專利名稱：礦井提升機專用可控硅觸發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體變流技術(shù)，主要提出一種礦井提升機專用可控硅觸發(fā)裝置。
背景技術(shù)：
目前，公知的可控硅觸發(fā)裝置是由分立元件三極管、二級管、電阻、電容、電源變 壓器、發(fā)熱的電阻器、多繞組的脈沖變壓器等組成。輸入雙窄脈沖或?qū)捗}沖，可控硅觸發(fā)裝 置則輸出帶強觸發(fā)的雙窄脈沖或?qū)捗}沖，調(diào)節(jié)裝置通過調(diào)節(jié)脈沖的觸發(fā)角度，用弱電信號 去控制可控硅變流裝置輸出強電信號——電壓和電流的大小，達到對電動機的速度、轉(zhuǎn)矩 進行控制的目的。但是，一般的可控硅觸發(fā)裝置在長期的使用過程中故障率高、可靠性差、 抗干擾能力差，不適合在礦井提升機上的應(yīng)用。主要出現(xiàn)l)分立元器件受使用環(huán)境的溫 度、濕度影響較大，工作穩(wěn)定性差；2)電阻器發(fā)熱嚴重，影響觸發(fā)裝置的可靠使用；3)電源 變壓器體積大，由于運輸過程震動，造成焊盤虛焊降低使用的可靠性；4)脈沖變壓器耐壓 低，容易被擊穿；5)分立元件多，故障率高；6)強電信號與弱電信號沒有充分隔離，一個觸 發(fā)裝置損壞，往往引起其它觸發(fā)裝置的損毀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種礦井提升機專用可控硅觸發(fā)裝置，采用集成電路和高耐 壓的脈沖變壓器、使其具有結(jié)構(gòu)合理、電氣性能好的特點，從而降低可控硅觸發(fā)裝置的故障 率，提高可控硅觸發(fā)裝置的抗干擾能力并延長其使用壽命、確?？煽毓栌|發(fā)信號的高保真 性和可靠性。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種礦井提升機專用可控硅觸 發(fā)裝置，包括順序連接的脈沖信號輸入部分，為觸發(fā)裝置提供觸發(fā)信號和電源信號；信號 整形部分，對輸入脈沖進行整形并對經(jīng)功率放大之后的脈沖進行整形；功率放大部分，對輸 出的觸發(fā)脈沖進行功率放大；脈沖輸出部分，脈沖經(jīng)整形及功率放大之后直接與可控硅相 連，其特征是所述功率放大部分脈沖變壓器的初級繞組和次級繞組間設(shè)有銅薄膜隔離層 并將其接地；脈沖變壓器的初級繞組和次級繞組具有同名端；在所述脈沖信號輸入部分和 脈沖輸出部分均設(shè)置有濾波電路；在所述信號整形部分和功率放大部分設(shè)置有高保真的整 形電路。 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過實施上述的技術(shù)方案和技術(shù)措施，所提出的礦井提 升機專用脈沖觸發(fā)裝置具有高抗干擾能力、高保真、高可靠性、高集成度的特點，大大地降 低觸發(fā)裝置的故障率，觸發(fā)裝置作為可控硅變流裝置中重要的部件，對提高變流裝置整機 的安全可靠性起到十分關(guān)鍵的作用。同時，本發(fā)明在保持可控硅觸發(fā)裝置的外部結(jié)構(gòu)、出線 方式不變的前提下，用新型的觸發(fā)裝置能夠方便代替老的觸發(fā)裝置，在節(jié)省成本的基礎(chǔ)上， 提高可控硅觸發(fā)裝置的抗干擾能力、安全可靠性能，以提高礦井提升機可控硅變流裝置的 安全可靠性，既適用于新設(shè)備也適用于老設(shè)備進行技術(shù)改造。


圖1為本發(fā)明的電路原理圖。
具體實施例方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例加以說明 在圖1中，本發(fā)明可控硅觸發(fā)裝置由信號輸入部分〈1〉、信號整形部分〈2〉、功率 放大部分〈3〉、脈沖輸出部分〈4>組成；信號輸入部分分為電源輸入和觸發(fā)信號輸入兩個環(huán) 節(jié)；其一，電源輸入環(huán)節(jié)由電容Cll和二極管DIO組成，Cll跨接在電源輸入端子"+24V"和 參考地"0V"之間，對24V直流電源進行濾波，提高觸發(fā)裝置中電源的質(zhì)量，D10的陽極與直 流電源輸入端子"+24V"相連，其作用是防止24V直流電源的極性接錯而造成觸發(fā)裝置中元 器件的損壞，在24V直流電源的極性接對的情況下，D10的陰極輸出24V直流電源，觸發(fā)裝 處于待工作狀態(tài)；其二，觸發(fā)信號輸入環(huán)節(jié)由二極管Dll、電容C10和金屬膜電阻R10、金屬 膜電阻R11和R12組成，二極管D11的陽極與觸發(fā)信號輸入端子"IG1"相連，是為了過濾輸 入觸發(fā)脈沖信號中具有一定功率的干擾信號，電容C10和金屬膜電阻R10組成的并聯(lián)支路 的一端與Dll的陰極相連，另一端與觸發(fā)信號輸入端子"IK1"相連，構(gòu)成脈沖信號輸入部分 的濾波電路。該并聯(lián)支路是為了過濾輸入觸發(fā)脈沖信號中具有一定電壓幅值的干擾信號， 金屬膜電阻Rll和R12組成的分壓支路，與C10和R10的并聯(lián)支路并接在一起，其作用是對 輸入的脈沖信號進行分壓并作為信號整形部分的輸入信號。 信號整形部分分為輸入脈沖整形和功率脈沖整形兩個環(huán)節(jié)，其一，輸入脈沖整形 環(huán)節(jié)由集成電路Ul組成，Ul的3端與信號輸入部分的二極管D10的陰極相連，Ul的11端 與參考地"0V"相連，為U1取得24V的直流工作電源，Ul的5、7端并接在信號輸入部分中 R12兩端，以接收到經(jīng)濾波的脈沖信號，經(jīng)U1整形后，具有一定前沿上升率和后沿下降率的 脈沖信號從Ul的14端輸出；其二，功率脈沖整形環(huán)節(jié)由電容C12、二極管D12和穩(wěn)壓管Zl 1 組成，C12并接于功率放大部分中脈沖變壓器初次繞組的兩端，二極管D12和穩(wěn)壓管Zll組 成的串聯(lián)支路也并接于脈沖變壓器初次繞組的兩端，在脈沖的下降沿過程為脈沖變壓器初 次繞組(電感)中儲藏的能量提供快速放電通道，穩(wěn)壓管Z11在脈沖變壓器初次繞組放電 過程中限制其電壓幅值，信號整形部分的作用就是確保脈沖在傳輸和功率放大過程中不失 真。 功率放大部分由柵結(jié)晶體管T1、脈沖變壓器B1的初級繞組、金屬膜電阻R15組成， 電阻R15、脈沖變壓器B1的初級繞組、柵結(jié)晶體管的第二基極b2和第一基極bl間組成了串 聯(lián)回路，該串聯(lián)回路并接在信號輸入部分中二極管D10的陰極和參考地"OV"之間，取得24V 直流電源，柵結(jié)晶體管的發(fā)射極e與集成電路U1的14端相連，并受其控制，在輸入脈沖的 上升沿和高電平期間，柵結(jié)晶體管快速導(dǎo)通，柵結(jié)晶體管的第二基極b2和第一基極bl間由 截止高電壓變?yōu)閷?dǎo)通的低電壓，在R15、脈沖變壓器B1的初級繞組和柵結(jié)晶體管T1串聯(lián)的 回路中形成大電流，在脈沖變壓器B1的次級繞組感應(yīng)出正電壓脈沖，在輸入脈沖的下降沿 和低電平期間，柵結(jié)晶體管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，在脈沖變壓器B1初級繞組(電感)中蘊藏的 能量通過電容C12和二極管D12、穩(wěn)壓管Zll支路進行放電并由Zll進行電壓限幅，放電過 程通過脈沖變壓器初級繞組的電流反向，在脈沖變壓器B1的次級繞組感應(yīng)出幅值較低負 電壓脈沖，功率放大部分的作用就是在脈沖變壓器B1的次級繞組上產(chǎn)生具有一定電壓幅
4值和一定電流強度的觸發(fā)脈沖，金屬膜電阻R16和發(fā)光二極管LED1串聯(lián)后并接在脈沖變壓 器初級繞組兩端，發(fā)光二極管LED1指示脈沖的情況，在有脈沖的過程中發(fā)亮，Rll為限流電 阻。 脈沖輸出部分由脈沖變壓器B1的次級繞組、電容C13、二極管D13組成，其中，電容 C13并接在Bl的次級繞組兩端，對所產(chǎn)生的脈沖進行最后一道濾波，次級繞組的一端連到 端子"K1"上，另一端與二極管D13的陽極相連，D13的陰極與端子"Gl"相連，構(gòu)成所述脈 沖輸出部分的濾波電路。D13對功率放大過程所產(chǎn)生的負電壓脈沖進行過濾，從端子"Gl" 和"Kl"間輸出的脈沖就具有一定電壓幅值和電流強度即具有一定功率的觸發(fā)脈沖，且脈沖 前沿上升率及后沿下降率等指標滿足可控硅觸發(fā)要求，確保可控硅觸發(fā)的安全可靠性。
請參照圖1所示，本發(fā)明所提出觸發(fā)裝置的工作過程為在電源輸入端子"+24V" 和"0V"間得到外部提供的24V直流電源情況下，經(jīng)電容Cll濾波，在二極管D10的陰極得 到24V直流電源，本可控硅觸發(fā)裝置處于待工作狀態(tài)，在輸入端子"IG1"和"IK1"得到一組 脈沖的源信號時，經(jīng)信號輸入部分中二極管Dll和電容C10、電阻RIO組成的濾波電路，對 雜散信號、干擾信號等進行過濾，之后，這組脈沖經(jīng)R11和R12組成的分壓電路進行分壓，作 為信號整形部分中集成電路Ul的5、7端的信號輸入，經(jīng)集成電路Ul對此脈沖信號進行整 形，從U1的14端輸出具有一定前沿和后沿陡度的脈沖信號，這個脈沖信號作用于功率放大 部分中柵結(jié)晶體管Tl的發(fā)射極e，在脈沖的上升沿及高電平期間，Tl快速由截止而導(dǎo)通并 保持續(xù)流，在Tl的第二基極b2上獲得低電平，在24V直流電源作用下，在由電阻R15、脈沖 變壓器B1的初級繞組、柵結(jié)晶體管T1的第二基極b2和第一基極bl組成的串聯(lián)支路中通 過大電流，這個強大的電流通過脈沖變壓器初級繞組且耦合到次級繞組，在次級繞組得到 具有一定電壓幅值和一定電流強度的觸發(fā)脈沖，這就是功率放大部分的功率放大作用；在 脈沖的下降沿，Tl快速由導(dǎo)通而截止，脈沖變壓器的初級繞組(電感)所儲藏的能量分別 通過信號整形部分中電容C12支路、穩(wěn)壓管Zll和二極管D12組成的放電支路進行快速放 電，但經(jīng)過脈沖變壓器初級繞組的電流反方向，由于穩(wěn)壓管Zll限幅作用，在脈沖變壓器的 次級感應(yīng)出較小的負電壓信號，總之，電容C12、穩(wěn)壓管Z11和二極管D12對脈沖在功率放大 過程起到整形作用；在脈沖的低電平期間，柵結(jié)晶體管Tl處于截止狀態(tài)，脈沖變壓器Bl初 級沒有電流通過、次級沒有感應(yīng)電壓即沒有脈沖信號輸出，發(fā)光二極管LED1對脈沖情況進 行顯示，電阻R16對通過發(fā)光二極管LED1的電流進行限制。在脈沖的高電平期間，脈沖變 壓器將初級繞組的電流耦合到次級繞組中，在脈沖輸出部分形成具有一定電壓幅值和一定 電流強度的觸發(fā)脈沖，具有一定前沿后沿陡度的正電壓脈沖從端子"G1"和"K1"間輸出，去 觸發(fā)可控硅，在脈沖輸出部分，電容C13和二極管D13起到最后一級的濾波作用，進一步增 強觸發(fā)信號的真實性和可靠性。
權(quán)利要求
一種礦井提升機專用可控硅觸發(fā)裝置，主要包括為觸發(fā)裝置提供觸發(fā)信號和電源信號的脈沖信號輸入部分；對輸入脈沖進行整形并對經(jīng)功率放大之后的脈沖進行整形的信號整形部分；對輸出的觸發(fā)脈沖進行功率放大的率放大部分；脈沖經(jīng)整形及功率放大之后直接與可控硅相連的脈沖輸出部分，其特征是在所述脈沖變壓器的初級繞組和次級繞組間設(shè)有銅薄膜隔離層并將銅薄膜隔離層接地；脈沖變壓器的初級繞組和次級繞組具有“同名端”；在所述脈沖信號輸入部分和脈沖輸出部分均設(shè)置有濾波電路，確保脈沖信號在傳輸及功率放大的過程中具有較高抗干擾能力；在所述信號整形部分和功率放大部分設(shè)置有整形電路，確保脈沖在傳輸及功率放大過程中不失真的高保真。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井提升機專用可控硅觸發(fā)裝置，其特征是所述脈沖信號 輸入部分的濾波電路設(shè)置在觸發(fā)信號輸入環(huán)節(jié)，所述觸發(fā)信號輸入環(huán)節(jié)由二極管Dl 1 、電容 CIO和金屬膜電阻R10、金屬膜電阻Rll和R12組成，二極管Dll的陽極與觸發(fā)信號輸入端 子"IGI"相連，用于過濾輸入觸發(fā)脈沖信號中具有一定功率的干擾信號，電容CIO和金屬膜 電阻RlO組成的并聯(lián)支路的一端與Dll的陰極相連，另一端與觸發(fā)信號輸入端子"IKl"相 連，構(gòu)成脈沖信號輸入部分的濾波電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井提升機專用可控硅觸發(fā)裝置，其特征是所述脈沖輸出 部分由脈沖變壓器Bl、電容C13、二極管D13組成，其中電容C13并接在脈沖變壓器Bl的次 級繞組兩端，對所產(chǎn)生的脈沖進行濾波，次級繞組的一端連到端子"K1 "上，另一端與二極管 D13的陽極相連，D13的陰極與端子"Gl"相連，構(gòu)成所述脈沖輸出部分的濾波電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井提升機專用可控硅觸發(fā)裝置，其特征是所述信號整形 部分設(shè)置的整形電路由電容C12、二極管D12和穩(wěn)壓管Zll組成，電容C12并接于功率放大 部分中脈沖變壓器Bl初次繞組的兩端，二極管D12和穩(wěn)壓管Zll串聯(lián)接于脈沖變壓器Bl 初次繞組的兩端。
全文摘要
本發(fā)明主要提出一種礦井提升機專用可控硅觸發(fā)裝置；其輸入部分主要由二極管D11、電阻R10和電容C10、電阻R11和R12組成，其中R10、C10與D11組成高效的輸入濾波電路；整形部分由集成電路U1、電容C12、二極管D12和穩(wěn)壓管Z11組成；功率放大部分主要由柵結(jié)晶體管T1、脈沖變壓器B1的初級繞組、電阻R15組成，在脈沖的上升沿及高電平期間，T1由截止而導(dǎo)通，B1的初級繞組通過大電流，反之，T1由導(dǎo)通而截止，在B1的次級繞組感應(yīng)出具有一定功率強度的脈沖；脈沖輸出部分由B1的次級繞組、電容C13、二極管D13組成，其中C13與D13組成輸出的高效濾波電路；本裝置確保脈沖在傳輸及功率放大過程中具有高可靠、高保真、高抗擾等特性。
文檔編號H02M1/08GK101728941SQ20091022773
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者鄭孝平 申請人:洛陽源創(chuàng)電氣有限公司