[發(fā)明專利]固態(tài)開關(guān)的高效驅(qū)動電路

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00811568.0
• 申請日: 2000-08-09
• 公開（公告）號: CN1369131A
• 公開（公告）日: 2002-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 小路易斯·A·蓋多;哈羅德·R·施內(nèi)特茲卡
• 申請（專利權(quán)）人: 約克國際有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 李德山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于切換固態(tài)設(shè)備的驅(qū)動電路，尤其涉及用于切換可控硅整流器的驅(qū)動電路。

背景技術(shù)

電動機(jī)經(jīng)常使用??“可控硅整流器”(“SCRs”)，也稱為“半導(dǎo)體閘流管”，作為電機(jī)控制電路的一部分。SCR可被認(rèn)為是一個可切換的二極管，具有三個端子：柵極、陽極和陰極。如果在該SCR的陽極和陰極之間施加一個小于擊穿電壓的供電電壓，而不施加?xùn)艠O“觸發(fā)”電流或電壓(觸發(fā)信號)，則該SCR“截止”，即，從陽極到陰極沒有電流流過。如果施加?xùn)艠O一個觸發(fā)信號，則該SCR的擊穿電壓下降到小于陽極和陰極之間施加的電壓，而且該SCR“導(dǎo)通”，即，電流通過該SCR從陽極流到陰極。如果通過SCR的電流保持高于保持電流的話，該半導(dǎo)體閘流管一旦導(dǎo)通就能保持導(dǎo)通，而不論柵極有無觸發(fā)信號。為使陽極到陰極電壓在SCR之間下降最小，以及使在SCR耗散的功率最小，在柵極施加觸發(fā)信號的時間應(yīng)與電流從陽極流過陰極的時間一樣長。為使SCR截止，陽極到陰極電流必須下降到一個低于該設(shè)備的保持電流值的值。

觸發(fā)電路，或驅(qū)動電路，提供觸發(fā)器信號來導(dǎo)通SCR。設(shè)計人員在設(shè)計觸發(fā)電路時要考慮兩個變量。首先，觸發(fā)電路的電源通常是DC電源，因此可能出現(xiàn)不想要的電壓起伏。這些不想要的電壓起伏通常是通過從降壓器得到DC電壓源導(dǎo)致的，這種降壓器包括從交流(AC)電源線饋入的一個全波電橋和一個電容性輸入濾波器。這些不想要的電壓起伏是由AC電源線變化和變壓器負(fù)載調(diào)節(jié)效果造成的。第二，柵極觸發(fā)電壓，即，觸發(fā)SCR所需的柵極到陰極電壓隨SCR而異。另外，必需的觸發(fā)電壓信號取決于SCR是導(dǎo)通，還是截止和將導(dǎo)通。因此，驅(qū)動電路必須設(shè)計為導(dǎo)通可能遇到的所有SCR，即，在一個特定類型的SCR中的所有SCR。此外，為節(jié)省功率，觸發(fā)電路必須使用該源電壓的最小電流，但仍必須提供一個足以觸發(fā)該SCR的電壓。

對此問題已有一個解決方案，提供一個觸發(fā)電路使用可切換的電流源，該電流源包括一個三端線性電壓調(diào)節(jié)器，以提供一個足以導(dǎo)通一種已知類型的SCR中所有SCR的觸發(fā)信號。然而，這些觸發(fā)電路本身消耗大量的功率，這就需要散熱片和大電源變壓器。調(diào)節(jié)器、散熱片以及變壓器使驅(qū)動電路的尺寸和成本增大。因此，需要一種觸發(fā)電路來提供導(dǎo)通SCR所需的適當(dāng)觸發(fā)信號，但不需要相關(guān)尺寸和成本有約束的三端電壓調(diào)節(jié)器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是對現(xiàn)有技術(shù)觸發(fā)電路的改進(jìn)，因?yàn)樗峁┯|發(fā)電流以導(dǎo)通SCR所需的電平而無需三端電壓調(diào)節(jié)器，由此能降低功耗。

與本發(fā)明一致的系統(tǒng)包括一個觸發(fā)電路用于觸發(fā)具有一個控制端的硅設(shè)備，其中該硅設(shè)備易受本征控制需求變化的影響。該觸發(fā)電路包括一個直流(DC)供電電壓源，以及一個DC-DC電流型Buck轉(zhuǎn)換器，用于將該供電電壓轉(zhuǎn)換為一個輸出DC電流，該DC電流不容易遭受由于供電電壓的變化導(dǎo)致的非想望變化的影響，該Buck轉(zhuǎn)換器提供控制端子一個最小電流以導(dǎo)通該硅設(shè)備，而不管本征控制需求是否變化。該硅設(shè)備可包括一個可控硅整流器(SCR)，它有柵極端、陽極端和陰極端，其中控制端為柵極端，而且其中本征控制需求的變化為本征柵極-對陰極控制電流和電壓需求的變化。

上面的總結(jié)和下面的詳細(xì)描述不應(yīng)限制本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。它們?yōu)槠渌藛T實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供了例子和說明。構(gòu)成本發(fā)明詳細(xì)描述一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，與這些描述一起說明本發(fā)明的原理。

附圖說明

附圖示意了本發(fā)明的幾個實(shí)施例，它們與這些描述一起用于說明本發(fā)明的原理。在附圖中，

圖1為與本發(fā)明一致的觸發(fā)電路、SCR、電源以及負(fù)載的原理圖；以及

圖2為圖1所示的電感148之間電壓和通過電流與時間關(guān)系圖。

具體實(shí)現(xiàn)方式

下面對本發(fā)明實(shí)施例的描述參考這些附圖。

圖1為與本發(fā)明一致的觸發(fā)電路100、SCR?108、負(fù)載110以及電源112的原理圖。觸發(fā)的固態(tài)設(shè)備為SCR?108，它有控制或柵極端102、公共輸入或陽極端106以及輸出或陰極端104。如果在陽極106和陰極104之間建立了一個適當(dāng)?shù)碾娢徊畹脑挘瑐鬟f柵極電流到柵極102內(nèi)再到陰極104觸發(fā)SCR?108。當(dāng)SCR?108被觸發(fā)時，在陽極106和陰極104之間有電流流過。