一种三相可控硅开关自检电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种三相可控硅开关自检电路，包括：与双向可控硅的第一阳极和第二阳极相连接，用于检测所述双向可控硅两端电压的电压取样电路；连接电压取样电路，用于对所述电压取样电路检测到的双向可控硅两端电压与预设电压进行比较，并输出比较结果的比较电路；通过光电隔离电路连接所述比较电路，用于对所述比较结果进行滤波处理的滤波电路；连接滤波电路，用于对滤波处理后的比较结果进行逻辑运算的逻辑运算电路；本实用新型提供的一种三相可控硅开关自检电路，通过模拟电路实现可控硅的工作状态检测，避免了使用单片机检测电路对可控硅的工作状态进行检测时抗干扰能力差的问题。
【专利说明】-种三相可控硅开关自检电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种应用于交流电开关控制的三相可控硅开关电路，具体为一种 三相可控硅开关自检电路。
【背景技术】
[0002] 现有技术中一般采用交流接触器来实现三相交流电路的开关控制，但由于交流接 触器内部有动触头，长时间的开关动作容易导致接触器工作时发出比较大的噪音和出现接 触不良，因此实际应用中需经常更换和维护三相电流电路中的交流接触器，使用不便。
[0003] 可控硅由于具有结构简单、控制方便、价格不高等优点而被广泛应用于各种电子 设备和电子产品中，实际应用时只需在可控硅正负极加一定的导通电压，并在控制极施加 触发信号，两极间就会导通，且导通压降非常小，使用可靠方便，其中三相可控硅开关电路 便是可控硅的一种常见应用，具体为将可控硅串接在三相交流电的每一相中，通过控制可 控硅的导通与关断，进而实现三相交流电的开关控制，但当可控硅自身损坏时，容易造成开 关失灵或者无故导通，进而造成三相交流电的开关控制出现错误，从而造成设备的损坏。
【发明内容】
[0004] 本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种具有可控硅损坏检测功能的三相可 控娃开关自检电路。
[0005] 本实用新型的技术方案是：
[0006] 一种三相可控硅开关自检电路，应用于三相可控硅开关电路中，所述可控硅采用 双向可控硅，包括：
[0007] 与双向可控硅的第一阳极和第二阳极相连接，用于检测所述双向可控硅两端电压 的电压取样电路；
[0008] 连接电压取样电路，用于对所述电压取样电路检测到的双向可控硅两端电压与预 设电压进行比较，并输出比较结果的比较电路；
[0009] 通过光电隔离电路连接所述比较电路，用于对所述比较结果进行滤波处理的滤波 电路；
[0010] 连接滤波电路，用于对滤波处理后的比较结果进行逻辑运算的逻辑运算电路；
[0011] 进一步地，电压取样电路包括并联接在双向可控硅的第一阳极和第二阳极之间的 分压支路I，该分压支路I由电阻R13、电阻R14和电容C68相互串联构成；所述电压取样 电路还包括共阴极连接的稳压二极管D5、D7 ;所述电容C68 -端连接所述稳压二极管D5阳 极，另一端连接所述稳压二极管D7阳极；
[0012] 进一步地，所述比较电路包括比较器芯片U5 ;所述比较器芯片U5的同相输入端与 所述电压取样电路相连接，用于接收电压取样电路输出的双向可控硅两端电压信号；所述 比较器芯片U5的反相输入端用于接收预设电压信号；所述比较器芯片U5的输出端连接所 述光电隔离电路；
[0013] 进一步地，所述滤波电路包括由电阻R10、电阻R12和电阻R15依次串联构成的分 压支路II、二极管D6、电容C10、非门U9和触发器U10 ;所述电阻R10 -端连接电源VCC，另 一端连接光电隔离电路；所述二极管D6与所述电阻R15相并联；所述电容C10并联接在所 述分压支路II两端；所述非门的输入端与所述二极管D6阳极相连接；所述非门的输出端与 所述触发器U10的引脚A相连接；
[0014] 进一步地，所述逻辑运算电路包括或非门U7和与门U11 ;所述与门U11的一输入 端与所述非门U9的输入端相连接，所述与门U11的另一输入端与所述触发器U10的引脚$ 相连接；所述或非门U7的一输入端与所述非门U9的输出端相连接，所述或非门U7的另一 输入端与所述触发器U10的引脚Q相连接；
[0015] 进一步地，所述电压取样电路、比较电路、光电隔离电路、滤波电路和逻辑运算电 路共同构成电压检测电路；所述电压检测电路有3个，分别对应连接三相可控硅开关电路 中的一双向可控娃；
[0016] 进一步地，所述自检电路还包括与所述电压检测电路相连接，用于根据电压检测 电路的输出结果控制双向可控硅触发状态的逻辑控制电路；
[0017] 进一步地，所述自检电路还包括与逻辑控制电路相连接的过零触发电路；
[0018] 进一步地，所述过零触发电路包括两个电路结构相同的过零触发支路；其中一过 零触发支路包括电阻R2、二极管D4、电容C2、光电耦合器U2、电阻R4、电阻R6和二极管D2 ; 所述光电耦合器U2的发光二极管阳极通过电阻R2连接电源VCC ;所述二极管D4与所述电 容C2相互并联接在所述光电耦合器U2的发光二极管阳极和阴极之间；所述电阻R4并联接 在所述光电耦合器U2的第4引脚和第6引脚之间；所述光电耦合器U2的第6引脚连接电 阻R6-端和双向可控硅的控制极，所述电阻R6另一端连接双向可控硅的第一阳极；所述二 极管D2并联接在所述电阻R6两端；
[0019] 进一步地，所述过零触发电路有3个，分别对应连接三相可控硅开关电路中的一 双向可控硅。
[0020] 由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的一种三相可控硅开关自检电路，通 过模拟电路实现可控硅的工作状态检测和相应控制，解决了由于可控硅自身损坏所造成开 关失灵或者无故导通的问题，也避免了使用单片机检测电路对可控硅的工作状态进行检测 时抗干扰能力差的问题，本实用新型能够有效的保护可控硅及其负载，保证三相可控硅开 关电路的可靠和稳定运行，硬件结构简单、成本较低、具有较好的经济效益；本实用新型可 广泛的应用于起重机和其它行业。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0022] 如图1所示的一种三相可控硅开关自检电路，应用于三相可控硅开关电路中，所 述可控硅采用双向可控硅，包括：与双向可控硅的第一阳极和第二阳极相连接，用于检测所 述双向可控硅两端电压的电压取样电路；连接电压取样电路，用于对所述电压取样电路检 测到的双向可控硅两端电压与预设电压进行比较，并输出比较结果的比较电路：通过光电 隔离电路连接所述比较电路，用于对所述比较结果进行滤波处理的滤波电路；连接滤波电 路，用于对滤波处理后的比较结果进行逻辑运算的逻辑运算电路；进一步地，电压取样电路 包括并联接在双向可控硅的第一阳极和第二阳极之间的分压支路I，该分压支路I由电阻 R13、电阻R14和电容C68相互串联构成；所述电压取样电路还包括共阴极连接的稳压二极 管D5、D7 ;所述电容C68 -端连接所述稳压二极管D5阳极，另一端连接所述稳压二极管D7 阳极；进一步地，所述比较电路包括比较器芯片U5 ;所述比较器芯片U5的同相输入端与所 述电压取样电路相连接，用于接收电压取样电路输出的双向可控硅两端电压信号；所述比 较器芯片U5的反相输入端用于接收预设电压信号；所述比较器芯片U5的输出端连接所述 光电隔离电路；进一步地，所述滤波电路包括由电阻R10、电阻R12和电阻R15依次串联构 成的分压支路II、二极管D6、电容CIO、非门U9和触发器U10 ;所述电阻R10 -端连接电源 VCC，另一端连接光电隔离电路；所述二极管D6与所述电阻R15相并联；所述电容C10并联 接在所述分压支路II两端；所述非门的输入端与所述二极管D6阳极相连接；所述非门的输 出端与所述触发器U10的引脚A相连接；进一步地，所述逻辑运算电路包括或非门U7和与 门U11 ;所述与门U11的一输入端与所述非门U9的输入端相连接，所述与门U11的另一输 入端与所述触发器U10的引脚&相连接；所述或非门U7的一输入端与所述非门U9的输出 端相连接，所述或非门U7的另一输入端与所述触发器U10的引脚Q相连接；进一步地，所 述电压取样电路、比较电路、光电隔离电路、滤波电路和逻辑运算电路共同构成电压检测电 路；所述电压检测电路有3个，分别对应连接三相可控硅开关电路中的一双向可控硅；进一 步地，所述自检电路还包括与所述电压检测电路相连接，用于根据电压检测电路的输出结 果控制双向可控硅触发状态的逻辑控制电路；进一步地，所述自检电路还包括与逻辑控制 电路相连接的过零触发电路；进一步地，所述过零触发电路包括两个电路结构相同的过零 触发支路；其中一过零触发支路包括电阻R2、二极管D4、电容C2、光电耦合器U2、电阻R4、 电阻R6和二极管D2 ;所述光电耦合器U2的发光二极管阳极通过电阻R2连接电源VCC ;所 述二极管D4与所述电容C2相互并联接在所述光电耦合器U2的发光二极管阳极和阴极之 间；所述电阻R4并联接在所述光电耦合器U2的第4引脚和第6引脚之间；所述光电耦合器 U2的第6引脚连接电阻R6 -端和双向可控硅的控制极，所述电阻R6另一端连接双向可控 硅的第一阳极；所述二极管D2并联接在所述电阻R6两端；进一步地，所述过零触发电路有 3个，分别对应连接三相可控硅开关电路中的一双向可控硅；
[0023] 所述比较器芯片U5具有同相输入端IN1+、反相输入端IN1-、输出端0UT1、模拟信 号接地端VEE、同相输入端IN2+、反相输入端IN2-、输出端0UT2、以及电源输入端VCC ;所述 电源输入端VCC与电源VCC相连接，所述同相输入端IN1+用于接收电压取样电路输出的双 向可控硅两端电压信号，其连接稳压二极管D5阳极，所述公共接地端VEE连接稳压二极管 D7阳极；所述反相输入端IN1-用于接收预设电压信号VARA_3_1，其还通过相互并联的电容 C6、C7连接电源VCC ;所述输出端0UT1通过电阻R9连接所述光电隔离电路；所述同相输入 端IN2+连接模拟信号接地端VEE ;所述反相输入端IN2-与所述输出端0UT2直接连接；所 述光电隔离电路包括光电耦合器芯片U6,所述光电耦合器芯片U6的发光二极管阳极连接 电阻R9,所述光电耦合器芯片U6的光敏三极管集电极连接所述滤波电路；所述光电耦合器 芯片U6的光敏三极管发射极通过电阻R11接地；所述触发器U10的引脚CXRX通过电容C11 接地，并通过电阻R1与电源VCC相连接；所述触发器U10的引脚和引脚B直接连接， 并连接电源VCC ;所述逻辑运算电路的或非门U7的输出端实际应用中可以连接状态指示电 路，以能够提示双向可控硅的当前工作状态；所述逻辑运算电路的与门U11的输出端连接 逻辑控制电路；双向可控硅实质上是两个反并联的单向可控硅，如图1中的双向可控硅Q1， 其具有控制极G、第一阳极A1和第二阳极A2,其可沿任何一个方向导通；三相可控硅开关电 路中每一相交流电均串接有一双向可控硅，通过控制双向可控硅的通断即可实现三相交流 电的开关控制，当可控硅导通后，可控硅两端的导通压降是一个固定值，设定该固定值为预 设电压，通过对可控硅两端电压与预设电压进行比较，从而判断可控硅是否损坏或导通。电 压取样电路把接在三相可控硅开关电路任意一相中的双向可控硅两端电压经过电阻R13， R14,电容C68和稳压二极管D5、D7降压，降压后的电压送入比较电路，通过比较器芯片U5 与预设电压VARA_3_1比较，比较芯片U5输出比较结果，经过光电隔离电路，进入滤波电路， 通过电阻R10, R12,和R15分压，以及通过电容C10第一次滤波，滤波后的信号分为两路，其 中一路经非门U9取反后，接入触发器U10的引脚A，经触发器U10第二次滤波，触发器U10 由引脚Q输出的高低电平，再和非门U9取反后的信号经过逻辑运算电路包括的或非门U7， 生成高电平或低电平；另外一路与触发器U10的引脚ρ输出的信号经过与门U11，生成高电 平或低电平，当双向可控硅正常导通时或非门U7输出低电平，与门U11输出高电平；实际应 用时，所述逻辑控制电路可以直接采用三输入的与非门芯片如CD4023B，其3输入端分别对 应连接一电压检测电路的输出端（即与门U11的输出端），当3输入端均输入高电平时（即 双向可控硅正常导通时），所述逻辑控制电路输出低电平，否则逻辑控制电路输出高电平， 所述逻辑控制电路通过过零触发电路驱动双向可控硅，所述过零触发电路包括两个电路结 构相同的过零触发支路，其中一过零触发支路连接双向可控硅的控制极G和第一阳极Α1， 另一过零触发支路连接双向可控硅的控制极G和第二阳极Α1 ;当逻辑控制电路输出低电平 时，光电稱合器U2和U4的发光二极管发光，且光敏二极管导通，生成双向可控娃触发信号， 进而实现根据可控硅的正常工作状态实现对其的触发控制，所述电压检测电路和所述过零 触发电路均有3个，分别实现三相可控硅开关电路的三个双向可控硅的检测和控制。
[0024] 本实用新型提供的一种三相可控硅开关自检电路，通过模拟电路实现可控硅的工 作状态检测和相应控制，解决了由于可控硅自身损坏所造成开关失灵或者无故导通的问 题，也避免了使用单片机检测电路对可控硅的工作状态进行检测时抗干扰能力差的问题， 本实用新型能够有效的保护可控硅及其负载，保证三相可控硅开关电路的可靠和稳定运 行，硬件结构简单、成本较低、具有较好的经济效益；当出现可控硅损坏时，可控硅开关自动 切断或不能导通，使得可控硅开关的可靠性进一步提高，本实用新型可广泛的应用于起重 机和其它行业。
[0025] 以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用 新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之 内。
【权利要求】
1. 一种三相可控硅开关自检电路，应用于三相可控硅开关电路中，所述可控硅采用双 向可控硅，其特征在于包括： 与双向可控硅的第一阳极和第二阳极相连接，用于检测所述双向可控硅两端电压的电 压取样电路； 连接电压取样电路，用于对所述电压取样电路检测到的双向可控硅两端电压与预设电 压进行比较，并输出比较结果的比较电路； 通过光电隔离电路连接所述比较电路，用于对所述比较结果进行滤波处理的滤波电 路； 连接滤波电路，用于对滤波处理后的比较结果进行逻辑运算的逻辑运算电路。
2. 根据权利要求1所述的一种三相可控硅开关自检电路，其特征在于所述电压取样电 路包括并联接在双向可控硅的第一阳极和第二阳极之间的分压支路I，该分压支路I由电 阻R13、电阻R14和电容C68相互串联构成；所述电压取样电路还包括共阴极连接的稳压二 极管D5、D7 ;所述电容C68 -端连接所述稳压二极管D5阳极，另一端连接所述稳压二极管 D7阳极。
3. 根据权利要求1所述的一种三相可控硅开关自检电路，其特征在于所述比较电路包 括比较器芯片U5 ;所述比较器芯片U5的同相输入端与所述电压取样电路相连接，用于接收 电压取样电路输出的双向可控硅两端电压信号；所述比较器芯片U5的反相输入端用于接 收预设电压信号；所述比较器芯片U5的输出端连接所述光电隔离电路。
4. 根据权利要求1所述的一种三相可控硅开关自检电路，其特征在于所述滤波电路包 括由电阻R10、电阻R12和电阻R15依次串联构成的分压支路II、二极管D6、电容CIO、非门 U9和触发器U10 ;所述电阻R10 -端连接电源VCC，另一端连接光电隔离电路；所述二极管 D6与所述电阻R15相并联；所述电容C10并联接在所述分压支路II两端；所述非门的输入 端与所述二极管D6阳极相连接；所述非门的输出端与所述触发器U10的引脚A相连接。
5. 根据权利要求4所述的一种三相可控硅开关自检电路，其特征在于所述逻辑运算电 路包括或非门U7和与门U11 ;所述与门U11的一输入端与所述非门U9的输入端相连接，所 述与门U11的另一输入端与所述触发器U10的引脚f相连接；所述或非门U7的一输入端与 所述非门U9的输出端相连接，所述或非门U7的另一输入端与所述触发器U10的引脚Q相 连接。
6. 根据权利要求1所述的一种三相可控硅开关自检电路，其特征在于所述电压取样电 路、比较电路、光电隔离电路、滤波电路和逻辑运算电路共同构成电压检测电路；所述电压 检测电路有3个，分别对应连接三相可控硅开关电路中的一双向可控硅。
7. 根据权利要求6所述的一种三相可控硅开关自检电路，其特征在于所述自检电路还 包括与所述电压检测电路相连接，用于根据电压检测电路的输出结果控制双向可控硅触发 状态的逻辑控制电路。
8. 根据权利要求7所述的一种三相可控硅开关自检电路，其特征在于所述自检电路还 包括与逻辑控制电路相连接的过零触发电路。
9. 根据权利要求8所述的一种三相可控硅开关自检电路，其特征在于所述过零触发电 路包括两个电路结构相同的过零触发支路；其中一过零触发支路包括电阻R2、二极管D4、 电容C2、光电稱合器U2、电阻R4、电阻R6和二极管D2 ;所述光电稱合器U2的发光二极管阳 极通过电阻R2连接电源VCC ;所述二极管D4与所述电容C2相互并联接在所述光电耦合器 U2的发光二极管阳极和阴极之间；所述电阻R4并联接在所述光电耦合器U2的第4引脚和 第6引脚之间；所述光电耦合器U2的第6引脚连接电阻R6 -端和双向可控硅的控制极，所 述电阻R6另一端连接双向可控硅的第一阳极；所述二极管D2并联接在所述电阻R6两端。
10.根据权利要求8所述的一种三相可控硅开关自检电路，其特征在于所述过零触发 电路有3个，分别对应连接三相可控硅开关电路中的一双向可控硅。
【文档编号】H03K17/72GK203840307SQ201420283826
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】祝庆军, 路忠良, 常义冬 申请人:大连美恒时代科技有限公司