双隔离光控整流脉冲扩展电路的制作方法
【专利摘要】一种双隔离光控整流脉冲扩展电路，包括脉冲边沿检测电路，脉冲扩展电路，可调制脉冲列电路，电光转换电路，光传输电路，光电转换电路，功率放大电路，电磁隔离电路。边沿检测电路检测未隔离的脉冲触发边沿并将信号传送给脉冲扩展电路，脉宽扩展电路将脉宽放大传输给可调制脉冲列，并传送到电光转换电路，通过光传输电路传送到光电转换电路，经功率放大电路驱动电磁隔离电路。本发明采用光电、电磁双隔离形式，提高了隔离等级，避免了故障扩大化；通过光传输有效减小了电磁干扰引起的系统不稳定；通过脉冲扩展，使电路不仅适用于双整流桥并联拓扑结构，而且适用于双整流桥串联的拓扑结构，应用范围更宽。
【专利说明】双隔离光控整流脉冲扩展电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及三相可控硅整流桥触发电路【技术领域】，具体涉及一种双隔离光控整流脉冲扩展电路。
【背景技术】
[0002]光控整流脉冲扩展电路用于三相可控硅整流线路。现有的三相可控硅整流脉冲电路有形式:采用非隔离直接脉冲变压器直接驱动，这种方式在系统故障时整个控制线路容易串连高压，从而损坏整个控制回路，造成损失扩大化。另一方面，在较强电磁干扰环境下容易造成干扰，引起系统不稳定，而且较窄的触发脉冲只能适用于双整流桥并联拓扑电路。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种双隔离光控整流扩展电路，可以增强隔离能力，减少干扰，防止系统故障扩大化。
[0004]本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0005]一种双隔离光控整流脉冲扩展电路，包括脉冲边沿检测电路、脉冲扩展电路、可调制脉冲列电路、电光转换电路、光传输电路、光电转换电路、功率放大电路和电磁隔离电路，所述脉冲边沿检测电路检测未隔离的脉冲触发边沿并将信号传送给脉冲扩展电路，所述脉宽扩展电路将脉宽放大传输给可调制脉冲列电路，并传送到电光转换电路，所述电光转换电路通过光传输电路将信号传送到光电转换电路，再经功率放大电路驱动电磁隔离电路，电磁隔离电路驱动整流可控硅整流桥。
[0006]所述边沿检测电路包括一触发器U2A，所述触发器U2A的第4脚连接有第二十五电阻R25，所述触发器U2A的第I脚和第2脚上连接有第四电容C4，所述第四电容C4的一端经第二电阻R2接+15V电源；触发器U2A采用可重触发地单稳态触发器⑶4538实时检测脉冲信号边沿，电阻R25是为适应开漏输出的电路接口而设计的上拉电阻，检测到边沿信号后，电容C4和电阻R2将边沿信号转换为95us的窄脉冲信号并传送到下一级脉冲扩展电路；
[0007]所述脉冲扩展电路包括第一时基集成电路Ul，在所述第一时基集成电路Ul的第7脚和第6脚并联后的电路上并联有第一电容Cl和第三电阻R3，所述第一时基集成电路Ul的第5脚连接有第三电容C3，所述第一时基集成电路Ul的第I脚和第8脚之间并联有第十电容C10，第一时基集成电路Ul采用NE555，接收到信号后利用第二电阻R2和第一电容Cl扩展脉冲，其脉冲扩展公式为:T = 1.1 XR2XCl，扩展到到5.17ms ；
[0008]所述可调制脉冲列电路包括第二时基集成电路U2，在所述第二时基集成电路U2的第6脚和第7脚并联后的电路上串联有第一二极管Dl和第一电阻Rl，所述第二时基集成电路U2的第2脚上连接有第二二极管D2，所述第二二极管D2的一端连接有第四电阻R4，另一端连接有第二电容C2，所述第二时基集成电路U2的第I脚和第八脚之间并联有第七电容C7，所述第七电容C7的一端经第八电容C8连接至第二时基集成电路U2的第5脚，所述第二时基集成电路U2的4脚上连接有第六电阻R6，可调制脉冲列电路接收到拓宽脉冲后发出可调制脉冲，其频率计算公式为:f = 1 + 0.7 + C+(Rl+R4)，经计算频率f = 5KHZ,占空比计算公式:D = T1XR4+ (R1+R4)，其中Tl = 1 + 5000 = 200us，正脉冲宽度为38.7us，可调制脉冲有利于不同型号可控硅触发，有效防止了功率器件的发热；
[0009]所述电光转换电路包括驱动器U3，所述驱动器U3的第2脚上连接有第八电阻R8，所述驱动器U3的第4脚连接至第一电光转换器Fl的第2脚，所述第一电光转换器Fl的第I脚连接有第五电阻R5，所述驱动器U3的第5脚连接至第二电光转换器F2的第2脚，所述第二电光转换器F2的第I脚连接有第十三电阻R13，所述驱动器U3的第7脚连接有第九电阻R9，所述驱动器U3的第8脚连接有第五电容C5，电光转换器采用HFBRl528，结合DS363 IN驱动器Ul，驱动器Ul中的电阻R5、R13为驱动电阻，DS3631N为驱动器件，电阻R8、R9为逻辑驱动电阻，在接收到可调制脉冲后立即转换信号，通过光传输电路传输到下一级光电转换电路；
[0010]所述光电转换电路包括第一光电转换器F3，所述第一光电转换器F3的第2脚上连接有第九电容C9，所述第一光电转换器F3的第I脚上连接有第二十六电阻R26，光电转换器F3采用HFBR2528光电转换器，R26为电平转换电阻，将5V电平信号转换成15V电平信号，并将信号传送到功率放大电路；
[0011]所述功率放大电路包括第一三极管Q1、第三三极管Q3、第五三极管Q5和第七三极管Q7，所述第一三极管Ql和第五三极管Q5并联在第七三极管Q7的第2引脚上，所述第一三极管Ql的第2引脚和第五三极管Q5的第2引脚连接后经第二十四电阻R24与第三三极管Q3连接，三极管Q7结合Ql和Q5组成的推挽放大器经电阻R24驱动大功率场效应管Q3，将光电转换电路的所采集的信号功率放大并驱动电磁隔离电路；
[0012]所述电磁隔离电路包括一脉冲变压器Tl，所述脉冲变压器Tl的第I脚与第3脚之间串联有第三电阻R3和第五二极管D5，所述脉冲变压器Tl的8脚经开关Kl连接至开关电源变压器TBl的第I脚，所述脉冲变压器Tl的第5脚经第六二极管D6和电流表Gl连接至开关电源变压器TBl的第4脚，在脉冲变压器Tl的第8脚和第5脚之间并联有第四二极管D4、第五电阻R5和第十一电容Cl I ;脉冲变压器Tl使用高隔离电压大功率脉冲变压器KCB2810G-F10, R3可调整可控硅驱动电流，二极管D5为反向续流二极管，防止脉冲停止时反向电势回流到系统中，D4、D6构成脉冲整形电路，采用快恢复二极管FR103，电阻R5和电容Cll组成可控硅门极保护，此电路中驱动脉冲峰值达1.5A，电流上升率为1.2A/uS，次级驱动整流可控硅整流桥。
[0013]通过这种电路隔离方式，隔离电压可达220KV，即使电磁隔离电路被故障损坏也不会造成损失扩大化，起到保护整个控制系统的目的，拓展后的脉宽可适用于双桥整流并联拓扑和双桥整流串联拓扑。
[0014]本发明的有益效果是:本发明采用光电、电磁双隔离形式，提高了隔离等级，避免了故障扩大化；通过光传输有效减小了电磁干扰引起的系统不稳定；通过脉冲扩展，使电路不仅适用于双整流桥并联拓扑结构，而且适用于双整流桥串联的拓扑结构，应用范围更宽。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的电路图；
[0016]图2为本发明的边沿检测电路；
[0017]图3为本发明的脉冲光展宽电路；
[0018]图4为本发明的可调制脉冲列电路；
[0019]图5为本发明的电光转换电路；
[0020]图6为本发明的光电转换电路；
[0021]图7为本发明的功率放大电路；
[0022]图8为本发明的电磁隔离电路。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0024]如图1所示，一种双隔离光控整流脉冲扩展电路，包括脉冲边沿检测电路1、脉冲扩展电路2、可调制脉冲列电路3、电光转换电路4、光传输电路5、光电转换电路6、功率放大电路7和电磁隔离电路8，脉冲边沿检测电路I检测未隔离的脉冲触发边沿并将信号传送给脉冲扩展电路2，脉宽扩展电路2将脉宽放大传输给可调制脉冲列电路3，并传送到电光转换电路4,电光转换电路4通过光传输电路5将信号传送到光电转换电路6,再经功率放大电路7驱动电磁隔离电路8，电磁隔离电路8驱动整流可控硅整流桥9。
[0025]如图2所示，边沿检测电路I包括一触发器U2A，触发器U2A的第4脚连接有第二十五电阻R25，触发器U2A的第I脚和第2脚上连接有第四电容C4，第四电容C4的一端经第二电阻R2接+15V电源；触发器U2A采用可重触发地单稳态触发器⑶4538实时检测脉冲信号边沿，电阻R25是为适应开漏输出的电路接口而设计的上拉电阻，检测到边沿信号后，电容C4和电阻R2将边沿信号转换为95us的窄脉冲信号并传送到下一级脉冲扩展电路；
[0026]如图3所示，脉冲扩展电路2包括第一时基集成电路Ul，在第一时基集成电路Ul的第7脚和第6脚并联后的电路上并联有第一电容Cl和第三电阻R3，第一时基集成电路Ul的第5脚连接有第三电容C3，第一时基集成电路Ul的第I脚和第8脚之间并联有第十电容C10，第一时基集成电路Ul采用NE555，接收到信号后利用第二电阻R2和第一电容Cl扩展脉冲，其脉冲扩展公式为:T = 1.1 XR2XCl，扩展到到5.17ms ；
[0027]如图4所示，可调制脉冲列电路3包括第二时基集成电路U2，在第二时基集成电路U2的第6脚和第7脚并联后的电路上串联有第一二极管Dl和第一电阻Rl，第二时基集成电路U2的第2脚上连接有第二二极管D2，所述第二二极管D2的一端连接有第四电阻R4，另一端连接有第二电容C2，第二时基集成电路U2的第I脚和第八脚之间并联有第七电容C7，第七电容C7的一端经第八电容C8连接至第二时基集成电路U2的第5脚，第二时基集成电路U2的4脚上连接有第六电阻R6，可调制脉冲列电路接收到拓宽脉冲后发出可调制脉冲，其频率计算公式为:f = 1 + 0.7 + C+ (R1+R4)，经计算频率f = 5KHz,占空比计算公式:D = T1XR4+(R1+R4)，其中Tl = 1 + 5000 = 200us，正脉冲宽度为38.7us，可调制脉冲有利于不同型号可控硅触发，有效防止了功率器件的发热；
[0028]如图5所示，电光转换电路4包括驱动器U3，驱动器U3的第2脚上连接有第八电阻R8，驱动器U3的第4脚连接至第一电光转换器Fl的第2脚，第一电光转换器Fl的第I脚连接有第五电阻R5，驱动器U3的第5脚连接至第二电光转换器F2的第2脚，第二电光转换器F2的第I脚连接有第十三电阻R13，驱动器U3的第7脚连接有第九电阻R9，驱动器U3的第8脚连接有第五电容C5，电光转换器采用HFBR1528，结合DS3631N驱动器U1，驱动器Ul中的电阻R5、R13为驱动电阻，DS3631N为驱动器件，电阻R8、R9为逻辑驱动电阻，在接收到可调制脉冲后立即转换信号，通过光传输电路传输到下一级光电转换电路；
[0029]如图6所示，光电转换电路7包括第一光电转换器F3，第一光电转换器F3的第2脚上连接有第九电容C9，第一光电转换器F3的第I脚上连接有第二十六电阻R26，光电转换器F3采用HFBR2528光电转换器，R26为电平转换电阻，将5V电平信号转换成15V电平信号，并将信号传送到功率放大电路；
[0030]如图7所示，功率放大电路7包括第一三极管Q1、第三三极管Q3、第五三极管Q5和第七三极管Q7，第一三极管Ql和第五三极管Q5并联在第七三极管Q7的第2引脚上，第一三极管Ql的第2引脚和第五三极管Q5的第2引脚连接后经第二十四电阻R24与第三三极管Q3连接，三极管Q7结合Ql和Q5组成的推挽放大器经电阻R24驱动大功率场效应管Q3，将光电转换电路的所采集的信号功率放大并驱动电磁隔离电路；
[0031]如图8所示，电磁隔离电路8包括一脉冲变压器Tl，脉冲变压器Tl的第I脚与第3脚之间串联有第三电阻R3和第五二极管D5，脉冲变压器Tl的8脚经开关Kl连接至开关电源变压器TBl的第I脚，脉冲变压器Tl的第5脚经第六二极管D6和电流表Gl连接至开关电源变压器TBl的第4脚，在脉冲变压器Tl的第8脚和第5脚之间并联有第四二极管D4、第五电阻R5和第十一电容Cll ;脉冲变压器Tl使用高隔离电压大功率脉冲变压器KCB2810G-F10, R3可调整可控硅驱动电流，二极管D5为反向续流二极管，防止脉冲停止时反向电势回流到系统中，D4、D6构成脉冲整形电路，采用快恢复二极管FR103，电阻R5和电容Cll组成可控硅门极保护，此电路中驱动脉冲峰值达1.5A，电流上升率为1.2A/uS，次级驱动整流可控硅整流桥9。
[0032]通过这种电路隔离方式，隔离电压可达220KV，即使电磁隔离电路被故障损坏也不会造成损失扩大化，起到保护整个控制系统的目的，拓展后的脉宽可适用于双桥整流并联拓扑和双桥整流串联拓扑。
[0033]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种双隔离光控整流脉冲扩展电路，其特征在于:包括脉冲边沿检测电路、脉冲扩展电路、可调制脉冲列电路、电光转换电路、光传输电路、光电转换电路、功率放大电路和电磁隔离电路，所述脉冲边沿检测电路检测未隔离的脉冲触发边沿并将信号传送给脉冲扩展电路，所述脉宽扩展电路将脉宽放大传输给可调制脉冲列电路，并传送到电光转换电路，所述电光转换电路通过光传输电路将信号传送到光电转换电路，再经功率放大电路驱动电磁隔离电路，电磁隔离电路驱动整流可控硅整流桥； 所述边沿检测电路包括一触发器(U2A)，所述触发器(U2A)的第4脚连接有第二十五电阻(R25)，所述触发器(U2A)的第I脚和第2脚上连接有第四电容(C4)，所述第四电容(C4)的一端经第二电阻(R2)接+15V电源；触发器(U2A)采用可重触发地单稳态触发器⑶4538实时检测脉冲信号边沿，第二十五电阻(R25)是为适应开漏输出的电路接口而设计的上拉电阻，检测到边沿信号后，第四电容(C4)和第二电阻(R2)将边沿信号转换为95us的窄脉冲信号并传送到下一级脉冲扩展电路； 所述脉冲扩展电路包括第一时基集成电路(Ul)，在所述第一时基集成电路(Ul)的第7脚和第6脚并联后的电路上并联有第一电容(Cl)和第三电阻(R3)，所述第一时基集成电路(Ul)的第5脚连接有第三电容(C3)，所述第一时基集成电路(Ul)的第I脚和第8脚之间并联有第十电容(ClO)，第一时基集成电路(Ul)接收到信号后利用第二电阻(R2)和第一电容(Cl)扩展脉冲，扩展到到5.17ms ； 所述可调制脉冲列电路包括第二时基集成电路(U2)，在所述第二时基集成电路(U2)的第6脚和第7脚并联后的电路上串联有第一二极管(Dl)和第一电阻(R1)，所述第二时基集成电路(U2)的第2脚上连接有第二二极管(D2)，所述第二二极管(D2)的一端连接有第四电阻(R4)，另一端连接有第二电容(C2)，所述第二时基集成电路(U2)的第I脚和第八脚之间并联有第七电容(C7)，所述第七电容(C7)的一端经第八电容(C8)连接至第二时基集成电路(U2)的第5脚，所 述第二时基集成电路(U2)的4脚上连接有第六电阻(R6)，可调制脉冲列电路接收到拓宽脉冲后发出可调制脉冲； 所述电光转换电路包括驱动器(U3)，所述驱动器(U3)的第2脚上连接有第八电阻(R8)，所述驱动器(U3)的第4脚连接至第一电光转换器(Fl)的第2脚，所述第一电光转换器(Fl)的第I脚连接有第五电阻(R5)，所述驱动器(U3)的第5脚连接至第二电光转换器(F2)的第2脚，所述第二电光转换器(F2)的第I脚连接有第十三电阻(R13)，所述驱动器(U3)的第7脚连接有第九电阻(R9)，所述驱动器(U3)的第8脚连接有第五电容(C5)，在接收到可调制脉冲后立即转换信号，通过光传输电路传输到下一级光电转换电路； 所述光电转换电路包括第一光电转换器(F3)，所述第一光电转换器(F3)的第2脚上连接有第九电容(C9)，所述第一光电转换器(F3)的第I脚上连接有第二十六电阻(R26)，光电转换器(F3)采用HFBR2528光电转换器，第二十六电阻(R26)为电平转换电阻，将5V电平信号转换成15V电平信号，并将信号传送到功率放大电路； 所述功率放大电路包括第一三极管Q1、第三三极管Q3、第五三极管Q5和第七三极管Q7，所述第一三极管Ql和第五三极管Q5并联在第七三极管Q7的第2引脚上，所述第一三极管Ql的第2引脚和第五三极管Q5的第2引脚连接后经第二十四电阻R24与第三三极管Q3连接，三极管Q7结合Ql和Q5组成的推挽放大器经电阻R24驱动大功率场效应管Q3，将光电转换电路的所采集的信号功率放大并驱动电磁隔离电路；所述电磁隔离电路包括一脉冲变压器(Tl)，所述脉冲变压器(Tl)的第I脚与第3脚之间串联有第三电阻(R3)和第五二极管(D5)，所述脉冲变压器(Tl)的8脚经开关(Kl)连接至开关电源变压器(TBl)的第I脚，所述脉冲变压器(Tl)的第5脚经第六二极管(D6)和电流表(Gl)连接至开关电源变压器(TBl)的第4脚，在脉冲变压器(Tl)的第8脚和第5脚之间并联有第四二极管(D4)、第五电阻(R5)和第十一电容(Cll);脉冲变压器(Tl)使用高隔离电压大功率脉冲变压器KCB2810G-F10，第三电阻(R3)可调整可控硅驱动电流，第五二极管(D5)为反向续流二极管，防止脉冲停止时反向电势回流到系统中，第四二极管(D4)、第六二极管(D6)构成脉冲整形电路，第五电阻(R5)和第十一电容(Cll)组成可控硅门极保护，此电路中驱动脉冲 峰值达1.5A，电流上升率为1.2A/us，次级驱动整流可控硅整流桥。
【文档编号】H03K19/0175GK104052455SQ201410232415
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】张家鹏, 江维 申请人:广德因达电炉成套设备有限公司