可控硅驱动电路及其驱动方法技术

本发明专利技术公开了可控硅驱动电路及其驱动方法。可控硅驱动电路包括MCU芯片U1、过零信号电路、可控硅触发电路，所述可控硅驱动电路用于驱动发热元件Heater。低压隔离光耦B1与市电的L线之间接入电荷保持电路。本发明专利技术公开的可控硅驱动电路及其驱动方法，通过巧妙设置电荷保持电路，实现在多类型故障状态下的可控硅驱动自动保护，避免高温灼烧等安全隐患；通过MCU芯片的内部定时器延时输出可控硅触发时间基准，修正过零信号延时；通过将可控硅的触发时间分解为多个短时触发片段，保证电路触发的可靠性，同时降低电磁辐射。

SCR Driving Circuit and Its Driving Method

The invention discloses a thyristor driving circuit and a driving method thereof. The thyristor driving circuit includes a MCU chip U1, a zero-crossing signal circuit and a thyristor trigger circuit. The thyristor driving circuit is used to drive the heating element Heater. A charge-holding circuit is connected between the low-voltage isolation photocoupler B1 and the L-wire of the municipal power supply. The SCR driving circuit and its driving method disclosed in the present invention can realize automatic protection of SCR driving under multi-type fault state by ingeniously setting charge-holding circuit, avoid security risks such as high temperature burning, output SCR triggering time reference by internal timer of MCU chip, correct zero-crossing signal delay, and decompose the triggering time of SCR into many. A short-time trigger segment ensures the reliability of circuit trigger and reduces electromagnetic radiation.

【技术实现步骤摘要】
可控硅驱动电路及其驱动方法
本专利技术属于半导体功率驱动
，具体涉及一种可控硅驱动电路和一种可控硅驱动电路驱动方法。
技术介绍
参见附图的图1，图1示出了传统的经典可控硅驱动控制方案。具体地，当过零信号ZeroCross_in提前到达时,MCU接收到信号后立即发出低电平触发信号SCR2，驱动过零光耦MOC3041打开，接通外围的功率电路。然而，上述传统驱动方案存在缺陷，简述如下。由于控制芯片发出错误的触发信号、芯片程序运行暂停/损坏等驱动信号故障情况，导致触发信号SCR2长时间维持低电平时，可控硅会始终处于导通状态，导致外围的功率电路失控，甚至存在电机飞车、加热器灼烧发生火灾等事故隐患。因此，有必要研发出一个能够在系统调试、芯片故障、程序故障等故障情况下自动关闭可控硅的安全触发电路。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的状况，克服上述缺陷，提供一种可控硅驱动电路和一种可控硅驱动电路驱动方法。本专利技术采用以下技术方案，所述可控硅驱动电路包括MCU芯片U1、过零信号电路、可控硅触发电路，所述可控硅驱动电路用于驱动发热元件Heater，其中：所述过零信号电路的强电侧电路结构包括电阻R45、电阻R46、整流二极管D1、低压隔离光耦B1，所述电阻R46的一端通过整流二极管D1接于电阻R45的一端，所述电阻R45的另一端接于市电的N线，所述电阻R46的另一端接于低压隔离光耦B1的输入端，所述低压隔离光耦B1与市电的L线之间接入电荷保持电路；所述可控硅触发电路包括可控硅TRI1、电阻R14、限流电阻R4、低压隔离光耦B2和电阻R48，所述可控硅TRI1的T2端接于发热元件Heater，所述可控硅TRI1的T1端接于电荷保持电路，所述可控硅TRI1的T1端同时通过电阻R14接于可控硅TRI1的G端，所述可控硅TRI1的G端通过限流电阻R4接于低压隔离光耦B2的第1端，所述低压隔离光耦B2的第3端通过电阻R48接于MCU芯片U1的控制端口。根据上述技术方案，所述电荷保持电路由稳压二极管D6和电容C2并联组成，该电荷保持电路用于向可控硅触发电路提供在有限时间内驱动可控硅TRI1的电荷，上述电荷保持电路向可控硅触发电路提供的电荷以有且仅有在1个至10个交流周期以内触发可控硅TRI1为限；所述整流二极管D1和低压隔离光耦B1既构成上述电荷保持电路的充电电路，同时也构成高压电流过零信号发生电路，，使得充电电流仅在交流电压的正半周产生，同时过零信号也仅在交流电压的正半周产生，负半周电路截止。根据上述技术方案，所述过零信号电路的弱电侧电路结构包括电阻R3、电阻R5和三极管Q3，所述电阻R3的一端接于低压隔离光耦B1的第2端，所述电阻R3的另一端接于三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极同时接于MCU芯片U1的信号输入端和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接地。本专利技术专利申请还公开了一种可控硅驱动电路驱动方法，包括以下步骤：步骤S1：在市电L线和N线的两端同时施加交流电压以在过零信号电路的弱电侧形成具有滞后过零点Δt滞后时间的过零信号；步骤S2：MCU芯片获取上述过零信号，并且根据上述过零信号开启一内部定时器，上述内部定时器用于设定可控硅触发时间基准t1和可控硅触发时间基准t2；步骤S3：MCU芯片根据上述可控硅触发时间基准t1和可控硅触发时间基准t2输出控制信号；步骤S4：可控硅TRI1由电荷保持电路提供的电荷驱动，可控硅TRI1同时根据上述控制信号驱动发热元件Heater。根据上述技术方案，步骤S1具体实施为：在市电L线和N线的两端同时施加交流电压，在交流电压的正半周，交流电压超过电容C2两端电压Uc2与低压隔离光耦B1正向触发电压Vf之和时，在过零信号电路的弱电侧形成具有滞后过零点Δt滞后时间的过零信号。根据上述技术方案，上述滞后时间Δt为：根据上述技术方案，步骤S2具体包括以下步骤：步骤S2.1：MCU芯片获取上述过零信号，并且根据上述过零信号开启一内部定时器；步骤S2.2：延时(T/2-Δt)时间发出交流电压的控硅触发时间基准t1；步骤S2.3：继续延时T/2时间，发出交流电压的可控硅触发时间基准t2。根据上述技术方案，步骤S3中的控制信号由至少2个的短时触发片段构成。根据上述技术方案，相邻短时触发片段的间隔为30至200us，各个短时触发片段的时长为10至100us。根据上述技术方案，上述由电荷保持电路提供的最大电荷量Q为：其中，U为交流电源的电压有效值。本专利技术公开的可控硅驱动电路及其驱动方法，其有益效果在于，通过巧妙设置电荷保持电路，实现在多类型故障状态下的可控硅驱动自动保护，避免高温灼烧等安全隐患；通过MCU芯片的内部定时器延时输出可控硅触发时间基准，修正过零信号延时；通过将可控硅的触发时间分解为多个短时触发片段，保证电路触发的可靠性，同时降低电磁辐射。附图说明图1是传统的可控硅驱动方案的电路原理图。图2是本专利技术优选实施例的部分电路的电路原理图。图3是本专利技术优选实施例的部分电路的电路原理图。图4是本专利技术优选实施例的过零信号(ZeroCrocsIn)的波形图。图5是本专利技术优选实施例的多个短时触发片段的示意图。具体实施方式本专利技术公开了一种可控硅驱动电路和一种可控硅驱动电路驱动方法，下面结合优选实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。参见附图的图2至图5，图2和图3分别示出了所述可控硅驱动电路的电路结构，图4示出了过零信号的波形，图5示出了一种优化后的触发方式(多段式触发片段)。优选地，所述可控硅驱动电路包括MCU芯片U1、过零信号电路、可控硅触发电路，所述可控硅驱动电路用于驱动发热元件Heater，其中：所述过零信号电路的强电侧电路结构包括电阻R45、电阻R46、整流二极管D1、低压隔离光耦B1，所述电阻R46的一端通过整流二极管D1接于电阻R45的一端，所述电阻R45的另一端接于市电(交流电源)的N线，所述电阻R46的另一端接于低压隔离光耦B1的第1端，所述低压隔离光耦B1与市电(交流电源)的L线之间接入电荷保持电路；所述可控硅触发电路包括可控硅TRI1(双向可控硅)、电阻R14、限流电阻R4(驱动电流限制电阻)、低压隔离光耦B2和电阻R48，所述可控硅TRI1的T2端接于发热元件Heater，所述可控硅TRI1的T1端接于电荷保持电路，所述可控硅TRI1的T1端同时通过电阻R14接于可控硅TRI1的G端，所述可控硅TRI1的G端通过限流电阻R4接于低压隔离光耦B2的第1端，所述低压隔离光耦B2的第3端通过电阻R48接于MCU芯片U1的控制端口(SCR1，控制信号)。值得一提的是，所述电荷保持电路由稳压二极管D6和电容C2并联组成，该电荷保持电路用于向可控硅触发电路提供在有限时间内驱动可控硅TRI1的电荷，使得可控硅TRI1无法在下一个交流半周到来时被有效打开。保护了故障状态下的加热电路，自动消除高温灼烧、起火等安全隐患。换而言之，上述电荷保持电路向可控硅触发电路提供的电荷是有限的。进一步地，上述电荷保持电路向可控硅触发电路提供的电荷以有且仅有在1个至10个交流周期以内触发可控硅TRI1为限。优选地，所述稳压二极管D6两端的稳压阈值为12V。值得一提的是，所述整流二极管D1和低压隔离光耦B1既构成上述电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控硅驱动电路，其特征在于，包括MCU芯片U1、过零信号电路、可控硅触发电路，所述可控硅驱动电路用于驱动发热元件Heater，其中：所述过零信号电路的强电侧电路结构包括电阻R45、电阻R46、整流二极管D1、低压隔离光耦B1，所述电阻R46的一端通过整流二极管D1接于电阻R45的一端，所述电阻R45的另一端接于市电的N线，所述电阻R46的另一端接于低压隔离光耦B1的第1端，所述低压隔离光耦B1与市电的L线之间接入电荷保持电路；所述可控硅触发电路包括可控硅TRI1、电阻R14、限流电阻R4、低压隔离光耦B2和电阻R48，所述可控硅TRI1的T2端接于发热元件Heater，所述可控硅TRI1的T1端接于电荷保持电路，所述可控硅TRI1的T1端同时通过电阻R14接于可控硅TRI1的G端，所述可控硅TRI1的G端通过限流电阻R4接于低压隔离光耦B2的第1端，所述低压隔离光耦B2的第3端通过电阻R48接于MCU芯片U1的控制端口。

【技术特征摘要】
1.一种可控硅驱动电路，其特征在于，包括MCU芯片U1、过零信号电路、可控硅触发电路，所述可控硅驱动电路用于驱动发热元件Heater，其中：所述过零信号电路的强电侧电路结构包括电阻R45、电阻R46、整流二极管D1、低压隔离光耦B1，所述电阻R46的一端通过整流二极管D1接于电阻R45的一端，所述电阻R45的另一端接于市电的N线，所述电阻R46的另一端接于低压隔离光耦B1的第1端，所述低压隔离光耦B1与市电的L线之间接入电荷保持电路；所述可控硅触发电路包括可控硅TRI1、电阻R14、限流电阻R4、低压隔离光耦B2和电阻R48，所述可控硅TRI1的T2端接于发热元件Heater，所述可控硅TRI1的T1端接于电荷保持电路，所述可控硅TRI1的T1端同时通过电阻R14接于可控硅TRI1的G端，所述可控硅TRI1的G端通过限流电阻R4接于低压隔离光耦B2的第1端，所述低压隔离光耦B2的第3端通过电阻R48接于MCU芯片U1的控制端口。2.根据权利要求1所述的可控硅驱动电路，其特征在于：所述电荷保持电路由稳压二极管D6和电容C2并联组成，该电荷保持电路用于向可控硅触发电路提供在有限时间内驱动可控硅TRI1的电荷，上述电荷保持电路向可控硅触发电路提供的电荷以有且仅有在1个至10个交流周期以内触发可控硅TRI1为限；所述整流二极管D1和低压隔离光耦B1既构成上述电荷保持电路的充电电路，同时也构成高压电流过零信号发生电路，使得充电电流仅在交流电压的正半周产生，同时过零信号也仅在交流电压的正半周产生，负半周电路截止。3.根据权利要求2所述的可控硅驱动电路，其特征在于，所述过零信号电路的弱电侧电路结构包括电阻R3、电阻R5和三极管Q3，所述电阻R3的一端接于低压隔离光耦B1的第2端，所述电阻R3的另一端接于三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极同时接于MCU芯片U1的信号输入端和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接地...

【专利技术属性】
技术研发人员：平志雄，翟红雨，
申请(专利权)人：嘉兴志嘉智能电器有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33