本實用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶閘管驅(qū)動電路。

背景技術(shù)：

晶閘管能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制，被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。晶閘管通常采用脈沖變壓器隔離驅(qū)動或高壓電子開關(guān)驅(qū)動，其存在以下缺點：1、脈沖變壓器隔離驅(qū)動：晶閘管驅(qū)動信號由脈沖變壓器提供，需要脈沖信號發(fā)生電路、變壓器驅(qū)動電路、脈沖變壓器、整流電路，存在脈沖占空比帶來的觸發(fā)盲區(qū)導(dǎo)致的電容負(fù)載接通涌流大、高頻污染、占用空間大及性價比低等缺點。脈沖變壓器的分布參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系復(fù)雜而又矛盾，環(huán)境溫度的變化會導(dǎo)致電感值的變化，從而影響脈沖變壓器的性能與可靠性?？紤]到散熱等因素，占用空間較大。 2、光耦驅(qū)動：晶閘管驅(qū)動信號由晶閘管的主回路通過電阻、光耦如MOC3083等高壓光電耦合器到晶閘管的觸發(fā)極，光耦承受較高電壓，并且在380V系統(tǒng)中需要多個串聯(lián)使用，存在可靠性差、容易擊穿的缺點，且有較敏感的溫度特性，驅(qū)動能力較弱，隔離電壓比較低、容易老化和延遲較大等不足。另外由于觸發(fā)回路的電阻、高壓光耦存在較大的電壓降，需偏離零點較大的電壓時才能觸發(fā)，導(dǎo)致電容負(fù)載接通涌流大，晶閘管容易損壞。

中國實用新型專利，公開號：公開日：2013年6月4日，公開了一種電子放大式晶閘管驅(qū)動器。大功率晶閘管驅(qū)動器采用脈沖變壓器驅(qū)動方式，部件分散性較大，觸發(fā)時需大電流，觸發(fā)電流不可控，電流上升率有限。該實用新型包括電源部分和控制部分；電源部分包括依次串接的高壓隔離變壓器、一級穩(wěn)壓電路和二級穩(wěn)壓電路；控制部分包括輸入電路、控制核心、強觸電路、弱觸電路、接口保護電路和輸出電路；信號經(jīng)輸入電路進入控制核心后，控制核心對信號進行有效性判定，生成強觸發(fā)信號和弱觸發(fā)信號，進行信號放大，通過接口保護電路輸出，并在觸發(fā)結(jié)束后關(guān)閉觸發(fā)信號。該實用新型能夠提高設(shè)備的運行穩(wěn)定性，可以解決大量晶閘管串并使用中的觸發(fā)強度、觸發(fā)同步性問題。其不足之處是：該驅(qū)動電路的強觸電路和弱觸電路通過硬件冗余來實現(xiàn)強弱觸發(fā)信號，適合無CPU控制的單板，可測試性及故障診斷相對較弱，增加硬件成本，且需反饋信號，否則無法判斷輸出觸發(fā)強度，且電源部分包含高壓隔離變壓器，仍然存在散熱和占用空間較大的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.實用新型要解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)大功率的晶閘管采用高頻脈沖變壓器，存在性能及可靠性差，以及占板空間大的問題，本實用新型提供了一種晶閘管驅(qū)動電路，它可以實現(xiàn)優(yōu)于脈沖變壓器的出色性能和可靠性，且由于其占板空間遠(yuǎn)小于脈沖變壓器，方便應(yīng)用于多路驅(qū)動的場合。

2.技術(shù)方案

為解決上述問題，本實用新型提供的技術(shù)方案為：

一種晶閘管驅(qū)動電路，包括隔離電源電路U1和隔離驅(qū)動器U2，隔離電源電路U1的輸出端與隔離驅(qū)動器U2的電源輸入端連接，還包括防反向電路、防差模干擾電路和防共模干擾電路，隔離驅(qū)動器U2的驅(qū)動電壓輸出端、防反向電路和防差模干擾電路依次連接，防差模干擾電路輸出端與晶閘管的控制極連接，防共模干擾電路與晶閘管的陰極連接，防差模干擾電路和防共模干擾電路均接地。它可以實現(xiàn)優(yōu)于脈沖變壓器的出色性能和可靠性，且由于其占板空間遠(yuǎn)小于脈沖變壓器，方便應(yīng)用于多路驅(qū)動的場合。

優(yōu)選地，所述的隔離驅(qū)動器U2的型號為ADuM3223B。占用空間小，減小電路體積。

優(yōu)選地，所述的防反向電路包括二極管D1、D3、D4和D5，隔離驅(qū)動器U2的引腳15 與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與二極管D3的陰極連接，隔離驅(qū)動器U2的引腳10與二極管D4的陽極連接，二極管D4的陰極與二極管D5的陰極連接，二極管D3的陽極和二極管D5的陽極均接地。

優(yōu)選地，所述的差模干擾電路包括瞬態(tài)抑制二極管V2和V3，半導(dǎo)體放電管Q1和Q2，安規(guī)電容C10和C15，以及限流電阻R1、R6、R8和R10，其中，二極管D1的陰極與瞬態(tài)抑制二極管V2的一端、限流電阻R1的一端和限流電阻R6的一端連接，限流電阻R1的另一端、限流電阻R6的另一端、安規(guī)電容C10的一端和半導(dǎo)體放電管Q1的一端均與晶閘管 Q7的控制極連接；瞬態(tài)抑制二極管V2的另一端、安規(guī)電容C10的另一端、半導(dǎo)體放電管 Q1的另一端和晶閘管Q7的陰極均接地；

二極管D4的陰極與瞬態(tài)抑制二極管V3的一端、限流電阻R8的一端和限流電阻R10的一端連接，限流電阻R8的另一端、限流電阻R10的另一端、安規(guī)電容C15的一端和半導(dǎo)體放電管Q2的一端均與晶閘管Q10的控制極連接；瞬態(tài)抑制二極管V3的另一端、安規(guī)電容 C15的另一端、半導(dǎo)體放電管Q2的另一端和晶閘管Q10的陰極均接地。

優(yōu)選地，所述的防共模干擾電路包括安規(guī)電容C16，安規(guī)電容C16的一端與晶閘管Q10 的陰極連接，安規(guī)電容C16的另一端接地。

優(yōu)選地，所述的隔離電源電路U1的型號為QA01-09。

優(yōu)選地，所述的隔離電源電路U1的引腳1與電容C35的一端、電容C7的一端和15V 直流電源VCC_15V連接，所述的隔離電源電路U1的引腳2、電容C35的另一端和電容C7 的另一端接地，所述的隔離電源電路U1的引腳7與電容C36的一端、電容C37的一端和二極管D2的陰極連接，所述的隔離電源電路U1的引腳6與電容C36的另一端、電容C37的另一端和二極管D2的陽極均接地。

優(yōu)選地，所述隔離驅(qū)動器U2的引腳16、電容C8的一端和電容C9的一端均與所述的隔離電源電路U1的引腳7連接；

所述隔離驅(qū)動器U2的引腳11、電容C11的一端和電容C12的一端也均與所述的隔離電源電路U1的引腳7連接；

所述隔離驅(qū)動器U2的引腳14、電容C8的另一端和電容C9的另一端均接地；

所述隔離驅(qū)動器U2的引腳9、電容C11的另一端和電容C12的另一端也均接地。

3.有益效果

采用本實用新型提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

本實用新型提供的一種晶閘管驅(qū)動電路，隔離驅(qū)動器U2的型號為ADuM3223B，隔離電源電路U1的型號為QA01-09，性能穩(wěn)定，可靠性高，可以實現(xiàn)優(yōu)于脈沖變壓器的出色性能和可靠性，且由于其占板空間遠(yuǎn)小于脈沖變壓器，方便應(yīng)用于多路驅(qū)動的場合。

附圖說明

圖1為本實用新型的驅(qū)動電路部分；

圖2為本實用新型的隔離電源部分。

具體實施方式

為進一步了解本實用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作詳細(xì)描述。

實施例1

一種晶閘管驅(qū)動電路，包括隔離電源電路U1和隔離驅(qū)動器U2，隔離電源電路U1的輸出端與隔離驅(qū)動器U2的電源輸入端連接，還包括防反向電路、防差模干擾電路和防共模干擾電路，隔離驅(qū)動器U2的驅(qū)動電壓輸出端、防反向電路和防差模干擾電路依次連接，防差模干擾電路輸出端與晶閘管的控制極連接，防共模干擾電路與晶閘管的陰極連接，防差模干擾電路和防共模干擾電路均接地。

隔離驅(qū)動器U2的型號為ADuM3223B，隔離電源電路U1的型號為QA01-09，隔離電源電路U1的輸出端是指隔離電源電路U1的引腳7(即圖2中的DRV_9)，隔離電源電路U1 的引腳1和引腳2為控制方波輸入，引腳5為使能腳，由CPU的IO管腳控制；隔離驅(qū)動器 U2的電源輸入端是指隔離驅(qū)動器U2的引腳16和引腳11；隔離驅(qū)動器U2的驅(qū)動電壓輸出端是指隔離驅(qū)動器U2的引腳15和引腳10，如圖1所示。

型號為QA01-0的隔離電源電路U1的主要參數(shù)為：隔離電壓3000VAC；工作溫度范圍： -40℃～+105℃；效率80％；輸入電壓：14.5～15.5V，輸出電壓9V，輸出電壓精度±6％，紋波200mVp-p，具有輸出短路保護及自恢復(fù)能力。

隔離驅(qū)動器U2的型號為ADuM3223B，其主要參數(shù)：輸入至輸出耐壓：3000Vrms，峰值輸出電流：4A，最大工作頻率：1MHz，輸入邏輯：3.3V至5VCMOS，輸出驅(qū)動：4.5V至 18V，高共模瞬變抗擾度：>25kV/s，提供熱關(guān)斷保護功能，具有優(yōu)于脈沖變壓器的出色性能特征，且其尺寸僅為10.00x6.20x1.75mm³。

隔離電源電路U1為隔離驅(qū)動器U2提供9V隔離電源，隔離電源電路U1的引腳1與電容C35的一端、電容C7的一端和15V直流電源VCC_15V連接，所述的隔離電源電路U1 的引腳2、電容C35的另一端和電容C7的另一端接地，所述的隔離電源電路U1的引腳7與電容C36的一端、電容C37的一端和二極管D2的陰極連接，所述的隔離電源電路U1的引腳6與電容C36的另一端、電容C37的另一端和二極管D2的陽極均接地。其中電容C37為 16V/180uF鋁聚合物電容，用于提供瞬時大電流；二極管D2為齊納二極管，起過壓保護作用。

隔離驅(qū)動器U2的引腳16、電容C8的一端和電容C9的一端均與所述的隔離電源電路 U1的引腳7連接；所述隔離驅(qū)動器U2的引腳11、電容C11的一端和電容C12的一端也均與所述的隔離電源電路U1的引腳7連接；所述隔離驅(qū)動器U2的引腳14、電容C8的另一端和電容C9的另一端均接地；所述隔離驅(qū)動器U2的引腳9、電容C11的另一端和電容C12的另一端也均接地。

晶閘管包括率晶閘管Q7和Q10，以KP3000-30為例，其主要參數(shù)：斷態(tài)/反向重復(fù)峰值電壓V_DRM/V_RRM≥3000V；通態(tài)平均電流I_T(AV)：3000A；門極觸發(fā)電壓V_GT：1.0～2.5V；門極觸發(fā)電流I_GT：50～150mA。

防反向電路包括二極管D1、D3、D4和D5，隔離驅(qū)動器U2的引腳15與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與二極管D3的陰極連接，隔離驅(qū)動器U2的引腳10與二極管D4 的陽極連接，二極管D4的陰極與二極管D5的陰極連接，二極管D3的陽極和二極管D5的陽極均接地。二極管D1、D3、D4和D5起防反向的作用。

差模干擾電路包括瞬態(tài)抑制二極管V2和V3，半導(dǎo)體放電管Q1和Q2，安規(guī)電容C10 和C15，以及限流電阻R1、R6、R8和R10，其中，二極管D1的陰極與瞬態(tài)抑制二極管V2 的一端、限流電阻R1的一端和限流電阻R6的一端均連接，限流電阻R1的另一端、限流電阻R6的另一端、安規(guī)電容C10的一端和半導(dǎo)體放電管Q1的一端均與晶閘管Q7的控制極連接；瞬態(tài)抑制二極管V2的另一端、安規(guī)電容C10的另一端、半導(dǎo)體放電管Q1的另一端和晶閘管Q7的陰極均接地；電阻R1、R6、R8和R10起限流作用；

二極管D4的陰極與瞬態(tài)抑制二極管V3的一端、限流電阻R8的一端和限流電阻R10的一端均連接，限流電阻R8的另一端、限流電阻R10的另一端、安規(guī)電容C15的一端和半導(dǎo)體放電管Q2的一端均與晶閘管Q10的控制極連接；瞬態(tài)抑制二極管V3的另一端、安規(guī)電容C15的另一端、半導(dǎo)體放電管Q2的另一端和晶閘管Q10的陰極均接地。

防共模干擾電路包括安規(guī)電容C16，安規(guī)電容C16的一端與晶閘管Q10的陰極連接，安規(guī)電容C16的另一端接地。

實施例2

本實施例的一種晶閘管驅(qū)動電路，電路結(jié)構(gòu)與實施例1相同，如圖1和圖2所示，其中，隔離驅(qū)動器U2的引腳3和引腳8與電容C14的一端和5V工作電源VCC_5V連接，電容C14 的另一端與隔離驅(qū)動器U2的引腳4一起接地，電容C14是隔離驅(qū)動器U2的芯片去耦電容。

另外，本實施例中電容C8、C9、C14、C35和C36取值均為0.1uF，電容C11和C12取值為10uF，電容C7為2.2uF，電容C37為16V/180uF，二極管D1、D3、D4和D5是型號為 ZHCS1000的貼片肖特基二極管，二極管D2型號為BZX84J-C12的齊納二極管，瞬態(tài)抑制二極管V2和V3型號為SMBJ13CA，安規(guī)電容C10和C15型號為松下ECQU2A103KL，半導(dǎo)體放電管Q1和Q2型號為TISP4070M3BJ雙向晶閘管，安規(guī)電容C16大小為2200pF，電阻 R1、R6、R8和R10的阻值為7.5Ω(W)。