[发明专利]晶闸管驱动电路

说明书

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-P BG1和N-P-N BG2)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。

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。

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1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10兆赫兹。

在本发明所述的晶闸管驱动电路中，所述低通滤波器L1是RC低通滤波器。

在本发明所述的晶闸管驱动电路中，所述低通滤波器L1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：