实现驱动信号同步的scr电子开关的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种实现驱动信号同步的SCR电子开关，包括：方波发生器、推挽电路、放大MOS管、续流二极管、耦合变压器和可控硅阵列，所述方波发生器与推挽电路的输入端连接，所述放大MOS管的栅极连接到推挽电路的输出端，所述耦合变压器初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少2个次级线圈；续流二极管与所述耦合变压器的初级线圈并联，续流二极管的正极和初级线圈一端均连接到放大MOS管的漏极，续流二极管的负极和初级线圈另一端均连接到一高压电源；所述可控硅阵列由至少2路可控硅支路并联组成，此可控硅支路由至少2个可控硅串联组成，耦合变压器的每个次级线圈的高电位输出端均与每个可控硅支路中对应的可控硅的栅极连接。本发明SCR电子开关保证了驱动信号的高度同步性，解决驱动信号的同步问题。
【专利说明】
实现驱动信号同步的SGR电子开关
技术领域
[0001]本发明属于电力电子器件应用技术领域，尤其涉及一种实现驱动信号同步的SCR电子开关。
【背景技术】
[0002]SCR是一种半控型电力电力器件，其导通时刻可以任意控制，但是，关断时刻只能由外电路条件决定。SCR器件的导通过程实际上是建立正反馈的过程。为了保证SCR完全开通，就必须保证触发脉冲宽度远大于正反馈建立时间。
[0003]在电力行业中，SCR触发信是通过光纤传送的。这种方法不仅可以满足高电位隔离要求，而且还可以提高系统的抗干扰水平，得到了广泛应用。但是，这种方法不适合脉冲功率等快速上升沿应用场合。在这种工况下，SCR器件承受的du/dt水平很高，因此，对SCR驱动信号的同步性要求很高，光纤传输不可行。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种实现驱动信号同步的SCR电子开关，该SCR电子开关保证了驱动信号的高度同步性，解决驱动信号的同步问题。
[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种实现驱动信号同步的SCR电子开关，包括:方波发生器、推挽电路、放大MOS管、续流二极管、耦合变压器和可控硅阵列，所述方波发生器与推挽电路的输入端连接，所述放大MOS管的栅极连接到推挽电路的输出端，所述耦合变压器初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少2个次级线圈，所述放大MOS管的源极和漏极位于接地和耦合变压器的初级线圈之间；
所述推挽电路包括第一功率MOS管、第二功率MOS管和第三功率MOS管，第二功率MOS管与第三功率MOS管并联，第一功率MOS管与第二功率MOS管和第三功率MOS管串联;所述续流二极管与所述耦合变压器的初级线圈并联，续流二极管的正极和初级线圈一端均连接到放大MOS管的漏极，续流二极管的负极和初级线圈另一端均连接到一高压电源；
所述可控硅阵列由至少2路可控硅支路并联组成，此可控硅支路由至少2个可控硅串联组成，耦合变压器的每个次级线圈的高电位输出端均与每个可控硅支路中对应的可控硅的栅极连接，耦合变压器的每个次级线圈的低电位输出端均与每个可控硅支路中对应的可控硅的负极连接，并联的可控硅支路中正极端和负极端分别用于连接所述外接负载。
[0006]上述技术方案中进一步改进方案如下:
1.上述方案中，所述耦合变压器中初级线圈与续流二极管相背的一端连接由高压电源，此高压电源的电压为50~300伏。
[0007]2.上述方案中，所述次级线圈和可控硅支路的数目均为4个，每个所述可控硅支路由4个可控硅串联连接。
[0008]3.上述方案中，所述方波发生器产生的方波信号脉宽为10ys。
[0009]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点: 本发明实现驱动信号同步的SCR电子开关，其提出了基于多绕组形式的变压器耦合隔离方案，由于变压器一次侧共用同一个绕组，二次侧驱动电压保证了驱动信号的高度同步性，解决驱动信号的同步问题;其次，位于方波发生器、放大MOS管之间的推挽电路采用第二功率MOS管与第三功率MOS管并联，第一功率MOS管与第二功率MOS管和第三功率MOS管串联，改善了 SCR驱动电路的上升沿特性。
【附图说明】
[0010]附图1为本发明SCR电子开关局部结构示意图一；
附图2为本发明SCR电子开关局部结构示意图二。
[0011 ]以上附图中:1、方波发生器;2、推挽电路;21、第一功率MOS管;22、第二功率MOS管；23、第三功率MOS管;3、放大MOS管;4、续流二极管;5、耦合变压器;6、可控硅阵列;61、可控硅支路;611、可控硅;7、高压电源。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例1: 一种实现驱动信号同步的SCR电子开关，如附图所示，包括:方波发生器1、推挽电路2、放大MOS管3、续流二极管4、耦合变压器5和可控硅阵列6，所述方波发生器I与推挽电路2的输入端连接，所述放大MOS管3的栅极连接到推挽电路2的输出端，所述耦合变压器4初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少2个次级线圈，所述放大MOS管3的源极和漏极位于接地和耦合变压器4的初级线圈之间；
所述推挽电路2包括第一功率MOS管21、第二功率MOS管22和第三功率MOS管23，第二功率MOS管22与第三功率MOS管23并联，第一功率MOS管21与第二功率MOS管22和第三功率MOS管23串联;所述续流二极管4与所述耦合变压器4的初级线圈并联，续流二极管4的正极和初级线圈一端均连接到放大MOS管3的漏极，续流二极管4的负极和初级线圈另一端均连接到一高压电源7 ；
所述可控硅阵列6由至少2路可控硅支路61并联组成，此可控硅支路61由至少2个可控硅611串联组成，耦合变压器4的每个次级线圈的高电位输出端均与每个可控硅支路61中对应的可控硅611的栅极连接，耦合变压器4的每个次级线圈的低电位输出端均与每个可控硅支路61中对应的可控硅611的负极连接，并联的可控硅支路61中正极端和负极端分别用于连接所述外接负载。
[0013]上述耦合变压器4中初级线圈与续流二极管4相背的一端连接由高压电源7，此高压电源7的电压为100伏。
[0014]上述方波发生器I产生的方波信号脉宽为1ys。
[0015]实施例2:—种实现驱动信号同步的SCR电子开关，包括:方波发生器1、推挽电路2、放大MOS管3、续流二极管4、耦合变压器5和可控硅阵列6，所述方波发生器I与推挽电路2的输入端连接，所述放大MOS管3的栅极连接到推挽电路2的输出端，所述耦合变压器4初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少2个次级线圈，所述放大MOS管3的源极和漏极位于接地和耦合变压器4的初级线圈之间；
所述推挽电路2包括第一功率MOS管21、第二功率MOS管22和第三功率MOS管23，第二功率MOS管22与第三功率MOS管23并联，第一功率MOS管21与第二功率MOS管22和第三功率MOS管23串联;所述续流二极管4与所述耦合变压器4的初级线圈并联，续流二极管4的正极和初级线圈一端均连接到放大MOS管3的漏极，续流二极管4的负极和初级线圈另一端均连接到一高压电源7 ；
所述可控硅阵列6由至少2路可控硅支路61并联组成，此可控硅支路61由至少2个可控硅611串联组成，耦合变压器4的每个次级线圈的高电位输出端均与每个可控硅支路61中对应的可控硅611的栅极连接，耦合变压器4的每个次级线圈的低电位输出端均与每个可控硅支路61中对应的可控硅611的负极连接，并联的可控硅支路61中正极端和负极端分别用于连接所述外接负载。
[0016]上述耦合变压器4中初级线圈与续流二极管4相背的一端连接由高压电源7，此高压电源7的电压为200伏。
[0017]上述次级线圈和可控硅支路61的数目均为4个，每个所述可控硅支路61由4个可控硅611串联连接。
[0018]采用上述实现驱动信号同步的SCR电子开关时，其提出了基于多绕组形式的变压器耦合隔离方案，由于变压器一次侧共用同一个绕组，二次侧驱动电压保证了驱动信号的高度同步性，解决驱动信号的同步问题;其次，位于方波发生器、放大MOS管之间的推挽电路采用第二功率MOS管与第三功率MOS管并联，第一功率MOS管与第二功率MOS管和第三功率MOS管串联，改善了 SCR驱动电路的上升沿特性。
[0019]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种实现驱动信号同步的SCR电子开关，其特征在于:包括:方波发生器(1)、推挽电路(2)、放大MOS管(3)、续流二极管(4)、耦合变压器(5)和可控硅阵列(6)，所述方波发生器(I)与推挽电路(2 )的输入端连接，所述放大MOS管(3 )的栅极连接到推挽电路(2 )的输出端，所述耦合变压器(4)初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少2个次级线圈，所述放大MOS管(3)的源极和漏极位于接地和耦合变压器(4)的初级线圈之间； 所述推挽电路(2)包括第一功率MOS管(21)、第二功率MOS管(22)和第三功率MOS管(23)，第二功率MOS管(22)与第三功率MOS管(23)并联，第一功率MOS管(21)与第二功率MOS管(22)和第三功率MOS管(23)串联;所述续流二极管(4)与所述耦合变压器(4)的初级线圈并联，续流二极管(4)的正极和初级线圈一端均连接到放大MOS管(3)的漏极，续流二极管(4)的负极和初级线圈另一端均连接到一高压电源(7); 所述可控硅阵列(6)由至少2路可控硅支路(61)并联组成，此可控硅支路(61)由至少2个可控硅(611)串联组成，耦合变压器(4)的每个次级线圈的高电位输出端均与每个可控硅支路(61)中对应的可控硅(611)的栅极连接，耦合变压器(4)的每个次级线圈的低电位输出端均与每个可控硅支路(61)中对应的可控硅(611)的负极连接，并联的可控硅支路(61)中正极端和负极端分别用于连接所述外接负载。2.根据权利要求1所述的实现驱动信号同步的SCR电子开关，其特征在于:所述耦合变压器(4)中初级线圈与续流二极管(4)相背的一端连接由高压电源(7)，此高压电源(7)的电压为50~300伏。3.根据权利要求1所述的实现驱动信号同步的SCR电子开关，其特征在于:所述次级线圈和可控硅支路(61)的数目均为4个，每个所述可控硅支路(61)由4个可控硅(611)串联连接。4.根据权利要求1所述的实现驱动信号同步的SCR电子开关，其特征在于:所述方波发生器(I)产生的方波信号脉宽为1ys。
【文档编号】H03K17/723GK105897235SQ201610284040
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】陈鹏, 于辉, 黄学军
【申请人】苏州泰思特电子科技有限公司