雙隔離光控整流脈衝擴展電路的製作方法

2023-05-02 22:03:46 1

雙隔離光控整流脈衝擴展電路的製作方法
【專利摘要】一種雙隔離光控整流脈衝擴展電路，包括脈衝邊沿檢測電路，脈衝擴展電路，可調製脈衝列電路，電光轉換電路，光傳輸電路，光電轉換電路，功率放大電路，電磁隔離電路。邊沿檢測電路檢測未隔離的脈衝觸發邊沿並將信號傳送給脈衝擴展電路，脈寬擴展電路將脈寬放大傳輸給可調製脈衝列，並傳送到電光轉換電路，通過光傳輸電路傳送到光電轉換電路，經功率放大電路驅動電磁隔離電路。本實用新型採用光電、電磁雙隔離形式，提高了隔離等級，避免了故障擴大化；通過光傳輸有效減小了電磁幹擾引起的系統不穩定；通過脈衝擴展，使電路不僅適用於雙整流橋並聯拓撲結構，而且適用於雙整流橋串聯的拓撲結構，應用範圍更寬。
【專利說明】雙隔離光控整流脈衝擴展電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及三相可控矽整流橋觸發電路【技術領域】，具體涉及一種雙隔離光控整流脈衝擴展電路。

【背景技術】
[0002]光控整流脈衝擴展電路用於三相可控矽整流線路。現有的三相可控矽整流脈衝電路有形式:採用非隔離直接脈衝變壓器直接驅動，這種方式在系統故障時整個控制線路容易串連高壓，從而損壞整個控制迴路，造成損失擴大化。另一方面，在較強電磁幹擾環境下容易造成幹擾，引起系統不穩定，而且較窄的觸發脈衝只能適用於雙整流橋並聯拓撲電路。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種雙隔離光控整流擴展電路，可以增強隔離能力，減少幹擾，防止系統故障擴大化。
[0004]本實用新型所要解決的技術問題採用以下技術方案來實現:
[0005]一種雙隔離光控整流脈衝擴展電路，包括脈衝邊沿檢測電路、脈衝擴展電路、可調製脈衝列電路、電光轉換電路、光傳輸電路、光電轉換電路、功率放大電路和電磁隔離電路，所述脈衝邊沿檢測電路檢測未隔離的脈衝觸發邊沿並將信號傳送給脈衝擴展電路，所述脈寬擴展電路將脈寬放大傳輸給可調製脈衝列電路，並傳送到電光轉換電路，所述電光轉換電路通過光傳輸電路將信號傳送到光電轉換電路，再經功率放大電路驅動電磁隔離電路，電磁隔離電路驅動整流可控矽整流橋。
[0006]所述邊沿檢測電路包括一觸發器U2A，所述觸發器U2A的第4腳連接有第二十五電阻R25，所述觸發器U2A的第I腳和第2腳上連接有第四電容C4，所述第四電容C4的一端經第二電阻R2接+15V電源；觸發器U2A採用可重觸發地單穩態觸發器⑶4538實時檢測脈衝信號邊沿，電阻R25是為適應開漏輸出的電路接口而設計的上拉電阻，檢測到邊沿信號後，電容C4和電阻R2將邊沿信號轉換為95us的窄脈衝信號並傳送到下一級脈衝擴展電路；
[0007]所述脈衝擴展電路包括第一時基集成電路Ul，在所述第一時基集成電路Ul的第7腳和第6腳並聯後的電路上並聯有第一電容Cl和第三電阻R3，所述第一時基集成電路Ul的第5腳連接有第三電容C3，所述第一時基集成電路Ul的第I腳和第8腳之間並聯有第十電容C10，第一時基集成電路Ul採用NE555，接收到信號後利用第二電阻R2和第一電容Cl擴展脈衝，其脈衝擴展公式為:T = 1.1 XR2XCl，擴展到到5.17ms ；
[0008]所述可調製脈衝列電路包括第二時基集成電路U2，在所述第二時基集成電路U2的第6腳和第7腳並聯後的電路上串聯有第一二極體Dl和第一電阻Rl，所述第二時基集成電路U2的第2腳上連接有第二二極體D2，所述第二二極體D2的一端連接有第四電阻R4，另一端連接有第二電容C2，所述第二時基集成電路U2的第I腳和第八腳之間並聯有第七電容C7，所述第七電容C7的一端經第八電容C8連接至第二時基集成電路U2的第5腳，所述第二時基集成電路U2的4腳上連接有第六電阻R6，可調製脈衝列電路接收到拓寬脈衝後發出可調製脈衝，其頻率計算公式為:f = 1 + 0.7 + C+(Rl+R4)，經計算頻率f = 5KHZ,佔空比計算公式:D = T1XR4+ (R1+R4)，其中Tl = 1 + 5000 = 200us，正脈衝寬度為38.7us，可調製脈衝有利於不同型號可控矽觸發，有效防止了功率器件的發熱；
[0009]所述電光轉換電路包括驅動器U3，所述驅動器U3的第2腳上連接有第八電阻R8，所述驅動器U3的第4腳連接至第一電光轉換器Fl的第2腳，所述第一電光轉換器Fl的第I腳連接有第五電阻R5，所述驅動器U3的第5腳連接至第二電光轉換器F2的第2腳，所述第二電光轉換器F2的第I腳連接有第十三電阻R13，所述驅動器U3的第7腳連接有第九電阻R9，所述驅動器U3的第8腳連接有第五電容C5，電光轉換器採用HFBRl528，結合DS363 IN驅動器Ul，驅動器Ul中的電阻R5、R13為驅動電阻，DS3631N為驅動器件，電阻R8、R9為邏輯驅動電阻，在接收到可調製脈衝後立即轉換信號，通過光傳輸電路傳輸到下一級光電轉換電路；
[0010]所述光電轉換電路包括第一光電轉換器F3，所述第一光電轉換器F3的第2腳上連接有第九電容C9，所述第一光電轉換器F3的第I腳上連接有第二十六電阻R26，光電轉換器F3採用HFBR2528光電轉換器，R26為電平轉換電阻，將5V電平信號轉換成15V電平信號，並將信號傳送到功率放大電路；
[0011]所述功率放大電路包括第一三極體Q1、第三三極體Q3、第五三極體Q5和第七三極體Q7，所述第一三極體Ql和第五三極體Q5並聯在第七三極體Q7的第2引腳上，所述第一三極體Ql的第2引腳和第五三極體Q5的第2引腳連接後經第二十四電阻R24與第三三極體Q3連接，三極體Q7結合Ql和Q5組成的推挽放大器經電阻R24驅動大功率場效應管Q3，將光電轉換電路的所採集的信號功率放大並驅動電磁隔離電路；
[0012]所述電磁隔離電路包括一脈衝變壓器Tl，所述脈衝變壓器Tl的第I腳與第3腳之間串聯有第三電阻R3和第五二極體D5，所述脈衝變壓器Tl的8腳經開關Kl連接至開關電源變壓器TBl的第I腳，所述脈衝變壓器Tl的第5腳經第六二極體D6和電流表Gl連接至開關電源變壓器TBl的第4腳，在脈衝變壓器Tl的第8腳和第5腳之間並聯有第四二極體D4、第五電阻R5和第十一電容Cl I ;脈衝變壓器Tl使用高隔離電壓大功率脈衝變壓器KCB2810G-F10, R3可調整可控矽驅動電流，二極體D5為反向續流二極體，防止脈衝停止時反向電勢回流到系統中，D4、D6構成脈衝整形電路，採用快恢復二極體FR103，電阻R5和電容Cll組成可控矽門極保護，此電路中驅動脈衝峰值達1.5A，電流上升率為1.2A/uS，次級驅動整流可控矽整流橋。
[0013]通過這種電路隔離方式，隔離電壓可達220KV，即使電磁隔離電路被故障損壞也不會造成損失擴大化，起到保護整個控制系統的目的，拓展後的脈寬可適用於雙橋整流並聯拓撲和雙橋整流串聯拓撲。
[0014]本實用新型的有益效果是:本實用新型採用光電、電磁雙隔離形式，提高了隔離等級，避免了故障擴大化；通過光傳輸有效減小了電磁幹擾引起的系統不穩定；通過脈衝擴展，使電路不僅適用於雙整流橋並聯拓撲結構，而且適用於雙整流橋串聯的拓撲結構，應用範圍更寬。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的電路圖；
[0016]圖2為本實用新型的邊沿檢測電路；
[0017]圖3為本實用新型的脈衝光展寬電路；
[0018]圖4為本實用新型的可調製脈衝列電路；
[0019]圖5為本實用新型的電光轉換電路；
[0020]圖6為本實用新型的光電轉換電路；
[0021]圖7為本實用新型的功率放大電路；
[0022]圖8為本實用新型的電磁隔離電路。

【具體實施方式】
[0023]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0024]如圖1所示，一種雙隔離光控整流脈衝擴展電路，包括脈衝邊沿檢測電路1、脈衝擴展電路2、可調製脈衝列電路3、電光轉換電路4、光傳輸電路5、光電轉換電路6、功率放大電路7和電磁隔離電路8，脈衝邊沿檢測電路I檢測未隔離的脈衝觸發邊沿並將信號傳送給脈衝擴展電路2，脈寬擴展電路2將脈寬放大傳輸給可調製脈衝列電路3，並傳送到電光轉換電路4,電光轉換電路4通過光傳輸電路5將信號傳送到光電轉換電路6,再經功率放大電路7驅動電磁隔離電路8，電磁隔離電路8驅動整流可控矽整流橋9。
[0025]如圖2所示，邊沿檢測電路I包括一觸發器U2A，觸發器U2A的第4腳連接有第二十五電阻R25，觸發器U2A的第I腳和第2腳上連接有第四電容C4，第四電容C4的一端經第二電阻R2接+15V電源；觸發器U2A採用可重觸發地單穩態觸發器⑶4538實時檢測脈衝信號邊沿，電阻R25是為適應開漏輸出的電路接口而設計的上拉電阻，檢測到邊沿信號後，電容C4和電阻R2將邊沿信號轉換為95us的窄脈衝信號並傳送到下一級脈衝擴展電路；
[0026]如圖3所示，脈衝擴展電路2包括第一時基集成電路Ul，在第一時基集成電路Ul的第7腳和第6腳並聯後的電路上並聯有第一電容Cl和第三電阻R3，第一時基集成電路Ul的第5腳連接有第三電容C3，第一時基集成電路Ul的第I腳和第8腳之間並聯有第十電容C10，第一時基集成電路Ul採用NE555，接收到信號後利用第二電阻R2和第一電容Cl擴展脈衝，其脈衝擴展公式為:T = 1.1 XR2XCl，擴展到到5.17ms ；
[0027]如圖4所示，可調製脈衝列電路3包括第二時基集成電路U2，在第二時基集成電路U2的第6腳和第7腳並聯後的電路上串聯有第一二極體Dl和第一電阻Rl，第二時基集成電路U2的第2腳上連接有第二二極體D2，所述第二二極體D2的一端連接有第四電阻R4，另一端連接有第二電容C2，第二時基集成電路U2的第I腳和第八腳之間並聯有第七電容C7，第七電容C7的一端經第八電容C8連接至第二時基集成電路U2的第5腳，第二時基集成電路U2的4腳上連接有第六電阻R6，可調製脈衝列電路接收到拓寬脈衝後發出可調製脈衝，其頻率計算公式為:f = 1 + 0.7 + C+ (R1+R4)，經計算頻率f = 5KHz,佔空比計算公式:D = T1XR4+(R1+R4)，其中Tl = 1 + 5000 = 200us，正脈衝寬度為38.7us，可調製脈衝有利於不同型號可控矽觸發，有效防止了功率器件的發熱；
[0028]如圖5所示，電光轉換電路4包括驅動器U3，驅動器U3的第2腳上連接有第八電阻R8，驅動器U3的第4腳連接至第一電光轉換器Fl的第2腳，第一電光轉換器Fl的第I腳連接有第五電阻R5，驅動器U3的第5腳連接至第二電光轉換器F2的第2腳，第二電光轉換器F2的第I腳連接有第十三電阻R13，驅動器U3的第7腳連接有第九電阻R9，驅動器U3的第8腳連接有第五電容C5，電光轉換器採用HFBR1528，結合DS3631N驅動器U1，驅動器Ul中的電阻R5、R13為驅動電阻，DS3631N為驅動器件，電阻R8、R9為邏輯驅動電阻，在接收到可調製脈衝後立即轉換信號，通過光傳輸電路傳輸到下一級光電轉換電路；
[0029]如圖6所示，光電轉換電路7包括第一光電轉換器F3，第一光電轉換器F3的第2腳上連接有第九電容C9，第一光電轉換器F3的第I腳上連接有第二十六電阻R26，光電轉換器F3採用HFBR2528光電轉換器，R26為電平轉換電阻，將5V電平信號轉換成15V電平信號，並將信號傳送到功率放大電路；
[0030]如圖7所示，功率放大電路7包括第一三極體Q1、第三三極體Q3、第五三極體Q5和第七三極體Q7，第一三極體Ql和第五三極體Q5並聯在第七三極體Q7的第2引腳上，第一三極體Ql的第2引腳和第五三極體Q5的第2引腳連接後經第二十四電阻R24與第三三極體Q3連接，三極體Q7結合Ql和Q5組成的推挽放大器經電阻R24驅動大功率場效應管Q3，將光電轉換電路的所採集的信號功率放大並驅動電磁隔離電路；
[0031]如圖8所示，電磁隔離電路8包括一脈衝變壓器Tl，脈衝變壓器Tl的第I腳與第3腳之間串聯有第三電阻R3和第五二極體D5，脈衝變壓器Tl的8腳經開關Kl連接至開關電源變壓器TBl的第I腳，脈衝變壓器Tl的第5腳經第六二極體D6和電流表Gl連接至開關電源變壓器TBl的第4腳，在脈衝變壓器Tl的第8腳和第5腳之間並聯有第四二極體D4、第五電阻R5和第十一電容Cll ;脈衝變壓器Tl使用高隔離電壓大功率脈衝變壓器KCB2810G-F10, R3可調整可控矽驅動電流，二極體D5為反向續流二極體，防止脈衝停止時反向電勢回流到系統中，D4、D6構成脈衝整形電路，採用快恢復二極體FR103，電阻R5和電容Cll組成可控矽門極保護，此電路中驅動脈衝峰值達1.5A，電流上升率為1.2A/uS，次級驅動整流可控矽整流橋9。
[0032]通過這種電路隔離方式，隔離電壓可達220KV，即使電磁隔離電路被故障損壞也不會造成損失擴大化，起到保護整個控制系統的目的，拓展後的脈寬可適用於雙橋整流並聯拓撲和雙橋整流串聯拓撲。
[0033]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種雙隔離光控整流脈衝擴展電路，其特徵在於:包括脈衝邊沿檢測電路、脈衝擴展電路、可調製脈衝列電路、電光轉換電路、光傳輸電路、光電轉換電路、功率放大電路和電磁隔離電路，所述脈衝邊沿檢測電路檢測未隔離的脈衝觸發邊沿並將信號傳送給脈衝擴展電路，所述脈寬擴展電路將脈寬放大傳輸給可調製脈衝列電路，並傳送到電光轉換電路，所述電光轉換電路通過光傳輸電路將信號傳送到光電轉換電路，再經功率放大電路驅動電磁隔離電路，電磁隔離電路驅動整流可控矽整流橋； 所述邊沿檢測電路包括一觸發器(U2A)，所述觸發器(U2A)的第4腳連接有第二十五電阻(R25)，所述觸發器(U2A)的第I腳和第2腳上連接有第四電容(C4)，所述第四電容(C4)的一端經第二電阻(R2)接+15V電源；觸發器(U2A)採用可重觸發地單穩態觸發器⑶4538實時檢測脈衝信號邊沿，第二十五電阻(R25)是為適應開漏輸出的電路接口而設計的上拉電阻，檢測到邊沿信號後，第四電容(C4)和第二電阻(R2)將邊沿信號轉換為95us的窄脈衝信號並傳送到下一級脈衝擴展電路； 所述脈衝擴展電路包括第一時基集成電路(Ul)，在所述第一時基集成電路(Ul)的第7腳和第6腳並聯後的電路上並聯有第一電容(Cl)和第三電阻(R3)，所述第一時基集成電路(Ul)的第5腳連接有第三電容(C3)，所述第一時基集成電路(Ul)的第I腳和第8腳之間並聯有第十電容(ClO)，第一時基集成電路(Ul)接收到信號後利用第二電阻(R2)和第一電容(Cl)擴展脈衝，擴展到到5.17ms ； 所述可調製脈衝列電路包括第二時基集成電路(U2)，在所述第二時基集成電路(U2)的第6腳和第7腳並聯後的電路上串聯有第一二極體(Dl)和第一電阻(R1)，所述第二時基集成電路(U2)的第2腳上連接有第二二極體(D2)，所述第二二極體(D2)的一端連接有第四電阻(R4)，另一端連接有第二電容(C2)，所述第二時基集成電路(U2)的第I腳和第八腳之間並聯有第七電容(C7)，所述第七電容(C7)的一端經第八電容(C8)連接至第二時基集成電路(U2)的第5腳，所述第二時基集成電路(U2)的4腳上連接有第六電阻(R6)，可調製脈衝列電路接收到拓寬脈衝後發出可調製脈衝； 所述電光轉換電路包括驅動器(U3)，所述驅動器(U3)的第2腳上連接有第八電阻(R8)，所述驅動器(U3)的第4腳連接至第一電光轉換器(Fl)的第2腳，所述第一電光轉換器(Fl)的第I腳連接有第五電阻(R5)，所述驅動器(U3)的第5腳連接至第二電光轉換器(F2)的第2腳，所述第二電光轉換器(F2)的第I腳連接有第十三電阻(R13)，所述驅動器(U3)的第7腳連接有第九電阻(R9)，所述驅動器(U3)的第8腳連接有第五電容(C5)，在接收到可調製脈衝後立即轉換信號，通過光傳輸電路傳輸到下一級光電轉換電路； 所述光電轉換電路包括第一光電轉換器(F3)，所述第一光電轉換器(F3)的第2腳上連接有第九電容(C9)，所述第一光電轉換器(F3)的第I腳上連接有第二十六電阻(R26)，光電轉換器(F3)採用HFBR2528光電轉換器，第二十六電阻(R26)為電平轉換電阻，將5V電平信號轉換成15V電平信號，並將信號傳送到功率放大電路； 所述功率放大電路包括第一三極體Q1、第三三極體Q3、第五三極體Q5和第七三極體Q7，所述第一三極體Ql和第五三極體Q5並聯在第七三極體Q7的第2引腳上，所述第一三極體Ql的第2引腳和第五三極體Q5的第2引腳連接後經第二十四電阻R24與第三三極體Q3連接，三極體Q7結合Ql和Q5組成的推挽放大器經電阻R24驅動大功率場效應管Q3，將光電轉換電路的所採集的信號功率放大並驅動電磁隔離電路； 所述電磁隔離電路包括一脈衝變壓器(Tl)，所述脈衝變壓器(Tl)的第I腳與第3腳之間串聯有第三電阻(R3)和第五二極體(D5)，所述脈衝變壓器(Tl)的8腳經開關(Kl)連接至開關電源變壓器(TBl)的第I腳，所述脈衝變壓器(Tl)的第5腳經第六二極體(D6)和電流表(Gl)連接至開關電源變壓器(TBl)的第4腳，在脈衝變壓器(Tl)的第8腳和第5腳之間並聯有第四二極體(D4)、第五電阻(R5)和第十一電容(Cll);脈衝變壓器(Tl)使用高隔離電壓大功率脈衝變壓器KCB2810G-F10，第三電阻(R3)可調整可控矽驅動電流，第五二極體(D5)為反向續流二極體，防止脈衝停止時反向電勢回流到系統中，第四二極體(D4)、第六二極體(D6)構成脈衝整形電路，第五電阻(R5)和第十一電容(Cll)組成可控矽門極保護，此電路中驅動脈衝峰值達1.5A，電流上升率為1.2A/us，次級驅動整流可控矽整流橋。
【文檔編號】H03K19/0175GK203968103SQ201420280539
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月27日 優先權日:2014年5月27日
【發明者】張家鵬, 江維 申請人:廣德因達電爐成套設備有限公司