CN206585540U - 可控硅的驱动电路和具有其的热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可控硅的驱动电路和具有其的热水器，驱动电路包括：信号接收端，信号接收端用于接收触发信号；脉冲产生模块，脉冲产生模块的输入端与信号接收端相连，脉冲产生模块用于根据触发信号生成脉冲信号；第一电容，第一电容的一端与脉冲产生模块的输出端相连，第一电容用于对脉冲信号进行隔直处理；变压器，变压器的原边线圈的一端与第一电容的另一端相连，变压器的原边线圈的另一端接地，变压器的副边线圈的一端与可控硅的控制极相连，变压器的副边线圈的另一端与可控硅的第一极或第二极相连，变压器用于将隔直后的脉冲信号变换为驱动信号以驱动可控硅导通，从而可增加导通角，降低电流畸变，减少谐波干扰。

Description

可控硅的驱动电路和具有其的热水器

技术领域

本实用新型涉及生活电器技术领域，特别涉及一种可控硅的驱动电路和一种具有其的热水器。

背景技术

相关的电热水器大多通过可控硅驱动发热管发热。在相关技术中，可采用MOC30xx系列的可控硅输出光耦驱动可控硅的触发，该方案结构简单，成本低廉并且广泛使用。但其存在的问题是，考虑到限流电阻的压降和光耦输出压降，在市电过零点附近，即使接收到触发信号，也会因市电瞬间电压达不到足够的能量而造成可控硅无法触发，进而导通角无法达到180度，导致电流畸变，使得热水器特别是大功率热水器产生大量的谐波干扰，对设备造成损坏。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种可控硅的驱动电路，可增加导通角，降低电流畸变，减少谐波干扰。

本实用新型的另一个目的在于提出一种热水器。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种可控硅的驱动电路，包括：信号接收端，所述信号接收端用于接收触发信号；脉冲产生模块，所述脉冲产生模块的输入端与所述信号接收端相连，所述脉冲产生模块用于根据所述触发信号生成脉冲信号；第一电容，所述第一电容的一端与所述脉冲产生模块的输出端，所述第一电容用于对所述脉冲信号进行隔直处理；变压器，所述变压器的原边线圈的一端与所述第一电容的另一端相连，所述变压器的原边线圈的另一端接地，所述变压器的副边线圈的一端与所述可控硅的控制极相连，所述变压器的副边线圈的另一端与所述可控硅的第一极或第二极相连，所述变压器用于将隔直后的脉冲信号变换为驱动信号以驱动所述可控硅导通。

根据本实用新型提出的可控硅的驱动电路，通过信号接收端接收触发信号，脉冲产生模块根据触发信号生成脉冲信号，第一电容对脉冲信号进行隔直处理，进而变压器对隔直后的脉冲信号转换为驱动信号，以驱动可控硅导通，从而触发可控硅的能量不再受限流电阻的压降和光耦输出压降的限制，能够在市电过零点附近提供足够的能量触发可控硅，增大了导通角，降低了电流畸变，实现最低的谐波发射。并且，通过变压器可实现电气隔离，更加安全可靠。

另外，根据本实用新型上述的可控硅的驱动电路还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，所述脉冲产生模块包括555振荡电路。

具体地，所述555振荡电路包括：555芯片，所述555芯片具有VCC端、GND端、OUT端、RST端、DSC端、TRG端、VTH端和CV端，所述555芯片的OUT端与所述第一电容的一端相连，所述555芯片的GND端接地，所述555芯片的RST端与所述信号接收端相连，所述555芯片的TRG端和VTH端连接在一起；第一电阻，所述第一电阻的一端与所述预设电源相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连并具有第一节点，所述第一节点与所述555芯片的VCC端相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连并具有第二节点，所述第二节点与所述555芯片的DSC端相连；第二电容，所述第二电容的一端与所述第三电阻的另一端相连并具有第三节点，所述第二电容的另一端接地，所述第三节点与所述555芯片的TRG端和VTH端相连；二极管，所述二极管的阳极与所述第二节点相连，所述二极管的阴极与所述第三节点相连。

具体地，所述555振荡电路还包括：第三电容，所述第三电容的一端与所述第一节点相连，所述第三电容的另一端接地；第四电容，所述第四电容的一端与所述第一节点相连，所述第四电容的另一端接地。

具体地，所述555振荡电路还包括：第五电容，所述第五电容的一端与所述555芯片的CV端相连，所述第五电容的另一端接地。

具体地，所述555振荡电路还包括：第六电容，所述第六电容的一端与所述555芯片的OUT端相连，所述第六电容的另一端与所述变压器的原边线圈的中间接线点相连。

具体地，所述触发信号可以为高电平信号。

具体地，所述变压器可以为降压变压器。

具体地，所述信号接收端与控制芯片相连，所述控制芯片用于根据交流电源的电压过零点生成所述触发信号，并输出给所述信号接收端。

为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种热水器，所述包括所述的可控硅的驱动电路。

根据本实用新型提出的热水器，通过可控硅的驱动电路驱动可控硅，从而触发可控硅的能量不再受限流电阻的压降和光耦输出压降的限制，能够在市电过零点附近提供足够的能量触发可控硅，增大了导通角，降低了电流畸变，实现最低的谐波发射。并且，通过变压器可实现电气隔离，更加安全可靠。

附图说明

图1是相关技术中的可控硅的驱动电路的电路原理图；

图2是根据本实用新型实施例的可控硅的驱动电路的方框示意图；

图3是根据本实用新型一个具体实施例的可控硅的驱动电路的电路原理图；以及

图4是根据本实用新型实施例的热水器的方框示意图。

附图说明：信号接收端10、脉冲产生模块20、第一电容C1、变压器30、可控硅Q1；555震荡电路101；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、二极管D1、第二电容C2、555芯片102；第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6；第四电阻R4；可控硅驱动电路100、热水器200。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

先对相关技术中可控硅的驱动电路进行简单描述。

图1是相关技术中的可控硅的驱动电路的电路原理图。相关技术中的可控硅驱动电路主要采用MOC30xx系列的光耦实现驱动，如图1所示，触发可控硅的触发电流来自可控硅的第一阳极，也就是说，触发点不仅受触发信号所控制，同时还取决于第一阳极瞬间电压的大小，在市电过零后一小段时间内，考虑到限流电阻的压降和光耦输出压降，即使控制器输出触发信号，第一阳极的瞬间电压也不足以触发可控硅，造成触发可控硅的能量不足，导通角较小，导致电流畸变、谐波干扰，尤其是对大功率的电热水器来说，些许的电流畸变都会带来强烈的谐波干扰，损坏设备机构。

基于此，本实用新型实施例提出了一种可控硅的驱动电路和一种热水器。下面结合附图2-3来描述本实用新型实施例的可控硅的驱动电路。

如图2所示，该可控硅的驱动电路100，包括：信号接收端10、脉冲产生模块20、第一电容C1和变压器30。

其中，信号接收端10用于接收触发信号；脉冲产生模块20的输入端与信号接收端10相连，脉冲产生模块20用于根据触发信号生成脉冲信号；第一电容C1的一端与脉冲产生模块20的输出端相连，第一电容C1用于对脉冲信号进行隔直处理；变压器30的原边线圈的一端与第一电容C1的另一端相连，变压器30的原边线圈的另一端接地，变压器30的副边线圈的一端与可控硅Q1的控制极相连，变压器30的副边线圈的另一端与可控硅Q1的第一极或第二极相连，变压器30用于将隔直后的脉冲信号变换为驱动信号以驱动可控硅导通。

也就是说，信号接收端10接收触发信号后，脉冲产生模块20可根据信号接收端10接收的触发信号生成脉冲信号，该脉冲信号经过第一电容C1的隔直处理后输出至变压器30的原边线圈，变压器30的副边线圈感应原边线圈的的脉冲信号输出驱动信号至可控硅Q1，以驱动可控硅Q1导通。

应当理解的是，触发可控硅Q1的能量来自于变压器30的原边线圈，触发可控硅Q1的触发电流不再受第一阳极电压的牵制，进而不再受限流电阻和光耦输出压降的限制，只要变压器30的副边线圈送往可控硅Q1的控制极的电流足够大，即可在市电过零点附近提供足够的能量触发可控硅，这样尽可能得增大了导通角，使得导通角接近180°，进而使得电流畸变降到最低，实现最低的谐波发射。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，脉冲产生模块20包括555振荡电路101。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，555振荡电路101包括：555芯片102、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C2和二极管D1。

其中，555芯片102具有VCC端、GND端、OUT端、RST端、DSC端、TRG端、VTH端和CV端，555芯片102的OUT端与第一电容C1的一端相连，555芯片的GND端接地，555芯片102的RST端与信号接收端10相连，555芯片102的TRG端和VTH端连接在一起；第一电阻R1的一端与预设电源VDD例如12V或5V电源相连；第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连并具有第一节点A1，第一节点A1与555芯片102的VCC端相连；第三电阻R3的一端与第二电阻R2的另一端相连并具有第二节点A2，第二节点A2与555芯片102的DSC端相连；第二电容C2的一端与第三电阻R3的另一端相连并具有第三节点A3，第二电容C2的另一端接地，第三节点A3与555芯片102的TRG端和VTH端相连；二极管D1的阳极与第二节点A2相连，二极管D1的阴极与第三节点A3相连。

根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，555振荡电路101还包括：第三电容C3和第四电容C4。其中，第三电容C3的一端与第一节点A1相连，第三电容C3的另一端接地；第四电容C4的一端与第一节点A1相连，第四电容C4的另一端接地。

根据本实用新型的一个实施例，555振荡电路101还包括：第五电容C5，第五电容C5的一端与555芯片102的CV端相连，第五电容C5的另一端接地。

根据本实用新型的一个实施例，555振荡电路101还包括：第六电容C6，第六电容C6的一端与555芯片102的OUT端相连，第六电容C6的另一端与变压器30的原边线圈的中间接线点相连。

具体地，可控硅的驱动电路100触发可控硅的原理如下：触发信号即电平信号被信号接收端10接收，555振荡电路101中的555芯片根据触发信号产生一个脉冲信号，通过555芯片的OUT端送至第一电容C1，第一电容C1对脉冲信号进行隔直处理，并且将隔直后的脉冲信号送至变压器30的原边线圈，变压器30的原边线圈将隔直后的脉冲信号通过副边线圈转换为可控硅的驱动信号。

更具体地，根据本实用新型的一个实施例，触发信号可以为高电平信号。如果信号接收端10接收的触发信号为高电平，则555芯片102根据信号接收端10接收的高电平触发信号产生一个高频脉冲信号，并通过555芯片102的OUT端送至第一电容C1，第一电容C1对555芯片102产生的高频脉冲信号进行隔直处理，并且将隔直处理的高频信号脉冲送至变压器30的原边线圈，此时变压器30的副边线圈将产生一个电压幅值比可控硅Q1的触发电压高且电流大的脉冲信号，每个脉冲的强度都足够触发可控硅Q1，使得可控硅Q1导通。

如果信号接收端10接收的触发信号为低电平，则555芯片102根据信号接收端10接收的低电平触发信号不产生脉冲信号，即555芯片102的OUT端不输出脉冲信号，由于变压器30的原边线圈得不到脉冲信号，而变压器30的副边线圈只有几圈，并且副边线圈的一端与可控硅Q1的控制极相连，这相当于将可控硅Q1的控制极短路，可控硅Q1不能被触发，可控硅Q1不导通。

由此，通过信号接收端10接收的触发信号是否为高电平控制是否触发可控硅Q1导通，进而控制与可控硅Q1连接的发热管是否进行发热。

根据本实用新型的一个实施例，变压器30可以为降压变压器。

应当理解的是，由于可控硅Q1的触发电压一般在0.8-1.2V之间，所以可以选择降压变压器，使得降压变压器将输入的高电压(12V)转换成低电压、大电流的电能输出，从而保证可控硅Q1的可靠触发，以及在可控硅Q1的第一阳极电压较低的情况下保证可控硅Q1的导通。

另外，需要说明的是，通过变压器30提高安全可靠的隔离作用，使得驱动电路有更低的EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰)，若变压器30工艺优良，磁芯选用得当，可以隔离几十甚至上百千伏，更加安全可靠、隔离强度高。而且，变压器30的磁芯居里点在200℃以上，可以适应恶劣的环境。

根据本实用新型的一个实施例，信号接收端10与控制芯片相连，控制芯片用于根据交流电源的电压过零点生成触发信号，并输出给信号接收端10。

也就是说，控制芯片可在检测到电压过零点时生成触发信号，并将触发信号发送给信号接收端10。驱动电路在接收到触发信号即可驱动可控硅Q1导通。

由此，触发可控硅Q1的能量来自变压器30的原边线圈，并且可控硅Q1是否被触发只与信号接收端10接收的脉冲信号是高电平还是低电平有关，进而不再需要关注可控硅Q1的阳极的电压，从而只要可控硅Q1的驱动电流足够，导通角就可以尽可能接近180°，这不但使得驱动电路的控制更加灵活，而且在市电过零点附近仍然可以驱动可控硅导通，几乎没有死区，并且最大限度减少了电流波形的THD(Total Harmonic Distortion，总谐波失真)，降低了谐波发射。

综上所述，根据本实用新型实施例提出的可控硅的驱动电路，通过信号接收端接收触发信号，脉冲产生模块根据触发信号生成脉冲信号，第一电容对脉冲信号进行隔直处理，进而变压器对隔直后的脉冲信号转换为驱动信号，以驱动可控硅导通，从而触发可控硅的能量不再受限流电阻的压降和光耦输出压降的限制，能够在市电过零点附近提供足够的能量触发可控硅，增大了导通角，降低了电流畸变，以实现最低的谐波发射。并且，通过变压器可实现电气隔离，更加安全可靠。

下面结合附图4来描述本实用新型另一方面实施例提出的热水器。如图4所示，该热水器200包括上述的可控硅的驱动电路100。

综上所述，根据本实用新型实施例提出的热水器，通过可控硅的驱动电路驱动可控硅，从而触发可控硅的能量不再受限流电阻的压降和光耦输出压降的限制，能够在市电过零点附近提供足够的能量触发可控硅，增大了导通角，降低了电流畸变，以实现最低的谐波发射。并且，通过变压器可实现电气隔离，更加安全可靠。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种可控硅的驱动电路，其特征在于，包括：

信号接收端，所述信号接收端用于接收触发信号；

脉冲产生模块，所述脉冲产生模块的输入端与所述信号接收端相连，所述脉冲产生模块用于根据所述触发信号生成脉冲信号；

第一电容，所述第一电容的一端与所述脉冲产生模块的输出端相连，所述第一电容用于对所述脉冲信号进行隔直处理；

变压器，所述变压器的原边线圈的一端与所述第一电容的另一端相连，所述变压器的原边线圈的另一端接地，所述变压器的副边线圈的一端与所述可控硅的控制极相连，所述变压器的副边线圈的另一端与所述可控硅的第一极或第二极相连，所述变压器用于将隔直后的脉冲信号变换为驱动信号以驱动所述可控硅导通。

2.根据权利要求1所述的可控硅的驱动电路，其特征在于，所述脉冲产生模块包括555振荡电路。

3.根据权利要求2所述的可控硅的驱动电路，其特征在于，所述555振荡电路包括：

555芯片，所述555芯片具有VCC端、GND端、OUT端、RST端、DSC端、TRG端、VTH端和CV端，所述555芯片的OUT端与所述第一电容的一端相连，所述555芯片的GND端接地，所述555芯片的RST端与所述信号接收端相连，所述555芯片的TRG端和VTH端连接在一起；

第一电阻，所述第一电阻的一端与预设电源相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连并具有第一节点，所述第一节点与所述555芯片的VCC端相连；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连并具有第二节点，所述第二节点与所述555芯片的DSC端相连；

第二电容，所述第二电容的一端与所述第三电阻的另一端相连并具有第三节点，所述第二电容的另一端接地，所述第三节点与所述555芯片的TRG端和VTH端相连；

二极管，所述二极管的阳极与所述第二节点相连，所述二极管的阴极与所述第三节点相连。

4.根据权利要求3所述的可控硅的驱动电路，其特征在于，所述555振荡电路还包括：

第三电容，所述第三电容的一端与所述第一节点相连，所述第三电容的另一端接地；

第四电容，所述第四电容的一端与所述第一节点相连，所述第四电容的另一端接地。

5.根据权利要求3所述的可控硅的驱动电路，其特征在于，所述555振荡电路还包括：

第五电容，所述第五电容的一端与所述555芯片的CV端相连，所述第五电容的另一端接地。

6.根据权利要求3所述的可控硅的驱动电路，其特征在于，还包括：

第六电容，所述第六电容的一端与所述555芯片的OUT端相连，所述第六电容的另一端与所述变压器的原边线圈的中间接线点相连。

7.根据权利要求1所述的可控硅的驱动电路，其特征在于，所述触发信号为高电平信号。

8.根据权利要求1所述的可控硅的驱动电路，其特征在于，所述变压器为降压变压器。

9.根据权利要求1所述的可控硅的驱动电路，其特征在于，所述信号接收端与控制芯片相连，所述控制芯片用于根据交流电源的电压过零点生成所述触发信号，并输出给所述信号接收端。

10.一种热水器，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的可控硅的驱动电路。