双向可控硅电路及其驱动系统的制作方法

本技术涉及电路控制领域，尤其涉及一种双向可控硅电路及其驱动系统。

背景技术：

1、可控硅(silicon controlled rectifier，scr)是一种半导体开关器件，它可以用来控制交流电路中的电流。在交流系统中，可控硅可以用于调节交流电压或作为交流电子开关。例如，可控硅可以用来调节电动机的转速、调节灯光的亮度、控制加热器的温度等。通过改变可控硅的触发脉冲，能够对可控硅实现导通或者关断，进而可以实现对交流电源正负半周期的任何部分的控制，从而调整交流电源从电源到负载的传输。

2、在一些交流回路中，需要受控地接入或者退出一个电感元件，以改变整个交流回路的感抗、惯性时间或者时间常数。这种交流回路的典型应用实在交流电弧焊机等工业设备中。由于可控硅电路能够受控地导通或者关断，其可用于对电感元件进行接入或者退出的控制。意即，可控硅电路可以起到一个开关的作用。可控硅电路的导通和关断是由其驱动电路进行控制的，现有的可控硅驱动电路一般是自压启动或者通过脉冲变压器驱动的形式。然而，这两种形式的驱动电路在直流电路中运行稳定，在交流电路中运行时则存在问题。

3、可控硅电路的导通条件有两个，第一是阴极(cathode，简写为k极)和控制极(gate，简写为g极)之间的驱动电流(简称gk电流)达到规定的保持电流，第二是阳极(anode，简写为a极)和阴极之间的电压(简称ak电压)达到规定的导通电压。这两个导通条件同时满足时，可控硅才能实现导通。在第一种形式的驱动电路中，存在最低启动电压，当电压未达到要求时，可控硅无法导通；当电压达到较高电压，可控硅能够导通时，又存在过压损坏的隐患。在第二种形式的驱动电路中，存在可控硅导通的延迟，原因在于，脉冲变压器的驱动信号为脉冲信号，其开始位置并不能准确确定；同时，受限于脉冲频率，其工作时会存在不稳定时间，该不稳定时间会导致电弧焊机出现冷却断弧的情况，导致工作失败。总而言之，现有的可控硅电路及其驱动电路存在导通延迟、导通条件难以准确满足以及可靠性不高的问题。

技术实现思路

1、本实用新型实施例提供了一种双向可控硅电路及其驱动系统。旨在解决现有技术方法中可控硅电路及其驱动电路的问题。

2、第一方面，本实用新型实施例提供了一种双向可控硅电路，包括可控硅电路以及增压电路；所述可控硅电路与所述增压电路并联连接；所述可控硅电路包括互相反并联两个可控硅，所述两个可控硅分别为第一可控硅以及第二可控硅；所述增压电路包括电感以及互相反并联的第一二极管以及第二二极管；所述电感的一端连接至所述第一二极管的负极以及所述第二二极管的正极，所述电感的另一端连接至所述第一可控硅的阳极以及所述第二可控硅的阴极；所述第一可控硅的阴极连接至所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的负极；所述第二可控硅的阳极连接至所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的负极。

3、第二方面，本实用新型实施例还提供了一种双向可控硅电路驱动系统，包括如第一方面所述的双向可控硅电路，还包括两路驱动电路；两路驱动电路分别连接至所述双向可控硅电路中可控硅电路的两个可控硅，用于驱动所述可控硅的导通；每一驱动电路均包括数字隔离器、电源电路以及场效应管；所述电源电路的正极连接至所述数字隔离器以及所述场效应管的源极，所述电源电路的负极连接至所述数字隔离器以及所述可控硅的阴极，所述电源电路用于为所述数字隔离器提供工作电压以及为所述可控硅提供导通电压；所述数字隔离器连接至所述场效应管的栅极，用于向所述场效应管发送开启信号以使所述电源电路驱动所述可控硅导通；所述场效应管的漏极连接至所述可控硅的控制极，用于控制所述可控硅与所述电源电路以及数字隔离器之间的导通。

4、基于本实用新型实施例中提供的上述电路结构及其控制系统，本实用新型实施例提供的双向可控硅电路通过设置反并联的两个二极管，提高了可控硅电路两端的电压，保证了可控硅电路两端的电压随时能够满足可控硅电路的导通条件；本实用新型实施例提供的双向可控硅电路驱动系统通过设置数字隔离器、场效应管以及独立的电源电路，降低了可控硅电路导通信号的传输延迟，保证了可控硅电路的电流能够满足可控硅电路的导通条件。进而，实现了对电感元件开关的可靠控制，提高了电感元件所在交流电路的运行稳定性。

技术特征：

1.一种双向可控硅电路，其特征在于，包括可控硅电路以及增压电路；所述可控硅电路与所述增压电路并联连接；所述可控硅电路包括互相反并联两个可控硅，所述两个可控硅分别为第一可控硅以及第二可控硅；所述增压电路包括电感以及互相反并联的第一二极管以及第二二极管；

2.一种双向可控硅电路驱动系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的双向可控硅电路，还包括两路驱动电路；两路驱动电路分别连接至所述双向可控硅电路中可控硅电路的两个可控硅，用于驱动所述可控硅的导通；每一驱动电路均包括数字隔离器、电源电路以及场效应管；

3.根据权利要求2所述的双向可控硅电路驱动系统，其特征在于，所述两路驱动电路分别为第一驱动电路以及第二驱动电路；所述第一驱动电路以及所述第二驱动电路分别连接至所述双向可控硅电路中的第一可控硅以及第二可控硅；

4.根据权利要求2所述的双向可控硅电路驱动系统，其特征在于，还包括控制单元；所述数字隔离器包括第一输入端口、第二输入端口以及第二输出端口；所述第一输入端口连接至所述控制单元，用于向所述驱动电路输入来自所述控制单元的驱动信号；所述第二输入端口连接至所述可控硅的控制极，用于接收所述可控硅的控制极的导通信号；所述第二输出端口用于将所述可控硅的控制极的导通信号反馈至所述控制单元。

5.根据权利要求2所述的双向可控硅电路驱动系统，其特征在于，所述驱动电路还包括独立电源；所述数字隔离器还包括输入侧电源端口以及输入侧接地端口；所述输入侧电源端口连接至所述独立电源的正极；所述输入侧接地端口连接至所述独立电源的负极。

6.根据权利要求2所述的双向可控硅电路驱动系统，其特征在于，所述驱动电路还包括限流电路，用于限制所述系统的电流大小；所述限流电路包括第一电阻；所述第一电阻的一端连接至所述场效应管的漏极，所述第一电阻的另一端连接至所述可控硅的控制极。

7.根据权利要求2所述的双向可控硅电路驱动系统，其特征在于，所述驱动电路还包括保护电路，用于在所述电源电路故障时保护所述系统不受损坏；所述保护电路包括第二电阻；所述第二电阻的一端连接至所述可控硅的控制极以及所述场效应管的漏极，所述第二电阻的另一端连接至所述可控硅的阴极以及所述电源电路的负极。

8.根据权利要求2所述的双向可控硅电路驱动系统，其特征在于，所述驱动电路还包括观测电路，用于观测所述双向可控硅电路驱动系统是否运转正常；所述观测电路包括第三电阻以及led灯；所述第三电阻的一端连接至所述可控硅的控制极以及所述场效应管的漏极，所述第三电阻的另一端连接至所述led灯的一端；所述led灯的一端连接至所述可控硅的阴极以及所述电源电路的负极。

9.根据权利要求2-8任一项所述的双向可控硅电路驱动系统，其特征在于，所述电源电路包括dc/dc转换器以及直流电源；所述直流电源的正极连接至所述dc/dc转换器的输入正极，所述直流电源的负极连接至所述dc/dc转换器的输入负极；所述dc/dc转换器的输出正极连接至所述数字隔离器以及所述场效应管的源极，所述dc/dc转换器的输出负极连接至所述数字隔离器的以及所述可控硅的阴极。

10.根据权利要求9所述的双向可控硅电路驱动系统，其特征在于，所述电源电路还包括第一电容、第二电容以及第三电容；所述第一电容的一端连接至所述直流电源的正极以及所述dc/dc转换器的输入正极，所述第一电容的另一端连接至所述直流电源的负极以及所述dc/dc转换器的输入负极；所述第二电容的一端连接至所述dc/dc转换器的输出正极，所述第一电容的另一端连接至所述dc/dc转换器的输出负极；所述第三电容的一端连接至所述dc/dc转换器的输出正极，所述第一电容的另一端连接至所述dc/dc转换器的输出负极。

技术总结
本技术公开了一种双向可控硅电路及其驱动系统，双向可控硅电路并联了两个相互反并联的二极管。驱动系统包括该双向可控硅电路，还包括两路驱动电路；每一驱动电路均包括数字隔离器、电源电路以及场效应管；电源电路连接至可控硅控制极，为可控硅提供导通电压；数字隔离器向场效应管发送开启信号以驱动可控硅导通；场效应管控制可控硅与电源电路以及数字隔离器之间的导通。通过设置两个二极管，提高了可控硅电路两端的电压，满足可控硅电路的其中一导通条件。驱动系统降低了驱动信号的传输延迟，并保证电流能够满足可控硅电路的另一导通条件。进而，通过控制可控硅实现了对电感元件的可靠控制，提高了电感元件所在交流电路的运行稳定性。

技术研发人员：李家波,周礼贤,杨洁东,韩东
受保护的技术使用者：深圳市鸿栢科技实业有限公司
技术研发日：20230801
技术公布日：2024/2/1