本发明涉及电脉冲产生电路,尤其涉及一种大中功率可控硅触发电路。 可控硅电路种类繁多,其工作方式差异很大,对可控硅触发电路有不同要求,事实上,现有的各种可控硅触发电路都有一定的适用范围。
本发明的目的在于提供一种新型的大中功率可控硅触发电路,它主要适用于大中功率可控硅交流调压电路。
本发明为一个有一对输入端A、B,两对输出端g1、k1和g2、k2的六端网络。它由同步移相电路1、脉冲形成部件2、脉冲放大电路3和脉冲输出部件4组成。它实质上是对同步信号为正弦波的阻容移相触发电路的进一步改进。为适应触发大中功率可控硅的要求,采用双向可控硅器件组成脉冲放大电路,将触发脉冲放大为强电流脉冲。
同步移相电路1由负载ZH、电位器W、电阻R1和电容器C串联后跨接在输入端A、B与电源电压UE连接,即负载ZH的一端接输入端A,另一端接电位器W,它们之间的连接点为M,电位器W的另一端接电阻R1,电阻R1的另一端接电容器C,它们之间的连接点为N,电容器C的另一端接输入端B,电容器C的两端N、B为同步移相电路1的输出端。本发明不需要采用同步变压器,电源电压UE为电路的同步电压,从电源电压UE过零点开始,该同步电压经负载ZH、电位器W与电阻R1按指数规律对电容器C充电。充电速度主要与电位器W、电阻R1的阻值之和与电容器C的容量乘积有关,因为负载ZH和电阻R1地阻值接近,都远小于电位器W的阻值。改变电位器W的阻值,就改变了对电容器C的充电速度,从而,使触发脉冲移相。触发脉冲宽度最好为20-50μS,要实现可靠触发,电容量C的容量应为0.05-1μf,电阻R1的取值是避免电位器W阻值为零时出现大电流冲击电容器C,电位器W的阻值相应为50KΩ-1MΩ。若电容器C的容量大,则电位器W的阻值应相应小些,反之亦然。
脉冲形成部件2为一只双向二极管DS,其一端接同步移相电路1中电阻R1与电容器C之间的连接点,即它的一个输出端N,另一端接脉冲放大部件2的输入端。本发明是利用双向二极管DS的负阻特性以形成脉冲信号。双向二极管DS的两端电压同电容器C的两端电压UC,当电容器C的端电压UC充电上升达到双向二极管DS的转折电压UBO时,双向二极管DS由截止转向导通,电容器C随之快速放电,从而形成脉冲信号。在电源电压UE一个半波期内,电源电压UE向电容器C充电上升达到双向二极管DS的转折电压UBO所需时间,可以反映本发明同步移相电路1的移相范围。假设电源电压UE为220V,其峰值电压UM为2202]]>V,而双向二极管DS的最大转折电压UBO为40V,通过计算,可以求出移相范围α2-α1=172.6°-7.4°≈165°。能满足实际电路的要求。
脉冲放大电路3由二极管D1、电阻R2、双向可控硅KS和二极管D2串联组成。二极管D1的阳极接负载ZH与电位器W之间的连接点M,即经负载ZH、输入端A接电源电压UE,而阴极接电阻R2的一端,电阻R2的另一端接双向可控硅KS的第一电极T1,双向可控硅KS的第二电极T2接二极管D2的阴极,二极管D2的阳极接输入端B,双向可控硅KS的门极G接脉冲形成部件2的输出端。脉冲形成部件2形成的脉冲进入双向可控硅KS的门极G,双向可控硅KS导通,在电源电压UE正半波时,二极管D1导通,二极管D2截止,在二极管D2的阴极上出现高电位,由二极管D4输出经过放大的正极性强电流脉冲信号,在电源电压UE负半波时,二极管D2导通,二极管D1截止,在二极管D1的阴极上出现高电位,由二极管D3输出经过放大的正极性强电流脉冲信号,以适应触发大中功率可控硅的要求。电阻R2的阻值应为0-1KΩ,其作用是在双向可控硅KS由截止转向导通时限制冲击电流的过快变化,其阻值不宜太大,否则会造成双向可控硅KS导通不稳定。
脉冲输出部件4包括两个四端网络,其输出端分别为g1、k1和g2、k2,相应接至主回路两只可控硅KP1、KP2的门极和阴极,而其两个输入端分别接至二极管D1、D2的阳极和阴极,由二极管D1、D2的阴极分别引出正向接入的二极管D3、D4,二极管D3、D4的阴极分别为输出端g1、g2。而输出端k1经负载ZH与输入端A相连接,输出端k2则与输入端B直接相连接,二极管D3、D4正向接入可以保证将正向触发脉冲信号引至主回路可控硅KP1、KP2的门极,还可以保护可控硅KP1、KP2的阴极与门极之间的PN结不受反向电流的冲击。
本发明的两对输出端g1、k1和g2、k2分别接至主回路可控硅KP1、KP2的门极和阴极后,就组成典型的可控硅交流调压电路。负载ZH上的电压取决于可控硅KP1、KP2的控制角大小,而此控制角又取决于受电位器W调整的同步移相电路1的电容器C的充电常数。
在双向可控硅KS导通条件下,当电源电压UE为正半波时,电流通路为A→ZH→D1→R2→KS→D4→KP2→B;当电源电压UE为负半波时,电流通路为B→D2→KS→R2→D3→KP1→ZH→A。双向可控硅KS一导通,主回路可控硅KP1或KP2也随之导通,本发明电路k1、k2两端电压接近于零,触发脉冲随之消失,此时,电源电压UE全部加至负载ZH。
当电源电压UE又过零时,电源电压UE又对电容器C充电,继而重复上述工作,形成触发脉冲,直至可控硅KP1或KP2导通。
本发明和一般阻容移相触发电路一样,具有线路简单,抗干扰能力强的优点。但是,它不是交流触发,而是由双向二极管DS负阻特性形成的脉冲触发,触发信号有较陡的前沿,这样,其控制精度较高。本发明同步移相电路1中决定电容器C充电速度的电位器W和电阻R1串联支路可以用一个有二极管桥式负载D5-8的负反馈放大电路替代,二极管桥式负载D5-8接在原电位器W和电阻R1串联支路的两端,即接在电路的连接点M、N之间,这样将进一步减轻电源电压UE波动对负载ZH的影响。
本发明适用于电源电压UE为40-400V的正弦波交流电压。若电源电压UE低于110V,主回路可控硅KP1、KP2的导通角将减小,但不会小于150°。
本发明移去负载ZH后,还可以适用作大中功率可控硅整流电路的可控硅触发电路(参见附图4)。
本发明有如下附图:
图1为大中功率可控硅触发电路电原理图;
图2为图1中连接点M、N之间的替代电路图;
图3为大中功率可控硅电路电压或电流波形图;
其中(a)电源电压UE波形图
(b)电容器C两端电压UC的波形图
(c)输出端g2的脉冲电流Ig2波形图
(d)输出端g1的脉冲电流Ig1波形图
(e)负载ZH两端电压UZH波形图
图4为桥式可控硅整流触发电路电原理图。
实施例一:
电路图如图1,电源电压UE为交流220V;负载ZH为20KW电阻炉(电阻性负载);电位器W采用WH1型1W、100KΩ;电阻R1为1KΩ,R2为10Ω;电容器C为0.047μf;双向二极管DS为2CTS;双向可控硅KS为3CTS-1A/600V;二极管D1-D4为1N4007。
实施例二:
电路图如图1、图2,图1中的连接点M、N之间接入图2的负反馈放大电路。电源电压UE为交流220V;负载ZH为20KW电阻炉(电阻性负载);BG为3DA87E;电位器Wo采用WH1型1W、100KΩ;电阻Ro为10KΩ,R3为100Ω;电容器Co为10μf、50V;稳压电源UDO为12V;二极管D5-8、D9为1N4007。