本發(fā)明直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置及滅弧裝置屬于電學(xué)領(lǐng)域，特別是一種適合于直流電子滅弧裝置中用于驅(qū)動功率器件的直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，一種用于直流機(jī)械開關(guān)滅弧的滅弧裝置。

背景技術(shù)：

在直流電控系統(tǒng)，由于直流電壓不存在零點(diǎn)，當(dāng)繼電器等機(jī)械開關(guān)對負(fù)載進(jìn)行分?jǐn)嗫刂茣r，其分?jǐn)嚯娀〈?，存在機(jī)械開關(guān)的電壽命很短的缺點(diǎn)，為此也出現(xiàn)過利用功率器件與機(jī)械開關(guān)并聯(lián)的直流電子滅弧裝置，當(dāng)需要源極或發(fā)射極為負(fù)載端時，無法從主回路直流電源直接（非隔離）獲得功率器件的驅(qū)動能量，需要獨(dú)立的直流驅(qū)動信號才能驅(qū)動功率器件飽和導(dǎo)通，其存在電路復(fù)雜、性價比不高、體積大、很難普及的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有直流電子滅弧功率器件驅(qū)動的不足之處，提供一種直接（非隔離）由主回路直流電源獲得功率器件的驅(qū)動能量，且能達(dá)到驅(qū)動功率器件飽和導(dǎo)通的直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，及一種采用本發(fā)明直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置的滅弧裝置。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來達(dá)到的：

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，包括第一半導(dǎo)體開關(guān)、第一電容、第一限流元件、第二半導(dǎo)體開關(guān)；第一半導(dǎo)體開關(guān)、第一電容、第一限流元件串聯(lián)而成第一串聯(lián)電路；第一半導(dǎo)體開關(guān)與第一電容串聯(lián)而成第二串聯(lián)電路，第二半導(dǎo)體開關(guān)與第二串聯(lián)電路并聯(lián)；第一串聯(lián)電路的第一半導(dǎo)體開關(guān)端與所需驅(qū)動的功率器件的第一端連接，第一串聯(lián)電路的第一限流元件端與電源端連接；第一半導(dǎo)體開關(guān)與第一電容連接的共同端與功率器件的第二端連接；功率器件的第三端、功率器件的第一端分別與所需滅弧的機(jī)械開關(guān)兩端連接。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，功率器件的第一端為負(fù)載的連接端，第一串聯(lián)電路與負(fù)載并聯(lián)。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，第一限流元件為一電阻，第一半導(dǎo)體開關(guān)為一二極管。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，包括一穩(wěn)壓器件；穩(wěn)壓器件與第一電容并聯(lián)，或穩(wěn)壓器件通過第一半導(dǎo)體開關(guān)與第一電容并聯(lián)。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，第二半導(dǎo)體開關(guān)為半控型開關(guān)。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，半控型開關(guān)至少包括一晶閘管或一晶閘管等效電路。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，第二半導(dǎo)體開關(guān)的控制端與功率器件的第三端連接。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，第二半導(dǎo)體開關(guān)包括觸發(fā)開關(guān)、第一晶體管、第二電容，觸發(fā)開關(guān)與第二串聯(lián)電路并聯(lián)，功率器件的第三端、功率器件的第一端之間的電位差信號通過第二電容、第一晶體管放大后傳遞至觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)極。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，觸發(fā)開關(guān)為一晶閘管或一晶閘管等效電路。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，包括一電壓檢測開關(guān)，電壓檢測開關(guān)兩端分別與功率器件的第二端、功率器件的第一端連接。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，電壓檢測開關(guān)在功率器件的第二端與功率器件的第一端之間的電壓小于驅(qū)動功率器件飽和導(dǎo)通所需的電壓時導(dǎo)通。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，第一限流元件與第一電容連接的共同端，與電壓檢測開關(guān)的檢測端連接。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，電壓檢測開關(guān)包括一穩(wěn)壓器件、第二晶體管、第三晶體管、第四電阻、第五電阻，第六電阻，第二晶體管的集電極與第三晶體管的基極連接，第二晶體管的集電極通過第五電阻與第三晶體管的集電極連接，第三晶體管的集電極、第三晶體管的發(fā)射極為電壓檢測開關(guān)的主回路端，第四電阻、穩(wěn)壓器件、第二晶體管的基極與第二晶體管的發(fā)射極串聯(lián)而成第三串聯(lián)電路，第三串聯(lián)電路與第一電容并聯(lián)，第六電阻的兩端分別與第二晶體管的基極、第二晶體管的發(fā)射極連接，第二晶體管的發(fā)射極與第三晶體管的發(fā)射極連接。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，電壓檢測開關(guān)為二端電路。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，電壓檢測開關(guān)包括一穩(wěn)壓器件、第二晶體管、第三晶體管、第四電阻、第五電阻，第六電阻、第三電容，第二晶體管的集電極與第三晶體管的基極連接，第二晶體管的集電極通過第五電阻與第三晶體管的集電極連接，第三晶體管的集電極、第三晶體管的發(fā)射極為電壓檢測開關(guān)的主回路端，第四電阻、穩(wěn)壓器件、第二晶體管的基極與第二晶體管的發(fā)射極串聯(lián)而成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路與電壓檢測開關(guān)的主回路端并聯(lián)，第六電阻的兩端分別與第二晶體管的基極、第二晶體管的發(fā)射極連接，第二晶體管的發(fā)射極與第三晶體管的發(fā)射極連接，第三電容的兩端分別與第三晶體管的基極、第三晶體管的發(fā)射極連接。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，第一半導(dǎo)體開關(guān)的陽極與功率器件的第一端連接，功率器件為IGBT、或NPN型三極管、或N溝道場效應(yīng)管，功率器件的第一端為IGBT的發(fā)射極、或三極管的發(fā)射極、或場效應(yīng)管的源極，功率器件的第二端為IGBT的柵極、或三極管的基極、或場效應(yīng)管的柵極。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，包括一光電耦合器，光電耦合器用于使能第二半導(dǎo)體開關(guān)，光電耦合器的控制端用于與機(jī)械開關(guān)的控制端連接。

一種滅弧裝置，其包括所述的直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，還包括功率器件，直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置與功率器件連接。

一種滅弧裝置，包括引腳，直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置、功率器件封裝在絕緣材料中，直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置、功率器件通過相應(yīng)引腳用于與機(jī)械開關(guān)、工作電源連接。

一種滅弧裝置，包括一光電耦合器，光電耦合器用于使能第二半導(dǎo)體開關(guān)，光電耦合器的控制端用于與機(jī)械開關(guān)的控制端連接。

一種滅弧裝置，包括引腳，直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置、功率器件、光電耦合器封裝在絕緣材料中，直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置、功率器件通過相應(yīng)引腳用于與機(jī)械開關(guān)、工作電源連接。

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，如圖1所示，其包括第一半導(dǎo)體開關(guān)D1、第一電容C1、第一限流元件R1（電阻）、第二半導(dǎo)體開關(guān)SCR1；第一半導(dǎo)體開關(guān)D1、第一電容C1、第一限流元件R1串聯(lián)而成第一串聯(lián)電路；第一半導(dǎo)體開關(guān)D1與第一電容C1串聯(lián)而成第二串聯(lián)電路，第二半導(dǎo)體開關(guān)SCR1與第二串聯(lián)電路并聯(lián)；第一串聯(lián)電路的第一半導(dǎo)體開關(guān)D1端與所需驅(qū)動的功率器件QA的第一端連接，第一串聯(lián)電路的第一限流元件R1端與電源端連接；第一半導(dǎo)體開關(guān)D1與第一電容C1連接的共同端與功率器件QA的第二端連接；功率器件QA的第三端、功率器件QA的第一端分別與所需滅弧的機(jī)械開關(guān)K1兩端連接。

工作原理：在所需滅弧的機(jī)械開關(guān)K1閉合后，直流電源通過第一半導(dǎo)體開關(guān)D1、第一限流元件R1對第一電容C1快速充電，當(dāng)機(jī)械開關(guān)K1斷開時，控制第二半導(dǎo)體開關(guān)SCR1導(dǎo)通，第一電容C1通過功率器件QA的第二端、功率器件QA的第一端形成驅(qū)動回路，功率器件QA在其兩端達(dá)到其通態(tài)電壓時導(dǎo)通，達(dá)到機(jī)械開關(guān)K1無電弧分?jǐn)嗟哪康摹?/p>

本發(fā)明設(shè)計合理，具有電路簡單、性價比高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置電路原理圖。

圖2 是本發(fā)明直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置及滅弧裝置實(shí)施例一電路原理圖。

圖3 是本發(fā)明直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置及滅弧裝置實(shí)施例一的晶閘管等效電路圖。

圖4 是本發(fā)明直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置及滅弧裝置實(shí)施例一的電壓檢測電路原理圖一。

圖5 是本發(fā)明直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置及滅弧裝置實(shí)施例一的電壓檢測電路原理圖二。

圖6 是本發(fā)明滅弧裝置外形圖一。

圖7 是本發(fā)明滅弧裝置外形圖二。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置及滅弧裝置的實(shí)施例一，如圖2所示：

一種直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，其包括第一半導(dǎo)體開關(guān)D1（二極管）、第一電容C1、第一限流元件R1（電阻）、第二半導(dǎo)體開關(guān)（A）、電壓檢測開關(guān)（B）、穩(wěn)壓器件Z1（穩(wěn)壓二極管）、光電耦合器OPT1；第一半導(dǎo)體開關(guān)D1、第一電容C1、第一限流元件R1依次串聯(lián)而成第一串聯(lián)電路；第一半導(dǎo)體開關(guān)D1與第一電容C1串聯(lián)而成第二串聯(lián)電路，第二半導(dǎo)體開關(guān)（A）與第二串聯(lián)電路并聯(lián)；第一串聯(lián)電路的第一半導(dǎo)體開關(guān)D1端與所需驅(qū)動的功率器件QA的第一端連接，第一串聯(lián)電路的第一限流元件R1端與電源端連接；第一半導(dǎo)體開關(guān)D1與第一電容C1連接的共同端與功率器件QA的第二端連接；功率器件QA的第三端、功率器件QA的第一端分別與所需滅弧的機(jī)械開關(guān)K1兩端連接，功率器件QA的第一端為負(fù)載RL的連接端，第一串聯(lián)電路與負(fù)載RL并聯(lián)，電壓檢測開關(guān)（B）兩端分別與功率器件QA的第二端、功率器件QA的第一端連接；穩(wěn)壓器件Z1通過第一半導(dǎo)體開關(guān)D1與第一電容C1電容并聯(lián)（也可以穩(wěn)壓器件Z1直接與第一電容C1電容并聯(lián)）。第一限流元件R1與第一電容C1連接的共同端與電壓檢測開關(guān)（B）的檢測端連接，當(dāng)電壓檢測開關(guān)（B）為二端電路時也可以不連接。

光電耦合器OPT1用于使能第二半導(dǎo)體開關(guān)（A），光電耦合器OPT1的控制端與機(jī)械開關(guān)K1的控制端連接，光電耦合器OPT1的輸出端與電路的具體連接關(guān)系，可以根據(jù)具體情況選取，當(dāng)機(jī)械開關(guān)K1動作頻率要求不是特別高時，光電耦合器OPT1可以省略。

第二半導(dǎo)體開關(guān)（A）：為一半控型開關(guān)，其控制端與功率器件QA的第三端連接，包括觸發(fā)開關(guān)SCR1（晶閘管）、第一晶體管Q1、第二電容C2，觸發(fā)開關(guān)SCR1與第二串聯(lián)電路并聯(lián)，功率器件QA的第三端、功率器件QA的第一端之間的電位差信號通過第二電容C2、第一晶體管Q1放大后傳遞至觸發(fā)開關(guān)SCR1的觸發(fā)極。觸發(fā)開關(guān)SCR1可以采用如圖3所示的晶閘管等效電路，根據(jù)需要晶閘管等效電路也可以增加恒流電路。

電壓檢測開關(guān)（B）：如圖4所示，包括穩(wěn)壓器件Z2、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6，電壓檢測開關(guān)（B）由第一電容C1提供工作能量，第二晶體管Q2的集電極與第三晶體管Q3的基極連接，第二晶體管Q2的集電極通過第五電阻R5與第三晶體管Q3的集電極連接，第三晶體管Q3的集電極、第三晶體管Q3的發(fā)射極為電壓檢測開關(guān)（B）的主回路端，第四電阻R4、穩(wěn)壓器件Z2、第二晶體管Q2的基極與第二晶體管Q2的發(fā)射極串聯(lián)而成第三串聯(lián)電路，第三串聯(lián)電路與第一電容C1并聯(lián)，第六電阻R6的兩端分別與第二晶體管Q2的基極、第二晶體管Q2的發(fā)射極連接，第二晶體管Q2的發(fā)射極與第三晶體管Q3的發(fā)射極連接。

電壓檢測開關(guān)（B）也可以為二端電路，如圖5所示，包括穩(wěn)壓器件Z2、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第三電容C3，第二晶體管Q2的集電極與第三晶體管Q3的基極連接，第二晶體管Q2的集電極通過第五電阻R5與第三晶體管Q3的集電極連接，第三晶體管Q3的集電極、第三晶體管Q3的發(fā)射極為電壓檢測開關(guān)的主回路端，第四電阻R4、穩(wěn)壓器件Z2、第二晶體管Q2的基極、第二晶體管Q2的發(fā)射極串聯(lián)而成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路與電壓檢測開關(guān)的主回路端并聯(lián)，第六電阻R6的兩端分別與第二晶體管Q2的基極、第二晶體管Q2的發(fā)射極連接，第二晶體管Q2的發(fā)射極與第三晶體管Q3的發(fā)射極連接，第三電容C3的兩端分別與第三晶體管Q3的基極、第三晶體管Q3的發(fā)射極連接。

電壓檢測開關(guān)（B）對第一電容C1、功率器件QA結(jié)電容的放電，可以防止功率器件QA工作在放大區(qū)，提高功率器件QA過載能力，減少溫升，加快第二半導(dǎo)體開關(guān)（A）截止，提高滅弧裝置的二次響應(yīng)速度。

一種滅弧裝置，包括所述的直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置，還包括功率器件QA，直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置與功率器件QA連接。

工作原理：在所需滅弧的機(jī)械開關(guān)K1閉合后，直流電源通過第一半導(dǎo)體開關(guān)D1、第一限流元件R1對第一電容C1快速充電，當(dāng)機(jī)械開關(guān)K1斷開時，第二半導(dǎo)體開關(guān)（A）導(dǎo)通，第一電容C1通過功率器件QA的第二端、功率器件QA的第一端形成驅(qū)動回路，功率器件QA在其兩端達(dá)到其通態(tài)電壓時導(dǎo)通，電壓檢測開關(guān)（B）在功率器件QA的第二端與功率器件QA的第一端之間的電壓小于驅(qū)動功率器件QA飽和導(dǎo)通所需的電壓時導(dǎo)通，對第一電容C1及對功率器件QA的第二端與功率器件QA的第一端之間結(jié)電容電荷快速放電，防止功率器件QA工作在放大區(qū)，達(dá)到機(jī)械開關(guān)K1無電弧分?jǐn)嗟哪康摹?/p>

以上實(shí)施例，第一半導(dǎo)體開關(guān)D1的陽極與功率器件QA的第一端連接，功率器件QA可以為IGBT、或NPN型三極管、或N溝道場效應(yīng)管，功率器件QA的第一端為IGBT的發(fā)射極、或三極管的發(fā)射極、或場效應(yīng)管的源極，功率器件QA的第二端為IGBT的柵極、或三極管的基極、或場效應(yīng)管的柵極。

為了使用方便，如圖6、圖7（內(nèi)置光電耦合器）所示，把實(shí)施例一的直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置與功率器件連接一體作為滅弧裝置，直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置、功率器件封裝在一絕緣材料中，直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置、功率器件、光電耦合器（如需要）通過相應(yīng)引腳用于與所需滅弧的機(jī)械開關(guān)、工作電源連接。

以上實(shí)施例，第三電阻R3用于提高功率器件的工作穩(wěn)定性，提供第一電容C1放電回路，當(dāng)功率器件QA內(nèi)置有電阻時，可以省略，第三電阻R3的兩端與功率器件QA的第一端、功率器件QA的第二端連接，與第一電容C1放電回路串聯(lián)的第二電阻R2用于限流，根據(jù)需要使用。

綜上所述，本發(fā)明直流滅弧功率器件驅(qū)動裝置及滅弧裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.體積小、性價比高、在機(jī)械開關(guān)常開狀態(tài)下無待機(jī)功耗。

2.電容容量要求小（十微法以下即可，建議采用為無極性電容，貼片陶瓷電容），可以采用塑封工藝，方便集成化、批量化。

3.過載能力大，溫升低、使用方便。

4.本發(fā)明的滅弧裝置可以無需同步信號，可應(yīng)用在按鈕開關(guān)、行程開關(guān)等無控制線圈的機(jī)械開關(guān)使用，適用范圍廣。