带隔离驱动和软上电的整流电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子变换技术领域的一种单相整流电路，具体地，涉及一种带隔离驱动和软上电的整流电路。
【背景技术】
[0002]对含有二极管整流电路的交流电源供电电力电子变换设备，如变频家电和工业变频器，需要考虑软上电问题。否则由于初始电解电容压为零，在上电阶段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空气开关动作。
[0003]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:(I)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)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。前两种方法的问题是:在电阻切除时带来了二次电流冲击问题。后一种方法的问题是:只适合负载功率200W以下的应用场合。为此，对于大功率应用场合，需要改进现有的上电限流方法，彻底解决上电冲击电流问题。
[0004]经过对现有技术的检索发现，张相军等在2011年6月的“电机与控制学报”文章中，在总结了两种传统的软启动电路后，提出了“一种启动冲击电流抑制电路”，即三级冲击电流抑制电路，该电路可有效抑制启动时的一次冲击电流和二次冲击电流。发明专利“电力变换装置”(P2001—238459A)公开了一种改变单纯二极管整流桥为高端、低端或全桥为晶闸管的整流桥，并使得晶闸管并联合适的电阻和二极管支路，为此可以实现软上电功能，上电结束后晶闸管导通，触发角为零，起到二极管作用。
[0005]为了减少体积，往往上电功率电阻常用热敏电阻PTC代替。对于频繁启停的电力电子变换装置而言，PTC热敏电阻会因发热失去限流作用，严重时造成整流桥后级接入的开关电源失电，由此造成控制电路失电，整个设备无法工作。
[0006]综合以上，对软上电的整流电路现有电路结构的检索发现，目前阶段仍然需要推出集成有驱动单元和软上电功能的新型整流电路，同时具备结构简单、功能齐全和成本低廉等优势。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种带隔离驱动和软上电的整流电路，同时具有电路结构简单、控制容易等优点。
[0008]为实现以上目的:
[0009]本发明提供了一种带隔离驱动和软上电的整流电路，可以应用于采用AC-DC变换器作为前级电路的应用领域，包括整流单元和驱动单元，其中:整流单元用以完成单相整流，驱动单元用以完成软上电控制。
[0010]所述整流单元，包括四只功率二极管ro I —HM、两只单向晶闸管TYl — TY2、两只热敏电阻PTCl — PTC2和一只电解电容ECl，其中:
[0011]第一只单向晶闸管TYl的阳极与第一只功率二极管PDl的阴极、第一只热敏电阻PTCl的一端相连，第一只功率二极管ro I的阳极与第二只功率二极管PD2阴极相连后、与单相交流电源的一端相连，第一只单向晶闸管TY1、第一只功率二极管ro1、第二只功率二极管PD2成整流桥的第一桥臂；
[0012]第二只单向晶闸管TY2的阳极与第三只功率二极管TO3阴极、第二只热敏电阻PTC2的一端相连，第三只功率二极管TO3阳极与第四只功率二极管PD4的阴极相连后、与单相交流电源的另一端相连，第二只单向晶闸管TY2、第三只功率二极管PD3第四只功率二极管ro4构成整流桥的第二桥臂；
[0013]第一只单向晶闸管TYl的阴极与第一只热敏电阻PTCl的另一端相连后与直流母线正极相连，第二只单向晶闸管TY2的阴极与第二只热敏电阻PTC2的另一端相连后与直流母线正极相连，第二只功率二极管TO2的阳极与第四只功率二极管TO4阳极的相连后与直流母线负极相连；
[0014]电解电容ECl的正极与直流母线正极相连，电解电容ECl的负极与直流母线负极相连；
[0015]第一只单向晶闸管TYl的门极与驱动单元中的第七只电阻R7的一端、第五只电阻R5的一端相连，第二只单向晶闸管TY2的门极与驱动单元中的第七只电阻R7的另一端、第六只电阻R6的一端相连，直流母线正极与驱动单元中的第一只电阻R1、普通二极管Dl的正极、第四只电阻R4的一端、电容Cl的一端相连；
[0016]所述驱动单元，包括七只电阻R1-R7、一只光电耦合器OCl、一只电容Cl、一只普通二极管Dl和一只晶体管TRl，其中:
[0017]第一只电阻Rl的一端与控制器驱动信号相连，第一只电阻Rl的另一端与第二只电阻R2的一端、晶体管TRl的基极相连，第二只电阻R2的另一端、晶体管TRl的发射极相连后与控制地相连，晶体管TRl的集电极与光电親合器OCl的第二引脚相连，光电親合器OCl的第一引脚与控制电源相连，光电耦合器OCl的第四引脚与驱动电源相连，光电耦合器OCl的第三引脚与电容Cl的另一端、第四只电阻R4的另一端、普通二极管Dl的阴极、第六只电阻R6的另一端、第五只电阻R5的另一端相连；
[0018]第五只电阻R5与第七只电阻R7的公共端与整流单元中的第一只单向晶闸管TYl的门极相连，第六只电阻与第七只电阻的公共端与整流单元中的第二只单向晶闸管TY2的门极相连，普通二极管Dl的阳极、第六只电阻R6、第五只电阻R5的连接的公共端与整流单元中的直流正极相连。
[0019]本发明上述的带隔离驱动和软上电的整流电路，整流单元用以完成单相整流过程，是功率电路，属于本发明的主要创新，其中包含两个桥臂，每个桥臂的低端为功率二极管，尚端则由晶兩管和功率一■极管顺次串联构成，由此可以提尚尚端的耐压能力，尚端的晶闸管与一只热敏电阻并联，可以提供另一个电流路径。在上电过程中，两个桥臂或一个桥臂的高端晶闸管处于不驱动的关断状态，使得高端的功率二极管与热敏电阻串联后与低端功率二极管形成一个桥臂，共计两个桥臂，整个电路近似一个整流作用减弱的整流电路，等价于热敏电阻与后级电解电容构成RC充电回路，电解电容端电压按照一种近似指数规律上升，当上升至电源电压峰值附近时，触发导通高端的两只晶闸管，这样高端晶闸管与高端功率二极管串联后与低端功率二极管构成一个桥臂，共计两个桥臂，整个电路近似一个自然整流的整流电路，完成上电过程。整个过程为软上电过程，不会引起具有破坏能力的突波电流的出现。
[0020]上电过程中，高端两只晶闸管可以两只均不导通，也可以任意一个导通，这样在频繁上电和断电的场合，可以交替导通两只晶闸管，一备一用，备用的晶闸管处于散热状态，防止过热处于高阻态，影响正常工作。在待机状态时，使得两只晶闸管全部关断，可以降低待机损耗。
[0021]本发明还提供另一种带隔离驱动和软上电的整流电路，包括整流单元和驱动单元，所述整流单元用以完成单相整流，所述驱动单元用以完成软上电控制；
[0022]所述整流单元，包括四只功率二极管roi — PD4、两只功率MOSFET PSl — PS2、两只热敏电阻PTCl — PTC2和一只电解电容ECl ；
[0023]第一只功率MOSFET PSl的漏极与第一只功率二极管PDl的阴极、第一只热敏电阻PTCl的一端相连，第一只功率二极管ro I的阳极与第二只功率二极管PD2阴极相连后、与单相交流电源的一端相连，第一只功率MOSFET PS1、第一只功率二极管ro1、第二只功率二极管TO2成整流桥的第一桥臂；
[0024]第二只功率MOSFET PS2的漏极与第三只功率二极管PD3阴极、第二只热敏电阻PTC2的一端相连，第三只功率二极管TO3阳极与第四只功率二极管HM的阴极相连后、与单相交流电源的另一端相连，第二只功率MOSFET PS2、第三只功率二极管TO3第四只功率二极管Η)4构成整流桥的第二桥臂；
[0025]第一只功率MOSFET PSl的源极与第一只热敏电阻PTCl的另一端相连后与直流母线正极相连，第二只功率MOSFET PS2的源极与第二只热敏电阻PTC2的另一端相连后与直流母线正极相连，第二只功率二极管PD2的阳极与第四只功率二极管TO4阳极的相连后与直流母线负极相连；
[0026]电解电容ECl的正极与直流母线正极相连，电解电容ECl的负极与直流母线负极相连，
[0027]第一只功率MOSFET PSl的门极与驱动单元中的第六只电阻R6的一端、第七只电阻R7的一端相连，第二只功率MOSFET PS2的门极与驱动单元中的第五只电阻R5的另一端、第七只电阻R7的一端相连;直流母线正极与驱动单元中的第四只电阻R4、稳压二极管ZD2的阳极、第二只电容C2的一端相连，并与光电耦合器OCl的第三引脚相连；
[0028]所述驱动单元，包括七只电阻R1-R7、一只光电耦合器0C1、两只电容C1-C2、两只稳压二极管ZD1-ZD2，其中，第一只电阻Rl的一端与控制器驱动信号PWl相连，第一只电阻Rl的另一端与第二只电阻R2的一端、第一只电阻CI的一端、光电親合器OCl的第一引脚相连，第二只电阻R2的另一端、第一只电阻Cl的另一端、光电耦合器OCl的第二引脚相连后与控制器驱动信号地相连。光电耦合器OCl的第五引脚与驱动电源相连，光电耦合器OCl的第三引脚与第四只电阻R4的一端、第二只电容C2的一端、第二只稳压二极管ZD2的阳极相连后与整流单元中的直流正极相连。光电耦合器OCl的第四引脚与第三只电阻R3的一端相连，第三只电阻R3的另一端相