专利名称：晶闸管的微功率触发方法及电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体开关器件应用领域，尤其是涉及晶闸管，即可控硅的触发方法及电路，特别是涉及晶闸管的微功率触发方法及电路。
背景技术：
晶闸管即晶体闸流管，俗称可控硅，是一种四层三端的半导体开关器件。将两个晶闸管反向并联连接用于交流电路，尤其是在控制电力电路的时候，相比传统的有触点开关，有着无可比拟的优点。晶闸管在施加不高于其转折电压的正向电压条件下，必须注入足够强度和足够时间的门电极触发电流IGT才能令其导通。因为施加的是交流电压，所述晶闸管导通后又在阳极电压UA变为负值时关断，因而还需要UA再次变为正值时重新注入触发电流。所以，晶闸管在控制交流电路时，所需门电极触发信号是一个有着一定电流强度和一定时间宽度，并且和阳极电压同步的连续脉冲。晶闸管的电流容量越大，所需触发脉冲的电流强度就越高。例如1000安的晶闸管，其触发电流常常要求达到安培级，一般的晶闸管所需的触发电流也通常要求达到毫安级，这样就必然造成晶闸管用作交流静止开关时，须有笨重的触发电路装置和较高的成本。同时，不同功率及不同应用场合的晶闸管需要不同的触发电路。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种晶闸管的微功率触发方法及电路。使用本发明的方法及电路，可以用同样的触发电路去适应不同功率或不同应用场合的晶闸管，并且，即使触发电流远低于晶闸管标称的触发电流值时，仍能使晶闸管稳定可靠地触发。
本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现提出一种晶闸管的微功率触发方法，包括将两晶闸管Th1、Th2反向并联连接，用于控制交流或直流电路，还包括如下步骤
(1)网络N连接所述两晶闸管Th1、Th2的门电极G1、G2；(2)令所述网络N的阻抗值z趋于零；此时，被施加正向电压的晶闸管Th1或者Th2触发导通，并且触发电流IG1＝IG2远小于该两晶闸管标称的最小可触发电流，一般小于1mA。
本发明的目的还可以通过采用以下技术方案来实现设计、使用一种晶闸管的微功率触发电路，依赖其触发控制的主电路包括两反向并联连接的晶闸管Th1、Th2，用于控制交流或直流电路，二端网络N的一端连接所述晶闸管Th1的门电极G1，所述网络N的另一端连接所述晶闸管Th2的门电极G2；控制电路C借助热、磁、光或机械力的作用使二端网络N的阻抗值z趋于零，从而所述两晶闸管中被施加正向电压的晶闸管Th1或者Th2触发导通，开关或调节所述交流或直流信号或者电力。
同现有技术相比较，本发明晶闸管的微功率触发方法及电路的技术效果在于1、晶闸管所需触发电流低，即使触发电流远低于晶闸管标称的触发电流值时，晶闸管仍能稳定可靠触发，应用成本低；2、同样的触发电路可以适用于不同功率及不同应用场合的晶闸管；3、用于交流回路时，正反向电压波形畸变极小并连续过零，因而对电网的污染很小甚至可以忽略不计。
图1是本发明晶闸管的微功率触发方法及电路的原理电路图；图2是所述发明的网络N是受控继电器的触点J时的电路图；图3是所述发明的网络N是半导体模拟开关AS时的电路图；图4是所述半导体模拟开关AS是光敏双向二极管时本发明的电路图；图5是所述半导体模拟开关AS是光敏MOSFET继电器时本发明的电路图；图6和图7是本发明电路中增加阻抗匹配电路的示意图。
具体实施例方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
本发明晶闸管的微功率触发方法，如图1所示，包括将两晶闸管Th1、Th2反向并联连接，用于控制交流或直流电路，还包括如下步骤(1)用网络N连接所述两晶闸管Th1、Th2的门电极G1、G2；(2)令所述网络N的阻抗值z趋于零，可以令所述网络N的阻抗值Z与电源同步地或用于直流电源时一次性地趋于零，也可以是令所述网络N的阻抗值Z连续或步进地趋于零。
此时，被施加正向电压的晶闸管Th1或者Th2触发导通，并且触发电流IG1＝IG2远小于该两晶闸管标称的最小可触发电流，一般小于1mA。本发明中，所述连接于两晶闸管Th1、Th2门电极G1、G2之间的网络N是二端无源网络。图1中，所述二端无源网络是阻抗元件Z，该阻抗元件Z的阻抗值z为固定或可控调节的，当为固定阻抗时，晶闸管的触发电流IG1或IG2的大小取决于晶闸管本身固有特性及晶闸管阴极K1/K2、阳极A1/A2两端的电压并自行调整；当为可变阻抗元件Z’时，则可调节阻抗值z的大小，相应电流IG1或IG2减小或增大，从而晶闸管T1或T2导通或截止。因此，使用本发明的触发电路可以适应不同功率及不同应用场合的晶闸管。
如图2所示，所述二端无源网络是受控继电器的触点J，通过控制触点J的开闭而可达到控制回路通断的目的。
本发明晶闸管的微功率触发电路，如图1至7所示，依赖其触发控制的主电路包括两反向并联或通过阻抗匹配网络反向并联连接的晶闸管Th1、Th2，用于控制交流或直流电路，二端网络N的一端连接所述晶闸管Th1的门电极G1，所述网络N的另一端连接所述晶闸管Th2的门电极G2；如图1所示，控制电路C借助热、磁、光或机械力的作用使二端网络N的阻抗值z趋于零，从而所述两晶闸管中被施加正向电压的晶闸管Th1或者Th2触发导通，开关或调节所述交流或直流信号或者电力。
图2为本发明触发电路实例，所述二端无源网络是受控继电器的触点J，通过控制触点J的开闭而可达到控制回路通断的目的。当触点J闭合时，晶闸管T1、T2中加正向电压的晶闸管将导通。本电路实例中，典型的元器件是各种类型的继电器、机械触点开关，如电磁继电器、压电继电器、静电继电器、电附着继电器、热继电器等。通过简单的控制继电器线圈来控制触点J的开闭，从而达到控制回路通断的目的，同时，前述部分元器件具备控制回路与主回路完全隔离的功能。
图3亦为本发明触发电路实例，图中所述网络N是半导体模拟开关AS，通过C1、C2两端来控制G1、G2两端的阻抗大小，从而达到控制回路电流大小或回路通断的目的。图4与图5是所述网络N是半导体模拟开关AS时本发明的触发电路实例；其中，图4中所述半导体模拟开关AS是光敏双向二极管或漏电流极小的光敏双向可控硅，图5中所述半导体模拟开关AS是光敏MOSFET继电器，所述半导体模拟开关AS还可以是频敏、光敏、压敏、力敏、湿敏、气敏、磁敏或生物敏感阻抗器件等。图6和图7为基本方法的衍生应用，特点是增加了阻抗匹配网络，如此，在某些特定应用场合，晶闸管Th1与Th2可为不同型号，匹配有阻抗匹配网络的晶闸管功率可以很小。
本发明的典型应用验证试验之一为甘肃某大型企业的三相380V100KW井式渗碳热处理控制炉，晶闸管为国产KP系列200A/800V普通晶闸管，触发方法及电路为继电器触点开闭过零触发。1991年使用至今，仍在可靠稳定的运行。而在此前使用相同的晶闸管及复杂而昂贵的传统的移相触发控制方法加谐波滤波电路，每年均需维修数次或更换一到数次晶闸管。
其它更多的试验为实验室验证，使用多种电流/电压、多种型号及厂家的晶闸管(如飞利浦、西门子及国内多家)进行验证，证明该方法及电路能以微功率可靠稳定触发各种类型的晶闸管，触发电流均小于1mA。
本发明中，所述控制电路C属现有技术，此处就不再赘述。
权利要求
1.一种晶闸管的微功率触发方法，包括将两晶闸管(Th1、Th2)反向并联连接，用于控制交流或直流电路，其特征在于，还包括如下步骤(1)用网络(N)连接所述两晶闸管(Th1、Th2)的门电极(G1、G2)；(2)令所述网络(N)的阻抗值z趋于零；此时，被施加正向电压的晶闸管(Th1)或者(Th2)触发导通，并且触发电流IG1＝IG2远小于该两晶闸管标称的最小可触发电流，一般小于1mA。
2.如权利要求1所述的晶闸管的微功率触发方法，其特征在于在所述步骤(2)中，是令所述网络(N)的阻抗值Z与电源同步地或用于直流电源时一次性地趋于零。
3.如权利要求1所述的晶闸管的微功率触发方法，其特征在于在所述步骤(2)中，是令所述网络(N)的阻抗值Z连续或步进地趋于零。
4.如权利要求1所述的晶闸管的微功率触发方法，其特征在于所述连接于两晶闸管(Th1、Th2)门电极(G1、G2)之间的网络(N)，是二端无源网络。
5.如权利要求4所述的晶闸管的微功率触发方法，其特征在于所述二端无源网络是阻抗元件(Z)。
6.如权利要求5所述的晶闸管的微功率触发方法，其特征在于所述阻抗元件(Z)是电阻值可控的阻抗元件。
7.如权利要求4所述的晶闸管的微功率触发方法，其特征在于所述二端无源网络是受控继电器的触点(J)。
8.如权利要求1所述的晶闸管的微功率触发方法，其特征在于所述网络(N)是半导体模拟开关(AS)。
9.如权利要求8所述的晶闸管的微功率触发方法，其特征在于所述半导体模拟开关(AS)是光敏双向二极管或光敏双向可控硅。
10.如权利要求8所述的晶闸管的微功率触发方法，其特征在于所述半导体模拟开关(AS)是光敏MOSFET继电器。
11.一种晶闸管的微功率触发电路，依赖其触发控制的主电路包括两反向并联连接的晶闸管(Th1、Th2)，用于控制交流或直流电路，其特征在于二端网络(N)的一端连接所述晶闸管(Th1)的门电极(G1)，所述网络(N)的另一端连接所述晶闸管(Th2)的门电极(G2)；控制电路(C)借助热、磁、光或机械力的作用使二端网络(N)的阻抗值z趋于零，从而所述两晶闸管中被施加正向电压的晶闸管(Th1)或者(Th2)触发导通，开关或调节所述交流或直流信号或者电力。
全文摘要
一种晶闸管的微功率触发方法和电路，包括将两晶闸管(Th1、Th2)反向并联连接，用于控制交流或直流电路，还包括如下步骤用网络(N)连接所述两晶闸管(Th1、Th2)的门电极(G1、G2)；令所述网络(N)的阻抗值z趋于零；此时，被施加正向电压的晶闸管(Th1)或者(Th2)触发导通，并且触发电流I
文档编号H02M1/06GK1556587SQ200410015130
公开日2004年12月22日 申请日期2004年1月9日 优先权日2004年1月9日
发明者王锐勋 申请人:王锐勋