晶闸管触发脉冲信号检测电路的制作方法

本申请涉及检测电路领域，特别是涉及一种晶闸管触发脉冲信号检测电路。

背景技术：

晶闸管(thyristor)即晶体闸流管，又被称为可控硅整流器，由于晶闸管能够在高电压、大电流的条件下工作，并且其工作过程可以控制，因而被广泛应用于可控整流、交流调压器、无触点电子开关、逆变器及变频器等电子电路中。在大型励磁系统中，为了保证整个系统的发电安全，往往需要设置相应的回路对励磁系统的晶闸管整流桥进行脉冲信号检测，以便于当脉冲丢失或异常时做出安全防护措施。

传统的晶闸管触发脉冲信号检测方法是通过测量电路采集晶闸管的门极与阴极之间的电压，然后输送至cpu(centralprocessingunit，中央处理器)进行分析判断，从而得到相应的检测结果。然后，测量电路工作时需要消耗一定的能量，影响晶闸管的触发，导致晶闸管工作不可靠。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的晶闸管触发脉冲信号检测方法会导致晶闸管工作不可靠的问题，提供一种晶闸管触发脉冲信号检测电路。

一种晶闸管触发脉冲信号检测电路，包括：脉冲处理电路，用于输出脉冲信号至晶闸管触发电路，以及接收电压采集电路采集并发送的电压信号进行分析，得到检测结果；晶闸管触发电路，用于根据所述脉冲处理电路输出的脉冲信号驱动晶闸管电路进行工作；电压采集电路，用于采集所述晶闸管触发电路的脉冲触发器原边绕组的电压信号，并输送至所述脉冲处理电路；所述脉冲处理电路连接所述晶闸管触发电路，所述电压采集电路连接所述晶闸管触发电路的原边绕组，所述电压采集电路连接所述脉冲处理电路，所述晶闸管触发电路连接晶闸管电路。

在一个实施例中，所述电压采集电路包括采样电阻，所述采样电阻的一端连接所述晶闸管触发电路的原边绕组，且公共端连接所述脉冲处理电路，所述采样电阻的另一端接地。

在一个实施例中，所述电压采集电路还包括比较电路，所述比较电路连接所述采样电阻的一端，所述比较电路连接所述脉冲处理电路。

在一个实施例中，所述比较电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和比较器，所述比较器的正向输入端连接所述采样电阻的一端，所述第一电阻的一端连接电源，所述第二电阻的一端接地，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的另一端且公共端连接所述比较器的反向输入端，所述第三电阻的一端连接电源，所述第三电阻的另一端连接所述比较器的输出端，所述比较器的输出端连接所述脉冲处理电路。

在一个实施例中，所述晶闸管触发电路包括第四电阻、第五电阻、第一二极管、第二二极管、稳压管、开关管和脉冲变压器，所述第四电阻的一端连接所述脉冲处理电路，所述第四电阻的另一端连接所述第五电阻的一端，且公共端连接所述开关管，所述第五电阻的另一端连接电源，所述开关管连接电源；所述第一二极管的阳极连接所述稳压管的阳极，所述稳压管的阴极连接所述脉冲变压器的原边绕组的一端，且公共端连接所述采样电阻的一端；所述第一二极管的阴极连接所述脉冲变压器的原边绕组的另一端，且公共端连接所述开关管，所述脉冲变压器的次边绕组的一端连接所述第二二极管的阳极，所述第二开关管的阴极连接所述晶闸管电路，所述脉冲变压器的次边绕组的另一端连接所述晶闸管电路。

在一个实施例中，所述开关管为cmos管。

在一个实施例中，所述晶闸管触发脉冲信号检测电路还包括第一端子，所述第一端子的第一端口连接所述第四电阻的一端，所述第一端子的第二端口连接电源，所述第一端子的第三端口接地，所述第一端子的第四端口连接所述比较器的输出端口，所述第一端子的第四端口连接所述脉冲处理电路。

在一个实施例中，所述晶闸管触发脉冲信号检测电路还包括第二端子，所述第二端子的第一端口连接所述第二二极管的阴极，所述第二端子的第二端口连接所述脉冲变压器的次边绕组的另一端，所述第二端子的第三端口连接所述晶闸管电路。

在一个实施例中，所述脉冲处理电路包括中央处理器板和驱动电路板，所述中央处理器板连接所述驱动电路板，所述驱动电路板连接所述晶闸管触发电路。

在一个实施例中，所述中央处理器板包括数字信号处理单元和现场可编程门阵列单元。

上述晶闸管触发脉冲信号检测电路，通过电压采集电路采集晶闸管触发电路的脉冲变压器的原边绕组侧的电压，然后将所采集的电压发送至脉冲处理电路进行分析，得到在当前电压下与晶闸管触发电路相连接的晶闸管电路是否正常工作，即是否发生短路或断路，以便于工作人员及时做出安全防护措施。通过上述晶闸管触发脉冲信号检测电路无需直接在晶闸管上进行触发脉冲信号检测，而是通过检测晶闸管触发电路的脉冲变压器的原边绕组侧的电压大小，间接地得到晶闸管电路是否正常工作，即晶闸管电路的触发脉冲是否正常，避免出现直接测量消耗触发能量，对晶闸管电路的正常工作产生影响的问题。

附图说明

图1为一实施例中晶闸管触发脉冲信号检测电路结构示意图；

图2为一实施例中晶闸管触发脉冲信号检测电路结构图；

图3为一实施例中晶闸管触发电路、电压采集电路和晶闸管电路结构图；

图4为一实施例中检测结果波形示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1，一种晶闸管触发脉冲信号检测电路，包括：脉冲处理电路100，用于输出脉冲信号至晶闸管触发电路200，以及接收电压采集电路300采集并发送的电压信号进行分析，得到检测结果；晶闸管触发电路200，用于根据脉冲处理电路100输出的脉冲信号驱动晶闸管电路400进行工作；电压采集电路300，用于采集晶闸管触发电路200的脉冲触发器原边绕组的电压信号，并输送至脉冲处理电路100；脉冲处理电路100连接晶闸管触发电路200，电压采集电路300连接晶闸管触发电路200的原边绕组，电压采集电路300连接脉冲处理电路100，晶闸管触发电路200连接晶闸管电路400。

具体地，脉冲处理电路100能够发出具有一定功率和驱动能力的脉冲信号，然后经将闸管触发电路对脉冲信号进行处理之后对晶闸管电路400进行驱动，从而是晶闸管电路400实现相应的整流功能。在实际的工作过程中，晶闸管电路400往往会由于各种原因发生短路或短路，若此时仍然通过晶闸管触发电路200进行晶闸管的脉冲触发，可能会对电路造成安全隐患，因此，为了保证整个电路的稳定、安全运行，需要实时对晶闸管电路400的触发脉冲(即晶闸管触发电路200的输出脉冲)进行监测，以便于在发生异常时及时发出报警信息或者将故障脉冲切除。

在晶闸管触发电路200中，脉冲变压器往往采用环氧浇注，使得原边绕组与次边绕组的绝缘水平大于或等于15000v，若直接在次边绕组输出侧进行晶闸管触发脉冲信号的检测，在消耗触发能量对晶闸管电路400的稳定工作产生影响的同时，还会对检测电路具有较高的绝缘水平要求。因为脉冲变压器的原边与次边属于不同的等势体，当直接根据次边绕组侧的输出脉冲对晶闸管触发脉冲信号进行检测时，需要使用绝缘耐压高达15000v以上的隔离器件，而绝缘等级高达15000v以上的这一类型隔离器件就往往比较昂贵。本实施例中，通过间接测量晶闸管触发电路200的脉冲变压器的原边绕组侧电压大小(即脉冲信号的大小)，进一步地分析得到晶闸管触发脉冲信号是否异常，在避免了对晶闸管的可靠运行产生影响的同时，还避免了高成本隔离器件的运用，有效地节省成本。

当脉冲处理电路100发送的脉冲信号正常的输入至晶闸管触发电路200的脉冲变压器时，通过电压采集电路300实时地采集脉冲变压器的原边绕组侧的电压，若采集的电压接近于0时，说明此时晶闸管电路400与晶闸管触发电路200之间断路。当晶闸管电路400与晶闸管触发电路200的次边绕组正常连接，且晶闸管触发电路200处于正常导通状态时，相当于脉冲变压器的次边绕组上有了一定的负载，也就是脉冲变压器的原边绕组侧有了一定的阻抗，原边绕组在电源vcc的驱动下会产生一定的电流，当电流经过电压采集电路300时就会形成一定的电压u-feed；当晶闸管触发电路200处于关闭状态时，原边绕组侧没有了电流的驱动，相应的电压也将变为0v；同样的，当晶闸管电路400与晶闸管驱动电路的连接断开时，次边绕组侧没有了负载，原边绕组侧相当于有一个非常大的阻抗，会使得原边绕组侧的电流趋近于0，对应的电压也趋近于0。因此，通过上述原理可以得到电压采集电路300所采集的电压接近0v时，晶闸管电路400发生了开路。同理，当晶闸管电路400发生短路，也就相当于脉冲变压器的次边绕组侧短路，此时相当于原边绕组侧的阻抗很小，在晶闸管触发电路200的电源vcc的作用下，会使得原边绕组侧的电流很大，相应的电压采集电路300所采集的电压也会非常大，此时，即可判晶闸管电路400短路。

在一个实施例中，请参阅图2，脉冲处理电路100包括中央处理器板110和驱动电路板120，中央处理器板110连接驱动电路板120，驱动电路板120连接晶闸管触发电路200。

具体地，中央处理器(centralprocessingunit，cpu)板110具有产生脉冲信号的功能，通过cpu板产生一定的脉冲信号，然后经驱动电路进行增大功率和驱动能力等处理之后，发送至晶闸管触发电路200，进而实现对晶闸管电路400的驱动。进一步地，当电压采集电路300采集到脉冲触发变压器的原边绕组侧的电压时，通过驱动电路处理为cpu板能够接收的电平信号，cpu板直接根据接收的电平信号得到晶闸管电路400短路、断路或正常运行的检测结果。

进一步地，在一个实施例中，请参阅图2，中央处理器板110包括数字信号处理单元和现场可编程门阵列单元。通过数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)单元和现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray)单元产生相应的脉冲信号和接收驱动电路传输的电平信号，从而实现对晶闸管触发脉冲信号的检测，具有操作简单的优点。

在一个实施例中，电压采集电路300包括采样电阻r1，采样电阻r1的一端连接晶闸管触发电路200的原边绕组，且公共端连接脉冲处理电路100，采样电阻r1的另一端接地。

具体地，脉冲变压器的原边绕组经过采样电阻r1然后接地，当脉冲变压器的原边绕组侧有电流经过时，通过采样电阻r1进行采样后能够向脉冲处理电路100输出相应的电压，进而便于脉冲处理电路100根据接收的电压大小判断晶闸管电路400处于短路状态、断路状态或正常工作状态。应当指出的是，采样电阻r1的阻值较小，在一个实施例中，采样电阻r1的阻值为1ω。

进一步地，在一个实施例中，电压采集电路300还包括比较电路，比较电路连接采样电阻r1的一端，比较电路连接脉冲处理电路100。

具体地，通过比较电路输入一门槛电压，同时将采样电阻r1对脉冲变压器的原边绕组进行采集得到的电压输入比较电路，通过比较电路将两个电压进行大小比较，采样电阻r1所采集的电压大于门槛电压时，通过比较电路输出一高电平信号，当采样电阻r1所采集的电压小于门槛电压时，通过比较电路输出一低电平信号，脉冲信号处理电路根据接收的高低电平信号进而判断晶闸管电路400处于正常工作状态或断路状态。

在一个实施例中，请参阅图2或图3，比较电路包括第一电阻r4、第二电阻r5、第三电阻r6和比较器，比较器的正向输入端连接采样电阻r1的一端，第一电阻r4的一端连接电源，第二电阻r5的一端接地，第一电阻r4的另一端连接第二电阻r5的另一端且公共端连接比较器的反向输入端，第三电阻r6的一端连接电源，第三电阻r6的另一端连接比较器的输出端，比较器的输出端连接脉冲处理电路100。

具体地，通过第一电阻r4、第二电阻r5和电源vcc，在比较器的反向输入端输入一门槛电压值u-ref，该门槛电压大于0v，小于晶闸管电路400正常工作时采样电阻r1采集的脉冲变压器原边绕组的电压，比较器的正向输入端输入采样电阻r1采集的脉冲变压器的原边绕组侧的电压u-feed。在晶闸管触发电路200导通的情况下，当u-feed大于u-ref时，比较器的输出端输出高电平，此时说明在脉冲变压器的原边绕组有一定的电流和阻抗，晶闸管电路400处于正常工作状态；当u-feed小于u-ref时，比较器的输出端输出低电平，此时说明在脉冲变压器的原边绕组侧没有电流经过，晶闸管电路400处于断路状态。在其它实施例中，还可以通过设置一比较电路，判断晶闸管电路400是否发生短路，同样的，比较电路正向输入端输入采样电阻r1采集的脉冲变压器原边绕组的电压，反向输入端一门槛电压u-ref1，该门槛电压大于晶闸管电路400正常工作时原边绕组侧的电压u-feed，小于晶闸管触发电路200的输入电压vcc，在晶闸管触发电路200导通时，若采样电阻r1采集的电压u-feed大于门槛电压u-ref1时，比较器的输出端输出高电平信号，说明此时原边绕组侧的电压大于晶闸管电路400正常运行时的电压，根据上述判断原理可知此时脉冲变压器的原边绕组侧阻抗很小，晶闸管电路400处于短路状态。即分别通过两个比较电路，分别设置不同的门槛电压值，对短路状态和断路状态分别以高低电平的形式传输至脉冲处理电路100，通过脉冲处理电路100得到相应的检测结果告知用户。

应当指出的是，采样电阻r1采集的电压也可以从比较器的反向输入端输入，此时门槛电压从正向输入端输入，此时比较器输出的高低电平与上述对应的晶闸管电路400工作状态恰好相反，同样实现对晶闸管触发脉冲信号的检测。在一个实施例中，可以将比较电路输出的高低电平和输入晶闸管电路400的脉冲以波形的形式表示，以便于直观的得到晶闸管触发脉冲信号的检测结果。例如，在一个实施例中，请参阅图4，为一实施例中检测晶闸管电路是否发生断路时的检测结果波形示意图，在本实施例中，当输入的脉冲信号sign-in为低电平时，开关管tr处于导通状态，对应的输出电压信号sign-out的波形为高电平，说明此时采样电阻采集的原边绕组侧的电压u-feed大于门槛电压u-ref；当输入的脉冲信号sign-in为高电平时，开关管tr处于截止状态，对应的输出电压信号sign-out的波形为低电平，表示此时并没有电流经过脉冲变压器的原边绕组，表示本实施例中的晶闸管处于正常工作状态。可以理解，在其它实施例中，也可以不采用波形输出检测结果，而是直接将比较器得到的高低电平信号传输至脉冲处理电路，直接得到相应电平对应的检测结果。

进一步地，在一个实施例中，可以通过改变第一电阻r4和第二电阻r5的阻值来调节门槛电压的大小，针对断路状态检测的情况，门槛电压的值应当大于0，小于正常运行时脉冲变压器的原边绕组侧的电压，例如，正常运行时脉冲变压器的原边绕组侧的电压为2v，则可将门槛电压u-ref的大小设置为1v；针对短路状态检测的情况，若与第一电阻r4相连的电源电压为5v，则可以将门槛电压u-ref1的大小设置为4v，大于正常运行时的电压u-feed。可以理解，与第一电阻r4相连的电源为vcc，u-ref的大小由第一电阻r4r4和第二电阻r5r5的阻值比来确定，u-ref＝r4*vcc/r5。确定u-ref的取值时，首先让晶闸管触发电路200与晶闸管电路400之间开路，也就是说在脉冲变压器阻抗很大的时候，给晶闸管触发电路200加入触发脉冲，此时测量采样电阻r1r1两端的电压(最高电压),并记录下来，这个值就是我们需要用电阻r4、r5来分得的电压x，但为了电路反馈脉冲可靠，一般在x的基础上再提高10％的电压，即u-ref＝1.1*x。

在一个实施例中，晶闸管触发电路200包括第四电阻r3、第五电阻r2、第一二极管d1、第二二极管d2、稳压管z1、开关管tr和脉冲变压器tv，第四电阻r3的一端连接脉冲处理电路100，第四电阻r3的另一端连接第五电阻r2的一端，且公共端连接开关管tr，第五电阻r2的另一端连接电源，开关管tr连接电源；第一二极管d1的阳极连接稳压管z1的阳极，稳压管z1的阴极连接脉冲变压器tv的原边绕组的一端，且公共端连接采样电阻r1的一端；第一二极管d1的阴极连接脉冲变压器tv的原边绕组的另一端，且公共端连接开关管tr，脉冲变压器tv的次边绕组的一端连接第二二极管d2的阳极，第二开关管tr的阴极连接晶闸管电路400，脉冲变压器tv的次边绕组的另一端连接晶闸管电路400。

具体地，通过控制开关管tr的导通与关闭，当开关管tr导通时脉冲处理电路100产生的脉冲信号将会通过开关管tr进入晶闸管触发电路200，然后经晶闸管触发电路200的脉冲变压器tv传输至晶闸管电路400触发晶闸管电路400进行工作。并且，当开关管tr导通时电源电压vcc将会经开关管tr和脉冲变压器tv的原边绕组到达采样电阻r1，然后接地。应当指出的是，开关管tr的类型并不是唯一的，在一个实施例中，开关管tr为cmos(complementarymetaloxidesemiconductor，互补金属氧化为半导体)管。进一步地，在一个实施例中，开关管tr还可以是pmos管或cmos管，在输入低电平时，pmos管导通，nmos管截止；输入高电平时，nmos管导通，pmos管截止，因此，采用pmos管或nmos管均能实现开关管tr的功能，具体采用何种形式的开关管tr可以根据实际情况进行选择。应当指出的是，在一个实施例中，晶闸管电路400包括一晶闸管，脉冲变压器的次边绕组的一端连接晶闸管的门极(g)，脉冲变压器的次边绕组的另一端连接晶闸管的阴极(k)，此时，脉冲变压器的次边绕组两端的脉冲即可表征晶闸管门极与晶闸管阴极的脉冲信号，也就是晶闸管的触发脉冲信号。

在一个实施例中，的晶闸管触发脉冲信号检测电路还包括第一端子j1，第一端子j1的第一端口连接第四电阻r3的一端，第一端子j1的第二端口连接电源，第一端子j1的第三端口接地，第一端子j1的第四端口连接比较器的输出端口，第一端子j1的第四端口连接脉冲处理电路100。

具体地，端子即为接线端子，是为了方便导线之间的连接而产生的一种接线终端。通过第一端子j1实现脉冲处理电路100和晶闸管触发电路200、电压采集电路300的连接，具有操作便利的优点。

在一个实施例中，晶闸管触发脉冲信号检测电路还包括第二端子j2，第二端子j2的第一端口连接第二二极管d2的阴极，第二端子j2的第二端口连接脉冲变压器tv的次边绕组的另一端，第二端子j2的第三端口连接晶闸管电路400。同样的，在脉冲变压器tv的次边绕组侧和晶闸管电路400之间采用端子，将晶闸管触发电路200和将闸管电路连接起来，第二端子j2的第一端口和第二端口之间的触发脉冲信号，即可表征晶闸管的门极与阴极之间的触发脉冲信号，具有操作便利的优点。

上述晶闸管触发脉冲信号检测电路，通过电压采集电路300采集晶闸管触发电路200的脉冲变压器tv的原边绕组侧的电压，然后将所采集的电压发送至脉冲处理电路100进行分析，得到在当前电压下与晶闸管触发电路200相连接的晶闸管电路400是否正常工作，即是否发生短路或断路，以便于工作人员及时做出安全防护措施。通过上述晶闸管触发脉冲信号检测电路无需直接在晶闸管上进行触发脉冲信号检测，而是通过检测晶闸管触发电路200的脉冲变压器tv的原边绕组侧的电压大小，间接地得到晶闸管电路400是否正常工作，即晶闸管电路400的触发脉冲是否正常，避免出现直接测量消耗触发能量，对晶闸管电路400的正常工作产生影响的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。