CN213484836U - 双向可控硅过零控制电路以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种双向可控硅过零控制电路以及电子设备，电路包括：控制器、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第一二极管和双向可控硅；第一开关电路的使能端与控制器的控制端连接；第一开关电路的输入端连接直流电源；第一开关电路的输出端与第一二极管的正极连接；第二开关电路的使能端与第一二极管的负极连接；第二开关电路输入端连接直流电源；第二开关电路的输出端与双向可控硅的门极连接；双向可控硅的两个主端子连接于负载的交流供电回路；第三开关电路的使能端为交流电源的接入端；第三开关电路的输入端接地；第三开关电路的输出端连接至第一二极管的正极。本申请可节省控制器的输入输出端口，节省设计时间。

Description

双向可控硅过零控制电路以及电子设备

技术领域

本申请实施例涉及双向可控硅领域，特别是涉及一种双向可控硅过零控制电路以及电子设备。

背景技术

在交流电路中，由于交流电的电流方向按交流电频率发生交替变化，在前半周周期里，电流从一极流向另一极，在后半周周期里，电流流动方向相反，因此，需要可以双向导通的半导体器件，而双向可控硅因只要在其门极上施加驱动信号便能导通，因此，双向可控硅在交流电路得到广泛应用，通常将双向可控硅用作可控整流、无触点开关等。但是，在交流电路中，当电流很大时，如果导通回路或者切断回路会造成很大的冲击电流，容易损害器件和造成谐波干扰；而在交流过零点时，由于电流和电压都很小，如果交流过零点时才导通回路或者切断回路，就能把冲击降到最小，从而保护器件和减小谐波干扰，因此，通常控制双向可控硅在交流过零点时导通。传统控制控制双向可控硅在交流过零点时导通的方式为：采用过零检测电路来检测交流过零点，再通过控制器采集过零检测电路发送的过零信号，最后通过控制器控制双向可控硅导通。

发明人发现：传统控制双向可控硅在交流过零点时导通的方式中，当通过一个双向可控硅控制一个负载时，需要控制器的两个输入输出端口(I/O)来分别采集过零信号和控制双向可控硅，而在实际应用中，通常需要多个双向可控硅控制多个负载，此时，则需要占用控制器的大量的端口。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种双向可控硅过零控制电路，其具有可节省控制器的输入输出端口的优点。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种双向可控硅过零控制电路，包括：控制器、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第一二极管和双向可控硅；

所述第一开关电路的使能端与所述控制器的控制端连接；所述第一开关电路的输入端连接直流电源；所述第一开关电路的输出端与所述第一二极管的正极连接；

所述第二开关电路的使能端与所述第一二极管的负极连接；所述第二开关电路输入端连接所述直流电源；所述第二开关电路的输出端与所述双向可控硅的门极连接；所述双向可控硅的两个主端子连接于负载的交流供电回路；

所述第三开关电路的使能端为交流电源的接入端；所述第三开关电路的输入端接地；所述第三开关电路的输出端连接至所述第一二极管的正极。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种电子设备，包括：电子设备主体和双向可控硅过零控制电路；

所述双向可控硅过零控制电路包括控制器、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第一二极管和双向可控硅；

所述第一开关电路的使能端与所述控制器的控制端连接；所述第一开关电路的输入端连接直流电源；所述第一开关电路的输出端与所述第一二极管的正极连接；

所述第二开关电路的使能端与所述第一二极管的负极连接；所述第二开关电路输入端连接所述直流电源；所述第二开关电路的输出端与所述双向可控硅的门极连接；所述双向可控硅的两个主端子连接于电子设备主体的交流供电回路；

所述第三开关电路的使能端为交流电源的接入端；所述第三开关电路的输入端接地；所述第三开关电路的输出端连接至所述第一二极管的正极。

本申请实施例通过第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第一二极管和控制器的硬件配合，进而无需通过控制器的输入输出端口(I/O)来采集过零信号和输出驱动控制信号，只需要控制器的一个输入输出端口(I/O)来控制整个电路的工作状态，进而当需要使用多个双向可控硅时，可节省控制器大量的输入输出端口(I/O),同时也无需在控制器内编程设计过零采集和控制信号，可节省设计时间。进一步地，控制器可通过控制第一开关电路来控制整个电路的工作状态，从而使整个电路均在控制器的可控范围内。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，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他的附图。

图1为本申请实施例示出的双向可控硅过零控制电路的电路图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。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申请中的具体含义。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。在此所使用的词语“如果”/“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参阅图1，其是本申请实施例示出的双向可控硅过零控制电路的电路图。本申请实施例的双向可控硅开关电路，应用于交流电器，例如冰箱、空调、油烟机、洗衣机等，主要用于控制交流电器的开启和关闭。具体的，本申请实施例的双向可控硅过零控制电路包括：控制器100、第一开关电路200、第二开关电路300、第三开关电路400、第一二极管D1和双向可控硅U1。

第一开关电路200的使能端与控制器100的控制端连接；第一开关电路200的输入端连接直流电源VCC；第一开关电路200的输出端与第一二极管D1的正极连接。第一开关电路200为双向可控硅过零控制电路的总控制开关，当且仅当第一开关电路200导通时，双向可控硅过零控制电路才能进入工作状态。控制器100的控制端输出高低电平控制第一开关电路200的导通和断开，具体的，当控制器100的控制端输出高电平时，第一开关电路200导通；当控制器100的控制端输出低电平时，第一开关电路200断开。在本申请示例性实施例中，正常工作时，控制器100的控制端一直输出高电平，进而使第一开关电路200一直导通。

第二开关电路300的使能端与第一二极管D1的负极连接；第二开关电路300输入端连接直流电源VCC；第二开关电路300的输出端与双向可控硅U1的门极G连接；双向可控硅U1的两个主端子连接于负载RL的交流供电回路。在第二开关电路300的使能端为高电平时，第二开关电路300导通，此时，双向可控硅U1的门极G被拉到高电平，从直流电源VCC、双向可控硅U1的门极G、双向可控硅U1的主端子T1到地形成回路，进而使双向可控硅U1的门极G和双向可控硅U1的主端子T1形成导通电流，从而使双向可控硅U1导通，负载RL工作。在第二开关电路300的使能端为低电平时，第二开关电路300断开。

第三开关电路400的使能端为交流电源的接入端，具体的，第三开关电路400的使能端与交流电源的火线L连接，交流电源的零线N接地。第三开关电路400的输入端接地，第三开关电路400的输出端连接至第一二极管D1的正极。在交流电源的过零点附近，第三开关电路400截止，由于第一开关电路200导通，则第一二极管D1的正极上拉到高电平，第一二极管D1导通，此时直流电源VCC给第二开关电路300的使能端提供高电平信号，第二开关电路300导通；在交流电源给第三开关电路400的使能端输入高电平时，第三开关电路400导通，第一二极管D1的正极被下拉到地，第一二极管D1反向截止。

控制器100可为任何可实现本申请技术方案的器件，其可以包括一个或者多个处理核心，例如其可以采用微控制器MCU等器件来实现，具体的类型、型号，本申请不加以限制。

本申请实施例通过第一开关电路200、第二开关电路300、第三开关电路400、第一二极管D1和控制器100的硬件配合，进而无需通过控制器100的输入输出端口(I/O)来采集过零信号和输出驱动控制信号，只需要控制器100的一个输入输出端口(I/O)来控制整个电路的工作状态，进而当需要使用多个双向可控硅时，可节省控制器100大量的输入输出端口(I/O),同时也无需在控制器内编程设计过零采集和控制信号，可节省设计时间。进一步地，控制器100可通过控制第一开关电路200来控制整个电路的工作状态，从而使整个电路均在控制器100的可控范围内。

第一开关电路200包括第一开关管Q1、第一限流电阻R1和第一偏置电阻R3；第一开关管Q1的使能端与控制器100的控制端连接；第一开关管Q1的输入端通过第一限流电阻R1与直流电源VCC连接；第一开关管Q1的输出端与第一二极管D1的正极连接；第一偏置电阻R3的两端分别与第一开关管Q1的使能端和直流电源VCC连接。第一开关管Q1可以为MOS管或三极管等开关导通器件，在本申请实施例中第一开关管Q1为三级管，具体的，三级管的基极为第一开关管Q1的使能端；三级管的发射极为第一开关管Q1的输入端；三级管的集电极为第一开关管Q1的输出端。

第二开关电路300包括第二开关管Q2、第二限流电阻R4、第三限流电阻R2和第二偏置电阻R5；第二开关管Q2的使能端经由第二限流电阻R4与第一二极管D1的负极连接；第二开关管Q2的输入端经由第三限流电阻R2连接至直流电源VCC；第二开关管Q2的输出端连接至双向可控硅U1的门极；第二偏置电阻R5的两端分别连接至第二开关管Q2的使能端和第二开关管Q2的输出端。第二开关管Q2可以为MOS管或三极管等开关导通器件，在本申请实施例中第二开关管Q2为三级管，具体的，三级管的基极为第二开关管Q2的使能端；三级管的发射极为第二开关管Q2的输出端；三级管的集电极为第二开关管Q2的输入端。

第三开关电路400包括第三开关管Q3、第四限流电阻R6和第三偏置电阻R8；第三开关管Q3的使能端经由第四限流电阻R6与交流电源连接；第三开关管Q3的输入端接地；第三开关管Q3的输出端连接至第一二极管D1的正极；第三偏置电阻R8的两端分别连接至第三开关管Q3的使能端和第三开关管Q3的输入端。可通过调整第四限流电阻R6和第三偏置电阻R8的分压比来设置第三开关管Q3的导通电压。第三开关管Q3可以为MOS管或三极管等开关导通器件，在本申请实施例中第三开关管Q3为三级管，具体的，三级管的基极为第三开关管Q3的使能端；三级管的发射极为第三开关管Q3的输入端；三级管的集电极为第三开关管Q3的输出端。

本申请实施例的第三开关电路400还包括第二二极管D2；第二二极管D2的负极连接至第三开关管Q3的使能端，第二二极管D2的正极接地，以防止第三开关管Q3被反向击穿。

本申请实施例的双向可控硅U1过零控制电路还包括充电电容C1；充电电容C1的一端连接至第一二极管D1的负极；充电电容C1的另一端接地。在第一二极管D1导通时，从直流电源VCC、第一限流电阻R1、第一开关管Q1、第一二极管D1、充电电容C1和地形成回路，从而对充电电容C1充电。之后，在第一二极管D1截止时，充电电容C1和第二限流电阻R4构成延时电路，向第二开关管Q2的使能端输入高电平，进而使第二开关管Q2的使能端在第一二极管D1截止之后，仍然可保持高电平，从而使第二开关管Q2保持导通；第二开关管Q2保持导通直至双向可控硅U1的电流大于双向可控硅U1的擎住电流，才使第二开关管Q2断开。双向可控硅U1的电流达到擎住电流之后，已经导通的双向可控硅U1将继续保持导通，直至双向可控硅U1的两个主端子T1和T2所在的交流回路中的电流小于双向可控硅U1的维持电流后，双向可控硅U1才断开，此时，双向可控硅U1再次导通需要在双向可控硅U1的门极G有触发电流即在下一过零点附近才能再次导通。其中，擎住电流为能使双向可控硅U1从断开状态转入导通状态，并且在双向可控硅U1的门极G无触发信号，也即在交流电源过零驱动信号后，还能维持双向可控硅U1导通的最小电流。可以通过选择适当的第二限流电阻R4和充电电容C1的参数数值，控制第二开关管Q2的使能端的高电平保持时间，从而增加双向可控硅U1导通的保持时间，进而增加双向可控硅U1的驱动信号的脉冲宽度，确保在过零点之后双向可控硅U1电流大于其擎住电流，而使双向可控硅U1在过零点之后保持导通，从而无需控制器，通过硬件电路即可调节双向可控硅U1的驱动信号的脉冲宽度。其中，维持电流为双向可控硅U1的门极G无触发信号时，维持双向可控硅U1导通状态的双向可控硅U1的两个主端子T1和T2之间的最小电流，当双向可控硅U1的两个主端子T1和T2之间的电流小于维持电流后，双向可控硅U1自动断开。

本申请实施例的双向可控硅过零控制电路还包括下拉电阻R7；下拉电阻R7的两端分别与双向可控硅U1的门极和地连接，当无触发信号时，双向可控硅U1的门极G的电平容易受干扰不稳定，可能使双向可控硅U1的门极G达到双向可控硅U1的触发电平，进而使双向可控硅U1误导通；而加上下拉电阻R7后，由于下拉电阻R7为远小于双向可控硅U1的门极和主端子T1之间的电阻，因此，当无触发信号时，双向可控硅U1不导通，只有远远大于双向可控硅U1的触发电平即有触发信号时，双向可控硅U1才导通，进而通过下拉电阻R7防止误触发双向可控硅U1。

下面以第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3均为三极管为例，具体阐述下本申请的工作过程：

当交流电源在过零点附近使第三偏置电阻R8两端的电压低于0.7V时，三极管即第三开关管Q3断开，第一二极管D1的正极被上拉到高电平，第一二极管D1导通，直流电源VCC给第二开关管Q2的使能端提供高电平信号，第二开关管Q2导通，此时，双向可控硅U1的门极G被拉到高电平，从直流电源VCC、双向可控硅U1的门极G、双向可控硅U1的主端子T1到地形成回路，进而使双向可控硅U1的门极G和双向可控硅U1的主端子T1形成导通电流，从而使双向可控硅U1导通，负载RL工作。同时，从直流电源VCC、电阻R1、第一开关管Q1、第一二极管D1、充电电容C1和地形成回路，从而对充电电容C1充电。当第三偏置电阻R8两端的电压大于0.7V时，三极管即第三开关管Q3导通，第一二极管D1的正极被下拉到地，第一二极管D1反向截止，此时，充电电容C1经由第二限流电阻R4向第二开关管Q2的使能端输入高电平，进而使第二开关管Q2的使能端在第一二极管D1截止，也即在交流电源过零驱动信号之后，第二开关管Q2的使能端仍然可保持高电平，从而使第二开关管Q2保持导通；第二开关管Q2保持导通直至双向可控硅U1的电流大于双向可控硅U1的擎住电流，才使第二开关管Q2断开；之后，已经导通的双向可控硅U1将继续保持导通，直至双向可控硅U1的两个主端子T1和T2所在的交流回路中的电流小于双向可控硅U1的维持电流后，双向可控硅U1才断开。双向可控硅U1断开后，双向可控硅U1再次导通需要在双向可控硅U1的门极G有触发电流即在下一过零点附近才能再次导通，再次导通后，双向可控硅U1的两个主端子T1和T2之间的电流则反向流动。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括电子设备主体和双向可控硅过零控制电路；双向可控硅过零控制电路中的双向可控硅的两个主端子连接于电子设备主体的交流供电回路中。本申请实施例中，电子设备可为各种冰箱、空调、油烟机、洗衣机等。在本申请的示例性实施例中的电子设备为洗衣机。洗衣机的主体结构包括机壳、滚筒和电机；滚筒和电机均装设在机壳内部，滚筒与电机的转矩输出轴连接。的双向可控硅的两个主端子连接于电机的交流供电回路中。双向可控硅过零控制电路的电路结构与前述描述完全相同，这里不加以赘述。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种双向可控硅过零控制电路，其特征在于，包括：控制器、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第一二极管和双向可控硅；

所述第一开关电路的使能端与所述控制器的控制端连接；所述第一开关电路的输入端连接直流电源；所述第一开关电路的输出端与所述第一二极管的正极连接；

所述第二开关电路的使能端与所述第一二极管的负极连接；所述第二开关电路输入端连接所述直流电源；所述第二开关电路的输出端与所述双向可控硅的门极连接；所述双向可控硅的两个主端子连接于负载的交流供电回路；

所述第三开关电路的使能端为交流电源的接入端；所述第三开关电路的输入端接地；所述第三开关电路的输出端连接至所述第一二极管的正极。

2.根据权利要求1所述的双向可控硅过零控制电路，其特征在于，

所述第一开关电路包括第一开关管、第一限流电阻和第一偏置电阻；

所述第一开关管的使能端与所述控制器的控制端连接；所述第一开关管的输入端通过所述第一限流电阻与所述直流电源连接；所述第一开关管的输出端与所述第一二极管的正极连接；所述第一偏置电阻的两端分别与所述第一开关管的使能端和所述直流电源连接。

3.根据权利要求2所述的双向可控硅过零控制电路，其特征在于，

所述第一开关管为三极管；所述第一开关的使能端为三极管的基极；所述第一开关管的输入端为三极管的发射极；所述第一开关管的输出端为三极管的集电极。

4.根据权利要求1所述的双向可控硅过零控制电路，其特征在于，

所述第二开关电路包括第二开关管、第二限流电阻、第三限流电阻和第二偏置电阻；

所述第二开关管的使能端经由所述第二限流电阻与所述第一二极管的负极连接；所述第二开关管的输入端经由所述第三限流电阻连接至所述直流电源；所述第二开关管的输出端连接至所述双向可控硅的门极；所述第二偏置电阻的两端分别连接至所述第二开关管的使能端和所述第二开关管的输出端。

5.根据权利要求4所述的双向可控硅过零控制电路，其特征在于，

所述第二开关管为三极管；所述第二开关的使能端为三极管的基极；所述第二开关管的输入端为三极管的集电极；所述第二开关管的输出端为三极管的发射极。

6.根据权利要求1所述的双向可控硅过零控制电路，其特征在于，

所述第三开关电路包括第三开关管、第四限流电阻和第三偏置电阻；

所述第三开关管的使能端经由所述第四限流电阻与交流电源连接；所述第三开关管的输入端接地；所述第三开关管的输出端连接至所述第一二极管的正极；所述第三偏置电阻的两端分别连接至所述第三开关管的使能端和所述第三开关管的输入端。

7.根据权利要求6所述的双向可控硅过零控制电路，其特征在于，

所述第三开关管为三极管；所述第三开关的使能端为三极管的基极；所述第三开关管的输入端为三极的发射极；所述第三开关管的输出端为三极管的集电极。

8.根据权利要求6所述的双向可控硅过零控制电路，其特征在于，

所述第三开关电路还包括第二二极管；

所述第二二极管的负极连接至所述第三开关管的使能端，所述第二二极管的正极接地。

9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的双向可控硅过零控制电路，其特征在于，

所述双向可控硅过零控制电路还包括充电电容；

所述充电电容的一端连接至所述第一二极管的负极；所述充电电容的另一端接地。

10.根据权利要求9所述的双向可控硅过零控制电路，其特征在于，还包括下拉电阻；所述下拉电阻的两端分别与所述双向可控硅的门极和地连接。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：电子设备主体和双向可控硅过零控制电路；

所述双向可控硅过零控制电路包括控制器、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第一二极管和双向可控硅；

所述第一开关电路的使能端与所述控制器的控制端连接；所述第一开关电路的输入端连接直流电源；所述第一开关电路的输出端与所述第一二极管的正极连接；

所述第二开关电路的使能端与所述第一二极管的负极连接；所述第二开关电路输入端连接所述直流电源；所述第二开关电路的输出端与所述双向可控硅的门极连接；所述双向可控硅的两个主端子连接于电子设备主体的交流供电回路；

所述第三开关电路的使能端为交流电源的接入端；所述第三开关电路的输入端接地；所述第三开关电路的输出端连接至所述第一二极管的正极。

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