CN212752234U - 一种晶闸管光隔离开通和关断电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了晶闸管光隔离开通和关断电路，包括串联在晶闸管的控制极和阴极之间的晶闸管触发变压器的二次侧和二极管DT，二极管DT的负极连接晶闸管的控制极，而正极连接晶闸管触发变压器的二次侧，所述晶闸管触发变压器的同名端分别连接正电源和第一二极管的正极，所述第一二极管的负极与正电源之间串联第一RC并联电路，第一RC并联电路还并联稳压二极管，该稳压二极管的正极和负极分别与正电源和第一二极管的负极对接，第一二极管的正极连接场效应管的漏极，所述场效应管的源极与地对接，场效应管的栅极连接信号输入电路。能通过数字信号控制晶闸管或多个晶闸管导通和关断，进而能实现通过光信号控制晶闸管的导通和关断。

Description

一种晶闸管光隔离开通和关断电路

技术领域

本实用新型涉及晶闸管(可控硅)应用领域，特别涉及对晶闸管开关状态进行控制装置。

背景技术

晶闸管只需用几十至几百毫安的电流，就可以控制几百至几千安培的大电流，实现弱电对强电的控制。由于具有体积小、重量轻、损耗小、控制特性好、能够耐受较高电压及较大浪涌电流等特点，晶闸管与其他电力电子器件配合，广泛应用于可控整流、逆变、电机调速、电机励磁、无触点开关以及自动控制等多个领域。目前高压电控制领域需要实现控制晶闸管导通和关断的光控电路，且目前能实现光控或数字信号控制晶闸管导通和关断的技术方案可供选择的不多。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种晶闸管光隔离开通与关断电路，能通过数字信号控制晶闸管或多个晶闸管导通和关断，进而能实现通过光信号控制晶闸管的导通和关断。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种晶闸管光隔离开通和关断电路，包括串联在晶闸管的控制极和阴极之间的晶闸管触发变压器的二次侧和二极管DT，二极管DT的负极连接晶闸管的控制极，而正极连接晶闸管触发变压器的二次侧，所述晶闸管触发变压器的同名端分别连接正电源和第一二极管的正极，所述第一二极管的负极与正电源之间串联第一RC并联电路，第一RC并联电路还并联稳压二极管，该稳压二极管的正极和负极分别与正电源和第一二极管的负极对接，第一二极管的正极连接场效应管的漏极，所述场效应管的源极与地对接，场效应管的栅极连接信号输入电路。

进一步地，所述正电源与第一二极管的正极之间并联着至少一组晶闸管触发变压器的同名端。

进一步地，所述晶闸管触发变压器的同名端与第一二极管的正极之间串联着第一电阻，所述场效应管的漏极还并联着RC串联电路， RC串联电路的另一端与地对接，RC串联电路中的电阻与第二二极管并联，第二二极管的正极连接场效应管的漏极，而负极连接RC串联电路中的电容。

进一步地，所述第一电阻远离晶闸管触发变压器的同名端的一端与第一二极管的正极之间串联第二RC并联电路。

进一步地，所述信号输入电路包括光电转化电路、波形整形电路、推挽电路、限流电阻和稳压管，所述光电转化电路接收外部的输入光信号，将光信号转换成模拟电信号，光电转化电路的输出端连接波形整形电路的输入端，波形整形电路将模拟电信号波形整形为方波波形，波形整形电路的输出端连接推挽电路的输入端，为推挽电路提供驱动信号，推挽电路的输出端通过限流电阻连接所述场效应管的栅极，为场效应管提供门极驱动信号，所述场效应管的栅极还通过稳压管与地对接。

本实用新型中通过数字信号控制场效应管的导通和关断，场效应管没开通时，晶闸管触发变压器的同名端没有电流流过，均处于悬浮电压状态，为正电源的电压；场效应管导通时，电流从正电源、晶闸管触发变压器的同名端、场效应流过，场效应管关断时，晶闸管触发变压器产生反电势，该反电势与正电源叠加会使得系统电压抬高，通过稳压二极管反向钳位，并通过第一RC并联电路可吸收多余的尖峰，在场效应管开通和关断的过程中，使晶闸管触发变压器的二次侧产生感应电流，晶闸管触发变压器的二次侧连接着晶闸管的控制极和阴极，通过这种电磁转换方式实现晶闸管的光控开通和关断。

RC串联电路和第二二极管实现阻容吸收保护场效应管，场效应管的源极电压过高时，通过第二二极管对RC串联电路中的电容的快速充电，当场效应管开通时，第二二极管防止RC串联电路中的电容反向放电。RC串联电路中的电容通过串联的电阻缓慢放电，避免该电容充电过高而损毁。

第一电阻实现限流，第二RC并联电路在场效应管开通时充电，降低场效应管的开通电路，第二RC并联电路不再充电时电流稳定。

本实用新型还选用HFBR-2412T为输入型光模块，通过接收外部的输入光信号，将光信号转换成电信号。通过连接到施密特触发器 CD40106的输入端，该触发器可以滤除输入信号的杂波，并为后端推挽电路的三极管提供驱动信号。两个三极管对称布置组合成一组推挽电路再次提升驱动能力，为后端场效应管提供门级的驱动信号。限流电阻限流和稳压管提供过压保护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本实用新型晶闸管光隔离开通与关断电路的电路示意图；

图2是本实用新型晶闸管光隔离开通与关断电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种晶闸管光隔离开通与关断电路，包括两个晶闸管，两个晶闸管G极(控制极)和K极(阴极)分别对接插头J3和插头J4，插头J3和插头J4的GK极之间分别串联晶闸管触发变压器 T1的二次侧、二极管DT1，及晶闸管触发变压器T2的二次侧、二极管DT2，二极管DT1的负极连接插头J3的控制极G1，而正极连接晶闸管触发变压器T1的二次侧，二极管DT2的负极连接插头J4的控制极G2，而正极连接晶闸管触发变压器T2的二次侧，两个晶闸管触发变压器均选用KMG288。

以晶闸管触发变压器T1为例，其同名端分别连接正电源V⁺和第一二极管D5的正极，第一二极管D5的负极与正电源V⁺之间串联第一RC并联电路，第一RC并联电路由并联的电阻R9、电容C5构成，第一RC并联电路还并联第一稳压二极管D6，该第一稳压二极管D6 选用I N4750A，其正极和负极分别与正电源V⁺和第一二极管D5的负极对接，第一二极管D5的正极连接场效应管Q4的漏极，第一二极管D5选用MUR460，场效应管选用IRF840。

场效应管Q4的源极通过电阻R10与地对接，场效应管Q4的栅极连接信号输入电路。晶闸管触发变压器T1的同名端与第一二极管 D5的正极之间串联着第一电阻R12，晶闸管触发变压器T2的同名端与第一二极管D5的正极之间串联着另一个第一电阻R14，场效应管 Q4的漏极还并联着RC串联电路，RC串联电路的另一端与地对接， RC串联电路包括串联的电阻R11与电容C6，电阻R11还与第二二极管D7并联，第二二极管D7的负极连接电容C6，正极连接场效应管 Q4的漏极。

场效应管Q4的S极电压过高时，通过第二二极管D7用于对电容C6的快速充电，当场效应管Q4开通时，防止电容C6反向放电。当场效应管Q4开通时，电容C6通过电阻R11缓慢放电，避免电容 C6充电过高而损毁。

本实施例中正电源V⁺与第一二极管D5的正极之间并联着两组晶闸管触发变压器的同名端，也可以并联一组或多组。

第一电阻R12/(R13)远离晶闸管触发变压器T1/(T2)的同名端的一端与第一二极管D5的正极之间串联第二RC并联电路，第二RC 并联电路包括并联的电容和电阻，如图1中是电容C7和电阻R13、电容C8和电阻R15。

如图2信号输入电路包括光电转化电路1、波形整形电路2、推挽电路3、限流电阻R8和稳压管D4，光电转化电路1接收外部的输入光信号，将光信号转换成模拟电信号，光电转化电路1的输出端连接波形整形电路2的输入端，波形整形电路2将模拟电信号波形整形为方波波形，波形整形电路的输出端连接推挽电路3的输入端，为推挽电路3提供驱动信号，推挽电路3的输出端通过限流电阻R8连接场效应管Q4的栅极，为场效应管Q4提供门极驱动信号，场效应管 Q4的栅极还通过稳压管D4与地对接。

优选地，光电转化电路包括光纤接收器模块，波形整形电路包括施密特触发器。光纤接收器模块选用HFBR-2412T，施密特触发器选用CD40106，光纤接收器模块的7号和3号引脚对地连接，光纤接收器模块的2号引脚、6号引脚分别连接稳压二极管D3的负极、施密特触发器的1号引脚，稳压二极管D3的负极连接到电容C2和电阻 R6之间，电容C2和电阻R6的另一端接地和连接供电电源Vp，施密特触发器的1号引脚连接到电容C3和电阻R7之间，电容C3和电阻 R7的另一端接地和连接供电电源Vp，施密特触发器的2号引脚连接推挽电路3的输入端，施密特触发器的3号、6号、14号、12号、 11号引脚均连接至电容C16和供电电源Vp之间，电容C16的另一端接地，推挽电路就是两个不同极性晶体管BCY59和BCY79间连接的输出电路，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务。

以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种晶闸管光隔离开通和关断电路，包括串联在晶闸管的控制极和阴极之间的晶闸管触发变压器的二次侧和二极管DT，二极管DT的负极连接晶闸管的控制极，而正极连接晶闸管触发变压器的二次侧，其特征在于，所述晶闸管触发变压器的同名端分别连接正电源和第一二极管的正极，所述第一二极管的负极与正电源之间串联第一RC并联电路，第一RC并联电路还并联稳压二极管，该稳压二极管的正极和负极分别与正电源和第一二极管的负极对接，第一二极管的正极连接场效应管的漏极，所述场效应管的源极与地对接，场效应管的栅极连接信号输入电路。

2.根据权利要求1所述的晶闸管光隔离开通和关断电路，其特征在于，所述正电源与第一二极管的正极之间并联着至少一组晶闸管触发变压器的同名端。

3.根据权利要求1所述的晶闸管光隔离开通和关断电路，其特征在于，所述晶闸管触发变压器的同名端与第一二极管的正极之间串联着第一电阻，所述场效应管的漏极还并联着RC串联电路，RC串联电路的另一端与地对接，RC串联电路中的电阻与第二二极管并联，第二二极管的正极连接场效应管的漏极，而负极连接RC串联电路中的电容。

4.根据权利要求3所述的晶闸管光隔离开通和关断电路，其特征在于，所述第一电阻远离晶闸管触发变压器的同名端的一端与第一二极管的正极之间串联第二RC并联电路。

5.根据权利要求1～4任一项所述的晶闸管光隔离开通和关断电路，其特征在于，所述信号输入电路包括光电转化电路、波形整形电路、推挽电路、限流电阻和稳压管，所述光电转化电路接收外部的输入光信号，将光信号转换成模拟电信号，光电转化电路的输出端连接波形整形电路的输入端，波形整形电路将模拟电信号波形整形为方波波形，波形整形电路的输出端连接推挽电路的输入端，为推挽电路提供驱动信号，推挽电路的输出端通过限流电阻连接所述场效应管的栅极，为场效应管提供门极驱动信号，所述场效应管的栅极还通过稳压管与地对接。

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