專利名稱：晶閘管的微功率觸發(fā)方法及電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體開關器件應用領域，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：
晶閘管即晶體閘流管，俗稱可控硅，是一種四層三端的半導體開關器件。將兩個晶閘管反向并聯(lián)連接用于交流電路，尤其是在控制電力電路的時候，相比傳統(tǒng)的有觸點開關，有著無可比擬的優(yōu)點。晶閘管在施加不高于其轉折電壓的正向電壓條件下，必須注入足夠強度和足夠時間的門電極觸發(fā)電流IGT才能令其導通。因為施加的是交流電壓，所述晶閘管導通后又在陽極電壓UA變?yōu)樨撝禃r關斷，因而還需要UA再次變?yōu)檎禃r重新注入觸發(fā)電流。所以，晶閘管在控制交流電路時，所需門電極觸發(fā)信號是一個有著一定電流強度和一定時間寬度，并且和陽極電壓同步的連續(xù)脈沖。晶閘管的電流容量越大，所需觸發(fā)脈沖的電流強度就越高。例如1000安的晶閘管，其觸發(fā)電流常常要求達到安培級，一般的晶閘管所需的觸發(fā)電流也通常要求達到毫安級，這樣就必然造成晶閘管用作交流靜止開關時，須有笨重的觸發(fā)電路裝置和較高的成本。同時，不同功率及不同應用場合的晶閘管需要不同的觸發(fā)電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于避免上述現(xiàn)有技術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)電路去適應不同功率或不同應用場合的晶閘管，并且，即使觸發(fā)電流遠低于晶閘管標稱的觸發(fā)電流值時，仍能使晶閘管穩(wěn)定可靠地觸發(fā)。
本發(fā)明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現(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N連接所述兩晶閘管Th1、Th2的門電極G1、G2；(2)令所述網(wǎng)絡N的阻抗值z趨于零；此時，被施加正向電壓的晶閘管Th1或者Th2觸發(fā)導通，并且觸發(fā)電流IG1＝IG2遠小于該兩晶閘管標稱的最小可觸發(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方案來實現(xiàn)設計、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N的一端連接所述晶閘管Th1的門電極G1，所述網(wǎng)絡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、光或機械力的作用使二端網(wǎng)絡N的阻抗值z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)導通，開關或調節(jié)所述交流或直流信號或者電力。
同現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明晶閘管的微功率觸發(fā)方法及電路的技術效果在于1、晶閘管所需觸發(fā)電流低，即使觸發(fā)電流遠低于晶閘管標稱的觸發(fā)電流值時，晶閘管仍能穩(wěn)定可靠觸發(fā)，應用成本低；2、同樣的觸發(fā)電路可以適用于不同功率及不同應用場合的晶閘管；3、用于交流回路時，正反向電壓波形畸變極小并連續(xù)過零，因而對電網(wǎng)的污染很小甚至可以忽略不計。


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N是受控繼電器的觸點J時的電路圖；圖3是所述發(fā)明的網(wǎng)絡N是半導體模擬開關AS時的電路圖；圖4是所述半導體模擬開關AS是光敏雙向二極管時本發(fā)明的電路圖；圖5是所述半導體模擬開關AS是光敏MOSFET繼電器時本發(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。
具體實施例方式
以下結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述。
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N連接所述兩晶閘管Th1、Th2的門電極G1、G2；(2)令所述網(wǎng)絡N的阻抗值z趨于零，可以令所述網(wǎng)絡N的阻抗值Z與電源同步地或用于直流電源時一次性地趨于零，也可以是令所述網(wǎng)絡N的阻抗值Z連續(xù)或步進地趨于零。
此時，被施加正向電壓的晶閘管Th1或者Th2觸發(fā)導通，并且觸發(fā)電流IG1＝IG2遠小于該兩晶閘管標稱的最小可觸發(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N是二端無源網(wǎng)絡。圖1中，所述二端無源網(wǎng)絡是阻抗元件Z，該阻抗元件Z的阻抗值z為固定或可控調節(jié)的，當為固定阻抗時，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、陽極A1/A2兩端的電壓并自行調整；當為可變阻抗元件Z’時，則可調節(jié)阻抗值z的大小，相應電流IG1或IG2減小或增大，從而晶閘管T1或T2導通或截止。因此，使用本發(fā)明的觸發(fā)電路可以適應不同功率及不同應用場合的晶閘管。
如圖2所示，所述二端無源網(wǎng)絡是受控繼電器的觸點J，通過控制觸點J的開閉而可達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N的一端連接所述晶閘管Th1的門電極G1，所述網(wǎng)絡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、光或機械力的作用使二端網(wǎng)絡N的阻抗值z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)導通，開關或調節(jié)所述交流或直流信號或者電力。
圖2為本發(fā)明觸發(fā)電路實例，所述二端無源網(wǎng)絡是受控繼電器的觸點J，通過控制觸點J的開閉而可達到控制回路通斷的目的。當觸點J閉合時，晶閘管T1、T2中加正向電壓的晶閘管將導通。本電路實例中，典型的元器件是各種類型的繼電器、機械觸點開關，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。通過簡單的控制繼電器線圈來控制觸點J的開閉，從而達到控制回路通斷的目的，同時，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)電路實例，圖中所述網(wǎng)絡N是半導體模擬開關AS，通過C1、C2兩端來控制G1、G2兩端的阻抗大小，從而達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N是半導體模擬開關AS時本發(fā)明的觸發(fā)電路實例；其中，圖4中所述半導體模擬開關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中所述半導體模擬開關AS是光敏MOSFET繼電器，所述半導體模擬開關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用，特點是增加了阻抗匹配網(wǎng)絡，如此，在某些特定應用場合，晶閘管Th1與Th2可為不同型號，匹配有阻抗匹配網(wǎng)絡的晶閘管功率可以很小。
本發(fā)明的典型應用驗證試驗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開閉過零觸發(fā)。1991年使用至今，仍在可靠穩(wěn)定的運行。而在此前使用相同的晶閘管及復雜而昂貴的傳統(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。
其它更多的試驗為實驗室驗證，使用多種電流/電壓、多種型號及廠家的晶閘管(如飛利浦、西門子及國內(nèi)多家)進行驗證，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，此處就不再贅述。
權利要求
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(N)連接所述兩晶閘管(Th1、Th2)的門電極(G1、G2)；(2)令所述網(wǎng)絡(N)的阻抗值z趨于零；此時，被施加正向電壓的晶閘管(Th1)或者(Th2)觸發(fā)導通，并且觸發(fā)電流IG1＝IG2遠小于該兩晶閘管標稱的最小可觸發(fā)電流，一般小于1mA。
2.如權利要求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(N)的阻抗值Z與電源同步地或用于直流電源時一次性地趨于零。
3.如權利要求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(N)的阻抗值Z連續(xù)或步進地趨于零。
4.如權利要求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(N)，是二端無源網(wǎng)絡。
5.如權利要求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)絡是阻抗元件(Z)。
6.如權利要求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)絡是受控繼電器的觸點(J)。
8.如權利要求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(N)是半導體模擬開關(AS)。
9.如權利要求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體模擬開關(AS)是光敏雙向二極管或光敏雙向可控硅。
10.如權利要求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體模擬開關(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(N)的一端連接所述晶閘管(Th1)的門電極(G1)，所述網(wǎng)絡(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、光或機械力的作用使二端網(wǎng)絡(N)的阻抗值z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)導通，開關或調節(jié)所述交流或直流信號或者電力。
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(N)連接所述兩晶閘管(Th1、Th2)的門電極(G1、G2)；令所述網(wǎng)絡(N)的阻抗值z趨于零；此時，被施加正向電壓的晶閘管(Th1)或者(Th2)觸發(fā)導通，并且觸發(fā)電流I
文檔編號H02M1/06GK1556587SQ200410015130
公開日2004年12月22日 申請日期2004年1月9日 優(yōu)先權日2004年1月9日
發(fā)明者王銳勛 申請人:王銳勛