晶闸管半控整流电路的制作方法

本实用新型涉及电路领域，特别是涉及晶闸管半控整流电路。

背景技术：

对于变频家电和通讯电源等电力电子变换器设备，含有二极管整流桥、LC滤波电路等，需要考虑平稳上电问题，否则，在上电阶段，这些电力电子变换装置就会出现过流故障，造成后级变换器过压击穿和电源空气开关动作。

在常用的上电限流措施中，大都采用在交流或直流线路中增加限流电阻的方法，具体包括三种方式：(1)直流侧或交流火线上串联限流电阻，上电时限流，上电结束后时利用继电器自动切除；(2)直流侧或交流火线上串联PTC热敏电阻，利用其正温度特性，上电时限流，上电结束后利用继电器自动切除；(3)串联NTC热敏电阻，利用其负温度特性，在上电时限流，上电结束后保留。

然而，目前的上电限流措施，设计不够简单，没有达到成本低廉的效果。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供晶闸管半控整流电路，用于解决现有技术中实现平稳上电的电路结构不够简单、成本不够低廉等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶闸管半控整流电路，包括：整流桥电路，包括：第一功率二极管PD1、第二功率二极管PD2、第一晶闸管VT1、及第二晶闸管VT2；第一上电支路，包括：第一功率电阻PR1、及与所述第一功率电阻PR1串联的第三功率二极管PD3；第二上电支路，包括：第二功率电阻PR2、及与所述第二功率电阻PR2串联的第四功率二极管PD4；电解电容EC；其中，所述第一功率二极管PD1的阴极和所述第二功率二极管PD2的阴极相连且连接所述电解电容EC的正极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出正极；所述第一晶闸管VT1的阳极与所述第二晶闸管VT2的阳极相连并接地，且连接所述电解电容EC的负极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出负极；所述第一功率二极管PD1的阳极与所述第一晶闸管VT1的阴极相连，以供连接单相交流电源ui的火线ACL；所述第二功率二极管PD2的阳极与所述第二晶闸管VT2的阴极相连，以供连接所述单相交流电源u_i的零线ACN；所述第一上电支路同向并联于所述第一晶闸管VT1的两端；所述第二上电支路同向并联于所述第二晶闸管VT2的两端。

于本实用新型一实施例中，所述晶闸管半控整流电路还包括：储能电感L，其一端与所述第一功率二极管PD1的阴极及所述第二功率二极管PD2的阴极相连，其另一端连接所述电解电容EC的正极。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶闸管半控整流电路，包括：整流桥电路，包括：第一功率二极管PD1、第二功率二极管PD2、第一晶闸管VT1、及第二晶闸管VT2；第一上电支路，包括：第一功率电阻PR1、及与所述第一功率电阻PR1串联的第三功率二极管PD3；第二上电支路，包括：第二功率电阻PR2、及与所述第二功率电阻PR2串联的第四功率二极管PD4；电解电容EC；其中，所述第二晶闸管VT2的阴极和所述第二功率二极管PD2的阴极相连且连接所述电解电容EC的正极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出正极；所述第一晶闸管VT1的阳极与所述第一功率二极管PD1的阳极相连并接地，且连接所述电解电容EC的负极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出负极；所述第二晶闸管VT2的阳极与所述第一晶闸管VT1的阴极相连，以供连接单相交流电源ui的火线ACL；所述第二功率二极管PD2的阳极与所述第一功率二极管PD1的阴极相连，以供连接所述单相交流电源u_i的零线ACN；所述第一上电支路同向并联于所述第一晶闸管VT1的两端；所述第二上电支路同向并联于所述第二晶闸管VT2的两端。

于本实用新型一实施例中，所述晶闸管半控整流电路还包括：储能电感L，其一端与所述第二晶闸管VT2的阴极及所述第二功率二极管PD2的阴极相连，其另一端连接所述电解电容EC的正极。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶闸管半控整流电路，包括：整流桥电路，包括：第一功率二极管PD1、第二功率二极管PD2、第一晶闸管VT1、及第二晶闸管VT2；第一上电支路，包括：第一功率电阻PR1、及与所述第一功率电阻PR1串联的第三功率二极管PD3；第二上电支路，包括：第二功率电阻PR2、及与所述第二功率电阻PR2串联的第四功率二极管PD4；电解电容EC；其中，所述第一功率二极管PD1的阴极和所述第一晶闸管VT1的阴极相连且连接所述电解电容EC的正极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出正极；所述第二功率二极管PD2的阳极与所述第二晶闸管VT2的阳极相连并接地，且连接所述电解电容EC的负极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出负极；所述第一功率二极管PD1的阳极与所述第二功率二极管PD2的阴极相连，以供连接单相交流电源ui的火线ACL；所述第一晶闸管VT1的阳极与所述第二晶闸管VT2的阴极相连，以供连接所述单相交流电源u_i的零线ACN；所述第一上电支路同向并联于所述第一晶闸管VT1的两端；所述第二上电支路同向并联于所述第二晶闸管VT2的两端。

于本实用新型一实施例中，所述晶闸管半控整流电路还包括：储能电感L，其一端与所述第一功率二极管PD1的阴极及所述第一晶闸管VT1的阴极相连，其另一端连接所述电解电容EC的正极。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶闸管半控整流电路，包括：整流桥电路，包括：第一功率二极管PD1、第二功率二极管PD2、第一晶闸管VT1、及第二晶闸管VT2；第一上电支路，包括：第一功率电阻PR1、及与所述第一功率电阻PR1串联的第三功率二极管PD3；第二上电支路，包括：第二功率电阻PR2、及与所述第二功率电阻PR2串联的第四功率二极管PD4；电解电容EC；其中，所述第二晶闸管VT2的阴极和所述第一晶闸管VT1的阴极相连且连接所述电解电容EC的正极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出正极；所述第二功率二极管PD2的阳极与所述第一功率二极管PD1的阳极相连并接地，且连接所述电解电容EC的负极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出负极；所述第二晶闸管VT2的阳极与所述第二功率二极管PD2的阴极相连，以供连接单相交流电源ui的火线ACL；所述第一晶闸管VT1的阳极与所述第一功率二极管PD1的阴极相连，以供连接所述单相交流电源u_i的零线ACN；所述第一上电支路同向并联于所述第一晶闸管VT1的两端；所述第二上电支路同向并联于所述第二晶闸管VT2的两端。

于本实用新型一实施例中，所述晶闸管半控整流电路还包括：储能电感L，其一端与所述第二晶闸管VT2的阴极及所述第一晶闸管VT1的阴极相连，其另一端连接所述电解电容EC的正极。

如上所述，本实用新型的晶闸管半控整流电路，可以应用于采用AC-DC变换器作为前级电路的应用领域，能够同时实现自动平稳上电和单相整流过程，具有结构简单、功能齐全、使用器件数量少，以及成本低廉等优点。特别的，相比采用上电继电器的软上电方案，可以做到无机械触点软上电，消除断续传到骚扰电压的出现，并且，上电支路(不包括功率电阻)与整流桥臂可以集成设计为功率模块，由此提高功率密度。

附图说明

图1显示为本实用新型第一实施例中优选的晶闸管半控整流电路结构图。

图2显示为图1的晶闸管半控整流电路不完全整流阶段工作原理图。

图3显示为图1的晶闸管半控整流电路完全整流阶段工作原理图。

图4显示为本实用新型第二实施例中优选的晶闸管半控整流电路结构图。

图5显示为本实用新型第三实施例中优选的晶闸管半控整流电路结构图。

图6显示为本实用新型第四实施例中优选的晶闸管半控整流电路结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

第一实施例

本实用新型提供一种晶闸管半控整流电路，包括：由第一功率二极管PD1、第二功率二极管PD2、第一晶闸管VT1、及第二晶闸管VT2构成的整流桥电路，由第一功率电阻PR1、及与所述第一功率电阻PR1串联的第三功率二极管PD3构成的第一上电支路，由第二功率电阻PR2、及与所述第二功率电阻PR2串联的第四功率二极管PD4构成的第二上电支路，以及电解电容EC。

具体的，所述第一功率二极管PD1的阴极和所述第二功率二极管PD2的阴极相连且连接所述电解电容EC的正极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出正极。所述第一晶闸管VT1的阳极与所述第二晶闸管VT2的阳极相连并接地，且连接所述电解电容EC的负极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出负极。所述第一功率二极管PD1的阳极与所述第一晶闸管VT1的阴极相连，以供连接单相交流电源u_i的火线ACL。所述第二功率二极管PD2的阳极与所述第二晶闸管VT2的阴极相连，以供连接所述单相交流电源ui的零线ACN。所述第一上电支路同向并联于所述第一晶闸管VT1的两端，所述第二上电支路同向并联于所述第二晶闸管VT2的两端。

请参阅图1，优选的，所述晶闸管半控整流电路还包括：储能电感L，其一端与所述第一功率二极管PD1的阴极及所述第二功率二极管PD2的阴极相连，其另一端连接所述电解电容EC的正极。

需要说明的是，如图2所示，在不完全整流阶段：单相交流电源u_i通过第一功率电阻PR1、 第二功率电阻PR2、二极管整流桥(PD1～PD4)、滤波电感L、电解电容EC构成路径。第一功率电阻PR1、第二功率电阻PR2起到限流作用，此时为上电的状态，由于是通过二极管整流桥(PD1～PD4)完成的，所以严格来讲也是整流状态。又如图3所示，在完全整流阶段：单相交流电源u_i通过第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第一功率二极管PD1、第二功率二极管PD2、滤波电感L、电解电容EC构成路径，其中，第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2导通时其压降可以忽略，即为正常运行的状态。借由本领域技术人员能够根据交流电正负极性判断该电路中的电流流向，因而不再详细展开。

本实施例中上述各个元器件优选的参数如下：

单相交流电源u_i：220V；

额定负载功率：2.5kW；

第一、第二晶闸管VT1、VT2：600V，50A/100℃，用于电解电容EC充电结束时短接第一、第二上电支路；

第一～第四功率二极管PD1～PD4：600V，50A/100℃，用于电解电容EC充电结束时短接第一、第二上电支路；特别的，第三、第四功率二极管PD3、PD4能够防止单相交流电源u_i通过第一、第二上电支路时两只功率电阻形成持续电流以产生不必要的损耗。

第一、第二功率电阻PR1、PR2：50Ω，10W，用于上电过程中限流；

储能电感L：0.5mH，插件，用于储能和滤波；

电解电容EC：400V，2720μF，插件，用于储能和滤波，提供直流输出电压u₀。

整个电路具体工作原理如下：

当单相交流电源u_i(220V)接通时，首先通过两个上电支路的功率电阻PR1与PR2、储能电感L、电解电容EC构成充电支路，电解电容EC的电压缓慢上升，引起的网测电流较小，不至于引起电路故障。当电解电容EC的电压上升接近网压峰值时，由外接的控制电路产生驱动电流，驱动第一、第二晶闸管VT1与VT2导通，由此短接两个上电支路，包括第一、第二功率电阻PR1与PR2，整流电路进入到完全自然整流状态，完成平稳上电过程。

第二实施例

本实用新型提供一种晶闸管半控整流电路，包括：由第一功率二极管PD1、第二功率二极管PD2、第一晶闸管VT1、及第二晶闸管VT2构成的整流桥电路，由第一功率电阻PR1、及与所述第一功率电阻PR1串联的第三功率二极管PD3构成的第一上电支路，由第二功率电阻PR2、及与所述第二功率电阻PR2串联的第四功率二极管PD4构成的第二上电支路，以及电解电容EC。

具体的，所述第二晶闸管VT2的阴极和所述第二功率二极管PD2的阴极相连且连接所述电解电容EC的正极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出正极。所述第一晶闸管VT1的阳极与所述第一功率二极管PD1的阳极相连并接地，且连接所述电解电容EC的负极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出负极。所述第二晶闸管VT2的阳极与所述第一晶闸管VT1的阴极相连，以供连接单相交流电源u_i的火线ACL。所述第二功率二极管PD2的阳极与所述第一功率二极管PD1的阴极相连，以供连接所述单相交流电源u_i的零线ACN。所述第一上电支路同向并联于所述第一晶闸管VT1的两端，所述第二上电支路同向并联于所述第二晶闸管VT2的两端。

请参阅图4，优选的，所述晶闸管半控整流电路还包括：储能电感L，其一端与所述第二晶闸管VT2的阴极及所述第二功率二极管PD2的阴极相连，其另一端连接所述电解电容EC的正极。

由于前述实施例中的技术特征也可以应用于本实施例，并且，原理与本实施例相似，因而不再重复赘述。

第三实施例

本实用新型提供一种晶闸管半控整流电路，包括：由第一功率二极管PD1、第二功率二极管PD2、第一晶闸管VT1、及第二晶闸管VT2构成的整流桥电路，由第一功率电阻PR1、及与所述第一功率电阻PR1串联的第三功率二极管PD3构成的第一上电支路，由第二功率电阻PR2、及与所述第二功率电阻PR2串联的第四功率二极管PD4构成的第二上电支路，以及电解电容EC。

具体的，所述第一功率二极管PD1的阴极和所述第一晶闸管VT1的阴极相连且连接所述电解电容EC的正极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出正极。所述第二功率二极管PD2的阳极与所述第二晶闸管VT2的阳极相连并接地，且连接所述电解电容EC的负极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出负极。所述第一功率二极管PD1的阳极与所述第二功率二极管PD2的阴极相连，以供连接单相交流电源u_i的火线ACL。所述第一晶闸管VT1的阳极与所述第二晶闸管VT2的阴极相连，以供连接所述单相交流电源u_i的零线ACN。所述第一上电支路同向并联于所述第一晶闸管VT1的两端，所述第二上电支路同向并联于所述第二晶闸管VT2的两端。

请参阅图5，优选的，所述晶闸管半控整流电路还包括：储能电感L，其一端与所述第一功率二极管PD1的阴极及所述第一晶闸管VT1的阴极相连，其另一端连接所述电解电容EC的正极。

由于前述实施例中的技术特征也可以应用于本实施例，并且，原理与本实施例相似，因而不再重复赘述。

第四实施例

本实用新型提供一种晶闸管半控整流电路，包括：由第一功率二极管PD1、第二功率二极管PD2、第一晶闸管VT1、及第二晶闸管VT2构成的整流桥电路，由第一功率电阻PR1、及与所述第一功率电阻PR1串联的第三功率二极管PD3构成的第一上电支路，由第二功率电阻PR2、及与所述第二功率电阻PR2串联的第四功率二极管PD4构成的第二上电支路，以及电解电容EC。

具体的，所述第二晶闸管VT2的阴极和所述第一晶闸管VT1的阴极相连且连接所述电解电容EC的正极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出正极。所述第二功率二极管PD2的阳极与所述第一功率二极管PD1的阳极相连并接地，且连接所述电解电容EC的负极，以形成所述晶闸管半控整流电路的直流输出负极。所述第二晶闸管VT2的阳极与所述第二功率二极管PD2的阴极相连，以供连接单相交流电源ui的火线ACL。所述第一晶闸管VT1的阳极与所述第一功率二极管PD1的阴极相连，以供连接所述单相交流电源u_i的零线ACN。所述第一上电支路同向并联于所述第一晶闸管VT1的两端，所述第二上电支路同向并联于所述第二晶闸管VT2的两端。

请参阅图6，优选的，所述晶闸管半控整流电路还包括：储能电感L，其一端与所述第二晶闸管VT2的阴极及所述第一晶闸管VT1的阴极相连，其另一端连接所述电解电容EC的正极。

由于前述实施例中的技术特征也可以应用于本实施例，并且，原理与本实施例相似，因而不再重复赘述。

综上所述，本实用新型上述各部分构成了完整的晶闸管半控整流电路，在上电过程中，两个上电支路中的两只功率电阻与滤波支路(LC)构成平稳上电电路，储能电容电压上升平缓，防止产生有危害作用的冲击电流。当储能电容电压上升至单相交流电源电压峰值附近时，触发导通两只整流桥臂中的两只晶闸管，由此短接两只上电支路，使得整个整流电路回归到纯整流状态，有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。