一種三相可控矽開關自檢電路的製作方法
2023-06-10 10:02:36 1
一種三相可控矽開關自檢電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種三相可控矽開關自檢電路，包括：與雙向可控矽的第一陽極和第二陽極相連接，用於檢測所述雙向可控矽兩端電壓的電壓取樣電路；連接電壓取樣電路，用於對所述電壓取樣電路檢測到的雙向可控矽兩端電壓與預設電壓進行比較，並輸出比較結果的比較電路；通過光電隔離電路連接所述比較電路，用於對所述比較結果進行濾波處理的濾波電路；連接濾波電路，用於對濾波處理後的比較結果進行邏輯運算的邏輯運算電路；本實用新型提供的一種三相可控矽開關自檢電路，通過模擬電路實現可控矽的工作狀態檢測，避免了使用單片機檢測電路對可控矽的工作狀態進行檢測時抗幹擾能力差的問題。
【專利說明】-種三相可控矽開關自檢電路
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種應用於交流電開關控制的三相可控矽開關電路，具體為一種 三相可控矽開關自檢電路。
【背景技術】
[0002] 現有技術中一般採用交流接觸器來實現三相交流電路的開關控制，但由於交流接 觸器內部有動觸頭，長時間的開關動作容易導致接觸器工作時發出比較大的噪音和出現接 觸不良，因此實際應用中需經常更換和維護三相電流電路中的交流接觸器，使用不便。
[0003] 可控矽由於具有結構簡單、控制方便、價格不高等優點而被廣泛應用於各種電子 設備和電子產品中，實際應用時只需在可控矽正負極加一定的導通電壓，並在控制極施加 觸發信號，兩極間就會導通，且導通壓降非常小，使用可靠方便，其中三相可控矽開關電路 便是可控矽的一種常見應用，具體為將可控矽串接在三相交流電的每一相中，通過控制可 控矽的導通與關斷，進而實現三相交流電的開關控制，但當可控矽自身損壞時，容易造成開 關失靈或者無故導通，進而造成三相交流電的開關控制出現錯誤，從而造成設備的損壞。
【發明內容】
[0004] 本實用新型針對以上問題的提出，而研製一種具有可控矽損壞檢測功能的三相可 控娃開關自檢電路。
[0005] 本實用新型的技術方案是：
[0006] 一種三相可控矽開關自檢電路，應用於三相可控矽開關電路中，所述可控矽採用 雙向可控矽，包括：
[0007] 與雙向可控矽的第一陽極和第二陽極相連接，用於檢測所述雙向可控矽兩端電壓 的電壓取樣電路；
[0008] 連接電壓取樣電路，用於對所述電壓取樣電路檢測到的雙向可控矽兩端電壓與預 設電壓進行比較，並輸出比較結果的比較電路；
[0009] 通過光電隔離電路連接所述比較電路，用於對所述比較結果進行濾波處理的濾波 電路；
[0010] 連接濾波電路，用於對濾波處理後的比較結果進行邏輯運算的邏輯運算電路；
[0011] 進一步地，電壓取樣電路包括並聯接在雙向可控矽的第一陽極和第二陽極之間的 分壓支路I，該分壓支路I由電阻R13、電阻R14和電容C68相互串聯構成；所述電壓取樣 電路還包括共陰極連接的穩壓二極體D5、D7 ;所述電容C68 -端連接所述穩壓二極體D5陽 極，另一端連接所述穩壓二極體D7陽極；
[0012] 進一步地，所述比較電路包括比較器晶片U5 ;所述比較器晶片U5的同相輸入端與 所述電壓取樣電路相連接，用於接收電壓取樣電路輸出的雙向可控矽兩端電壓信號；所述 比較器晶片U5的反相輸入端用於接收預設電壓信號；所述比較器晶片U5的輸出端連接所 述光電隔離電路；
[0013] 進一步地，所述濾波電路包括由電阻R10、電阻R12和電阻R15依次串聯構成的分 壓支路II、二極體D6、電容C10、非門U9和觸發器U10 ;所述電阻R10 -端連接電源VCC，另 一端連接光電隔離電路；所述二極體D6與所述電阻R15相併聯；所述電容C10並聯接在所 述分壓支路II兩端；所述非門的輸入端與所述二極體D6陽極相連接；所述非門的輸出端與 所述觸發器U10的引腳A相連接；
[0014] 進一步地，所述邏輯運算電路包括或非門U7和與門U11 ;所述與門U11的一輸入 端與所述非門U9的輸入端相連接，所述與門U11的另一輸入端與所述觸發器U10的引腳$ 相連接；所述或非門U7的一輸入端與所述非門U9的輸出端相連接，所述或非門U7的另一 輸入端與所述觸發器U10的引腳Q相連接；
[0015] 進一步地，所述電壓取樣電路、比較電路、光電隔離電路、濾波電路和邏輯運算電 路共同構成電壓檢測電路；所述電壓檢測電路有3個，分別對應連接三相可控矽開關電路 中的一雙向可控娃；
[0016] 進一步地，所述自檢電路還包括與所述電壓檢測電路相連接，用於根據電壓檢測 電路的輸出結果控制雙向可控矽觸發狀態的邏輯控制電路；
[0017] 進一步地，所述自檢電路還包括與邏輯控制電路相連接的過零觸發電路；
[0018] 進一步地，所述過零觸發電路包括兩個電路結構相同的過零觸發支路；其中一過 零觸發支路包括電阻R2、二極體D4、電容C2、光電耦合器U2、電阻R4、電阻R6和二極體D2 ; 所述光電耦合器U2的發光二極體陽極通過電阻R2連接電源VCC ;所述二極體D4與所述電 容C2相互並聯接在所述光電耦合器U2的發光二極體陽極和陰極之間；所述電阻R4並聯接 在所述光電耦合器U2的第4引腳和第6引腳之間；所述光電耦合器U2的第6引腳連接電 阻R6-端和雙向可控矽的控制極，所述電阻R6另一端連接雙向可控矽的第一陽極；所述二 極管D2並聯接在所述電阻R6兩端；
[0019] 進一步地，所述過零觸發電路有3個，分別對應連接三相可控矽開關電路中的一 雙向可控矽。
[0020] 由於採用了上述技術方案，本實用新型提供的一種三相可控矽開關自檢電路，通 過模擬電路實現可控矽的工作狀態檢測和相應控制，解決了由於可控矽自身損壞所造成開 關失靈或者無故導通的問題，也避免了使用單片機檢測電路對可控矽的工作狀態進行檢測 時抗幹擾能力差的問題，本實用新型能夠有效的保護可控矽及其負載，保證三相可控矽開 關電路的可靠和穩定運行，硬體結構簡單、成本較低、具有較好的經濟效益；本實用新型可 廣泛的應用於起重機和其它行業。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1是本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0022] 如圖1所示的一種三相可控矽開關自檢電路，應用於三相可控矽開關電路中，所 述可控矽採用雙向可控矽，包括：與雙向可控矽的第一陽極和第二陽極相連接，用於檢測所 述雙向可控矽兩端電壓的電壓取樣電路；連接電壓取樣電路，用於對所述電壓取樣電路檢 測到的雙向可控矽兩端電壓與預設電壓進行比較，並輸出比較結果的比較電路：通過光電 隔離電路連接所述比較電路，用於對所述比較結果進行濾波處理的濾波電路；連接濾波電 路，用於對濾波處理後的比較結果進行邏輯運算的邏輯運算電路；進一步地，電壓取樣電路 包括並聯接在雙向可控矽的第一陽極和第二陽極之間的分壓支路I，該分壓支路I由電阻 R13、電阻R14和電容C68相互串聯構成；所述電壓取樣電路還包括共陰極連接的穩壓二極 管D5、D7 ;所述電容C68 -端連接所述穩壓二極體D5陽極，另一端連接所述穩壓二極體D7 陽極；進一步地，所述比較電路包括比較器晶片U5 ;所述比較器晶片U5的同相輸入端與所 述電壓取樣電路相連接，用於接收電壓取樣電路輸出的雙向可控矽兩端電壓信號；所述比 較器晶片U5的反相輸入端用於接收預設電壓信號；所述比較器晶片U5的輸出端連接所述 光電隔離電路；進一步地，所述濾波電路包括由電阻R10、電阻R12和電阻R15依次串聯構 成的分壓支路II、二極體D6、電容CIO、非門U9和觸發器U10 ;所述電阻R10 -端連接電源 VCC，另一端連接光電隔離電路；所述二極體D6與所述電阻R15相併聯；所述電容C10並聯 接在所述分壓支路II兩端；所述非門的輸入端與所述二極體D6陽極相連接；所述非門的輸 出端與所述觸發器U10的引腳A相連接；進一步地，所述邏輯運算電路包括或非門U7和與 門U11 ;所述與門U11的一輸入端與所述非門U9的輸入端相連接，所述與門U11的另一輸 入端與所述觸發器U10的引腳&相連接；所述或非門U7的一輸入端與所述非門U9的輸出 端相連接，所述或非門U7的另一輸入端與所述觸發器U10的引腳Q相連接；進一步地，所 述電壓取樣電路、比較電路、光電隔離電路、濾波電路和邏輯運算電路共同構成電壓檢測電 路；所述電壓檢測電路有3個，分別對應連接三相可控矽開關電路中的一雙向可控矽；進一 步地，所述自檢電路還包括與所述電壓檢測電路相連接，用於根據電壓檢測電路的輸出結 果控制雙向可控矽觸發狀態的邏輯控制電路；進一步地，所述自檢電路還包括與邏輯控制 電路相連接的過零觸發電路；進一步地，所述過零觸發電路包括兩個電路結構相同的過零 觸發支路；其中一過零觸發支路包括電阻R2、二極體D4、電容C2、光電耦合器U2、電阻R4、 電阻R6和二極體D2 ;所述光電耦合器U2的發光二極體陽極通過電阻R2連接電源VCC ;所 述二極體D4與所述電容C2相互並聯接在所述光電耦合器U2的發光二極體陽極和陰極之 間；所述電阻R4並聯接在所述光電耦合器U2的第4引腳和第6引腳之間；所述光電耦合器 U2的第6引腳連接電阻R6 -端和雙向可控矽的控制極，所述電阻R6另一端連接雙向可控 矽的第一陽極；所述二極體D2並聯接在所述電阻R6兩端；進一步地，所述過零觸發電路有 3個，分別對應連接三相可控矽開關電路中的一雙向可控矽；
[0023] 所述比較器晶片U5具有同相輸入端IN1+、反相輸入端IN1-、輸出端0UT1、模擬信 號接地端VEE、同相輸入端IN2+、反相輸入端IN2-、輸出端0UT2、以及電源輸入端VCC ;所述 電源輸入端VCC與電源VCC相連接，所述同相輸入端IN1+用於接收電壓取樣電路輸出的雙 向可控矽兩端電壓信號，其連接穩壓二極體D5陽極，所述公共接地端VEE連接穩壓二極體 D7陽極；所述反相輸入端IN1-用於接收預設電壓信號VARA_3_1，其還通過相互並聯的電容 C6、C7連接電源VCC ;所述輸出端0UT1通過電阻R9連接所述光電隔離電路；所述同相輸入 端IN2+連接模擬信號接地端VEE ;所述反相輸入端IN2-與所述輸出端0UT2直接連接；所 述光電隔離電路包括光電耦合器晶片U6,所述光電耦合器晶片U6的發光二極體陽極連接 電阻R9,所述光電耦合器晶片U6的光敏三極體集電極連接所述濾波電路；所述光電耦合器 晶片U6的光敏三極體發射極通過電阻R11接地；所述觸發器U10的引腳CXRX通過電容C11 接地，並通過電阻R1與電源VCC相連接；所述觸發器U10的引腳和引腳B直接連接， 並連接電源VCC ;所述邏輯運算電路的或非門U7的輸出端實際應用中可以連接狀態指示電 路，以能夠提示雙向可控矽的當前工作狀態；所述邏輯運算電路的與門U11的輸出端連接 邏輯控制電路；雙向可控矽實質上是兩個反並聯的單向可控矽，如圖1中的雙向可控矽Q1， 其具有控制極G、第一陽極A1和第二陽極A2,其可沿任何一個方向導通；三相可控矽開關電 路中每一相交流電均串接有一雙向可控矽，通過控制雙向可控矽的通斷即可實現三相交流 電的開關控制，當可控矽導通後，可控矽兩端的導通壓降是一個固定值，設定該固定值為預 設電壓，通過對可控矽兩端電壓與預設電壓進行比較，從而判斷可控矽是否損壞或導通。電 壓取樣電路把接在三相可控矽開關電路任意一相中的雙向可控矽兩端電壓經過電阻R13， R14,電容C68和穩壓二極體D5、D7降壓，降壓後的電壓送入比較電路，通過比較器晶片U5 與預設電壓VARA_3_1比較，比較晶片U5輸出比較結果，經過光電隔離電路，進入濾波電路， 通過電阻R10, R12,和R15分壓，以及通過電容C10第一次濾波，濾波後的信號分為兩路，其 中一路經非門U9取反後，接入觸發器U10的引腳A，經觸發器U10第二次濾波，觸發器U10 由引腳Q輸出的高低電平，再和非門U9取反後的信號經過邏輯運算電路包括的或非門U7， 生成高電平或低電平；另外一路與觸發器U10的引腳ρ輸出的信號經過與門U11，生成高電 平或低電平，當雙向可控矽正常導通時或非門U7輸出低電平，與門U11輸出高電平；實際應 用時，所述邏輯控制電路可以直接採用三輸入的與非門晶片如CD4023B，其3輸入端分別對 應連接一電壓檢測電路的輸出端（即與門U11的輸出端），當3輸入端均輸入高電平時（即 雙向可控矽正常導通時），所述邏輯控制電路輸出低電平，否則邏輯控制電路輸出高電平， 所述邏輯控制電路通過過零觸發電路驅動雙向可控矽，所述過零觸發電路包括兩個電路結 構相同的過零觸發支路，其中一過零觸發支路連接雙向可控矽的控制極G和第一陽極Α1， 另一過零觸發支路連接雙向可控矽的控制極G和第二陽極Α1 ;當邏輯控制電路輸出低電平 時，光電稱合器U2和U4的發光二極體發光，且光敏二極體導通，生成雙向可控娃觸發信號， 進而實現根據可控矽的正常工作狀態實現對其的觸發控制，所述電壓檢測電路和所述過零 觸發電路均有3個，分別實現三相可控矽開關電路的三個雙向可控矽的檢測和控制。
[0024] 本實用新型提供的一種三相可控矽開關自檢電路，通過模擬電路實現可控矽的工 作狀態檢測和相應控制，解決了由於可控矽自身損壞所造成開關失靈或者無故導通的問 題，也避免了使用單片機檢測電路對可控矽的工作狀態進行檢測時抗幹擾能力差的問題， 本實用新型能夠有效的保護可控矽及其負載，保證三相可控矽開關電路的可靠和穩定運 行，硬體結構簡單、成本較低、具有較好的經濟效益；當出現可控矽損壞時，可控矽開關自動 切斷或不能導通，使得可控矽開關的可靠性進一步提高，本實用新型可廣泛的應用於起重 機和其它行業。
[0025] 以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不 局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，根據本實用 新型的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之 內。
【權利要求】
1. 一種三相可控矽開關自檢電路，應用於三相可控矽開關電路中，所述可控矽採用雙 向可控矽，其特徵在於包括： 與雙向可控矽的第一陽極和第二陽極相連接，用於檢測所述雙向可控矽兩端電壓的電 壓取樣電路； 連接電壓取樣電路，用於對所述電壓取樣電路檢測到的雙向可控矽兩端電壓與預設電 壓進行比較，並輸出比較結果的比較電路； 通過光電隔離電路連接所述比較電路，用於對所述比較結果進行濾波處理的濾波電 路； 連接濾波電路，用於對濾波處理後的比較結果進行邏輯運算的邏輯運算電路。
2. 根據權利要求1所述的一種三相可控矽開關自檢電路，其特徵在於所述電壓取樣電 路包括並聯接在雙向可控矽的第一陽極和第二陽極之間的分壓支路I，該分壓支路I由電 阻R13、電阻R14和電容C68相互串聯構成；所述電壓取樣電路還包括共陰極連接的穩壓二 極管D5、D7 ;所述電容C68 -端連接所述穩壓二極體D5陽極，另一端連接所述穩壓二極體 D7陽極。
3. 根據權利要求1所述的一種三相可控矽開關自檢電路，其特徵在於所述比較電路包 括比較器晶片U5 ;所述比較器晶片U5的同相輸入端與所述電壓取樣電路相連接，用於接收 電壓取樣電路輸出的雙向可控矽兩端電壓信號；所述比較器晶片U5的反相輸入端用於接 收預設電壓信號；所述比較器晶片U5的輸出端連接所述光電隔離電路。
4. 根據權利要求1所述的一種三相可控矽開關自檢電路，其特徵在於所述濾波電路包 括由電阻R10、電阻R12和電阻R15依次串聯構成的分壓支路II、二極體D6、電容CIO、非門 U9和觸發器U10 ;所述電阻R10 -端連接電源VCC，另一端連接光電隔離電路；所述二極體 D6與所述電阻R15相併聯；所述電容C10並聯接在所述分壓支路II兩端；所述非門的輸入 端與所述二極體D6陽極相連接；所述非門的輸出端與所述觸發器U10的引腳A相連接。
5. 根據權利要求4所述的一種三相可控矽開關自檢電路，其特徵在於所述邏輯運算電 路包括或非門U7和與門U11 ;所述與門U11的一輸入端與所述非門U9的輸入端相連接，所 述與門U11的另一輸入端與所述觸發器U10的引腳f相連接；所述或非門U7的一輸入端與 所述非門U9的輸出端相連接，所述或非門U7的另一輸入端與所述觸發器U10的引腳Q相 連接。
6. 根據權利要求1所述的一種三相可控矽開關自檢電路，其特徵在於所述電壓取樣電 路、比較電路、光電隔離電路、濾波電路和邏輯運算電路共同構成電壓檢測電路；所述電壓 檢測電路有3個，分別對應連接三相可控矽開關電路中的一雙向可控矽。
7. 根據權利要求6所述的一種三相可控矽開關自檢電路，其特徵在於所述自檢電路還 包括與所述電壓檢測電路相連接，用於根據電壓檢測電路的輸出結果控制雙向可控矽觸發 狀態的邏輯控制電路。
8. 根據權利要求7所述的一種三相可控矽開關自檢電路，其特徵在於所述自檢電路還 包括與邏輯控制電路相連接的過零觸發電路。
9. 根據權利要求8所述的一種三相可控矽開關自檢電路，其特徵在於所述過零觸發電 路包括兩個電路結構相同的過零觸發支路；其中一過零觸發支路包括電阻R2、二極體D4、 電容C2、光電稱合器U2、電阻R4、電阻R6和二極體D2 ;所述光電稱合器U2的發光二極體陽 極通過電阻R2連接電源VCC ;所述二極體D4與所述電容C2相互並聯接在所述光電耦合器 U2的發光二極體陽極和陰極之間；所述電阻R4並聯接在所述光電耦合器U2的第4引腳和 第6引腳之間；所述光電耦合器U2的第6引腳連接電阻R6 -端和雙向可控矽的控制極，所 述電阻R6另一端連接雙向可控矽的第一陽極；所述二極體D2並聯接在所述電阻R6兩端。
10.根據權利要求8所述的一種三相可控矽開關自檢電路，其特徵在於所述過零觸發 電路有3個，分別對應連接三相可控矽開關電路中的一雙向可控矽。
【文檔編號】H03K17/72GK203840307SQ201420283826
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月28日 優先權日:2014年5月28日
【發明者】祝慶軍, 路忠良, 常義冬 申請人:大連美恆時代科技有限公司