專利名稱：一種保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路，具體講涉及一種保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路。
背景技術(shù)：
在合成試驗裝置中，晶間管的觸發(fā)方式有3脈沖光信號連續(xù)觸發(fā)，但是其連續(xù)觸發(fā)的時長有限，受到其供電電源的自身能量不足的限制。且在合成試驗裝置中的晶閘管與觸發(fā)電路沒有電氣隔離的要求。保護晶閘管的作用是保護IGBT續(xù)流二極管，當變流器直流側(cè)發(fā)生短路故障或輸電線路中發(fā)生短路故障時，在IGBT關(guān)斷之后，短路電流會流經(jīng)續(xù)流二極管。由于續(xù)流二極管長時間通過較大電流可能會對其造成損壞。所以在這種情況下使用保護晶間管進行分流，起到保護續(xù)流二極管不發(fā)生過熱損壞的作用。因此在設(shè)計中要求保護晶閘管的通態(tài)壓降盡量接近或小于續(xù)流二極管的通態(tài)壓降，并且通流能力較強。當電流流經(jīng)續(xù)流二極管時，續(xù)流二極管的通態(tài)壓降很小，此時要及時觸發(fā)保護晶閘管，讓保護晶閘管分流，要求觸發(fā)電路要在保護晶閘管承受較低的陽極電壓下可靠的觸發(fā)保護晶閘管。要求該電路可提供較高的門極電流，可達2A，且可連續(xù)輸出。確保晶閘管在承受較低的陽極電壓時可靠導通。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路，本發(fā)明提供的電路通過一個隔離脈沖變壓器來實現(xiàn)觸發(fā)電流達到2A的目的，設(shè)計原、副邊變比，且原邊可提供足夠的能量。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實施—種保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路，其改進之處在于，所述連續(xù)觸發(fā)電路包括上電復位及低壓閉鎖電路、光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片、電光轉(zhuǎn)換芯片、隔離脈沖變壓器以及電源濾波及隔離芯片；所述上電復位及低壓閉鎖電路與邏輯處理芯片連接；所述光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片和隔離脈沖變壓器依次連接；所述電光轉(zhuǎn)換芯片與邏輯處理芯片連接；所述電源濾波及隔離芯片分別與上電復位及低壓閉鎖電路、光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片、電光轉(zhuǎn)換芯片和隔離脈沖變壓器連接。本發(fā)明提供的一種優(yōu)選的技術(shù)方案是所述上電復位及低壓閉鎖電路包括上電復位、低壓閉鎖芯片LM393以及外圍電路；所述外圍電路包括電阻1 1、1 2、1 3、1 4、1 5、1 6、1 7、 R8和R9、電容Cl、二極管D、工作電源指示燈Ll以及上電復位指示燈L2 ；所述Rl兩端分別連接二極管D和地；所述R2和R3依次連接在Rl和D之間的連接線上；所述電容Cl連接在R2和R3之間與Rl并聯(lián)；所述R4 —端連接在R3和芯片LM393之間，另一端與R5連接； 所述R5和R6并聯(lián)；所述R6的和芯片LM393的負極與R7的一端連接，組成R6-R7支路；所述R7的另一端接地；所述R8和工作電源指示燈Ll串聯(lián)，組成R8-L1支路；所述R9和上電復位指示燈L2串聯(lián)，組成R9-L2支路；所述R6-R7支路、R8-L1支路和R9-L2支路并聯(lián)。
本發(fā)明提供的第二優(yōu)選的技術(shù)方案是所述光電轉(zhuǎn)換芯片為HFBR2532Z;所述邏輯處理芯片包括HEF40106B、HEF4538BT、HEF4073B和2N6042 ；所述電光轉(zhuǎn)換芯片為 HFBR1532Z ；所述電源濾波及隔離芯片為REC5-1215SRW/H6/A。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選的技術(shù)方案是所述邏輯處理芯片HEF40106B稱作施密特觸發(fā)器；所述邏輯處理芯片HEF4538BT稱作單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；所述邏輯處理芯片HEF407;3B稱作與門電路；所述邏輯處理芯片2N6042稱作三極管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達到的有益效果是1、本發(fā)明提供的電路在保護晶閘管承受較低的陽極電壓下可觸發(fā)導通晶閘管；2、本發(fā)明提供的電路可連續(xù)觸發(fā)保護晶閘管；3、本發(fā)明提供的電路需要接收上級發(fā)出的3脈沖光信號才能觸發(fā)保護晶閘管；4、本發(fā)明提供的電路響應(yīng)及時，在50us內(nèi)；5、本發(fā)明提供的電路通過隔離脈沖變壓器來實現(xiàn)較高的電氣隔離為5kVAC ；6、本發(fā)明提供的電路在電源的輸入端加入了安規(guī)電容、共模電感、壓敏電阻、瞬態(tài)抑制二極管CTransient voltage suppressor,TVS)和隔離電源模塊；因此電路的抗電磁干擾水平較高；7、本發(fā)明提供的電路可對輸入光信號檢測回報，即對上級發(fā)出的光信號有反饋功能。


圖1是本發(fā)明保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路原理圖；圖2是本發(fā)明的上電復位及低壓閉鎖電路原理圖；圖3是本發(fā)明保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路的觸發(fā)波形圖；圖4是本發(fā)明保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路的連續(xù)觸發(fā)波形圖；圖5是本發(fā)明輸出光信號對輸入光信號的檢測回報波形圖；圖6是本發(fā)明輸出光信號對輸入光信號的連續(xù)檢測回報波形圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步的詳細說明。如圖1所示，圖1是本發(fā)明保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路原理圖，連續(xù)觸發(fā)電路包括上電復位及低壓閉鎖電路、光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片、電光轉(zhuǎn)換芯片、隔離脈沖變壓器以及電源濾波及隔離芯片；上電復位及低壓閉鎖電路與邏輯處理芯片連接；光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片和隔離脈沖變壓器依次連接；電光轉(zhuǎn)換芯片與邏輯處理芯片連接； 電源濾波及隔離芯片分別與上電復位及低壓閉鎖電路、光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片、電光轉(zhuǎn)換芯片和隔離脈沖變壓器連接。輸入光信號為2路雙冗余方式，提高了可靠性。經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換芯片HFBR2532Z， 將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號再經(jīng)過邏輯處理芯片HEF40106B、HEF4538BT、HEF4073B和 2N6042處理后給隔離脈沖變壓器及電光轉(zhuǎn)換芯片HFBR1532Z，隔離脈沖變壓器為定制產(chǎn)品，將隔離脈沖變壓器前級的能量變換到晶閘管門級電壓、電流的可接受的范圍，電光轉(zhuǎn)換芯片輸出光信號，反應(yīng)對光輸入信號的檢測回報。供電電源經(jīng)過濾波后給電源濾波及隔離芯片REC5-1215SRW/H6/A，其隔離電壓為6kVDC ；電源濾波、隔離芯片REC5-1215SRW/H6/A的輸出供給整個電路板供電。如圖2所示，圖2是本發(fā)明上電復位及低壓閉鎖電路原理圖；上電復位及低壓閉鎖電路包括上電復位及低壓閉鎖芯片LM393以及外圍電路；外圍電路包括電阻R1、R2、R3、R4、 R5、R6、R7、R8和R9、電容Cl、二極管D、工作電源指示燈Ll以及上電復位指示燈L2 ；Rl兩端分別連接二極管D和地；R2和R3依次連接在Rl和D之間的連接線上；電容Cl連接在R2 和R3之間與Rl并聯(lián)；R4 —端連接在R3和芯片LM393之間，另一端與R5連接；R5和R6并聯(lián)；R6的和芯片LM393的負極與R7的一端連接，組成R6-R7支路；R7的另一端接地；R8和工作電源指示燈Ll串聯(lián)，組成R8-L1支路；R9和上電復位指示燈L2串聯(lián)，組成R9-L2支路； R6-R7支路、R8-L1支路和R9-L2支路并聯(lián)。上電復位、低壓閉鎖電路用的芯片是LM393，當電源電壓低于8. 6V時，此時認為電源有故障，復位信號變?yōu)榈碗娖?；復位信號正常情況時為高電平，將邏輯處理芯片HEF4538BT復位，且閉鎖輸出電信號。本發(fā)明電路在接收上級發(fā)送的3脈沖且只有3脈沖時光信號后觸發(fā)保護晶閘管并發(fā)出光信號，該光信號為輸入光信號檢測回報信號，反饋給上級控制。因為該電路工作在較為惡劣的電磁環(huán)境中，為了避免誤觸發(fā)，需要上級發(fā)送較為嚴格的3脈沖光信號，3脈沖光信號寬度為10us。對于上級控制發(fā)送的3脈沖光信號，首先通過光電轉(zhuǎn)換芯片HFBR2532Z 將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號再經(jīng)過施密特觸發(fā)器HEF40106B來濾除干擾信號，然后通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器HEF4538BT和與門電路HEF407;3B的配合去觸發(fā)三極管2N6042的基級， 通過三極管2N6042的放大后觸發(fā)隔離脈沖變壓器的前級，再經(jīng)過隔離脈沖變壓器的隔離變壓后去觸發(fā)保護晶閘管。輸出光信號通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器HEF4538BT驅(qū)動電光轉(zhuǎn)換芯片 HFBR1532Z 來實現(xiàn)。在上級控制發(fā)送的3脈沖光信號的第3個脈沖的下降沿將會觸發(fā)保護晶閘管，也就保證了本發(fā)明電路在接收到上級的3脈沖光信號后的50us內(nèi)觸發(fā)保護晶閘管，從而達到了響應(yīng)的及時性，否則在續(xù)流二極管上長時間流過大電流，造成發(fā)熱損壞續(xù)流二極管。如圖 3所示，圖3是本發(fā)明保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路的觸發(fā)波形圖，上面的波形為上級發(fā)送的3脈沖光信號，寬度10us。下面的波形為觸發(fā)脈沖波形，寬度約為23us，且在上級發(fā)送的第3個光脈沖下降沿開始。圖4是本發(fā)明保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路的連續(xù)觸發(fā)波形圖，上面的波形為上級發(fā)送的3脈沖光信號，寬度10us，時間間隔為200us。下面的波形為觸發(fā)脈沖波形，寬度約為2!3US，且在上級發(fā)送的第3個光脈沖下降沿開始，時間間隔為200us。此波形為連續(xù)觸發(fā)波形。本發(fā)明電路要有上電復位及低壓閉鎖觸發(fā)脈沖功能，上電復位功能即上電時復位本電路上所有寄存器且閉鎖觸發(fā)信號，低壓閉鎖即供電電源電壓低于8. 6VDC(正常供電電壓15VDC)時閉鎖觸發(fā)信號。本發(fā)明電路要有對輸入光信號的檢測回報功能，當本電路收到3脈沖且只有3脈沖時光信號時，將有光信號反饋給上級，回報的有光時長約23us，該信號回報功能確保上級能控制能確認輸出光信號是否發(fā)出，從而決定是否采取下一步措施。如圖5所示，圖5是本發(fā)明輸出光信號對輸入光信號的檢測回報波形圖；上面的波形為上級發(fā)送的3脈沖光信號，有光時長為10us。下面的波形為檢測信號回報波形，寬度約為23us，且在上級發(fā)送的第 3個光脈沖下降沿開始。圖6是本發(fā)明輸出光信號對輸入光信號的連續(xù)檢測回報波形圖，上面的波形為上級發(fā)送的3脈沖光信號，有光時長為10us，連續(xù)時間間隔200us。下面的波形為連續(xù)檢測信號回報波形，有光時長約為2!3US，且在上級發(fā)送的第3個光脈沖下降沿開始， 時間間隔200us。保護晶閘管陰極與本發(fā)明電路要求電氣隔離，因為保護晶閘管的陰極正常運行時處于高電位，約1.3kV，所以本發(fā)明電路要滿足電氣隔離的要求，滿足^VAC,通過隔離脈沖變壓器來實現(xiàn)，對隔離脈沖變壓器原、副邊繞法及中間絕緣層有嚴格要求，并灌封，以達到防潮和絕緣。本發(fā)明電路不采用復雜的邏輯處理芯片，不用晶振和晶體，只用簡單的邏輯器件及阻容器件，提高了電路的抗電磁干擾水平。本發(fā)明電路為15VDC供電，供電范圍為12VDC 18VDC ；本發(fā)明電路正常工作時功耗小于1W，連續(xù)觸發(fā)時小于3W。本發(fā)明電路帶有工作電源指示燈及上電復位指示燈，用于指示工作電源情況及復位情況。工作電源指示燈為圖2中的Li，電源正常時常亮。上電復位指示燈為圖2中的L2， 當上電復位時會閃爍。本發(fā)明電路需要通過如下試驗1、浪涌抗擾度試驗檢驗電路對于供電網(wǎng)中的切換現(xiàn)象、電網(wǎng)中的故障和直接或間接雷擊引起的單向瞬態(tài)電壓的抗擾度，試驗等級差模3A級，最高為3A級。2、射頻電磁場輻射抗擾度試驗檢驗電路對由無線電發(fā)射機或任何其他發(fā)射連續(xù)波形式輻射電磁能的裝置所產(chǎn)生電磁場的抗擾度，試驗等級3級，最高為3級。3、電快速脈沖群抗擾度試驗檢驗電路對極短瞬態(tài)脈沖群的抗擾度，其產(chǎn)生原因主要是傳導干擾并帶有一定的輻射干擾，試驗等級4級，最高為4級。4、射頻場感應(yīng)的傳導騷擾抗擾度試驗檢驗電路對騷擾源作用下形成的電場和磁場的一種抗擾度，試驗等級3級，最高為3級。5、工頻磁場抗擾度試驗檢驗設(shè)備或系統(tǒng)對有附近導體中的工頻電流或較為少見的由其他器件產(chǎn)生的磁場的抗擾度，試驗等級3級，最高為5級。最后應(yīng)當說明的是以上實施例僅用以說明本申請的技術(shù)方案而非對其保護范圍的限制，盡管參照上述實施例對本申請進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請后依然可對申請的具體實施方式
進行種種變更、修改或者等同替換，這些變更、修改或者等同替換，其均在其申請待批的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種保護晶間管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路，其特征在于，所述連續(xù)觸發(fā)電路包括上電復位及低壓閉鎖電路、光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片、電光轉(zhuǎn)換芯片、隔離脈沖變壓器以及電源濾波及隔離芯片；所述上電復位及低壓閉鎖電路與邏輯處理芯片連接；所述光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片和隔離脈沖變壓器依次連接；所述電光轉(zhuǎn)換芯片與邏輯處理芯片連接；所述電源濾波及隔離芯片分別與上電復位及低壓閉鎖電路、光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片、電光轉(zhuǎn)換芯片和隔離脈沖變壓器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路，其特征在于，所述上電復位、低壓閉鎖電路包括上電復位及低壓閉鎖芯片LM393以及外圍電路；所述外圍電路包括電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9、電容Cl、二極管D、工作電源指示燈Ll以及上電復位指示燈L2 ；所述Rl兩端分別連接二極管D和地；所述R2和R3依次連接在Rl和D之間的連接線上；所述電容Cl連接在R2和R3之間與Rl并聯(lián)；所述R4 —端連接在R3和芯片LM393之間，另一端與R5連接；所述R5和R6并聯(lián)；所述R6的和芯片LM393的負極與R7 的一端連接，組成R6-R7支路；所述R7的另一端接地；所述R8和工作電源指示燈Ll串聯(lián)， 組成R8-L1支路；所述R9和上電復位指示燈L2串聯(lián)，組成R9-L2支路；所述R6-R7支路、 R8-L1支路和R9-L2支路并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1所述的保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換芯片為HFBR2532Z ；所述邏輯處理芯片包括HEF40106B、HEF4538BT、HEF4073B和 2N6042 ；所述電光轉(zhuǎn)換芯片為HFBR1532Z ；所述電源濾波及隔離芯片為REC5-1215SRW/H6/ A0
4.如權(quán)利要求3所述的保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路，其特征在于，所述邏輯處理芯片HEF40106B稱作施密特觸發(fā)器；所述邏輯處理芯片HEF4538BT稱作單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器； 所述邏輯處理芯片HEF407;3B稱作與門電路；所述邏輯處理芯片2N6042稱作三極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種保護晶閘管在低電壓下連續(xù)觸發(fā)電路，該連續(xù)觸發(fā)電路包括上電復位及低壓閉鎖電路、光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片、電光轉(zhuǎn)換芯片、隔離脈沖變壓器以及電源濾波及隔離芯片；所述上電復位及低壓閉鎖電路與邏輯處理芯片連接；所述光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片和隔離脈沖變壓器依次連接；所述電光轉(zhuǎn)換芯片與邏輯處理芯片連接；所述電源濾波及隔離芯片分別與上電復位及低壓閉鎖電路、光電轉(zhuǎn)換芯片、邏輯處理芯片、電光轉(zhuǎn)換芯片和隔離脈沖變壓器連接。本發(fā)明提供的電路在保護晶閘管承受較低的陽極電壓下可連續(xù)觸發(fā)導通晶閘管，本電路需要接收上級發(fā)送的3脈沖光信號才能觸發(fā)保護晶閘管；響應(yīng)及時；有高的電氣隔離；抗電磁干擾水平較高。
文檔編號H02M1/06GK102340236SQ20111020029
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者馮靜波, 呂錚, 易榮, 楊衛(wèi)剛, 楊波 申請人:中國電力科學研究院