用于可控硅的驱动电路以及交流模块的电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种用于可控硅的驱动电路以及交流模块的电路。
【背景技术】
[0002]可控娃(Silicon Controlled Rectifier，SCR)是可控娃整流元件的简称，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，也可以称为晶闸管(thyristor)。可控硅具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。可控硅被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作为可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。
[0003]根据ETS 300 132-1标准，交流输入电源必须满足一定输入浪涌电流限值。其中一个比较理想的方案是采用可控硅作为开关器件。但是由于可控硅接boost电路的输出，电流是断续的，所以如何保证可控硅的稳定、可靠导通时一个亟须解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供一种用于可控硅的驱动电路，能够使电路设计小型化，并且能够提升可靠性。
[0005]第一方面，提供了一种用于可控硅的驱动电路(100)，包括驱动模块(101)、限流单元(102)、隔离电流转换单元(103)和倍压整流(104);
[0006]所述驱动模块(101)用于产生驱动信号，并且所述驱动模块(101)与所述隔离电流转换单元(103)的原边连接；
[0007]所述限流单元(102)串联连接在所述驱动模块(101)和所述隔离电流转换单元
(103)之间；
[0008]所述隔离电流转换单元(103)的副边与所述倍压整流(104)的第一输入端和第二输入端分别连接；
[0009]所述倍压整流的第一输出端用于与所述可控硅的控制极G连接，所述倍压整流的第二输出端用于与所述可控硅的阴极K连接。
[0010]结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述驱动模块包括驱动芯片，所述限流单元包括与所述隔离电流转换单元的原边串联连接的电阻Rl和电容Cl。
[0011]结合第一方面或者上述第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述倍压整流的第一输出端通过驱动电阻R2与所述可控硅的控制极G连接。
[0012]结合第一方面或者上述第一方面的任一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述驱动电阻R2与所述电阻Rl的比值小于预设的阈值，且所述阈值为小于I的非负数。
[0013]结合第一方面或者上述第一方面的任一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述驱动电阻R2的值为零。
[0014]结合第一方面或者上述第一方面的任一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述隔离电流转换单元包括变压器，并且所述变压器的原副边匝比为N:l，其中，N>1。
[0015]结合第一方面或者上述第一方面的任一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述倍压整流为二倍整流电路，包括二极管VDl和VD2，电容C2和C3。
[0016]第二方面，提供了一种交流模块的电路(600)，包括:直流变换电路(200)，用于进行直流到直流的变换；逆变电路(300)，连接在所述直流变换电路(200)与交流电之间，用于进行直流与交流之间的逆变换；可控硅(QO)，连接在所述交流电与所述直接变换电路(200)之间；以及第一方面或者第一方面的任一种可能的实现方式所述的用于所述可控硅(QO)的驱动电路(100)，与所述可控硅(QO)的控制极连接，用于驱动所述可控硅(QO)接通和断开。
[0017]结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，还包括:限流电阻，与所述可控硅并联连接。
[0018]结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述可控硅连接在所述逆变电路与所述直流变换电路之间。
[0019]本发明实施例中，实现半导体器件替代机械式的继电器作为软启动电路，提升可靠性，使电路设计小型化。这种高效、连续触发可控硅电路可以适用于各种不同的工作场景，特别是在可控硅工作电流断续的情况下，也能实现可靠开通。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是高功率密度交流模块的示意图。
[0022]图2是一种现有技术的驱动电路的示意图。
[0023]图3是本发明实施例的驱动电路的示意图。
[0024]图4是本发明实施例的基本原理的比较图。
[0025]图5是本发明实施例的结果仿真图。
[0026]图6是本发明一个实施例的交流模块的电路的示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]根据ETS 300132-1标准，交流输入电源必须满足一定输入浪涌电流限值。如图1所示，输入刚上电时，通过限流电阻R11，整流桥VD0，功率因数校正(Power FactorCorrect1n，PFC)电感LI和升压二极管Dl给母线电容C12充电，当充电结束以后，闭合继电器Kl，完成输入缓启功能。随着高功率密度交流模块(AC MODULE)的出现，如虚线框所指范围，做成一个高功率密度的电源模块。
[0029]其中，整流桥VDO为全桥，是将连接好的桥式整流电路的四个二极管封在一起形成的，换句话说，整流桥VDO是由4只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成的。
[0030]采用可控硅QO作开关器件可以实现小型化，因此，可以将可控硅QO替换图1中的机械式开关K1。没有机械触点的关断延时和寿命问题，电路中C13是母线电容，其容值远远大于吸收电容C12。由于开关速度提升，可以在故障条件下迅速关断Q0，并故障恢复，DC/DC正常工作之前打开Q0。减少故障和输入跳变情况下的输入浪涌电流对整流桥VDO和升压二极管Dl的影响，从而提升系统可靠性。但是由于可控硅QO接boost电路(L1/Q1/D1组成)的输出，电流是断续的，所以如何保证QO的稳定、可靠导通是需要解决的问题。
[0031]—种方式是采用在PFC电感LI上加辅助绕组提供可控硅QO的驱动电源，如图2所示，然而图2所示的驱动电路存在以下问题:可控硅驱动电压随输入交流电压变化，当输入瞬时电压过零时，得不到足够的驱动电流而不能触发导通，导致C12充电电压过高，二极管Dl和Ql产生过电压应力。当输入电源在290V AC以上时，峰值电压超过母线电压导致PFC不工作，LI辅助绕组不能产生驱动电压，可控硅QO会关断，导致母线电压C13跌落，缓启动电阻Rll产生额外的导通损耗。高压直流输电(High Voltage Direct CurrentTransmiss1n,HVDC)直流输入时也存在这样的情况。另一方面，由于可控娃门极的导通电压只有IV左右，而驱动电流3A?40mA，使驱动电阻R12产生大量的损耗。
[0032]本发明实施例提供了一种用于可控硅的驱动电路，如图3所示，驱动电路100包括驱动模块101、限流单元102、隔离电流转换单元103和倍压整流104。驱动电路100用于驱动可控硅门极，触发可控硅QO开通。
[0033]其中，驱动模块101可以包括驱动芯片，用于产生驱动信号；限流单元102可以包括串联连接的电阻Rl和电容Cl ;隔离电流转换单元103可以包括变压器Tl ;倍压整流104为二倍整流电路，可以包括二极管VDl和VD2，电容C2和C3。
[0034]可见，可控硅QO的驱动电路100中的电压来源是独立的驱动模块101，而不再借助于电感LI (如图1)实现，这样，能够保证可控硅QO的驱动电压的稳定性。应注意，本发明实施例中，驱动模块101的内部实现可以采用现有技术的方式，这里不再赘述。
[0035]可控硅QO是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极。第一层P型半导体引出的电极为阳极A，第三层P型半导体引出的电极为控制极G，第四层N型半导体引出的电极为阴极K。在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件更为可贵的可控性，它只有导通和关断两种状态。
[0036]首先，简要介绍本发明的基本原理，如图4所示。其中，图4的左图为传统的触发方式，图4的右图为改进后的策略。具体地，图4的左图所示的传统的触发方式采用电平触发，由于可控硅QO初始触发电流要求较大，而门极电压只有IV左右，会导致大部分损耗被驱动电阻吸收。图4的右图所示的改进的策略采用RO与CO串联的方案，提供一个容抗，对脉冲信号阻抗低，对直流阻抗高，可以获得较高的脉冲驱动功率，而直流损耗又比较小。这样，RC串联作为可控硅门极驱动，可以使电阻RO上的损耗降低到只有C0XV2/2。
[0037]在图3所示的实施例中，驱动模块101与隔离电流转换单元103的原边连接，且限流单元102串联连接在驱动模块101和所述隔离电流转换单元103之间。
[0038]可理解，这里驱动模块101与隔离电流转换单元103的原边连接，是指，驱动模块101的输出端通过限流单元102与隔离电流转换单元103的原边连接。
[0039]其中，如果将驱动模块101的两个输出分别表示为a和b，将隔离电流转换单元103的原边分别表示为c和d。那么，Rl可以连接在a和c之间且Cl连接在b和d之间，如图3所示。或者，可以是串联的Rl和Cl连接在a和c之间。或者，可以是串联的Rl和Cl连接在b和d之间。本发明对此不作限定。
[0040]在图3所示的实施例中，所述隔离电流转换单元103的副边与所述倍压整流104的第一输入端和第二输入端分别连接。
[0041]所述倍压整流107的第一输出端用于与可控硅QO的控制极G连接，所述倍压整流104的第二输出端用于与可控硅QO的阴极K连接。
[0042]其中，隔离电流转换单元103可以包括变压器Tl，并且变压器Tl的原副边匝比为N:l，且N>1。这样，变压器Tl