專利名稱：一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測電路，尤其涉及一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路， 屬于電路檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，對大電流負載的控制常采用可控硅進行控制，可控硅串聯(lián)負載，直接連接交流輸入端，通過可控硅的導(dǎo)通或截止對負載進行開關(guān)控制，為了限制可控硅兩端電壓上升率過大，保證可控硅安全運行，一般在可控硅的兩端并聯(lián)RC阻容吸收電路，利用電容兩端電壓不能突變的特性來限制電壓上升率。由于外界干擾，有可能使可控硅誤動作，為了監(jiān)測可控硅是否正常導(dǎo)通或截止、對負載進行正確的開關(guān)控制，現(xiàn)有的技術(shù)通過檢測負載兩端的電壓，經(jīng)過電壓采集、波形整形輸出來判斷可控硅的交流開關(guān)是否正常工作。但是這種檢測方式存在明顯的缺陷，主要是可控硅截止時，由于RC阻容吸收電路的存在，和負載構(gòu)成串聯(lián)電路，負載兩端還有一定的電壓，尤其在干擾較大時，負載兩端的電壓更大，有可能使波形整形輸出端輸出不正確的信號，引起對可控硅的導(dǎo)通或截止進行誤判斷，導(dǎo)致檢測結(jié)果不準確。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種檢測電路，克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其能夠有效地避免開關(guān)電路中與可控硅兩端并聯(lián)的RC阻容吸收電路對檢測結(jié)果的影響，能夠準確檢測出可控硅元件的導(dǎo)通或截止工作狀態(tài)，同時能準確計算出可控硅的導(dǎo)通角。為實現(xiàn)以上目的，本實用新型提出的技術(shù)方案是一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其特征是，包括連接在交流輸入端的開關(guān)電路，與所述開關(guān)電路相連的電壓采集電路，與所述電壓采集電路相連的波形整形電路，與所述波形整形電路輸出相連的、可對所述波形整形電路輸出的數(shù)字信號進行處理的一控制單元。與所述開關(guān)電路相連的觸發(fā)電路。所述控制單元或為CPU、或為MCU、或為其它具備運算控制功能的控制器。所述觸發(fā)電路或為RC觸發(fā)、或為專用觸發(fā)芯片、或為一般可控硅觸發(fā)電路。所述開關(guān)電路包括串聯(lián)在交流輸入端之間的一可控硅、與所述可控硅串聯(lián)的一負載。所述觸發(fā)電路與所述可控硅控制極連接。所述可控硅兩端并聯(lián)RC阻容吸收電路，所述RC阻容吸收電路包含一 RC阻容吸收電路電阻和一 RC阻容吸收電路電容，所述RC阻容吸收電路電阻和RC阻容吸收電路電容相串聯(lián)。所述電壓采集電路包括由四個整流二極組成的橋式整流器，所述橋式整流器輸入端通過一串聯(lián)的降壓電阻連接至所述雙向可控硅的兩端，所述橋式整流器的輸出端連接至一光電耦合器的輸入端，所述橋式整流器的輸出端連接至一濾波電容，所述濾波電容與所述光電耦合器的輸入端相并聯(lián)。所述光電耦合器的輸入端為光源發(fā)光二極管，所述光電耦合器的輸出端為受光器
光敏三極管。所述的波形整形電路中包含整形三極管，所述整形三極管的基極通過一偏置電阻與參考工作電源連接，同時與所述光敏三極管的集電極連接，所述光敏三極管的發(fā)射極接地。所述整形三極管的發(fā)射極、集電極至少包括兩種接法，一種較佳的方案為所述整形三極管的發(fā)射極接地，所述整形三極管的集電極通過一偏置電阻與參考工作電源連接， 所述集電極同時與控制單元連接。整形三極管整形后的電壓數(shù)字信號通過集電極輸出后進入控制單元進行運算。另一種較佳的方案為所述整形三極管的發(fā)射極通過一偏置電阻與地相連，所述發(fā)射極同時與控制單元連接，所述整形三極管的集電極接參考工作電壓。整形三極管整形后的電壓數(shù)字信號通過集電極輸出后進入控制單元進行運算。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為本實用新型檢測電路可準確檢測可控硅元件的導(dǎo)通或截止，同時，通過波形整形電路輸出的方波信號的上升沿和下降沿推算出可控硅的導(dǎo)通角，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，導(dǎo)通或截止檢測準確可靠，導(dǎo)通角時刻準確，應(yīng)用范圍廣。

圖1為傳統(tǒng)可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路的電路原理圖(以雙向可控硅為例)；圖2為本實用新型一實例的電路原理圖(以雙向可控硅為例)；圖3為圖2交流輸入端輸入的正常交流電壓u (t)波形圖；圖4是與圖3交流電壓u(t)對應(yīng)的雙向可控硅兩端的電壓Up(t)波形圖；圖5為與圖2中對應(yīng)的波形整形電路輸出電壓Vo⑴波形圖；圖6為本實用新型的另一整形電路實例；圖7為與圖6中對應(yīng)的波形整形電路輸出電壓Vo’ (t)波形圖。圖中開關(guān)電路1，雙向可控硅Tl，負載RL，RC阻容吸收電路電容Cl，RC阻容吸收電路電阻Rl，電壓采集電路2，橋式整流器二極管Dl，橋式整流器二極管D2，橋式整流器二極管D3，橋式整流器二極管D4，降壓電阻R2，濾波電容C2，光電耦合器ICl，波形整形電路 3，整形三極管Ql，偏置電阻R3，偏置電阻R4，控制單元4，觸發(fā)電路5。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實例僅用于更加清楚說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。實施例1[0032]如圖2所示，為本實用新型的一實施例，一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路原理圖，包括開關(guān)電路1、電壓采集電路2、波形整形電路3、控制單元4和觸發(fā)電路5。開關(guān)電路1中包含串聯(lián)在交流輸入端之間的一雙向可控硅Tl和負載RL，雙向可控硅Tl和負載RL相串聯(lián)，RC阻容吸收電路電容Cl和RC阻容吸收電路電阻Rl串聯(lián)后并聯(lián)雙向可控硅Tl的兩端。雙向可控硅控制極連接觸發(fā)電路，觸發(fā)電路對雙向可控硅進行正常的觸發(fā)控制。電壓采集電路2中包含由整流二極管D1、整流二極管D2、整流二極管D3和整流二極管D4組成的橋式整流器、濾波電容C2、降壓電阻R2以及光電耦合器IC1。整流二極管 Dl的陽極與整流二極管D2的陰極相連，連接至雙向可控硅Tl的一端(P1)，整流二極管D4 的陽極與整流二極管D3的陰極相連，通過降壓電阻R2連接至雙向可控硅Tl的另外一端 (P2)，整流二極管Dl的陰極與整流二極管D4的陰極相連，作為橋式整流器的正端輸出連接至光電耦合器ICl輸入的陽極，即光源發(fā)光二極管的陽極，整流二極管D2的陽極與整流二極管D3的陽極相連，作為橋式整流器的負端輸出連接至光電耦合器ICl輸入的陰極，即光源發(fā)光二極管的陰極，濾波電容C2并聯(lián)于橋式整流器的正負端輸出，即并聯(lián)于光電耦合器 ICl的輸入端。波形整形電路3中包含整形三極管Ql，整形三極管Ql選用NPN型三極管，整形三極管Ql的基極與光電耦合器ICl的集電極連接，由光電耦合器ICl控制整形三極管Ql的工作狀態(tài)，從而控制整形三極管Ql集電極的輸出信號為電壓方波Vo (t)。整形三極管Ql的集電極與CPU連接，整形三極管Ql集電極輸出的電壓方波Vo (t)進入CPU，經(jīng)CPU存儲運算，即可通過整形三極管Ql集電極輸出方波信號的上升沿和下降沿以及高、低電平時間推算出雙向可控硅的導(dǎo)通角和雙向可控硅的導(dǎo)通或者截止工作狀態(tài)。整形三極管Ql的基極通過一偏置電阻R3與參考工作電壓Vcc連接。整形三極管Ql的集電極通過一偏置電阻R4 與參考工作電壓Vcc連接。整形三極管Ql的發(fā)射極和光電耦合器ICl的發(fā)射極相連，連接至地。
以下結(jié)合附圖說明本實用新型的工作原理如圖2、圖3、圖4和圖5所示，交流輸入端的交流電壓u(t)(其波形如圖3所示) 加在開關(guān)電路1兩端，當(dāng)雙向可控硅Tl處于截止狀態(tài)(即o-tl或者π -t2時間段)，雙向可控硅Tl的電阻處于無窮大，RC阻容電容C1、RC阻容電阻Rl和負載RL構(gòu)成串聯(lián)電路，雙向可控硅Tl兩端的電壓up (t)的計算公式如下Up(t) = (1/j ω Cl+Rl) (t) / (1/j ω C1+R1+RL) RL:為負載阻抗電壓up(t)波形如圖4所示，電壓up(t)經(jīng)過橋式整流器和濾波電容C2，輸入至光電耦合器ICl的光源發(fā)光二極，光電耦合器ICl的光源發(fā)光二極導(dǎo)通，光電耦合器ICl的受光器光敏三極管也導(dǎo)通，光電耦合器ICl的集電極輸出為低電平，整形三極管Ql截止，整形三極管Ql的集電極輸出電壓Vo⑴為高電平，輸出電壓Vo(t)的波形如圖5所示。當(dāng)雙向可控硅Tl處于導(dǎo)通狀態(tài)(即tl-π或者t2_2Ji時間段)，雙向可控硅Tl的電阻接近于零，雙向可控硅Tl兩端的電壓up(t)為低電平，電壓 ⑴波形如圖4所示，由于電壓up (t)為低電平，光電耦合器ICl的光源發(fā)光二極截止，光電耦合器ICl的受光器光敏三極管也截止，光電耦合器ICl的集電極輸出為高電平，整形三極管Ql導(dǎo)通，整形三極管 Ql的集電極輸出電壓Vo⑴為低電平，輸出電壓Vo⑴的波形如圖5所示。[0041]從圖5中可以看出，整形電路輸出電壓Vo (t)為方波信號，高電平持續(xù)時間為雙向可控硅Tl的截止時間，低電平持續(xù)時間為雙向可控硅Tl的導(dǎo)通時間，下降沿tl、t2為雙向可控硅Tl導(dǎo)通時刻，上升沿O、π為雙向可控硅Tl截止時刻，雙向可控硅的導(dǎo)通角為tl度或者(t2-Ji )度。因此，本實用新型的檢測電路通過測量輸出方波信號的高電平、低電平時間，檢測出可控硅的截止或者導(dǎo)通，通過輸出方波信號的上升沿和下降沿時刻，推算出可控硅的導(dǎo)通角和導(dǎo)通時刻。實施例2如圖6所示，在本實用新型的另一實例中，整形電路3中包含一整形三極管Q1，整形三極管Ql的基極與光電耦合器ICl的集電極連接，整形三極管Ql的基極通過一偏置電阻R3與參考工作電壓Vcc連接，整形三極管Ql的集電極與參考工作電壓Vcc連接，與參考工作電壓Vcc連接，整形三極管Ql的發(fā)射極通過一偏置電阻R4和光電耦合器ICl的發(fā)射極相連，連接至地。電路中其它部分與實施例1相同。整形后從整形三極管Ql的發(fā)射極輸出的數(shù)字信號為電壓方波Vo’(t)，并送入控制單元4進行運算處理，控制單元4通過計算整形后的電壓方波信號Vo’ (t)的高電平、低電平時間，檢測出可控硅的截止或者導(dǎo)通，通過輸出方波信號的上升沿和下降沿時刻，推算出可控硅的導(dǎo)通角和導(dǎo)通時刻。其電路原理和分析過程同實施例1相同，不同之處在于整形后的電壓方波Vo’ (t)從整形三極管Ql的發(fā)射極輸出，其波形與實施例1中的圖5整形電路輸出的電壓方波信號波形Vo (t)正好相反，如圖7所示。綜上所述，本實用新型的可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路能夠有效地避免開關(guān)電路中與可控硅兩端并聯(lián)的RC阻容吸收電路對檢測結(jié)果的影響，能夠準確檢測出可控硅元件的導(dǎo)通或截止工作狀態(tài)，同時能準確計算出可控硅的導(dǎo)通角，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，導(dǎo)通或截止檢測準確可靠，導(dǎo)通角時刻準確，應(yīng)用范圍廣。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其特征是，包括連接在交流輸入端的開關(guān)電路，與所述開關(guān)電路相連的電壓采集電路，與所述電壓采集電路相連的波形整形電路，與所述波形整形電路輸出相連的、可對所述波形整形電路輸出的數(shù)字信號進行處理的一控制單元，與所述開關(guān)電路相連的觸發(fā)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其特征是，所述開關(guān)電路包括串聯(lián)在交流輸入端之間的一可控硅、與所述可控硅串聯(lián)的一負載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其特征是，所述觸發(fā)電路與所述可控硅控制極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其特征是，所述可控硅兩端并聯(lián)RC阻容吸收電路，所述RC阻容吸收電路包含一 RC阻容吸收電路電阻和一 RC 阻容吸收電路電容，所述RC阻容吸收電路電阻和RC阻容吸收電路電容相串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其特征是，所述電壓采集電路包括由四個整流二極組成的橋式整流器，所述橋式整流器輸入端通過一串聯(lián)的降壓電阻連接至所述雙向可控硅的兩端，所述橋式整流器的輸出端連接至一光電耦合器的輸入端，所述橋式整流器的輸出端連接至一濾波電容，所述濾波電容與所述光電耦合器的輸入端相并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其特征是，所述光電耦合器的輸入端為光源發(fā)光二極管，所述光電耦合器的輸出端為受光器光敏三極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其特征是，所述的波形整形電路中包含整形三極管，所述整形三極管的基極通過一偏置電阻與參考工作電源連接，同時與所述光敏三極管的集電極連接，所述光敏三極管的發(fā)射極接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其特征是，所述整形三極管的發(fā)射極接地，所述整形三極管的集電極通過一偏置電阻與參考工作電源連接，所述集電極同時與控制單元連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，其特征是，所述整形三極管的發(fā)射極通過一偏置電阻與地相連，所述發(fā)射極同時與控制單元連接，所述整形三極管的集電極接參考工作電壓。
專利摘要本實用新型涉及一種檢測電路，屬于電路檢測技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種可控硅控制的交流開關(guān)檢測電路，包括連接在交流輸入端的開關(guān)電路，與所述開關(guān)電路相連的電壓采集電路，與所述電壓采集電路相連的波形整形電路，與所述波形整形電路輸出端連接的、可對所述波形整形電路輸出的數(shù)字信號進行處理的一控制單元，與所述開關(guān)電路相連的觸發(fā)電路。本實用新型可準確檢測出可控硅元件的導(dǎo)通或截止工作狀態(tài)，同時，通過波形整形電路輸出的方波信號的上升沿和下降沿推算出可控硅的導(dǎo)通角，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，導(dǎo)通或截止檢測準確可靠，導(dǎo)通角時刻準確，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號G01R31/27GK202189120SQ201120285988
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者丁央舟, 吳金炳, 周榮, 張杰良, 惠濱華, 諶清平 申請人:蘇州路之遙科技股份有限公司