CN217010691U - 一种可控硅的触发电路及多晶硅电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可控硅的触发电路及多晶硅电源，主要涉及多晶硅电源领域。该电路包括变压器、整流电路、电容、第一控制器和触发板；变压器的一次侧与可控硅组的主电极连接，变压器的二次侧与整流电路的输入端连接；整流电路的输出端与电容构成回路；电容的两端与触发板连接；第一控制器与触发板连接；触发板与可控硅组的主电极和控制极连接。可见，相较于传统的变压器隔离触发电路，该电路采用可控硅组的主电极引入交流电压，变压器电源不再来自控制电源，而是来自可控硅组的主电极，即使变压器被击穿，也不会损坏电源控制系统。另外，由于该电路不使用控制电源，因此，不需要使用电源二次供电线缆，有效降低了成本。

Description

一种可控硅的触发电路及多晶硅电源

技术领域

本实用新型涉及多晶硅电源领域，特别是涉及一种可控硅的触发电路及多晶硅电源。

背景技术

随着多晶硅电源的广泛使用，多晶硅电源的安全性受到了广泛关注。在多晶硅电源内，可控硅通常采用叠层调压控制技术，图1为传统的多晶硅电源一次系统的结构图，如图1所示，多晶硅电源中可控硅组1数量较多，且分布于变压器T1的不同抽头，当其中一组可控硅组触发导通时，即可为负载R供电。

现有的多晶硅电源常采用变压器隔离触发方式。图2为传统的变压器隔离触发电路的结构图，如图2所示，可控硅组1由正向可控硅和反向可控硅组成，变压器T2的一次侧接入控制电源，二次侧与触发板2连接，第一控制器3输出光纤触发信号至触发板2，由控制电源输出的电压作为电触发信号，实现可控硅的触发导通。在变压器隔离触发方式中，多组可控硅的触发板通常共用一组外接的控制电源，由于多晶硅电源一次电压有效值较大，因此，变压器T2需要使用高耐压隔离变压器，而在长期接触高峰谐波电流的情况下，变压器T2的隔离性能将受损下降，一旦出现隔离变压器T2被击穿，就会造成一次电压回串控制电源，极有可能造成变压器T1匝间短路。

由此可见，如何提高多晶硅电源的安全性是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可控硅的触发电路及多晶硅电源，用于提高多晶硅电源的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可控硅的触发电路，包括：变压器、电容、触发板、第一控制器和整流电路；

变压器的一次侧与可控硅组的主电极连接，变压器的二次侧与整流电路的输入端连接，用于隔离可控硅组与整流电路，并将可控硅组两端电压降压输出至整流电路；

整流电路的输出端与电容构成回路，用于将经变压器降压后的交流电压转化为直流电压；

电容的两端与触发板连接，用于存储直流电压；

第一控制器与触发板连接，用于向触发板输出光纤触发信号；

触发板与可控硅组的主电极和控制极连接，用于根据光纤触发信号和直流电压产生第一电触发信号。

优选地，触发板包括光纤收发器和驱动单元；

光纤收发器的接收端与第一控制器的输出端连接，用于将第一控制器输出的光纤触发信号转换为第二电触发信号；

驱动单元的驱动端与光纤收发器的发送端连接，驱动单元的第一端与电容的第一端连接，驱动单元的第二端与可控硅组连接，用于在接收到第二电触发信号时导通，根据电容释放的直流电压产生第一电触发信号，在未接收到第二电触发信号时关断。

优选地，还包括第二控制器和报警装置；

报警装置与第二控制器连接；

第二控制器与变压器的二次侧连接，用于在变压器被击穿时，控制报警装置进行报警。

优选地，电容为多个，各电容串联。

优选地，光纤收发器为HFBR-2412TZ。

优选地，驱动单元为TIP147。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种多晶硅电源，包括上述可控硅的触发电路。

本实用新型提供一种可控硅的触发电路，该电路包括变压器、整流电路、电容、第一控制器和触发板；变压器的一次侧与可控硅组的主电极连接，变压器的二次侧与整流电路的输入端连接，用于隔离可控硅组与整流电路，并将可控硅组两端电压降压输出至整流电路；整流电路的输出端与电容构成回路，用于将经变压器降压后的交流电压转化为直流电压；电容的两端与触发板连接，用于存储直流电压；第一控制器与触发板连接，用于向触发板输出光纤触发信号；触发板与可控硅组的主电极和控制极连接，用于根据光纤触发信号和直流电压产生第一电触发信号。可见，相较于传统的变压器隔离触发电路，该电路采用可控硅组的主电极引入交流电压，变压器电源不再来自控制电源，而是来自可控硅组的主电极，即使变压器被击穿，也不会损坏电源控制系统。另外，由于该电路不使用控制电源，因此，不需要使用电源二次供电线缆，有效降低了成本。

此外，本实用新型还提供一种多晶硅电源，具有与上述可控硅的触发电路相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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他的附图。

图1为传统的多晶硅电源一次系统的结构图；

图2为传统的变压器隔离触发电路的结构图；

图3为本实用新型提供的一种可控硅的触发电路的结构图。

附图标记如下：1为可控硅组、2为触发板、3为第一控制器、4为整流电路。

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做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型的核心是提供一种可控硅的触发电路及多晶硅电源，用于提高多晶硅电源的安全性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

需要说明的是，本实用新型提供的可控硅的触发电路主要适用于多晶硅电源，也可以适用于其他可控硅调压应用场合，在此不做限制。

图3为本实用新型提供的一种可控硅的触发电路的结构图，下面对图3所示的可控硅的触发电路进行详细说明。

可控硅的触发电路，包括变压器T3、电容C、触发板2、第一控制器3和整流电路4。其中，变压器T3的一次侧与可控硅组1的主电极连接，变压器T3的二次侧与整流电路4的输入端连接，用于隔离可控硅组1与整流电路4，并将可控硅组1两端电压降压输出至整流电路4；整流电路4的输出端与电容C构成回路，用于将经变压器T3降压后的交流电压转化为直流电压；电容C的两端与触发板2连接，用于存储直流电压；第一控制器3与触发板2连接，用于向触发板2输出光纤触发信号；触发板2与可控硅组1的主电极和控制极连接，用于根据光纤触发信号和直流电压产生第一电触发信号。

通常情况下，多晶硅电源一次电压有效值最高可达12KV，因此，变压器T3峰值隔离耐压需超过34KV(一次电压峰峰值)方能稳定运行，故变压器T3可采用高耐压隔离变压器，且其峰值隔离耐压应超过34KV；另外，由于可控硅组1两端电压最高约为3kV，远超过触发板2的承受电压，因此，在引入可控硅组1两端电压时需要进行降压处理，故变压器T3应为降压变压器，即变压器T3的一次侧线圈匝数应多于二次侧线圈匝数。整流电路4可采用桥式整流电路，也可以采用全波整流电路，本实施例对整流电路4的种类不做限制。第一控制器3为现有的控制器，专用于输出光纤触发信号，本实施例对第一控制器3不做特异性说明。

可控硅组1的主电极包括正向可控硅的阴极和反向可控硅的阴极，可控硅组1的控制极包括正向可控硅的控制极和反向可控硅的控制极。在具体实施中，由变压器T3的一次侧引入可控硅组1两端电压，变压器T3的二次侧输出降压处理后的电压，由于可控硅组1两端电压为交流电压，故变压器T3二次侧输出的电压也为交流电压，此时可通过整流电路4将变压器T3二次侧输出的交流电整流为直流电，以便为电容C充电。可控硅组1两端电压的波形为正弦波，若以该正弦波的正向为参考正方向，当第一控制器3输出的光纤触发信号为正向触发信号时，触发板2接收到该触发信号后会导通电容C的放电电路，电容C会释放正向电压，该正向电压经由触发板2转换为正向的第一电触发信号，正向可控硅会接收正向的第一电触发信号，此时施加在正向可控硅的控制极与阴极之间的电压为正向电压，故正向可控硅导通，也就是说，正向可控硅在正弦波的正半周触发导通；当第一控制器3输出的光纤触发信号为反向触发信号时，触发板2接收到该触发信号后导通电容C的放电电路，电容C会释放反向电压，该反向电压经由触发板2转换为反向的第一电触发信号，反向可控硅会接收反向的第一电触发信号，由于电容C释放的反向电压对于反向可控硅而言为正向电压，因此，此时施加在反向可控硅的控制极与阴极之间的电压为正向电压，故反向可控硅导通，也就是说，反向可控硅在正弦波的负半周触发导通；而当第一控制器3输出的光纤触发信号在正向触发信号和反向触发信号之间切换时，中间有一段死区没有触发信号，此时正向可控硅和反向可控硅均不会导通，整流电路4输出的直流电会被存储于电容C中备用，以作为下一个周期中电容C的能量来源。

如图3所示，K1、K2分别为正向可控硅的阴极和反向可控硅的阴极，G1、G2分别为正向可控硅的控制极和反向可控硅的控制极。变压器T3的一次侧引入可控硅组1的K1、K2两端电压，当光纤触发信号为正向触发信号时，电容C释放正向电压，此时施加在正向可控硅的控制极G1与阴极K1之间的电压为正向电压，正向可控硅导通；当光纤触发信号为反向触发信号时，电容C释放反向电压，此时施加在反向可控硅的控制极G2与阴极K2之间的电压为正向电压，反向可控硅导通。需要说明的是，若图3中的可控硅组1为单个可控硅，则该可控硅的阳极、阴极和控制极均与触发板2连接，且变压器T3的一次侧引入的交流电压为可控硅阳极和阴极两端电压，当第一控制器3输出光纤触发信号时，电容C的放电电路导通，电容C释放电压，此时施加在可控硅阳极与阴极之间的电压为正向电压，且施加在可控硅控制极的电压也为正向电压，可控硅导通。

可以理解的是，在图1所示的多晶硅电源一次系统中，可控硅组1数量较多，可设置每个可控硅组1单独配置有本实施例所提供的可控硅的触发电路，由于所有可控硅的触发电路各自独立，故在个别可控硅的触发电路中的变压器T3发生损坏时，不会影响系统整体运行。

本实施例提供一种可控硅的触发电路，该电路包括变压器、整流电路、电容、第一控制器和触发板；变压器的一次侧与可控硅组的主电极连接，变压器的二次侧与整流电路的输入端连接，用于隔离可控硅组与整流电路，并将可控硅组两端电压降压输出至整流电路；整流电路的输出端与电容构成回路，用于将经变压器降压后的交流电压转化为直流电压；电容的两端与触发板连接，用于存储直流电压；第一控制器与触发板连接，用于向触发板输出光纤触发信号；触发板与可控硅组的主电极和控制极连接，用于根据光纤触发信号和直流电压产生第一电触发信号。可见，相较于传统的变压器隔离触发电路，该电路采用可控硅组的主电极引入交流电压，变压器电源不再来自控制电源，而是来自可控硅组的主电极，即使变压器被击穿，也不会损坏电源控制系统。另外，由于该电路不使用控制电源，因此，不需要使用电源二次供电线缆，有效降低了成本。

在上述实施例的基础上，本实施例对触发板2的结构进行补充说明。在本实施例中，触发板2包括光纤收发器和驱动单元。其中，光纤收发器的接收端与第一控制器3的输出端连接，用于将第一控制器3输出的光纤触发信号转换为第二电触发信号；驱动单元的驱动端与光纤收发器的发送端连接，驱动单元的第一端与电容C的第一端连接，驱动单元的第二端与可控硅组1的第一端连接，用于在接收到第二电触发信号时导通，根据电容释放的直流电压产生第一电触发信号，在未接收到第二电触发信号时关断。

为保证光纤收发器的接收灵敏度，光纤收发器可以使用多模光纤收发器。驱动单元可以是三极管，也可以是MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)，还可以是绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)，本实施例对驱动单元的种类不做限定。

在具体实施中，电容C的放电电路是由电容C和驱动单元组成的回路，通过控制驱动单元的通断可实现控制电容C进行充放电。具体地，由光纤收发器接收第一控制器3输出的光纤触发信号，并将该光纤触发信号转换为第二电触发信号，通过第二电触发信号可触发导通驱动单元，此时电容C的放电电路导通，电容C开始放电，驱动单元根据电容C的放电电压产生第一电触发信号，通过第一电触发信号实现可控硅组1的触发导通。

本实施例对触发板的结构进行了详细说明，触发板包括光纤收发器和驱动单元，通过光纤收发器可接收第一控制器发送的光纤触发信号，通过驱动单元的通断可实现电容的充放电过程，并在电容放电时产生第一电触发信号，以便实现可控硅的触发导通。

在上述实施例的基础上，为便于用户发现变压器T3发生损坏，本实施例设置可控硅的触发电路还包括第二控制器和报警装置。其中，报警装置与第二控制器连接；第二控制器与变压器T3的二次侧连接，用于在变压器T3被击穿时，控制报警装置进行报警。

第二控制器可以是处理器(Central Processing Unit，CPU)，也可以是微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，本实施例对第二控制器的种类不作限定。报警装置可以是蜂鸣器，也可以是指示灯，本实施例对报警装置的种类也不作限定。

当变压器T3被击穿时，变压器T3易发生匝间短路，短路的线匝内将产生环流，会迅速发热，进一步损坏邻近线匝，使得短路线匝不断增多，此时变压器T3的变比将发生改变。在具体实施中，可通过温度传感器检测变压器T3的线匝温度，当所检测的变压器T3温度超过预设阈值时，可确定变压器T3发生损坏，此时第二控制器会控制报警装置进行报警；另外，也可通过第二控制器内部的逻辑判断变压器T3是否发生损坏，例如，当变压器T3的二次侧输出的电压持续降低时，即可认为变压器T3发生匝间短路，此时第二控制器可控制器报警装置进行报警。

本实施例设置可控硅的触发电路还包括第二控制器和报警装置，其中，报警装置与第二控制器连接，第二控制器与变压器的二次侧连接。第二控制器会识别变压器的工作状态，当识别得到变压器被击穿时，第二控制器会控制报警装置进行报警，以提示用户变压器发生损坏。此外，由于每个可控硅组所连接的可控硅的触发电路均设置有报警装置和第二控制器，因此，用户可根据发出报警的报警装置查找到发生损坏的变压器，而不需要逐一排查所有变压器，极大地节省了时间。

在上述实施例的基础上，为提高电容C的耐压能力，本实施例设置电容C为多个，且各电容C串联。

在驱动单元关断时，整流电路4的输出端与电容C构成充电回路，具体地，整流电路4会将变压器T3二次侧输出的交流电整流为直流电，并输出该直流电以为电容C充电；而在驱动单元导通时，所有的电容C会释放自身存储的能量，以使得驱动单元产生第一电触发信号。由于整流电路4整流后的电压较大，而可控硅的导通电压较小，通常为12～15V之间，因此，可通过串联电容C提高电容C的耐压能力，减少电容C的总容量。可以理解的是，在具体实施中，可根据实际情况设置电容C个数，本实施例对电容C数量不做限制。

本实施例设置电容为多个，且各电容串联，能够有效提高电容的耐压能力。

在上述实施例的基础上，为保证光纤收发器的性能与经济性，本实施例设置光纤收发器为HFBR-2412TZ。

在选择光纤收发器的型号时，应综合考量光纤收发器的性能和经济性，HFBR-2412TZ是一种常用的光纤收发器，采用微型光纤组件，性能好，成本较低，性价比高。可以理解的是，HFBR-2412TZ为本实施例提供的一种优选的光纤收发器，在具体实施中，可根据实际情况选择光纤收发器。

本实施例设置光纤收发器采用HFBR-2412TZ，性能好且成本较低，性价比高。

在上述实施例的基础上，综合考量驱动单元的性能与经济性，本实施例设置驱动单元为TIP147。

TIP147是一种PNP型的大功率达林顿三极管，性能好且成本较低。在具体实施中，驱动单元的驱动端为TIP147的基极，驱动单元的第一端为TIP147的集电极，驱动单元的第二端为TIP147的发射极。可以理解的是，TIP147为本实施例提供的一种优选的驱动单元，在具体实施中，可根据实际情况选择驱动单元的种类和型号，例如，可选择驱动单元为MOS管或IGBT。

本实施例设置驱动单元采用TIP147，功率较大且成本较低，性价比高。

上述实施例对本实用新型提供的可控硅的触发电路进行了详细说明，本实用新型还提供一种多晶硅电源，该多晶硅电源包括上述实施例中描述的可控硅的触发电路。

可以理解的是，除可控硅的触发电路外，该多晶硅电源还包括多个可控硅组1，用于控制多晶硅电源为负载供电。在具体实施中，可控硅可采用光纤触发普通可控硅，成本较低。

此外，多晶硅电源还包括与各可控硅组1连接的互感器PT，用于保护各可控硅组1，具体参见图1。

本实施例所提供的多晶硅电源包括可控硅的触发电路，由于可控硅的触发电路包括变压器、整流电路、电容、第一控制器和触发板；变压器的一次侧与可控硅组的主电极连接，变压器的二次侧与整流电路的输入端连接，用于隔离可控硅组与整流电路，并将可控硅组两端电压降压输出至整流电路；整流电路的输出端与电容构成回路，用于将经变压器降压后的交流电压转化为直流电压；电容的两端与触发板连接，用于存储直流电压；第一控制器与触发板连接，用于向触发板输出光纤触发信号；触发板与可控硅组的主电极和控制极连接，用于根据光纤触发信号和直流电压产生第一电触发信号。可见，相较于传统的变压器隔离触发电路，该多晶硅电源内可控硅的触发电路采用可控硅组的主电极引入交流电压，变压器电源不再来自控制电源，而是来自可控硅组的主电极，即使变压器被击穿，也不会损坏电源控制系统。另外，由于该多晶硅电源内可控硅的触发电路不使用控制电源，因此，不需要使用电源二次供电线缆，有效降低了成本。

以上对本实用新型所提供的可控硅的触发电路及多晶硅电源进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (7)

1.一种可控硅的触发电路，其特征在于，包括：变压器、电容、触发板(2)、第一控制器(3)和整流电路(4)；

所述变压器的一次侧与可控硅组(1)的主电极连接，所述变压器的二次侧与所述整流电路(4)的输入端连接，用于隔离所述可控硅组(1)与所述整流电路(4)，并将所述可控硅组(1)两端电压降压输出至所述整流电路(4)；

所述整流电路(4)的输出端与所述电容构成回路，用于将经所述变压器降压后的交流电压转化为直流电压；

所述电容的两端与所述触发板(2)连接，用于存储所述直流电压；

所述第一控制器(3)与所述触发板(2)连接，用于向所述触发板(2)输出光纤触发信号；

所述触发板(2)与所述可控硅组(1)的主电极和控制极连接，用于根据所述光纤触发信号和所述直流电压产生第一电触发信号。

2.根据权利要求1所述的可控硅的触发电路，其特征在于，所述触发板(2)包括光纤收发器和驱动单元；

所述光纤收发器的接收端与所述第一控制器(3)的输出端连接，用于将所述第一控制器(3)输出的所述光纤触发信号转换为第二电触发信号；

所述驱动单元的驱动端与所述光纤收发器的发送端连接，所述驱动单元的第一端与所述电容的第一端连接，所述驱动单元的第二端与所述可控硅组(1)连接，用于在接收到所述第二电触发信号时导通，根据所述电容释放的所述直流电压产生所述第一电触发信号，在未接收到所述第二电触发信号时关断。

3.根据权利要求1所述的可控硅的触发电路，其特征在于，还包括第二控制器和报警装置；

所述报警装置与所述第二控制器连接；

所述第二控制器与所述变压器的二次侧连接，用于在所述变压器被击穿时，控制所述报警装置进行报警。

4.根据权利要求1所述的可控硅的触发电路，其特征在于，所述电容为多个，各所述电容串联。

5.根据权利要求2所述的可控硅的触发电路，其特征在于，所述光纤收发器为HFBR-2412TZ。

6.根据权利要求2所述的可控硅的触发电路，其特征在于，所述驱动单元为TIP147。

7.一种多晶硅电源，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的可控硅的触发电路。

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