的问题，本实用新型提供了一种晶闸管驱动电路，它可以实现优于脉冲变压器的出色性能和可靠性，且由于其占板空间远小于脉冲变压器，方便应用于多路驱动的场合。
2.技术方案
为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：
一种晶闸管驱动电路，包括隔离电源电路U1和隔离驱动器U2，隔离电源电路U1的输出端与隔离驱动器U2的电源输入端连接，还包括防反向电路、防差模干扰电路和防共模干扰电路，隔离驱动器U2的驱动电压输出端、防反向电路和防差模干扰电路依次连接，防差模干扰电路输出端与晶闸管的控制极连接，防共模干扰电路与晶闸管的阴极连接，防差模干扰电路和防共模干扰电路均接地。它可以实现优于脉冲变压器的出色性能和可靠性，且由于其占板空间远小于脉冲变压器，方便应用于多路驱动的场合。
优选地，所述的隔离驱动器U2的型号为ADuM3223B。占用空间小，减小电路体积。
优选地，所述的防反向电路包括二极管D1、D3、D4和D5，隔离驱动器U2的引脚15 与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与二极管D3的阴极连接，隔离驱动器U2的引脚10与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极与二极管D5的阴极连接，二极管D3的阳极和二极管D5的阳极均接地。
优选地，所述的差模干扰电路包括瞬态抑制二极管V2和V3，半导体放电管Q1和Q2，安规电容C10和C15，以及限流电阻R1、R6、R8和R10，其中，二极管D1的阴极与瞬态抑制二极管V2的一端、限流电阻R1的一端和限流电阻R6的一端连接，限流电阻R1的另一端、限流电阻R6的另一端、安规电容C10的一端和半导体放电管Q1的一端均与晶闸管 Q7的控制极连接；瞬态抑制二极管V2的另一端、安规电容C10的另一端、半导体放电管 Q1的另一端和晶闸管Q7的阴极均接地；
二极管D4的阴极与瞬态抑制二极管V3的一端、限流电阻R8的一端和限流电阻R10的一端连接，限流电阻R8的另一端、限流电阻R10的另一端、安规电容C15的一端和半导体放电管Q2的一端均与晶闸管Q10的控制极连接；瞬态抑制二极管V3的另一端、安规电容 C15的另一端、半导体放电管Q2的另一端和晶闸管Q10的阴极均接地。
优选地，所述的防共模干扰电路包括安规电容C16，安规电容C16的一端与晶闸管Q10 的阴极连接，安规电容C16的另一端接地。
优选地，所述的隔离电源电路U1的型号为QA01-09。
优选地，所述的隔离电源电路U1的引脚1与电容C35的一端、电容C7的一端和15V直流电源VCC_15V连接，所述的隔离电源电路U1的引脚2、电容C35的另一端和电容C7 的另一端接地，所述的隔离电源电路U1的引脚7与电容C36的一端、电容C37的一端和二极管D2的阴极连接，所述的隔离电源电路U1的引脚6与电容C36的另一端、电容C37的另一端和二极管D2的阳极均接地。
优选地，所述隔离驱动器U2的引脚16、电容C8的一端和电容C9的一端均与所述的隔离电源电路U1的引脚7连接；
所述隔离驱动器U2的引脚11、电容C11的一端和电容C12的一端也均与所述的隔离电源电路U1的引脚7连接；
所述隔离驱动器U2的引脚14、电容C8的另一端和电容C9的另一端均接地；
所述隔离驱动器U2的引脚9、电容C11的另一端和电容C12的另一端也均接地。
3.有益效果
采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本实用新型提供的一种晶闸管驱动电路，隔离驱动器U2的型号为ADuM3223B，隔离电源电路U1的型号为QA01-09，性能稳定，可靠性高，可以实现优于脉冲变压器的出色性能和可靠性，且由于其占板空间远小于脉冲变压器，方便应用于多路驱动的场合。
附图说明
图1为本实用新型的驱动电路部分；
图2为本实用新型的隔离电源部分。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。
实施例1
一种晶闸管驱动电路，包括隔离电源电路U1和隔离驱动器U2，隔离电源电路U1的输出端与隔离驱动器U2的电源输入端连接，还包括防反向电路、防差模干扰电路和防共模干扰电路，隔离驱动器U2的驱动电压输出端、防反向电路和防差模干扰电路依次连接，防差模干扰电路输出端与晶闸管的控制极连接，防共模干扰电路与晶闸管的阴极连接，防差模干扰电路和防共模干扰电路均接地。
隔离驱动器U2的型号为ADuM3223B，隔离电源电路U1的型号为QA01-09，隔离电源电路U1的输出端是指隔离电源电路U1的引脚7(即图2中的DRV_9)，隔离电源电路U1 的引脚1和引脚2为控制方波输入，引脚5为使能脚，由CPU的IO管脚控制；隔离驱动器 U2的电源输入端是指隔离驱动器U2的引脚16和引脚11；隔离驱动器U2的驱动电压输出端是指隔离驱动器U2的引脚15和引脚10，如图1所示。
型号为QA01-0的隔离电源电路U1的主要参数为：隔离电压3000VAC；工作温度范围： -40℃～+105℃；效率80％；输入电压：14.5～15.5V，输出电压9V，输出电压精度±6％，纹波200mVp-p，具有输出短路保护及自恢复能力。
隔离驱动器U2的型号为ADuM3223B，其主要参数：输入至输出耐压：3000Vrms，峰值输出电流：4A，最大工作频率：1MHz，输入逻辑：3.3V至5VCMOS，输出驱动：4.5V至 18V，高共模瞬变抗扰度：>25kV/s，提供热关断保护功能，具有优于脉冲变压器的出色性能特征，且其尺寸仅为10.00x6.20x1.75mm3。
隔离电源电路U1为隔离驱动器U2提供9V隔离电源，隔离电源电路U1的引脚1与电容C35的一端、电容C7的一端和15V直流电源VCC_15V连接，所述的隔离电源电路U1 的引脚2、电容C35的另一端和电容C7的另一端接地，所述的隔离电源电路U1的引脚7与电容C36的一端、电容C37的一端和二极管D2的阴极连接，所述的隔离电源电路U1的引脚6与电容C36的另一端、电容C37的另一端和二极管D2的阳极均接地。其中电容C37为 16V/180uF铝聚合物电容，用于提供瞬时大电流；二极管D2为齐纳二极管，起过压保护作用。
隔离驱动器U2的引脚16、电容C8的一端和电容C9的一端均与所述的隔离电源电路U1的引脚7连接；所述隔离驱动器U2的引脚11、电容C11的一端和电容C12的一端也均与所述的隔离电源电路U1的引脚7连接；所述隔离驱动器U2的引脚14、电容C8的另一端和电容C9的另一端均接地；所述隔离驱动器U2的引脚9、电容C11的另一端和电容C12的另一端也均接地。
晶闸管包括率晶闸管Q7和Q10，以KP3000-30为例，其主要参数：断态/反向重复峰值电压VDRM/VRRM≥3000V；通态平均电流IT(AV)：3000A；门极触发电压VGT：1.0～2.5V；门极触发电流IGT：50～150mA。
防反向电路包括二极管D1、D3、D4和D5，隔离驱动器U2的引脚15与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与二极管D3的阴极连接，隔离驱动器U2的引脚10与二极管D4 的阳极连接，二极管D4的阴极与二极管D5的阴极连接，二极管D3的阳极和二极管D5的阳极均接地。二极管D1、D3、D4和D5起防反向的作用。
差模干扰电路包括瞬态抑制二极管V2和V3，半导体放电管Q1和Q2，安规电容C10和C15，以及限流电阻R1、R6、R8和R10，其中，二极管D1的阴极与瞬态抑制二极管V2 的一端、限流电阻R1的一端和限流电阻R6的一端均连接，限流电阻R1的另一端、限流电阻R6的另一端、安规电容C10的一端和半导体放电管Q1的一端均与晶闸管Q7的控制极连接；瞬态抑制二极管V2的另一端、安规电容C10的另一端、半导体放电管Q1的另一端和晶闸管Q7的阴极均接地；电阻R1、R6、R8和R10起限流作用；
二极管D4的阴极与瞬态抑制二极管V3的一端、限流电阻R8的一端和限流电阻R10的一端均连接，限流电阻R8的另一端、限流电阻R10的另一端、安规电容C15的一端和半导体放电管Q2的一端均与晶闸管Q10的控制极连接；瞬态抑制二极管V3的另一端、安规电容C15的另一端、半导体放电管Q2的另一端和晶闸管Q10的阴极均接地。
防共模干扰电路包括安规电容C16，安规电容C16的一端与晶闸管Q10的阴极连接，安规电容C16的另一端接地。
实施例2
本实施例的一种晶闸管驱动电路，电路结构与实施例1相同，如图1和图2所示，其中，隔离驱动器U2的引脚3和引脚8与电容C14的一端和5V工作电源VCC_5V连接，电容C14 的另一端与隔离驱动器U2的引脚4一起接地，电容C14是隔离驱动器U2的芯片去耦电容。
另外，本实施例中电容C8、C9、C14、C35和C36取值均为0.1uF，电容C11和C12取值为10uF，电容C7为2.2uF，电容C37为16V/180uF，二极管D1、D3、D4和D5是型号为 ZHCS1000的贴片肖特基二极管，二极管D2型号为BZX84J-C12的齐纳二极管，瞬态抑制二极管V2和V3型号为SMBJ13CA，安规电容C10和C15型号为松下ECQU2A103KL，半导体放电管Q1和Q2型号为TISP4070M3BJ双向晶闸管，安规电容C16大小为2200pF，电阻 R1、R6、R8和R10的阻值为7.5Ω(W)。
Claims (8)
1.一种晶闸管驱动电路，包括隔离电源电路U1和隔离驱动器U2，隔离电源电路U1的输出端与隔离驱动器U2的电源输入端连接，其特征在于，还包括防反向电路、防差模干扰电路和防共模干扰电路，隔离驱动器U2的驱动电压输出端、防反向电路和防差模干扰电路依次连接，防差模干扰电路输出端与晶闸管的控制极连接，防共模干扰电路与晶闸管的阴极连接，防差模干扰电路和防共模干扰电路均接地。
2.根据权利要求1所述的一种晶闸管驱动电路，其特征在于，所述的隔离驱动器U2的型号为ADuM3223B。
3.根据权利要求2所述的一种晶闸管驱动电路，其特征在于，所述的防反向电路包括二极管D1、D3、D4和D5，隔离驱动器U2的引脚15与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与二极管D3的阴极连接，隔离驱动器U2的引脚10与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极与二极管D5的阴极连接，二极管D3的阳极和二极管D5的阳极均接地。
4.根据权利要求3所述的一种晶闸管驱动电路，其特征在于，所述的差模干扰电路包括瞬态抑制二极管V2和V3，半导体放电管Q1和Q2，安规电容C10和C15，以及限流电阻R1、R6、R8和R10，其中，二极管D1的阴极与瞬态抑制二极管V2的一端、限流电阻R1的一端和限流电阻R6的一端连接，限流电阻R1的另一端、限流电阻R6的另一端、安规电容C10的一端和半导体放电管Q1的一端均与晶闸管Q7的控制极连接；瞬态抑制二极管V2的另一端、安规电容C10的另一端、半导体放电管Q1的另一端和晶闸管Q7的阴极均接地；
二极管D4的阴极与瞬态抑制二极管V3的一端、限流电阻R8的一端和限流电阻R10的一端连接，限流电阻R8的另一端、限流电阻R10的另一端、安规电容C15的一端和半导体放电管Q2的一端均与晶闸管Q10的控制极连接；瞬态抑制二极管V3的另一端、安规电容C15的另一端、半导体放电管Q2的另一端和晶闸管Q10的阴极均接地。
5.根据权利要求2所述的一种晶闸管驱动电路，其特征在于，所述的防共模干扰电路包括安规电容C16，安规电容C16的一端与晶闸管Q10的阴极连接，安规电容C16的另一端接地。
6.根据权利要求1所述的一种晶闸管驱动电路，其特征在于，所述的隔离电源电路U1的型号为QA01-09。
7.根据权利要求2或6所述的一种晶闸管驱动电路，其特征在于，所述的隔离电源电路U1的引脚1与电容C35的一端、电容C7的一端和15V直流电源VCC_15V连接，所述的隔离电源电路U1的引脚2、电容C35的另一端和电容C7的另一端均接地，所述的隔离电源电路U1的引脚7与电容C36的一端、电容C37的一端和二极管D2的阴极连接，所述的隔离电源电路U1的引脚6与电容C36的另一端、电容C37的另一端和二极管D2的阳极均接地。
8.根据权利要求7所述的一种晶闸管驱动电路，其特征在于，所述隔离驱动器U2的引脚16、电容C8的一端和电容C9的一端均与所述的隔离电源电路U1的引脚7连接；
所述隔离驱动器U2的引脚11、电容C11的一端和电容C12的一端也均与所述的隔离电源电路U1的引脚7连接；
所述隔离驱动器U2的引脚14、电容C8的另一端和电容C9的另一端均接地；
所述隔离驱动器U2的引脚9、电容C11的另一端和电容C12的另一端也均接地。
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| CN201720153427.4U CN206472119U (zh) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | 一种晶闸管驱动电路 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111786565A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-10-16 | 惠州市金田科技有限公司 | 晶闸管驱动电路及装置 |
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2017
- 2017-02-21 CN CN201720153427.4U patent/CN206472119U/zh active Active
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