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半控型器件驅(qū)動裝置及混合式器件的制作方法

文檔序號:11663484閱讀:315來源:國知局
半控型器件驅(qū)動裝置及混合式器件的制造方法

本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置及混合式器件屬于電學(xué)領(lǐng)域,特別是一種適用在晶閘管等半控型器件的驅(qū)動回路中使用的無驅(qū)動盲區(qū)或驅(qū)動盲區(qū)極小的半控型驅(qū)動裝置,及一種無導(dǎo)通盲區(qū)或?qū)^(qū)極小的混合式器件。



背景技術(shù):

目前在需要對負(fù)載頻繁投切的電控系統(tǒng)中,廣泛使用晶閘管(半控型器件)對阻性、感性或容性負(fù)載進(jìn)行投切,為了減少晶閘管的驅(qū)動功率,市場上出現(xiàn)了用于減少驅(qū)動能耗的相關(guān)技術(shù),如專利號為:ZL201110430747.7,專利名稱為:觸發(fā)節(jié)能裝置及晶閘管開關(guān),其所揭示的工作原理是:電壓檢測電路檢測到晶閘管的主回路兩端電壓大于晶閘管的通態(tài)電壓(一般為1.1到1.9V,原文件定義為導(dǎo)通電壓降)時,控制電子開關(guān)導(dǎo)通,驅(qū)動信號通過電子開關(guān)驅(qū)動晶閘管導(dǎo)通,電壓檢測電路檢測到晶閘管導(dǎo)通時,控制電子開關(guān)截止,雖其可以做到與傳統(tǒng)晶閘管的驅(qū)動方式相比其驅(qū)動盲區(qū)更小,但仍然存在以下不足:

電壓檢測電路必須檢測到晶閘管的主回路兩端電壓大于晶閘管通態(tài)電壓時,才控制電子開關(guān)導(dǎo)通,由于滯后提供晶閘管驅(qū)動信號,已客觀存在驅(qū)動盲區(qū),并且晶閘管從其觸發(fā)極得到驅(qū)動信號到晶閘管導(dǎo)通輸出存在一定的響應(yīng)時間,理論上無法做到對晶閘管無盲區(qū)驅(qū)動,見采用該技術(shù)的晶閘管導(dǎo)通時兩端的電壓波形圖(如圖1)。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有晶閘管驅(qū)動的不足而提供一種適用在晶閘管等半控型器件的驅(qū)動回路中使用的無驅(qū)動盲區(qū)或驅(qū)動盲區(qū)極小的半控型器件驅(qū)動裝置,及一種無導(dǎo)通盲區(qū)或?qū)^(qū)極小的混合式器件。

實現(xiàn)本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來達(dá)到的:

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括一電壓檢測開關(guān),電壓檢測開關(guān)的輸入端與所需驅(qū)動的半控型器件兩端連接,電壓檢測開關(guān)串聯(lián)在半控型器件的驅(qū)動回路中,電壓檢測開關(guān)在半控型器件兩端電位差不大于半控型器件通態(tài)電壓時導(dǎo)通,電壓檢測開關(guān)在檢測到半控型器件導(dǎo)通后截止。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,電壓檢測開關(guān)的輸入回路、電壓檢測開關(guān)的輸出回路、半控型器件之間非絕緣隔離,電壓檢測開關(guān)在半控型開關(guān)兩端電位差大于零且滿足半控型器件導(dǎo)通的電壓方向時導(dǎo)通。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括第一電容、一半導(dǎo)體開關(guān),所需驅(qū)動的半控型器件兩端的電壓信號通過第一電容傳遞至半導(dǎo)體開關(guān)的控制端,半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)在半控型器件的驅(qū)動回路中。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,半導(dǎo)體開關(guān)在半控型器件兩端電位差小于半控型器件的通態(tài)電壓,且半控型器件兩端電位差的方向滿足半控型器件的導(dǎo)通電壓方向時導(dǎo)通,半導(dǎo)體開關(guān)在半控型器件導(dǎo)通后截止。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,半控型器件為單向晶閘管或雙向晶閘管。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括由一電阻與半導(dǎo)體器件串聯(lián)而成的串聯(lián)電路,串聯(lián)電路與第一電容并聯(lián),通過串聯(lián)電路的電流用于在半控型器件兩端電位差大于半控型器件的通態(tài)電壓時控制半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,半導(dǎo)體開關(guān)由半導(dǎo)體器件、電阻組成。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,半導(dǎo)體開關(guān)為第一晶體管,包括一檢測電路,檢測電路的輸入端與半控型器件的第一端連接,檢測電路的輸出端通過第一電容與第一晶體管的第二端連接,第一晶體管的第一端、第一晶體管的第三端串聯(lián)在半控型器件的驅(qū)動回路中。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,半導(dǎo)體開關(guān)包括第一晶體管、一檢測電路,檢測電路的輸入端通過第一電容與半控型器件的第一端連接,檢測電路的輸出端與第一晶體管的第二端連接,第一晶體管的第一端、第一晶體管的第三端串聯(lián)在半控型器件的驅(qū)動回路中。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,檢測電路至少包括一共發(fā)射極電路。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,半控型器件為單向晶閘管,第一晶體管為PNP型管,檢測電路包括第二晶體管、一二極管,第二晶體管為NPN型管,第二晶體管的基極通過第一電容與半控型器件的陽極連接,第二晶體管的集電極與第一晶體管的基極連接,第二晶體管的發(fā)射極與半控型器件的陰極連接,第一晶體管的發(fā)射極為驅(qū)動信號輸入端,第一晶體管的集電極與半控型器件的觸發(fā)極連接,二極管與第二晶體管的基極、第二晶體管的發(fā)射極反向并聯(lián)。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,半控型器件為雙向晶閘管,檢測電路包括第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管,第一晶體管、第四晶體管為NPN型管,第二晶體管、第三晶體管為PNP型管,第二晶體管的發(fā)射極與第三晶體管的基極連接,第二晶體管的基極與第三晶體管的發(fā)射極連接,第二晶體管的基極通過第一電容與半控型器件的第二陽極連接,第二晶體管的集電極與第一晶體管的基極連接,第二晶體管的發(fā)射極與半控型器件的第一陽極連接,第四晶體管的基極與第三晶體管的集電極連接,第四晶體管的集電極與第二晶體管的發(fā)射極連接,第四晶體管的發(fā)射極與第一晶體管的基極連接,第一晶體管的發(fā)射極為驅(qū)動信號輸入端,第一晶體管的集電極與半控型器件的觸發(fā)極連接。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括前面任一所述的半控型器件驅(qū)動裝置,還包括第一引腳、第二引腳、第三引腳、第四引腳,半控型器件驅(qū)動裝置封裝在一絕緣材料中,半導(dǎo)體開關(guān)的控制端通過第一電容與第一引腳連接,半導(dǎo)體開關(guān)的輸出端回路的信號輸出端分別連接第二引腳、第四引腳,第三引腳用于與半導(dǎo)體開關(guān)連接形成工作回路。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,封裝工藝溫度要求不低于125攝氏度。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括一光電耦合器、控制引腳,光電耦合器封裝在絕緣材料中,光電耦合器用于控制半控型器件的驅(qū)動信號,光電耦合器的控制端與控制引腳連接。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括一二極管、第二電容,二極管、第二電容封裝在絕緣材料中,光電耦合器用于控制半控型器件的驅(qū)動信號,外部信號源輸入的信號通過第四引腳、二極管整流、第二電容濾波、半導(dǎo)體開關(guān)傳遞至第二引腳,半導(dǎo)體開關(guān)的控制端通過第一電容與第一引腳連接,光電耦合器的控制端與控制引腳連接。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括一穩(wěn)壓器件,穩(wěn)壓器件封裝在絕緣材料中,穩(wěn)壓器件與第二電容并聯(lián),或穩(wěn)壓器件通過二極管與第二電容并聯(lián)。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括一二極管、第五引腳、控制引腳,二極管封裝在絕緣材料中,外部信號源輸入的信號通過第四引腳、二極管整流、半導(dǎo)體開關(guān)傳遞至第二引腳,光電耦合器的控制端與控制引腳連接,第五引腳與二極管輸出端連接,第五引腳用于連接第二電容。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括一穩(wěn)壓器件,穩(wěn)壓器件封裝在絕緣材料中,穩(wěn)壓器件與第二電容并聯(lián),或穩(wěn)壓器件通過二極管與第二電容并聯(lián)。

一種混合式器件,其包括前面任一所述的的半控型器件驅(qū)動裝置、半控型器件、第一電極、第二電極、第三電極,半控型器件驅(qū)動裝置與半控型器件連接,第一電極內(nèi)部端與半控型器件的第一端連接,第二電極的內(nèi)部端與半控型器件的第三端連接,第三電極的內(nèi)部端與半控型器件驅(qū)動裝置連接,外部驅(qū)動信號通過第三電極、半控型器件驅(qū)動裝置連接至半控型器件的第二端;半控型器件驅(qū)動裝置、半控型器件封裝在一絕緣材料中,第一電極的外部端、第二電極外部端、第三電極的外部端用于與外部連接。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括一電壓檢測開關(guān),電壓檢測開關(guān)的輸入端與所需驅(qū)動的半控型器件兩端連接,電壓檢測開關(guān)串聯(lián)在半控型器件的驅(qū)動回路中,電壓檢測開關(guān)在半控型器件兩端電位差不大于半控型器件通態(tài)電壓時導(dǎo)通(建議電壓檢測開關(guān)在半控型器件兩端電位差大于零且滿足半控型器件導(dǎo)通的電壓方向時導(dǎo)通),當(dāng)半控型器件兩端電壓達(dá)到半控型器件通態(tài)電壓時半控型器件導(dǎo)通,電壓檢測開關(guān)在檢測到半控型器件導(dǎo)通后截止。

采用本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置,可以在半控型器件兩端電位差不具備導(dǎo)通條件前提供半控型器件驅(qū)動信號,克服半控型器件由于響應(yīng)速度帶來的驅(qū)動盲區(qū),同時利用電壓檢測開關(guān)在檢測到半控型器件導(dǎo)通后截止的節(jié)流驅(qū)動方式,可以在瞬間很高的驅(qū)動電流條件下驅(qū)動半控型器件,進(jìn)一步提高半控型器件響應(yīng)速度,減少驅(qū)動盲區(qū),可以提高半控型器件的響應(yīng)頻率范圍,電壓檢測開關(guān)的輸入回路、電壓檢測開關(guān)的輸出回路、半控型器件之間無需絕緣隔離。

一種半控型器件驅(qū)動裝置,如圖2,包括第一電容C1、半導(dǎo)體開關(guān)(A),所需驅(qū)動的半控型器件SCR1兩端的電壓信號通過第一電容C1傳遞至半導(dǎo)體開關(guān)(A)的控制端,半導(dǎo)體開關(guān)(A)串聯(lián)在半控型器件SCR1的驅(qū)動回路中。注:第一電容C1與半導(dǎo)體開關(guān)(A)連接為一電壓檢測開關(guān)。

工作原理:為方便理解和描述,現(xiàn)以半控型器件SCR1并聯(lián)一二極管DA為例,半控型器件SCR1兩端的電壓信號通過第一電容C1傳遞至半導(dǎo)體開關(guān)(A)的控制端,半導(dǎo)體開關(guān)(A)串聯(lián)在半控型器件SCR1的驅(qū)動回路中,在半控型器件SCR1截止到導(dǎo)通區(qū)間,半控型器件SCR1兩端存在很高的dv/dt(電壓變化率),由于電容兩端電壓不能突變的物理特征,第一電容C1通過比較大的電流(通過第一電容C1的電流與半控型器件SCR1導(dǎo)通時兩端電壓的波形見圖3),半導(dǎo)體開關(guān)(A)在半控型器件SCR1兩端電位差小于半控型器件SCR1的通態(tài)電壓,且半控型器件SCR1兩端電位差的方向滿足半控型器件SCR1的導(dǎo)通電壓方向時,通過第一電容C1的電流控制半導(dǎo)體開關(guān)(A)導(dǎo)通,半導(dǎo)體開關(guān)(A)的J4端輸入的直流驅(qū)動信號傳遞至半控型器件SCR1,在半控型器件SCR1兩端電壓達(dá)到半控型器件SCR1通態(tài)電壓時,半控型器件SCR1導(dǎo)通,達(dá)到驅(qū)動半控型器件SCR1導(dǎo)通盲區(qū)極小或無盲區(qū)導(dǎo)通的目的;在半控型器件SCR1導(dǎo)通后,半控型器件SCR1的第一端對半控型器件SCR1的第三端通態(tài)電壓呈現(xiàn)為平波信號,第一電容C1呈現(xiàn)高阻態(tài),半導(dǎo)體開關(guān)(A)很快截止,完成驅(qū)動過程。

采用本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置,利用半控型器件從截止到導(dǎo)通區(qū)間其兩端存在很高的dv/dt(電壓變化率)、半控型器件導(dǎo)通后其通態(tài)電壓呈現(xiàn)較為穩(wěn)定值及電容兩端電壓不能突變的物理特征,可以大大降低半導(dǎo)體開關(guān)的設(shè)計要求,降低電路的成本,同時具有驅(qū)動能耗小的優(yōu)點。

本實用新型混合式器件包括以上所述的半控型器件驅(qū)動裝置及半控型器件,能方便替換現(xiàn)有的半控型器件,具有驅(qū)動能耗小、無導(dǎo)通盲區(qū)或?qū)^(qū)極小的優(yōu)點。

附圖說明

圖1采用先前相關(guān)技術(shù)驅(qū)動的半控型器件導(dǎo)通時兩端的電壓波形圖。

圖2本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置電路原理圖及實施例之一電路原理圖一。

圖3采用本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置的通過電容的電流與半控型器件導(dǎo)通時兩端電壓的波形圖。

圖4 本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置實施例之一電路原理圖二。

圖5 本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置實施例之一電路原理圖三。

圖6 本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置實施例之二電路原理圖。

圖7 本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置實施例之三電路原理圖。

圖8 本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置的電阻與半導(dǎo)體器件串聯(lián)電路原理圖。

圖9 本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置的恒流電路原理圖。

圖10本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置的反并聯(lián)半控型器件驅(qū)動電路原理圖。

圖11本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置封裝示意圖。

圖12本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置實施例之四電路原理圖。

圖13本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置實施例之四封裝圖。

圖14本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置實施例之五電路原理圖。

圖15本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置實施例之五封裝示意圖。

圖16本實用新型混合式器件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖17本實用新型混合式器件封裝示意圖。

具體實施方式

本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置的實施例之一,如圖2所示:

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括第一電容C1、半導(dǎo)體開關(guān)(A),所需驅(qū)動的半控型器件SCR1(單向晶閘管)兩端的電壓信號通過第一電容C1傳遞至半導(dǎo)體開關(guān)(A)的控制端,半導(dǎo)體開關(guān)(A)串聯(lián)在半控型器件SCR1的驅(qū)動回路中。注:第一電容C1與半導(dǎo)體開關(guān)(A)連接為一電壓檢測開關(guān)。

半導(dǎo)體開關(guān)(A):由半導(dǎo)體器件、電阻組成,包括第一晶體管Q1(為三極管,也可采用場效應(yīng)管等等同器件)、檢測電路(B)、第一電阻R1,第一晶體管Q1為PNP型管,檢測電路(B)的輸入端通過第一電容C1與半控型器件SCR1的第一端連接,檢測電路(B)的輸出端與第一晶體管Q1的第二端連接,第一晶體管Q1的第一端、第一晶體管Q1的第三端串聯(lián)在半控型器件SCR1的驅(qū)動回路中,第一晶體管Q1的發(fā)射極為驅(qū)動信號輸入端,第一晶體管Q1的集電極與半控型器件SCR1的觸發(fā)極連接,第一電阻R1兩端分別與第一晶體管Q1的發(fā)射極、第一晶體管Q1的基極連接,用于提高電路的穩(wěn)定性,第一電阻R1根據(jù)需要選用。

檢測電路(B):為共發(fā)射極電路,包括第二晶體管Q2、第二電阻R2、第三電阻R3、二極管D1,第二晶體管Q2為NPN型管,第二晶體管Q2的基極通過第一電容C1與半控型器件SCR1的陽極連接,第二晶體管Q2的集電極通過第三電阻R3與第一晶體管Q1的基極連接,第二晶體管Q2的發(fā)射極與半控型器件SCR1的陰極連接,二極管D1與第二晶體管Q2的發(fā)射極、第二晶體管Q2的基極反向并聯(lián),第二電阻R2兩端分別與第二晶體管Q2的發(fā)射極、第二晶體管Q2的基極連接,用于提高電路的穩(wěn)定性,第三電阻R3用于限流,第二電阻R2、第三電阻R3根據(jù)需要選用。

工作原理:為方便理解和描述,現(xiàn)以半控型器件SCR1并聯(lián)一二極管DA為例,在半控型器件SCR1截止到導(dǎo)通區(qū)間,半控型器件SCR1兩端存在很高的dv/dt(電壓變化率),由于電容兩端電壓不能突變的物理特征,第一電容C1通過比較大的電流,在半控型器件SCR1兩端電位差小于半控型器件SCR1的通態(tài)電壓(一般為1.1V至1.9V之間),且半控型器件SCR1兩端電位差的方向滿足半控型器件SCR1的導(dǎo)通電壓方向,且大于檢測電路(B)的第二晶體管Q2的開啟電壓時(約0.7V),通過第一電容C1的電流通過檢測電路(B)放大驅(qū)動第一晶體管Q1導(dǎo)通,第一晶體管Q1的J4端輸入的直流驅(qū)動信號傳遞到半控型器件SCR1,半控型器件SCR1兩端電壓達(dá)到半控型器件SCR1通態(tài)電壓時,半控型器件SCR1導(dǎo)通,達(dá)到驅(qū)動半控型器件SCR1導(dǎo)通盲區(qū)極小或無盲區(qū)導(dǎo)通的目的;在半控型器件SCR1導(dǎo)通后,半控型器件SCR1的第一端(陽極)對半控型器件SCR1的第三端(陰極)通態(tài)電壓呈現(xiàn)為平波信號,第一電容C1呈現(xiàn)高阻態(tài),第二晶體管Q2截止、第一晶體管Q1截止,完成驅(qū)動過程。

本實施例,半控型器件SCR1(單向晶閘管)的第一端、半控型器件SCR1(單向晶閘管)的第三端之間的電壓信號通過第一電容C1傳遞至半導(dǎo)體開關(guān)(A)的控制端,實際使用中也可以采用半控型器件SCR1(單向晶閘管)的第一端、半控型器件SCR1(單向晶閘管)的第二端之間的電壓信號通過第一電容C1傳遞至半導(dǎo)體開關(guān)(A)的控制端,見圖4,需要過零驅(qū)動時,也可以再增加相關(guān)輔助電路,見圖5。

本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置的實施例之二,如圖6所示:

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括第一電容C1、半導(dǎo)體開關(guān)(A)、檢測電路(B),半導(dǎo)體開關(guān)(A)為第一晶體管Q1,所需驅(qū)動的半控型器件SCR1(單向晶閘管)兩端的電壓信號通過檢測電路(B)、第一電容C1傳遞至半導(dǎo)體開關(guān)(A)的控制端,半導(dǎo)體開關(guān)(A)串聯(lián)在半控型器件SCR1的驅(qū)動回路中。檢測電路(B)的輸入端與半控型器件SCR1的第一端連接,檢測電路(B)的輸出端通過第一電容C1與第一晶體管Q1的第二端連接,第一晶體管Q1的第一端、第一晶體管Q1的第三端串聯(lián)在半控型器件SCR1的驅(qū)動回路中。

半導(dǎo)體開關(guān)(A):由第一晶體管Q1(半導(dǎo)體器件)、第一電阻R1組成,第一晶體管Q1為PNP型管,第一晶體管Q1的發(fā)射極為驅(qū)動信號輸入端,第一晶體管Q1的集電極與半控型器件SCR1的觸發(fā)極連接,第一電阻R1兩端分別與第一晶體管Q1的發(fā)射極、第一晶體管Q1的基極連接,用于提高電路穩(wěn)定性。

檢測電路(B):為共發(fā)射極電路,包括第二晶體管Q2、第七電阻R7、二極管D1、第二電阻R2、第三電阻R3,第二晶體管Q2為NPN型管,第二晶體管Q2的基極通過第七電阻R7與半控型器件SCR1的陽極連接,第二晶體管Q2的集電極通過第一電容C1與第一晶體管Q1的基極連接,第二晶體管Q2的發(fā)射極與半控型器件SCR1的陰極連接,二極管D1與第二晶體管Q2的發(fā)射極、第二晶體管Q2的基極反向并聯(lián),第二電阻R2與二極管D1并聯(lián),第三電阻R3為第一電容C1的放電電阻。

工作原理:為方便理解和描述,現(xiàn)以半控型器件SCR1并聯(lián)一二極管DA為例,在半控型器件SCR1兩端電壓小于半控型器件SCR1的通態(tài)電壓時,且正向電壓達(dá)到檢測電路(B)的第二晶體管Q2的開啟電壓時(約0.7V),檢測電路(B)通過第一電容C1控制半導(dǎo)體開關(guān)(A)導(dǎo)通,第一晶體管Q1連接的J4端輸入的直流驅(qū)動信號傳遞至半控型器件SCR1,半控型器件SCR1兩端電壓達(dá)到半控型器件SCR1通態(tài)電壓時,半控型器件SCR1導(dǎo)通,達(dá)到驅(qū)動半控型器件SCR1導(dǎo)通盲區(qū)極小或無導(dǎo)通盲區(qū)的目的;在半控型器件SCR1導(dǎo)通后,半控型器件SCR1的第一端(陽極)對半控型器件SCR1的第三端(陰極)通態(tài)電壓呈現(xiàn)為平波信號,第一電容C1呈現(xiàn)高阻態(tài),第一晶體管Q1截止,完成驅(qū)動過程。

本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置的實施例之三,如圖7所示:

一種半控型器件驅(qū)動裝置,包括第一電容C1、半導(dǎo)體開關(guān)(A),所需驅(qū)動的半控型器件TR1(雙向晶閘管)兩端的電壓信號通過第一電容C1傳遞至半導(dǎo)體開關(guān)(A)的控制端,半導(dǎo)體開關(guān)(A)串聯(lián)在半控型器件TR1的驅(qū)動回路中。注:第一電容C1與半導(dǎo)體開關(guān)(A)連接為一電壓檢測開關(guān)。

半導(dǎo)體開關(guān)(A):由半導(dǎo)體器件、電阻組成,包括第一晶體管Q1、第一電阻R1、檢測電路(B),第一晶體管Q1為NPN型管,檢測電路(B)的輸入端通過第一電容C1與半控型器件TR1的第一端連接,檢測電路(B)的輸出端與第一晶體管Q1的第二端連接,第一晶體管Q1的第一端、第一晶體管Q1的第三端串聯(lián)在半控型器件TR1的驅(qū)動回路中,第一晶體管Q1的發(fā)射極為驅(qū)動信號輸入端,第一晶體管Q1的集電極與半控型器件TR1的觸發(fā)極連接,第一電阻R1兩端分別與第一晶體管Q1的發(fā)射極、第一晶體管Q1的基極連接,用于提高電路穩(wěn)定性。

檢測電路(B):包括第二晶體管Q2、第三晶體管Q3、第四晶體管Q4、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4,第四晶體管Q4為NPN型管,第二晶體管Q2、第三晶體管Q3為PNP型管,第二晶體管Q2的發(fā)射極與第三晶體管Q3的基極連接,第二晶體管Q2的基極與第三晶體管Q3的發(fā)射極連接,第二晶體管Q2的基極通過第一電容C1與半控型器件TR1的第二陽極(第一端)連接,第二晶體管Q2的集電極與第一晶體管Q1的基極連接,第二晶體管Q2的發(fā)射極與半控型器件TR1的第一陽極(第三端)連接,第四晶體管Q4的基極與第三晶體管Q3的集電極連接,第四晶體管Q4的集電極與第二晶體管Q2的發(fā)射極連接,第四晶體管Q4的發(fā)射極與第一晶體管Q1的基極連接,第二晶體管Q2為共發(fā)射極電路,第四晶體管Q4用于進(jìn)一步對第三晶體管Q3輸出信號進(jìn)行放大,使得檢測電路(B)對信號的正負(fù)波對稱放大,第二電阻R2兩端分別與第二晶體管Q2的發(fā)射極、第二晶體管Q2的基極連接,第四電阻R4兩端分別與第四晶體管Q4的發(fā)射極、第四晶體管Q4的基極連接,用于提高電路的穩(wěn)定性,第三電阻R3串聯(lián)在檢測電路(B)的輸出端,用于限流,第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4根據(jù)需要選用。

工作原理:在半控型器件TR1截止到導(dǎo)通區(qū)間,半控型器件TR1兩端存在很高的dv/dt(電壓變化率),由于電容兩端電壓不能突變的物理特征,第一電容C1通過比較大的電流,在半控型器件TR1兩端電位差小于半控型器件TR1的通態(tài)電壓(約1.1V至1.9V),且半控型器件TR1兩端電位差的方向滿足半控型器件TR1的導(dǎo)通電壓方向,且大于檢測電路(B)的第二晶體管Q2或第三晶體管Q3的開啟電壓時(約0.7V),通過第一電容C1的電流通過檢測電路(B)放大驅(qū)動第一晶體管Q1導(dǎo)通,第一晶體管Q1的發(fā)射極連接的J4端輸入的直流驅(qū)動信號傳遞至半控型器件TR1,半控型器件TR1兩端電壓達(dá)到半控型器件TR1通態(tài)電壓時,半控型器件TR1導(dǎo)通,達(dá)到驅(qū)動半控型器件TR1導(dǎo)通盲區(qū)極小或無導(dǎo)通盲區(qū)的目的;在半控型器件TR1導(dǎo)通后,半控型器件TR1的第一端(第二陽極)對半控型器件TR1的第三端(第一陽極)通態(tài)電壓呈現(xiàn)為平波信號,第一電容C1呈現(xiàn)高阻態(tài),第二晶體管Q2截止(或第三晶體管Q3截止)、第一晶體管Q1截止,完成驅(qū)動過程。

注:第一電容C1可并聯(lián)一電阻與半導(dǎo)體器件的串聯(lián)電路(如圖8)用于改善當(dāng)半控型器件(晶閘管)用于控制較低的交流電壓或較小的負(fù)載電流時,零點到半控型器件導(dǎo)通區(qū)間電壓上升速率的影響,通過串聯(lián)電路的電流用于在半控型器件兩端電位差大于其通態(tài)電壓時控制半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通;為進(jìn)一步降低功耗,可以把半導(dǎo)體開關(guān)的第一晶體管Q1改為如圖9所示的恒流電路。以上實施例,利用電容其兩端電壓不能突變的物理特征,從半控型器件截止到半控型器件導(dǎo)通即在半控型器件兩端將出現(xiàn)電壓拐點時,其通過電容的電流為最大,半導(dǎo)體開關(guān)可得到最大的驅(qū)動電流,同時晶閘管導(dǎo)通后其通態(tài)電壓呈現(xiàn)的是一端較為平直的波形,其相當(dāng)于一個直流電壓,此時通過電容的電流幾乎為零,半導(dǎo)體開關(guān)對通過第一電容C1的電流進(jìn)行放大,對第一電容的容量要求低,一般工況下,只要1nF至47nF即可達(dá)到滿意效果(可以陶瓷貼片電容),第一電容C1也可以串聯(lián)一限流電阻,阻值建議在10歐姆左右選取,第一電容C1的容量及與其串聯(lián)的限流電阻的阻值不宜太大,半導(dǎo)體開關(guān)僅為一包括晶體管、電阻的電路,電路簡單成本低,實際應(yīng)用時也可以增加控制端口,其仍在本專利保護(hù)范圍內(nèi)。

當(dāng)用于兩個反向并聯(lián)的半控型器件驅(qū)動時第一電容C1可以復(fù)用,如圖10所示,工作原理相同,仍在本實用新型保護(hù)范圍內(nèi)。

為了方便使用,可以對以上所述的本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置封裝為一體,如圖11所示,其包括前面所述的半控型器件驅(qū)動裝置,還包括第一引腳J1、第二引腳J2、第三引腳J3、第四引腳J4,半控型器件驅(qū)動裝置封裝在一絕緣材料中,半導(dǎo)體開關(guān)的控制端通過第一電容與第一引腳J1連接,半導(dǎo)體開關(guān)的輸出端回路的信號輸出端分別連接第二引腳J2、第四引腳J4,第三引腳J3用于與半導(dǎo)體開關(guān)連接形成工作回路。

本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置的實施例之四,原理圖如圖12所示:

為了方便使用和控制,其包括前面半控型器件驅(qū)動裝置,還包括第一引腳J1、第二引腳J2、第三引腳J3、第四引腳J4、光電耦合器OPT1、控制引腳(JA、JB),半導(dǎo)體開關(guān)(A)的控制端通過第一電容C1與第一引腳J1連接,半導(dǎo)體開關(guān)(A)的輸出回路的信號輸出端分別連接第二引腳J2、第四引腳J4,第三引腳J3與半導(dǎo)體開關(guān)(A)連接形成工作回路,光電耦合器OPT1用于控制半控型器件的驅(qū)動信號,光電耦合器OPT1的控制端與控制引腳(JA、JB)連接,光電耦合器OPT1、半控型器件SCR1驅(qū)動裝置封裝在一絕緣材料中,如圖13所示。

本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置的實施例之五,原理圖如圖14所示:

為了方便使用和控制,增加通用性,其包括前面所述的半控型器件驅(qū)動裝置,還包括第一引腳J1、第二引腳J2、第三引腳J3、第四引腳J4、光電耦合器OPT1、穩(wěn)壓器件Z1、第二電容C2、二極管D2、控制引腳(JA、JB),半導(dǎo)體開關(guān)的控制端通過第一電容與第一引腳J1連接,半導(dǎo)體開關(guān)(A)的輸出回路的信號輸出端分別連接第二引腳J2、第四引腳J4,光電耦合器OPT1用于控制半控型器件SCR1的驅(qū)動信號,光電耦合器OPT1的控制端與控制引腳(JA、JB)連接,外部信號源輸入的信號通過第四引腳J4、二極管D2整流、第二電容C2濾波、半控型器件驅(qū)動裝置傳遞至第二引腳J2,半導(dǎo)體開關(guān)(A)的控制端通過第一電容C1與第一引腳J1連接,第三引腳J3用于與半導(dǎo)體開關(guān)(A)連接形成工作回路,穩(wěn)壓器件Z1通過二極管D2與第二電容C2并聯(lián)(或穩(wěn)壓器件Z1與第二電容C2并聯(lián)),二極管D2、第二電容C2、光電耦合器OPT1、穩(wěn)壓器件Z1、半控型器件驅(qū)動裝置封裝在一絕緣材料中(元器件可以根據(jù)需要增減),如圖13所示的封裝示意圖;如需增加外置電容或第二電容C2外置,可增加第五引腳J5,第五引腳J5與二極管D2輸出端連接,第五引腳J5用于連接第二電容C2或連接外置電容,按圖15所示的封裝示意圖。

以上實施例半導(dǎo)體開關(guān)(A)為一半導(dǎo)體開關(guān)電路,半導(dǎo)體開關(guān)(A)電路的工作電源由直流驅(qū)動信號提供,無需另外外接工作電源,由于本實用新型半控型器件驅(qū)動裝置具有節(jié)流驅(qū)動作用,第二電容C2可以采用1到10微法陶瓷貼片電容,可多個小容量并聯(lián)使用,本實施例的第四引腳J4可以直接通過一限流電阻由半控型器件所在的電網(wǎng)直接(無變壓器隔離)供電(如中性線,或相對于半控型器件的另一相電),該限流電阻也可以封裝在一起,工作原理相同,仍在本實用新型保護(hù)范圍內(nèi)。

一種混合式器件,如圖16所示,

其包括前面所述的半控型器件驅(qū)動裝置(A)、半控型器件SCR1、第一電極J1、第二電極J2、第三電極J3;半控型器件驅(qū)動裝置(A)與半控型器件SCR1連接,第一電極J1內(nèi)部端與半控型器件SCR1的第一端連接,第二電極J2的內(nèi)部端與半控型器件SCR1的第三端連接,第三電極J3的內(nèi)部端與半控型器件驅(qū)動裝置(A)連接,外部驅(qū)動信號通過第三電極J3、半控型器件驅(qū)動裝置(A)連接至半控型器件SCR1的第二端;半控型器件驅(qū)動裝置(A)、半控型器件SCR1封裝在一絕緣材料中,第一電極J1的外部端、第二電極J2外部端、第三電極J3的外部端用于與外部連接,如圖17所示的封裝示意圖,具有通用性好,方便替代現(xiàn)有的傳統(tǒng)單向晶閘管或雙向晶閘管等半控型器件,達(dá)到無導(dǎo)通盲區(qū)或?qū)^(qū)極小、驅(qū)動電流小的目的。

以上各實施例封裝工藝溫度要求可達(dá)185攝氏度封裝(最低建議不低于125攝氏度封裝),本實用新型的封裝示意圖并不對引腳做標(biāo)注,是考慮引腳排列順序與對應(yīng)電路的連接關(guān)系可根據(jù)工藝和外部配套產(chǎn)品情況可以任意排列,同時其外形不做限定,可按現(xiàn)有傳統(tǒng)封裝外形及引腳方式。

綜上所述本實用新型具有以下優(yōu)點:

1.電路簡單、可靠性高、體積小、功耗小、成本低;

2.在不大于半控型器件的通態(tài)電壓時半導(dǎo)體開關(guān)提前導(dǎo)通,克服了先前相關(guān)技術(shù)客觀存在的驅(qū)動盲區(qū),并克服了半控型器件由得到驅(qū)動信號到其導(dǎo)通存在的響應(yīng)速度帶來的驅(qū)動盲區(qū),使得半控型器件無導(dǎo)通盲區(qū)或?qū)^(qū)極小,大大減少對電網(wǎng)的諧波污染和干擾,并具有節(jié)流效果,減少驅(qū)動源的能耗和體積。

3.采用第一電容為耦合元件,其不存在有功功耗,利用半控型器件兩端電壓截止到導(dǎo)通區(qū)間電壓變化率高,半控型器件導(dǎo)通后其兩端電壓呈現(xiàn)較為平直波形的物理特征,在半控型器件未導(dǎo)通時電容的容抗小,通過電容電流大,容易滿足無盲區(qū)或極小盲區(qū)控制半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通,在半控型器件導(dǎo)通后,通過電容的電流能保持一定的工作時間(以達(dá)到半控型器件導(dǎo)通的穩(wěn)定性),然后電容的容抗快速趨于無窮大,半導(dǎo)體開關(guān)快速截止,起到無盲區(qū)或盲區(qū)極小、節(jié)流驅(qū)動的作用。

4.第一電容的容量要求極小,可以在1nF到47nF之間選取,采用陶瓷貼片電容即可,體積小,方便封裝。

5.本實用新型混合式器件,可以按現(xiàn)有傳統(tǒng)半控型器件的封裝形式封裝,能方便替代現(xiàn)有傳統(tǒng)半控型器件,具有導(dǎo)通盲區(qū)小或無,驅(qū)動平均電流小的優(yōu)點。

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