专利名称：一种控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力电子领域、电子信息领域，尤其涉及一种控制电路。
背景技术：
随着工业技术的发展，对以变频器为主的电机调速装置提出了越来越高的要求，尤其是高性能、高可靠的控制技术。随着电力电子技术的快速发展，可控硅在控制技术场合应用的越来越广泛。在使用过程中，因为信号发生电路的参考地与可控硅的阴极共地连接，这样就容易导致高电压或者大电流瞬间窜入信号发生电路，从而烧毁控制芯片，进一步出现信号发生电路失效的现象。进一步地，又因为可控硅长期工作在强电磁干扰的工作环境中，其门极会因为电荷的累积，使得可控硅关断状态不可靠，甚至关断的可控硅容易发生误导通的现象。图I为现有技术方案控制电路的电路图，主要包括信号发生电路、驱动电路、功率电路。信号发生电路包括控制芯片和驱动芯片，控制芯片用来根据工况或设计要求产生可控硅的驱动信号，控制芯片产生的驱动信号比较弱，不足以驱动三极管；驱动芯片可以增强其驱动能力，保证三极管可靠开通。驱动电路是控制电路的核心部分。主要包括三极管驱动电阻Rll，Rll的阻值用来控制Qll开通的最大开通电流；驱动三极管Q11，开通时用于输出驱动信号；三极管的基极下拉电阻R12，使得三极管在信号发生电路为缺省状态时处于关断状态，并抑制因基极电荷累积而误导通三极管；发射极电阻R15，确保可控硅缺省状态时三极管Qll为关断；R13，R14，D13共同组成可控硅的驱动电阻网络，因D 13的单向导电性，所以可控硅开通时驱动电流流过R13电阻，可控硅关断时关断电流同时流过R13，R14，D13。这种电阻网络满足了不同规格型号可控硅的控制要求。功率电路主要是可控硅SCR11，SCRll的阴极K与驱动电路的地连接一起。SCRll的门极接驱动电路的驱动信号。可控硅接收到驱动信号后，AK导通，实现开关的功能。现有技术方案采用直接驱动的方式驱动可控硅，这种方案存在的问题如下驱动电路的低电平是通过下拉电阻R12下拉到地平面的，其实际电平一般都在零电平以上，当地回路存在噪声或者受到强电磁干扰的情况下，由于电荷的累加，以至于可控硅门极电压升高，可能会使得可控硅不完全关断或者关断不可靠，甚至发生误导通的现象。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型在于提供一种控制电路，以解决上述现有控制电路稳定性差、可靠性不好的问题。为解决上述问题，本实用新型提供一种控制电路，包括用于产生驱动信号的信号发生电路，所述信号发生电路连接放大所述驱动信号的驱动电路，所述驱动电路与通过可控硅响应所述驱动信号的功率电路相连接；所述驱动电路为具有两个正、负电压集电极的图腾柱式推挽电路。[0010]还包括在所述信号发生电路和所述驱动电路之间，还连接有隔离信号的隔离电路。所述隔离电路包括PNP型三极管和变压器；所述PNP型三极管的基极与所述信号发生电路连接，集电极连接所述变压器的原边；所述变压器的副边连接所述推挽电路的共基极。所述推挽电路中的共基极与负电压集电极之间连接有偏置电阻；所述推挽电路的共基极与变压器的副边之间连接限流电阻和二极管；所述推挽电路的共发射极与所述功率电路的可控硅之间连接有两组限流电阻和 二极管的串联支路。所述信号发生电路包括相互连接的控制芯片和驱动芯片；所述驱动芯片连接所述隔离电路中PNP型三极管的基极。所述控制芯片采用DSP、CPLD或FPGA。
图I现有技术方案控制电路的电路图；图2本实施例提供的控制电路的电路图。
具体实施方式
为清楚说明本实用新型中的技术方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。本实用新型中的高压变频器的控制电路，包括用于产生驱动信号的信号发生电路，所述信号发生电路连接放大所述驱动信号的驱动电路，所述驱动电路与通过可控硅响应所述驱动信号的功率电路相连接；所述驱动电路为具有两个正、负电压集电极的图腾柱式推挽电路。优选地，还包括在所述信号发生电路和所述驱动电路之间，还连接有隔离信号的隔离电路。所述隔离电路包括PNP型三极管和变压器；所述PNP型三极管的基极与所述信号发生电路连接，集电极连接所述变压器的原边；所述变压器的副边连接所述推挽电路的共基极。具体为参见图2，本实施例提供的控制电路的电路图，主要包括信号发生电路、隔离电路、驱动电路、功率电路。信号发生电路包括控制芯片和驱动芯片，控制芯片用来根据工况或设计要求产生可控硅的驱动信号，控制芯片产生的信号比较弱，不足以驱动三极管开通，通过驱动芯片可以增强其驱动能力，并提高对干扰的抑制力。控制芯片可以选用DSP、CPLD、FPGA、单片机等芯片；驱动芯片优选5V供电的芯片，比如74AC 14，此类芯片的驱动能力很强，使得其抑制干扰的能力也很强。隔离电路信号的高压隔离通常可采用的方式有，继电器隔离、光耦隔离、变压器隔离等，继电器隔离的缺点是动作时间偏长，光耦隔离的缺点是驱动能力较弱，在本优选实施例中，选用价格低廉、动作延时较短、驱动能力较强的变压器做隔离，实现信号发生电路与驱动电路的电气隔离。通过电气隔离，可有效防止信号发生电路与驱动电路之间的信号干扰，避免误触发。驱动芯片输出能力较强的驱动信号驱动PNP型三极管Q21的开通和关断，引起变压器Tl原边磁场和电压的变化，变压器的副边将感应到的电压经D21整流后输出，从而实现驱动信号从信号发生电路到驱动电路的隔离传输。变压器Tl的隔离可以做到几千伏，根据工况使用的需要定制变压器即可。D21和Tl的I脚和3脚之间的绕组组成吸收回路，用来对驱动变压器T I进行磁复位，防止T I变压器饱和。驱动电路采用图腾柱式的推挽驱动电路，Q22和Q23组成图腾柱式的推挽驱动电路，Q22的集电极接+5V，Q23的集电极接-5V，三极管Q22、Q23的两个共基极连接变压器的副边，两个共发射极连接功率电路中的可控硅，当基极为低电平时，Q23导通、Q22关断，发射极输出为-5V，信号DRV经过驱动电阻网络下拉到-5V，减去驱动电阻网络上的压降，信号DRV的电压约为-3V，这样驱动信号的低电平就被拉到了约-3V，即使地回路存在噪声或者 受到强电磁干扰，可控硅门极的低电平可以保持在零电平以下，从而保证可控硅的完全关断且不容易发生误导通。当基极为高电平时，Q22导通、Q23关断，由于D23的反向截止特性，使得开通过程中R24被处于旁路状态，发射极输出为+5V，+5V减去可控硅驱动电压后再除以电阻R23就是驱动电流，根据可控硅的具体型号选择合适的驱动电阻R23。R21为Q22基极限流电阻，主要为控制Q22开通提供合适的驱动电流；R22为Q22和Q23的偏置电阻，它保证Q22关断的同时开通Q23，这时驱动电路输出负电压。本实施例使得信号发生电路在未发出开通信号时，或者信号发生电路发出关断信号时，被驱动的可控硅缺省状态为关断，由于负电平的存在不但保证可控硅SCR21关断，而且也不会发生因驱动电路受干扰而引起的可控硅误触发现象发生。R23、R24、D23、D24共同组成可控硅的驱动限流网络，因D23、D24的单向导通性，可控硅SCR21导通时，驱动电流流过R23 ;可控硅SCR21关断时，驱动电流流过R24，可以根据不同可控硅的需求，方便灵活调整R23、R24电阻的阻值大小从而实现不同的开通和关断驱动电流。功率电路主要是可控硅SCR21。其阴极K与驱动电路的地连接在一起。SCR21的门极G接驱动信号。SCR21的阳极为A，可控硅SCR21接收到驱动信号后，AK导通，实现开关的功能。本实用新型采用的隔离电路可以有效阻止功率回路中产生的干扰信号窜到信号发生电路，从而降低了误导通的可能性。进一步地，驱动电路为图腾柱式推挽结构，增强了对驱动电路的驱动能力，且关断的时候有负电压，使得关断更加可靠，更加降低了误导通的可能性。本实施例的控制电路，通过在驱动电路的一个集电极采用负电压，可在可控硅不完全关断或者关断不可靠的情况下，避免电荷积累等原因导致的误触发，从而提高了功率电路的安全性。对于本实用新型各个实施例中所阐述的装置，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.高压变频器的控制电路，包括用于产生驱动信号的信号发生电路，所述信号发生电路连接放大所述驱动信号的驱动电路，所述驱动电路与通过可控硅响应所述驱动信号的功率电路相连接；其特征在于， 所述驱动电路为具有两个正、负电压集电极的图腾柱式推挽电路。
2.根据权利要求I所述的控制电路，其特征在于，还包括在所述信号发生电路和所述驱动电路之间，还连接有隔离信号的隔离电路。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述隔离电 路包括PNP型三极管和变压器； 所述PNP型三极管的基极与所述信号发生电路连接，集电极连接所述变压器的原边； 所述变压器的副边连接所述推挽电路的共基极。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述推挽电路中的共基极与负电压集电极之间连接有偏置电阻； 所述推挽电路的共基极与变压器的副边之间连接限流电阻和二极管； 所述推挽电路的共发射极与所述功率电路的可控硅之间连接有两组限流电阻和二极管的串联支路。
5.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述信号发生电路包括相互连接的控制芯片和驱动芯片； 所述驱动芯片连接所述隔离电路中PNP型三极管的基极。
6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述控制芯片采用DSP、CPLD或FPGA。
专利摘要本实用新型公开了一种控制电路，包括用于产生驱动信号的信号发生电路，所述信号发生电路连接放大所述驱动信号的驱动电路，所述驱动电路与通过可控硅响应所述驱动信号的功率电路相连接；所述驱动电路为具有两个正、负电压集电极的图腾柱式推挽电路。本实用新型采用的隔离电路可以有效阻止功率回路中产生的干扰信号窜到信号发生电路，从而降低了误导通的可能性。进一步地，驱动电路为图腾柱式推挽结构，增强了驱动电路的驱动能力，且关断的时候有负电压，使得关断更加可靠，更加降低了误导通的可能性。
文档编号G05B19/042GK202600410SQ201220201759
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者梅玮, 葛利俊, 杜业, 王利刚, 张慧君, 黄小光, 苏位峰, 卫三民, 苟锐锋, 李侠, 徐浩, 李秀田, 于红业, 高春红 申请人:中国石油集团渤海石油装备制造有限公司, 北京西电华清科技有限公司