專利名稱：晶閘管的微功率觸發(fā)方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體開關(guān)器件應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是涉及晶閘管，即可控硅的觸發(fā)方法及電路，特別是涉及晶閘管的微功率觸發(fā)方法及電路。
背景技術(shù)：
晶閘管即晶體閘流管，俗稱可控硅，是一種四層三端的半導(dǎo)體開關(guān)器件。將兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)連接用于交流電路，尤其是在控制電力電路的時(shí)候，相比傳統(tǒng)的有觸點(diǎn)開關(guān)，有著無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。晶閘管在施加不高于其轉(zhuǎn)折電壓的正向電壓條件下，必須注入足夠強(qiáng)度和足夠時(shí)間的門電極觸發(fā)電流IGT才能令其導(dǎo)通。因?yàn)槭┘拥氖墙涣麟妷?，所述晶閘管導(dǎo)通后又在陽(yáng)極電壓UA變?yōu)樨?fù)值時(shí)關(guān)斷，因而還需要UA再次變?yōu)檎禃r(shí)重新注入觸發(fā)電流。所以，晶閘管在控制交流電路時(shí)，所需門電極觸發(fā)信號(hào)是一個(gè)有著一定電流強(qiáng)度和一定時(shí)間寬度，并且和陽(yáng)極電壓同步的連續(xù)脈沖。晶閘管的電流容量越大，所需觸發(fā)脈沖的電流強(qiáng)度就越高。例如1000安的晶閘管，其觸發(fā)電流常常要求達(dá)到安培級(jí)，一般的晶閘管所需的觸發(fā)電流也通常要求達(dá)到毫安級(jí)，這樣就必然造成晶閘管用作交流靜止開關(guān)時(shí)，須有笨重的觸發(fā)電路裝置和較高的成本。同時(shí)，不同功率及不同應(yīng)用場(chǎng)合的晶閘管需要不同的觸發(fā)電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種晶閘管的微功率觸發(fā)方法及電路。使用本發(fā)明的方法及電路，可以用同樣的觸發(fā)電路去適應(yīng)不同功率或不同應(yīng)用場(chǎng)合的晶閘管，并且，即使觸發(fā)電流遠(yuǎn)低于晶閘管標(biāo)稱的觸發(fā)電流值時(shí)，仍能使晶閘管穩(wěn)定可靠地觸發(fā)。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)提出一種晶閘管的微功率觸發(fā)方法，包括將兩晶閘管Th1、Th2反向并聯(lián)連接，用于控制交流或直流電路，還包括如下步驟
(1)網(wǎng)絡(luò)N連接所述兩晶閘管Th1、Th2的門電極G1、G2；(2)令所述網(wǎng)絡(luò)N的阻抗值z(mì)趨于零；此時(shí)，被施加正向電壓的晶閘管Th1或者Th2觸發(fā)導(dǎo)通，并且觸發(fā)電流IG1＝IG2遠(yuǎn)小于該兩晶閘管標(biāo)稱的最小可觸發(fā)電流，一般小于1mA。
本發(fā)明的目的還可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、使用一種晶閘管的微功率觸發(fā)電路，依賴其觸發(fā)控制的主電路包括兩反向并聯(lián)連接的晶閘管Th1、Th2，用于控制交流或直流電路，二端網(wǎng)絡(luò)N的一端連接所述晶閘管Th1的門電極G1，所述網(wǎng)絡(luò)N的另一端連接所述晶閘管Th2的門電極G2；控制電路C借助熱、磁、光或機(jī)械力的作用使二端網(wǎng)絡(luò)N的阻抗值z(mì)趨于零，從而所述兩晶閘管中被施加正向電壓的晶閘管Th1或者Th2觸發(fā)導(dǎo)通，開關(guān)或調(diào)節(jié)所述交流或直流信號(hào)或者電力。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明晶閘管的微功率觸發(fā)方法及電路的技術(shù)效果在于1、晶閘管所需觸發(fā)電流低，即使觸發(fā)電流遠(yuǎn)低于晶閘管標(biāo)稱的觸發(fā)電流值時(shí)，晶閘管仍能穩(wěn)定可靠觸發(fā)，應(yīng)用成本低；2、同樣的觸發(fā)電路可以適用于不同功率及不同應(yīng)用場(chǎng)合的晶閘管；3、用于交流回路時(shí)，正反向電壓波形畸變極小并連續(xù)過零，因而對(duì)電網(wǎng)的污染很小甚至可以忽略不計(jì)。


圖1是本發(fā)明晶閘管的微功率觸發(fā)方法及電路的原理電路圖；圖2是所述發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)N是受控繼電器的觸點(diǎn)J時(shí)的電路圖；圖3是所述發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)N是半導(dǎo)體模擬開關(guān)AS時(shí)的電路圖；圖4是所述半導(dǎo)體模擬開關(guān)AS是光敏雙向二極管時(shí)本發(fā)明的電路圖；圖5是所述半導(dǎo)體模擬開關(guān)AS是光敏MOSFET繼電器時(shí)本發(fā)明的電路圖；圖6和圖7是本發(fā)明電路中增加阻抗匹配電路的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。
本發(fā)明晶閘管的微功率觸發(fā)方法，如圖1所示，包括將兩晶閘管Th1、Th2反向并聯(lián)連接，用于控制交流或直流電路，還包括如下步驟(1)用網(wǎng)絡(luò)N連接所述兩晶閘管Th1、Th2的門電極G1、G2；(2)令所述網(wǎng)絡(luò)N的阻抗值z(mì)趨于零，可以令所述網(wǎng)絡(luò)N的阻抗值Z與電源同步地或用于直流電源時(shí)一次性地趨于零，也可以是令所述網(wǎng)絡(luò)N的阻抗值Z連續(xù)或步進(jìn)地趨于零。
此時(shí)，被施加正向電壓的晶閘管Th1或者Th2觸發(fā)導(dǎo)通，并且觸發(fā)電流IG1＝IG2遠(yuǎn)小于該兩晶閘管標(biāo)稱的最小可觸發(fā)電流，一般小于1mA。本發(fā)明中，所述連接于兩晶閘管Th1、Th2門電極G1、G2之間的網(wǎng)絡(luò)N是二端無源網(wǎng)絡(luò)。圖1中，所述二端無源網(wǎng)絡(luò)是阻抗元件Z，該阻抗元件Z的阻抗值z(mì)為固定或可控調(diào)節(jié)的，當(dāng)為固定阻抗時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流IG1或IG2的大小取決于晶閘管本身固有特性及晶閘管陰極K1/K2、陽(yáng)極A1/A2兩端的電壓并自行調(diào)整；當(dāng)為可變阻抗元件Z’時(shí)，則可調(diào)節(jié)阻抗值z(mì)的大小，相應(yīng)電流IG1或IG2減小或增大，從而晶閘管T1或T2導(dǎo)通或截止。因此，使用本發(fā)明的觸發(fā)電路可以適應(yīng)不同功率及不同應(yīng)用場(chǎng)合的晶閘管。
如圖2所示，所述二端無源網(wǎng)絡(luò)是受控繼電器的觸點(diǎn)J，通過控制觸點(diǎn)J的開閉而可達(dá)到控制回路通斷的目的。
本發(fā)明晶閘管的微功率觸發(fā)電路，如圖1至7所示，依賴其觸發(fā)控制的主電路包括兩反向并聯(lián)或通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)反向并聯(lián)連接的晶閘管Th1、Th2，用于控制交流或直流電路，二端網(wǎng)絡(luò)N的一端連接所述晶閘管Th1的門電極G1，所述網(wǎng)絡(luò)N的另一端連接所述晶閘管Th2的門電極G2；如圖1所示，控制電路C借助熱、磁、光或機(jī)械力的作用使二端網(wǎng)絡(luò)N的阻抗值z(mì)趨于零，從而所述兩晶閘管中被施加正向電壓的晶閘管Th1或者Th2觸發(fā)導(dǎo)通，開關(guān)或調(diào)節(jié)所述交流或直流信號(hào)或者電力。
圖2為本發(fā)明觸發(fā)電路實(shí)例，所述二端無源網(wǎng)絡(luò)是受控繼電器的觸點(diǎn)J，通過控制觸點(diǎn)J的開閉而可達(dá)到控制回路通斷的目的。當(dāng)觸點(diǎn)J閉合時(shí)，晶閘管T1、T2中加正向電壓的晶閘管將導(dǎo)通。本電路實(shí)例中，典型的元器件是各種類型的繼電器、機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)，如電磁繼電器、壓電繼電器、靜電繼電器、電附著繼電器、熱繼電器等。通過簡(jiǎn)單的控制繼電器線圈來控制觸點(diǎn)J的開閉，從而達(dá)到控制回路通斷的目的，同時(shí)，前述部分元器件具備控制回路與主回路完全隔離的功能。
圖3亦為本發(fā)明觸發(fā)電路實(shí)例，圖中所述網(wǎng)絡(luò)N是半導(dǎo)體模擬開關(guān)AS，通過C1、C2兩端來控制G1、G2兩端的阻抗大小，從而達(dá)到控制回路電流大小或回路通斷的目的。圖4與圖5是所述網(wǎng)絡(luò)N是半導(dǎo)體模擬開關(guān)AS時(shí)本發(fā)明的觸發(fā)電路實(shí)例；其中，圖4中所述半導(dǎo)體模擬開關(guān)AS是光敏雙向二極管或漏電流極小的光敏雙向可控硅，圖5中所述半導(dǎo)體模擬開關(guān)AS是光敏MOSFET繼電器，所述半導(dǎo)體模擬開關(guān)AS還可以是頻敏、光敏、壓敏、力敏、濕敏、氣敏、磁敏或生物敏感阻抗器件等。圖6和圖7為基本方法的衍生應(yīng)用，特點(diǎn)是增加了阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，如此，在某些特定應(yīng)用場(chǎng)合，晶閘管Th1與Th2可為不同型號(hào)，匹配有阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的晶閘管功率可以很小。
本發(fā)明的典型應(yīng)用驗(yàn)證試驗(yàn)之一為甘肅某大型企業(yè)的三相380V100KW井式滲碳熱處理控制爐，晶閘管為國(guó)產(chǎn)KP系列200A/800V普通晶閘管，觸發(fā)方法及電路為繼電器觸點(diǎn)開閉過零觸發(fā)。1991年使用至今，仍在可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。而在此前使用相同的晶閘管及復(fù)雜而昂貴的傳統(tǒng)的移相觸發(fā)控制方法加諧波濾波電路，每年均需維修數(shù)次或更換一到數(shù)次晶閘管。
其它更多的試驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，使用多種電流/電壓、多種型號(hào)及廠家的晶閘管(如飛利浦、西門子及國(guó)內(nèi)多家)進(jìn)行驗(yàn)證，證明該方法及電路能以微功率可靠穩(wěn)定觸發(fā)各種類型的晶閘管，觸發(fā)電流均小于1mA。
本發(fā)明中，所述控制電路C屬現(xiàn)有技術(shù)，此處就不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種晶閘管的微功率觸發(fā)方法，包括將兩晶閘管(Th1、Th2)反向并聯(lián)連接，用于控制交流或直流電路，其特征在于，還包括如下步驟(1)用網(wǎng)絡(luò)(N)連接所述兩晶閘管(Th1、Th2)的門電極(G1、G2)；(2)令所述網(wǎng)絡(luò)(N)的阻抗值z(mì)趨于零；此時(shí)，被施加正向電壓的晶閘管(Th1)或者(Th2)觸發(fā)導(dǎo)通，并且觸發(fā)電流IG1＝IG2遠(yuǎn)小于該兩晶閘管標(biāo)稱的最小可觸發(fā)電流，一般小于1mA。
2.如權(quán)利要求1所述的晶閘管的微功率觸發(fā)方法，其特征在于在所述步驟(2)中，是令所述網(wǎng)絡(luò)(N)的阻抗值Z與電源同步地或用于直流電源時(shí)一次性地趨于零。
3.如權(quán)利要求1所述的晶閘管的微功率觸發(fā)方法，其特征在于在所述步驟(2)中，是令所述網(wǎng)絡(luò)(N)的阻抗值Z連續(xù)或步進(jìn)地趨于零。
4.如權(quán)利要求1所述的晶閘管的微功率觸發(fā)方法，其特征在于所述連接于兩晶閘管(Th1、Th2)門電極(G1、G2)之間的網(wǎng)絡(luò)(N)，是二端無源網(wǎng)絡(luò)。
5.如權(quán)利要求4所述的晶閘管的微功率觸發(fā)方法，其特征在于所述二端無源網(wǎng)絡(luò)是阻抗元件(Z)。
6.如權(quán)利要求5所述的晶閘管的微功率觸發(fā)方法，其特征在于所述阻抗元件(Z)是電阻值可控的阻抗元件。
7.如權(quán)利要求4所述的晶閘管的微功率觸發(fā)方法，其特征在于所述二端無源網(wǎng)絡(luò)是受控繼電器的觸點(diǎn)(J)。
8.如權(quán)利要求1所述的晶閘管的微功率觸發(fā)方法，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)(N)是半導(dǎo)體模擬開關(guān)(AS)。
9.如權(quán)利要求8所述的晶閘管的微功率觸發(fā)方法，其特征在于所述半導(dǎo)體模擬開關(guān)(AS)是光敏雙向二極管或光敏雙向可控硅。
10.如權(quán)利要求8所述的晶閘管的微功率觸發(fā)方法，其特征在于所述半導(dǎo)體模擬開關(guān)(AS)是光敏MOSFET繼電器。
11.一種晶閘管的微功率觸發(fā)電路，依賴其觸發(fā)控制的主電路包括兩反向并聯(lián)連接的晶閘管(Th1、Th2)，用于控制交流或直流電路，其特征在于二端網(wǎng)絡(luò)(N)的一端連接所述晶閘管(Th1)的門電極(G1)，所述網(wǎng)絡(luò)(N)的另一端連接所述晶閘管(Th2)的門電極(G2)；控制電路(C)借助熱、磁、光或機(jī)械力的作用使二端網(wǎng)絡(luò)(N)的阻抗值z(mì)趨于零，從而所述兩晶閘管中被施加正向電壓的晶閘管(Th1)或者(Th2)觸發(fā)導(dǎo)通，開關(guān)或調(diào)節(jié)所述交流或直流信號(hào)或者電力。
全文摘要
一種晶閘管的微功率觸發(fā)方法和電路，包括將兩晶閘管(Th1、Th2)反向并聯(lián)連接，用于控制交流或直流電路，還包括如下步驟用網(wǎng)絡(luò)(N)連接所述兩晶閘管(Th1、Th2)的門電極(G1、G2)；令所述網(wǎng)絡(luò)(N)的阻抗值z(mì)趨于零；此時(shí)，被施加正向電壓的晶閘管(Th1)或者(Th2)觸發(fā)導(dǎo)通，并且觸發(fā)電流I
文檔編號(hào)H02M1/06GK1556587SQ200410015130
公開日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2004年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者王銳勛 申請(qǐng)人:王銳勛