专利名称：晶闸管驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及驱动电路，更具体地说，涉及一种晶闸管驱动电路。
背景技术：
晶闸管(thyristor)是一种功率半导体开关元件，其在自动控制、机电领域、 工业电气及家电等方面都有广泛的应用。晶闸管是一种有源开关元件，平时 它保持在非导通状态，直到由一个较小的控制信号对其触发使其导通， 一旦被 触发导通就算撤离触发信号晶闸管也保持导通状态，要使其截止可在其阳极与 阴极间加上反向电压或将流过晶闸管的电流减少到某一个值以下。可用两个不 同极性(P-N-PBG1和N-P-NBG2)晶体管来模拟晶闸管，如图1所示。当晶 闸管的栅极悬空时，BG1和BG2都处于截止状态，此时电路基本上没有电流 流过负载电阻RL，当栅极输入一个正脉冲电压时BG2首先导通，使BG1的 基极电位下降，BG1因此也开始导通，BG1的导通使得BG2的基极电位进一 步升高，BG1的基极电位进一步下降，经过这一个正反馈过程使BG1和BG2 进入饱和导通状态。电路很快从截止状态进入导通状态，这时栅极就算没有触 发脉冲电路由于正反馈的作用将保持导通状态不变。晶闸管通常有两种方式实 现关断， 一种方法是在阳极和阴极加上反向电压，由于BG1和BG2均处于反 向偏置状态所以电路很快截止。第二种方法是加大负载电阻RL的阻值使电 路电流减少BG1和BG2的基电流也将减少，当减少到某一个值时由于电路的 正反馈作用，电路将很快从导通状态翻转为截止状态，
从上述晶闸管工作原理可知，晶闸管想要导通必须在栅极和阳极之间加 正向(栅极到阳极为正方向)驱动脉冲，而且驱动脉冲必须保持一定幅值和宽 度，才能保证晶闸管完全可靠导通，目前通常有两种晶闸管驱动方式1-直流 驱动2-交流脉冲驱动。其驱动信号如图2所示。
3交流驱动方式电路简单，效率更高，所以交流脉冲驱动方式相对直流驱 动方式更广泛被采用，但交流脉冲驱动方式有一个缺点，就是驱动脉冲宽度
Ton必须满足晶闸管驱动脉冲最小时间宽度要求，最小驱动脉冲宽度在晶闸管 产品规格书中都有要求，通常最小可靠导通时间10 20us之间，而且由于晶闸 管因工作绝缘要求需要对驱动脉冲进行隔离，因此通常驱动电路都会采用变压 器进行隔离，而防止变压器因饱和导致电路损坏，通常变压器占空比D-Ton/T 至少小于50%，因此变压器最小开关周期为20 40us，因此变压器的最大开关 频率为25kHZ 50kHZ， 其电路原理如图3所示。
变压器自身体积和成本是与工作频率成反比的，即工作频率越高，其体 积和成本越小；反之，工作频率越低，体积和成本就越高。由于受到晶闸管最 小驱动脉宽的限制，变压器工作频率最大只有50kHZ,这样就使晶闸管驱动隔 离变压器体积非常大，而且成本非常高。
因此需要一种晶闸管驱动电路，既能满足要求晶闸管的驱动要求，保证 晶闸管可靠导通，又能提高变压器工作频率，降低其体积和成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的晶闸管驱动电路中的隔离 变压器体积非常大，而且成本非常高的缺陷，提供一种既能满足晶闸管的驱动 要求，保证晶闸管可靠导通，又能提高变压器工作频率，降低其体积和成本的 晶闸管驱动电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种晶闸管驱动电路， 包括隔离变压器TX，还包括逻辑与模块G和低通滤波器L1，所述逻辑与模 块G的第一输入端接收低频驱动控制信号A、第二输入端接收高频载波控制 输入信号B，所述隔离变压器TX原边接收来自所述逻辑与模块G的输出端的 高频载波驱动输入信号C，并从副边输出高频载波驱动输出信号E，所述低通 滤波器Ll的输入端接收来自所述隔离变压器TX副边的高频载波驱动输出信 号E，并将低通滤波后的低频晶闸管驱动信号F发送到晶闸管Tl的栅极以驱 动所述晶闸管T1导通。在本发明所述的晶闸管驱动电路中，所述低频驱动控制信号A的频率范 围为l赫兹至50千赫。
在本发明所述的晶闸管驱动电路中，高频载波控制输入信号B的频率范 围为100千赫至IO兆赫兹。
在本发明所述的晶闸管驱动电路中，所述低通滤波器Ll是RC低通滤波
■BE 益。
在本发明所述的晶闸管驱动电路中，所述低通滤波器Ll是LC低通滤波器。
在本发明所述的晶闸管驱动电路中，所述逻辑与模块G是逻辑与门。
在本发明所述的晶闸管驱动电路中，所述晶闸管驱动电路还包括开关管 Q，所述开关管Q的栅极与所述逻辑与模块G的输出端相连，所述开关管Q 的源极接地、漏极连接到所述隔离变压器TX原边的第二输入端，所述隔离变 压器TX原边的第一输入端连接到输入电压Vin。
实施本发明的晶闸管驱动电路，具有以下有益效果
既能满足要求晶闸管的驱动要求，保证晶闸管可靠导通，又能提高变压器 工作频率，降低其体积和成本。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1是晶闸管的结构原理图2是晶闸管两种驱动方式；
图3是晶闸管交流脉冲驱动原理示意图4是本发明的晶闸管驱动电路的原理示意图5是本发明的晶闸管驱动电路的一个实施例的原理示意图6是本发明的晶闸管驱动电路的又一个实施例的原理示意图。
具体实施例方式
如图4所示，本发明的晶闸管驱动电路，包括隔离变压器TX，还包括逻辑与模块G和低通滤波器Ll ，所述逻辑与模块G的第一输入端接收低频驱动 控制信号A、第二输入端接收高频载波控制输入信号B，所述隔离变压器TX 原边接收来自所述逻辑与模块G的输出端的高频载波驱动输入信号C，并从 副边输出高频载波驱动输出信号E，所述低通滤波器L1的输入端接收来自所 述隔离变压器TX副边的高频载波驱动输出信号E,并将低通滤波后的低频晶 闸管驱动信号F发送到晶闸管Tl的栅极以驱动所述晶闸管Tl导通。所述低 频驱动控制信号A的频率范围为1赫兹至50千赫。所述高频载波控制输入信 号B的频率范围为100千赫至10兆赫兹。所述低频驱动控制信号A和高频载 波控制输入信号B进入逻辑与模块G后，生成一个高频载波驱动输入信号C。 所述高频载波驱动输入信号C包括高频成分和低频成分。将高频载波驱动输 入信号C作为隔离变压器TX的输入信号，使得隔离变压器TX工作频率比传 统的驱动电路(图3中的变压器)高出很多，这样驱动隔离变压器TX体积会下 降很多倍，成本也会随之下降。然而隔离变压器TX副边的高频载波驱动输出 信号E因频率过高导通时间过小无法直接驱动晶闸管Tl。因此采用一个低通 滤波器L1将信号中的高频成分滤除，只保留低频成份。由于高频信号与低频 信号频率相差很多，因此非常容易将两者分开。这样，低通滤波器Ll的输出 信号低频晶闸管驱动信号F就是一个可以保证晶闸管Tl可靠开通的低频交流 脉冲信号，去触发晶闸管T1导通工作。
图5是本发明的晶闸管驱动电路的一个实施例的原理示意图。如图5所示， 所述逻辑与模块G是逻辑与门。在本发明的其它实施例中，所述逻辑与模块G 还可以是任何能完成逻辑与功能的电路、模块或是单元。所述晶闸管驱动电路 还包括开关管Q，所述开关管Q的栅极与所述逻辑与模块G的输出端相连， 所述开关管Q的源极接地、漏极连接到所述隔离变压器TX原边的第二输入端， 所述隔离变压器TX原边的第一输入端连接到输入电压Vin。在本实施例中， 所述低通滤波器Ll是RC串联低通滤波电路。
在本实施例中，Vin为驱动电路直流输入电压源，低频驱动控制信号A与 高频载波控制输入信号B经过逻辑与形成高频载波驱动输入信号C, C信号中 即包括了高频成分,同时也包括了低频成份，高频载波驱动输入信号C直接驱
6动开关管Q，在隔离变压器TX原边形成原边输入信号D,经过隔离变压器TX 隔离后，在副边形成高频载波驱动输出信号E。在本发明的一个优选实施例中， 所述隔离变压器TX还可以对原边输入信号D的电压幅值进行放大或是縮小， 以形成适合驱动所述晶闸管T1的高频载波驱动输出信号E。所述高频载波驱 动输出信号E通过RC滤波器L1后，滤除高频成份，只保留低频部分，得到最 后的晶闸管驱动信号F，直接驱动晶闸管T1导通。
图6是本发明的晶闸管驱动电路的又一个实施例的原理示意图。如图6 所示，所述低通滤波器Ll是LC低通滤波器。在本发明的其它实施例中，所 述低通滤波器L1可以是任何可以滤除高频成分的滤波电路、元件或是模块。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在 不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此， 本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内 的全部实施方式。
权利要求
1、一种晶闸管驱动电路，包括隔离变压器TX，其特征在于，还包括逻辑与模块G和低通滤波器L1，所述逻辑与模块G的第一输入端接收低频驱动控制信号A、第二输入端接收高频载波控制输入信号B，所述隔离变压器TX原边接收来自所述逻辑与模块G的输出端的高频载波驱动输入信号C，并从副边输出高频载波驱动输出信号E，所述低通滤波器L1的输入端接收来自所述隔离变压器TX副边的高频载波驱动输出信号E，并将低通滤波后的低频晶闸管驱动信号F发送到晶闸管T1的栅极以驱动所述晶闸管T1导通。
2、 根据权利要求1所述的晶闸管驱动电路，其特征在于，所述低频驱动 控制信号A的频率范围为1赫兹至50千赫。
3、 根据权利要求2所述的晶闸管驱动电路，其特征在于，所述高频载波 控制输入信号B的频率范围为100千赫至10兆赫兹。
4、 根据权利要求3所述的晶闸管驱动电路，其特征在于，所述低通滤波 器L1是RC低通滤波器。
5、 根据权利要求3所述的晶闸管驱动电路，其特征在于，所述低通滤波 器L1是LC低通滤波器。
6、 根据权利要求3所述的晶闸管驱动电路，其特征在于，所述逻辑与模 块G是逻辑与门。
7、 根据权利要求3所述的晶闸管驱动电路，其特征在于，所述晶闸管驱 动电路还包括开关管Q，所述开关管Q的栅极与所述逻辑与模块G的输出端 相连，所述开关管Q的源极接地、漏极连接到所述隔离变压器TX原边的第二 输入端，所述隔离变压器TX原边的第一输入端连接到输入电压Vin。
全文摘要
本发明涉及一种晶闸管驱动电路，包括隔离变压器TX，还包括逻辑与模块G和低通滤波器L1，所述逻辑与模块G的第一输入端接收低频驱动控制信号A、第二输入端接收高频载波控制输入信号B，所述隔离变压器TX原边接收来自所述逻辑与模块G的输出端的高频载波驱动输入信号C，并从副边输出高频载波驱动输出信号E，所述低通滤波器L1的输入端接收来自所述隔离变压器TX副边的高频载波驱动输出信号E，并将低通滤波后的低频晶闸管驱动信号F发送到晶闸管T1的栅极以驱动所述晶闸管T1导通。
文档编号H03K17/72GK101656529SQ200810130959
公开日2010年2月24日 申请日期2008年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者张春涛 申请人:力博特公司