专利名称：矿井提升机专用可控硅触发装置的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体变流技术，主要提出一种矿井提升机专用可控硅触发装置。
背景技术：
目前，公知的可控硅触发装置是由分立元件三极管、二级管、电阻、电容、电源变 压器、发热的电阻器、多绕组的脉冲变压器等组成。输入双窄脉冲或宽脉冲，可控硅触发装 置则输出带强触发的双窄脉冲或宽脉冲，调节装置通过调节脉冲的触发角度，用弱电信号 去控制可控硅变流装置输出强电信号——电压和电流的大小，达到对电动机的速度、转矩 进行控制的目的。但是，一般的可控硅触发装置在长期的使用过程中故障率高、可靠性差、 抗干扰能力差，不适合在矿井提升机上的应用。主要出现l)分立元器件受使用环境的温 度、湿度影响较大，工作稳定性差；2)电阻器发热严重，影响触发装置的可靠使用；3)电源 变压器体积大，由于运输过程震动，造成焊盘虚焊降低使用的可靠性；4)脉冲变压器耐压 低，容易被击穿；5)分立元件多，故障率高；6)强电信号与弱电信号没有充分隔离，一个触 发装置损坏，往往引起其它触发装置的损毁。
发明内容
本发明的目的是提出一种矿井提升机专用可控硅触发装置，采用集成电路和高耐 压的脉冲变压器、使其具有结构合理、电气性能好的特点，从而降低可控硅触发装置的故障 率，提高可控硅触发装置的抗干扰能力并延长其使用寿命、确保可控硅触发信号的高保真 性和可靠性。 为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是一种矿井提升机专用可控硅触 发装置，包括顺序连接的脉冲信号输入部分，为触发装置提供触发信号和电源信号；信号 整形部分，对输入脉冲进行整形并对经功率放大之后的脉冲进行整形；功率放大部分，对输 出的触发脉冲进行功率放大；脉冲输出部分，脉冲经整形及功率放大之后直接与可控硅相 连，其特征是所述功率放大部分脉冲变压器的初级绕组和次级绕组间设有铜薄膜隔离层 并将其接地；脉冲变压器的初级绕组和次级绕组具有同名端；在所述脉冲信号输入部分和 脉冲输出部分均设置有滤波电路；在所述信号整形部分和功率放大部分设置有高保真的整 形电路。 相较于现有技术，本发明通过实施上述的技术方案和技术措施，所提出的矿井提 升机专用脉冲触发装置具有高抗干扰能力、高保真、高可靠性、高集成度的特点，大大地降 低触发装置的故障率，触发装置作为可控硅变流装置中重要的部件，对提高变流装置整机 的安全可靠性起到十分关键的作用。同时，本发明在保持可控硅触发装置的外部结构、出线 方式不变的前提下，用新型的触发装置能够方便代替老的触发装置，在节省成本的基础上， 提高可控硅触发装置的抗干扰能力、安全可靠性能，以提高矿井提升机可控硅变流装置的 安全可靠性，既适用于新设备也适用于老设备进行技术改造。
图1为本发明的电路原理图。
具体实施例方式
结合附图对本发明实施例加以说明 在图1中，本发明可控硅触发装置由信号输入部分〈1〉、信号整形部分〈2〉、功率 放大部分〈3〉、脉冲输出部分〈4>组成；信号输入部分分为电源输入和触发信号输入两个环 节；其一，电源输入环节由电容Cll和二极管DIO组成，Cll跨接在电源输入端子"+24V"和 参考地"0V"之间，对24V直流电源进行滤波，提高触发装置中电源的质量，D10的阳极与直 流电源输入端子"+24V"相连，其作用是防止24V直流电源的极性接错而造成触发装置中元 器件的损坏，在24V直流电源的极性接对的情况下，D10的阴极输出24V直流电源，触发装 处于待工作状态；其二，触发信号输入环节由二极管Dll、电容C10和金属膜电阻R10、金属 膜电阻R11和R12组成，二极管D11的阳极与触发信号输入端子"IG1"相连，是为了过滤输 入触发脉冲信号中具有一定功率的干扰信号，电容C10和金属膜电阻R10组成的并联支路 的一端与Dll的阴极相连，另一端与触发信号输入端子"IK1"相连，构成脉冲信号输入部分 的滤波电路。该并联支路是为了过滤输入触发脉冲信号中具有一定电压幅值的干扰信号， 金属膜电阻Rll和R12组成的分压支路，与C10和R10的并联支路并接在一起，其作用是对 输入的脉冲信号进行分压并作为信号整形部分的输入信号。 信号整形部分分为输入脉冲整形和功率脉冲整形两个环节，其一，输入脉冲整形 环节由集成电路Ul组成，Ul的3端与信号输入部分的二极管D10的阴极相连，Ul的11端 与参考地"0V"相连，为U1取得24V的直流工作电源，Ul的5、7端并接在信号输入部分中 R12两端，以接收到经滤波的脉冲信号，经U1整形后，具有一定前沿上升率和后沿下降率的 脉冲信号从Ul的14端输出；其二，功率脉冲整形环节由电容C12、二极管D12和稳压管Zl 1 组成，C12并接于功率放大部分中脉冲变压器初次绕组的两端，二极管D12和稳压管Zll组 成的串联支路也并接于脉冲变压器初次绕组的两端，在脉冲的下降沿过程为脉冲变压器初 次绕组(电感)中储藏的能量提供快速放电通道，稳压管Z11在脉冲变压器初次绕组放电 过程中限制其电压幅值，信号整形部分的作用就是确保脉冲在传输和功率放大过程中不失 真。 功率放大部分由栅结晶体管T1、脉冲变压器B1的初级绕组、金属膜电阻R15组成， 电阻R15、脉冲变压器B1的初级绕组、栅结晶体管的第二基极b2和第一基极bl间组成了串 联回路，该串联回路并接在信号输入部分中二极管D10的阴极和参考地"OV"之间，取得24V 直流电源，栅结晶体管的发射极e与集成电路U1的14端相连，并受其控制，在输入脉冲的 上升沿和高电平期间，栅结晶体管快速导通，栅结晶体管的第二基极b2和第一基极bl间由 截止高电压变为导通的低电压，在R15、脉冲变压器B1的初级绕组和栅结晶体管T1串联的 回路中形成大电流，在脉冲变压器B1的次级绕组感应出正电压脉冲，在输入脉冲的下降沿 和低电平期间，栅结晶体管由导通变为截止，在脉冲变压器B1初级绕组(电感)中蕴藏的 能量通过电容C12和二极管D12、稳压管Zll支路进行放电并由Zll进行电压限幅，放电过 程通过脉冲变压器初级绕组的电流反向，在脉冲变压器B1的次级绕组感应出幅值较低负 电压脉冲，功率放大部分的作用就是在脉冲变压器B1的次级绕组上产生具有一定电压幅
4值和一定电流强度的触发脉冲，金属膜电阻R16和发光二极管LED1串联后并接在脉冲变压 器初级绕组两端，发光二极管LED1指示脉冲的情况，在有脉冲的过程中发亮，Rll为限流电 阻。 脉冲输出部分由脉冲变压器B1的次级绕组、电容C13、二极管D13组成，其中，电容 C13并接在Bl的次级绕组两端，对所产生的脉冲进行最后一道滤波，次级绕组的一端连到 端子"K1"上，另一端与二极管D13的阳极相连，D13的阴极与端子"Gl"相连，构成所述脉 冲输出部分的滤波电路。D13对功率放大过程所产生的负电压脉冲进行过滤，从端子"Gl" 和"Kl"间输出的脉冲就具有一定电压幅值和电流强度即具有一定功率的触发脉冲，且脉冲 前沿上升率及后沿下降率等指标满足可控硅触发要求，确保可控硅触发的安全可靠性。
请参照图1所示，本发明所提出触发装置的工作过程为在电源输入端子"+24V" 和"0V"间得到外部提供的24V直流电源情况下，经电容Cll滤波，在二极管D10的阴极得 到24V直流电源，本可控硅触发装置处于待工作状态，在输入端子"IG1"和"IK1"得到一组 脉冲的源信号时，经信号输入部分中二极管Dll和电容C10、电阻RIO组成的滤波电路，对 杂散信号、干扰信号等进行过滤，之后，这组脉冲经R11和R12组成的分压电路进行分压，作 为信号整形部分中集成电路Ul的5、7端的信号输入，经集成电路Ul对此脉冲信号进行整 形，从U1的14端输出具有一定前沿和后沿陡度的脉冲信号，这个脉冲信号作用于功率放大 部分中栅结晶体管Tl的发射极e，在脉冲的上升沿及高电平期间，Tl快速由截止而导通并 保持续流，在Tl的第二基极b2上获得低电平，在24V直流电源作用下，在由电阻R15、脉冲 变压器B1的初级绕组、栅结晶体管T1的第二基极b2和第一基极bl组成的串联支路中通 过大电流，这个强大的电流通过脉冲变压器初级绕组且耦合到次级绕组，在次级绕组得到 具有一定电压幅值和一定电流强度的触发脉冲，这就是功率放大部分的功率放大作用；在 脉冲的下降沿，Tl快速由导通而截止，脉冲变压器的初级绕组(电感)所储藏的能量分别 通过信号整形部分中电容C12支路、稳压管Zll和二极管D12组成的放电支路进行快速放 电，但经过脉冲变压器初级绕组的电流反方向，由于稳压管Zll限幅作用，在脉冲变压器的 次级感应出较小的负电压信号，总之，电容C12、稳压管Z11和二极管D12对脉冲在功率放大 过程起到整形作用；在脉冲的低电平期间，栅结晶体管Tl处于截止状态，脉冲变压器Bl初 级没有电流通过、次级没有感应电压即没有脉冲信号输出，发光二极管LED1对脉冲情况进 行显示，电阻R16对通过发光二极管LED1的电流进行限制。在脉冲的高电平期间，脉冲变 压器将初级绕组的电流耦合到次级绕组中，在脉冲输出部分形成具有一定电压幅值和一定 电流强度的触发脉冲，具有一定前沿后沿陡度的正电压脉冲从端子"G1"和"K1"间输出，去 触发可控硅，在脉冲输出部分，电容C13和二极管D13起到最后一级的滤波作用，进一步增 强触发信号的真实性和可靠性。
权利要求
一种矿井提升机专用可控硅触发装置，主要包括为触发装置提供触发信号和电源信号的脉冲信号输入部分；对输入脉冲进行整形并对经功率放大之后的脉冲进行整形的信号整形部分；对输出的触发脉冲进行功率放大的率放大部分；脉冲经整形及功率放大之后直接与可控硅相连的脉冲输出部分，其特征是在所述脉冲变压器的初级绕组和次级绕组间设有铜薄膜隔离层并将铜薄膜隔离层接地；脉冲变压器的初级绕组和次级绕组具有“同名端”；在所述脉冲信号输入部分和脉冲输出部分均设置有滤波电路，确保脉冲信号在传输及功率放大的过程中具有较高抗干扰能力；在所述信号整形部分和功率放大部分设置有整形电路，确保脉冲在传输及功率放大过程中不失真的高保真。
2. 根据权利要求1所述的矿井提升机专用可控硅触发装置，其特征是所述脉冲信号 输入部分的滤波电路设置在触发信号输入环节，所述触发信号输入环节由二极管Dl 1 、电容 CIO和金属膜电阻R10、金属膜电阻Rll和R12组成，二极管Dll的阳极与触发信号输入端 子"IGI"相连，用于过滤输入触发脉冲信号中具有一定功率的干扰信号，电容CIO和金属膜 电阻RlO组成的并联支路的一端与Dll的阴极相连，另一端与触发信号输入端子"IKl"相 连，构成脉冲信号输入部分的滤波电路。
3. 根据权利要求1所述的矿井提升机专用可控硅触发装置，其特征是所述脉冲输出 部分由脉冲变压器Bl、电容C13、二极管D13组成，其中电容C13并接在脉冲变压器Bl的次 级绕组两端，对所产生的脉冲进行滤波，次级绕组的一端连到端子"K1 "上，另一端与二极管 D13的阳极相连，D13的阴极与端子"Gl"相连，构成所述脉冲输出部分的滤波电路。
4. 根据权利要求1所述的矿井提升机专用可控硅触发装置，其特征是所述信号整形 部分设置的整形电路由电容C12、二极管D12和稳压管Zll组成，电容C12并接于功率放大 部分中脉冲变压器Bl初次绕组的两端，二极管D12和稳压管Zll串联接于脉冲变压器Bl 初次绕组的两端。
全文摘要
本发明主要提出一种矿井提升机专用可控硅触发装置；其输入部分主要由二极管D11、电阻R10和电容C10、电阻R11和R12组成，其中R10、C10与D11组成高效的输入滤波电路；整形部分由集成电路U1、电容C12、二极管D12和稳压管Z11组成；功率放大部分主要由栅结晶体管T1、脉冲变压器B1的初级绕组、电阻R15组成，在脉冲的上升沿及高电平期间，T1由截止而导通，B1的初级绕组通过大电流，反之，T1由导通而截止，在B1的次级绕组感应出具有一定功率强度的脉冲；脉冲输出部分由B1的次级绕组、电容C13、二极管D13组成，其中C13与D13组成输出的高效滤波电路；本装置确保脉冲在传输及功率放大过程中具有高可靠、高保真、高抗扰等特性。
文档编号H02M1/08GK101728941SQ20091022773
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者郑孝平 申请人:洛阳源创电气有限公司