一种改进的晶闸管触发电路研究

一种改进的晶闸管触发电路研究

　2009年7月25日第26卷第4

期TelecomPowerTechnologyJul.25,2009,Vol.26No.4

文章编号:100923664(2009)0420014203研制开发

一种改进的晶闸管触发电路研究

江智军,赵江球,伍怡兴

(南昌大学,江西南昌330031)

摘要:晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲,保证晶闸管在需要的时刻由阻断变为导通。为了在寒冷条件下对软起动器的晶闸管可靠触发,针对传统触发电路触发脉冲前端无强脉冲,在传统的触发电路基础上进行了改进。通过改进,使触发脉冲的电流前沿有了强触发脉冲。实验证明,该触发电路满足了实际的需要。

关键词:晶闸管;触发电路;强脉冲中图分类号:TN86,TP274文献标识码:A

StudyonanImprovedTriggerCircuitforThyristor

JIANGZhi2jun,ZHAOJiangi2(Nanchang,china)

Abstract:ThefoftotomeettherequirementsandensurethyristorturnitisInthyristorundercoldcondition,traditionaltriggercircuitisim2provedtoinfofthetriggerimpulse.ThesimulationresultsshowthatthistriggercircuitmeetstheactualKeywords:thyristor;triggercircuit;highpowerpulse

0　引　言

可靠触发是晶闸管运作的首要条件。触发脉冲应

有足够的幅度,对户外寒冷场合,脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3～5倍,脉冲前沿的陡度也需要增加,一般需达1～2A/μs。常用的方案有:(1)直接在脉冲变压器侧并联一个续流二极管;(2)用一个电阻和续流二极管并联在变压器侧;(3)用一个稳压管和续流二极管并联在变压器侧。此类电路在理想的环境下可以很好地工作,但是在环境恶劣的情况下不是很稳定。可靠触发是指在任何条件下能够通过加在门极的电压来导通晶闸管。为此,文中研究了一种新型的触发电路,确保晶闸管在任何情况下都能可靠触发。本文对此新电路进行理论分析和实验仿真。

压器的线圈电阻

。

1　新型触发电路分析

图1示出了最简单的常用型电路图,它直接在脉冲变压器原边侧并联一个二极管构成一个最简单的去磁回路。这种方法通过二极管的续流和变压器本身的阻抗来消耗存储的电能,达到去磁的目的,但是去磁的多少和快慢取决于变压器的电感和自身的阻抗。由图1可知,当三极管导通时,电流流过脉冲变压器。设当三极管截止时变压器中电流为I。图2为三极管截止时放电回路等效图。其中L为变压器的电感,R′为变

收稿日期:2009203220

作者简介:江智军(19632),男,江西省宜丰县人,教授,研究方向为工业自动化、智能仪表。 14

由基尔霍夫回路电压定律有

L+R′i=0dt

由方程(1)解得

i=Ie

-Lt

(1)

=Ie

-τ

-τ

(2)(3)

电感L两端的电压为

UL=R′Ie

。从方程(2)中可以看出,电流呈指数衰R′

式中,τ=

减,衰减的快慢取决于时间常数τ的大小。计算结果如表1。

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江智军等:　一种改进的晶闸管触发电路研究

TelecomPowerTechnology

Jul.25,2009,Vol.26No.4

表1　电流随时间常数衰减

tI(t)

0I

当t=τ′ln

……

∞

τ

0.368I

τ2

0.135I

τ3

0.05I

τ4

0.018I

时,i=0。只要选择适当的

Uz/R′

从表1可见,在理论上要经过无限长的时间I才

ττ时间能衰减为零值。但工程上一般认为,经过3～5

后,过渡过程即告结束[2]。

实际工作中,τ为ms级单位。此类电路在一定程度上可以满足工程需要,并且放电时在三极管的集电极端所产生的脉冲电压UL和电源电压VCC的叠加电压也不是很大,只要选择合适耐压的三极管,集电极就不会被击穿。但此电路若在ms级以下工作时,例如在需要产生窄脉冲序列等情况下就不合适了。

由上述分析知,要想使电路的工作精度提高,就必须使放电回路将存储的电能尽快消耗完。由式(2)知,τ是时间参数且由L和R′决定。要使τ,大R′或减小L,R而构成常用的第二种电路,如图3

。

稳压管就可以使t尽可能的小,满足时间上的需要。而此时集电极的电压为VCC+Uz为一个常值,只要选择合适耐压的三极管就可以满足正常工作要求[3]。但此电路在常温下能稳定的工作,而在寒冷的条件下可能会出现触发不成功,或者门电路一直工作在大功率的场合而导至晶闸管的门极过热可能烧毁。其原因是电路没有在触发前沿给出短时间的强脉冲。理想的触发脉冲电流波形如图5[1]所示

:

图5　理想的触发脉冲电流波形

2　改进电路的分析

为了产生触发前沿的强脉冲,需要在三极管集电

极的前端串一个电阻R1与电容C的并联电路。如图6所示

。

图3　放电回路加电阻R

此时τ=

,τ随着所加电阻R的增大而减R′+R

小,电流i可以在很短的时间内趋于零,在时间上能满

足一定的要求。但与此同时也带来一些问题,式(3)相

-应的变为UL=(R′+R)Ieτ,从此式可以看出,增大R的同时UL也增大了,从而三极管截止时集电极承受的电压也增大,这样容易导致三极管被击穿,而使触发电路不能工作。

为了既使电流i能在很短的时间趋于零又不增大三极管截止时集电极所承受的电压,于是提出了新的改进方法,其放电回路如图4所示

。

图6　串电阻和电容并联电路

图4　放电回路加稳压管

由图6知,当三极管导通时,等效的充电电路如图

7所示。其中R0是变压器原边侧电阻,R’是从副边匹配过来的电阻并且在电流的变化过程中其阻值一直在改变。

此电路用稳压二极管代替R。在放电时稳压管DZ可以等效为电压源Uz,由基尔霍夫回路电压定律有:

(4)L+R′i+Uz=0

dt

解得:

)-t/τ′

i=+(I-e

R′R′

(5)

图7　充电等效电路图

设R=R0+R’,电容的初始电压为零,根据基尔

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霍夫回路电压定律原理[2],则电路的拉普拉斯方程为:

RI+

I=

SR1C+1S

)S(R+

SCR1+1

(6)

得:

I=

(7)

对式(7)进行拉普拉斯反变换解得:

i(t)=

-t/τ

+e

R+R1R(R+R1)

(8)

图9　加电容后晶闸管侧电流波形

式中,τ=

。R1+R

因为R’在实际应用中受原边电流变化率的影响,大小的变化和电流变化一致。对式(8)求导得:

i(t)′=--t/τ2eRC

(9)

3　。,,在脉冲前端。所以在选择脉冲变压器的时候,应该尽量选择漏感小的。

从上式可知,R’一直在递减,越慢pspice仿真[4]。

μF得其中R0=30Ω10Ω,R1=80Ω,C=1

图形如图8、图9:

从图中可以看出,加了电容后,所得波形在前端有强脉冲,具有理想波形。这样可以使电路在比较寒冷的条件下可靠触发

。

4　结　论

在实际应用中,特别是在户外寒冷的场合,前端强脉冲显得尤为重要。改进后的触发电路满足实际的需要,提高了电路的可靠性。另外,强脉冲的大小及时间长短可以通过电容及与电容并联的电阻来调节,这样可以适应不同晶闸管门极电流要求,从而方便应用。参考文献:

[1]　王兆安,黄　俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版

图8　未加电容晶闸管侧电流波形

社,2000.[2]　邱关源.电路[M].北京:高等教育出版社,1999.[3]　高　歌,郭小立.晶闸管双触冲触发电路的改进[J].工业

加热,2000,2:44246.

[4]　童　梅.电路的计算机辅助分析-PSpice和MATLAB

[M].北京:机械工业出版社,2005.

行业信息

Micro2USB将成为欧盟标准

各式各样、令人眼花缭乱的手机充电器正在走向统一。近期欧盟电信委员会宣布与诺基亚、摩托罗拉、三星、苹果等十大知名手机厂商签署谅解备忘录,将从2010年起在全欧盟范围内统一手机充电器标准。

据了解,与欧盟委员会达成一致的这10家手机制造商分别为:苹果、LG、摩托罗拉、NEC、诺基亚、高通、RIM、三星、索尼爱立信和德州仪器。10大制造商的手机产品在欧盟市场上的占有率达到90%。

按照与10大手机制造商达成的协议,欧盟也将专门制定一项新法规,规定新手机统一使用标准化的Micro2USB接口,从而与标准充电设备匹配。

手机充电器成为话题已经不是第一次了。早在2007年9月,由英国沃达丰、西班牙电信等国际运营商组成的开放移动终端平台组织,就已决定将Micro2USB标准作为今后共同的手机接口标准。

Micro2USB是USB2.0的一个便携版本,比目前大多数手机使用的Mini2USB接口更小,诺基亚N85、摩托罗拉V8等手机已经使用了Micro2USB接口作为手机充电器,通过一个Micro2USB接口可同时对手机进行充电和数据传输。

根据欧盟计划,在统一标准施行初期,市场上的新品手机将附赠标准化的手机充电器。而随着旧机型的自然淘汰,在可能是三到四年的过渡期结束后,充电器将和手机分别销售,用户购买新机时可以沿用之前的充电器,有必要时再单独购买。

(摘自)

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/m674.html