專利名稱：降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制裝置及其控制方 法，屬于降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制裝置及其控制方法的改造技 術(shù)。
背景技術(shù)：
可控硅在交流電路中常用作電源和電路的無觸點開關(guān)及帶負(fù)載。 使用時，只要在其正、負(fù)極加上相應(yīng)的電壓，又在控制極上施加導(dǎo)通 觸發(fā)信號，正負(fù)、極之間就可導(dǎo)通，有電流流動。同時，在可控硅導(dǎo) 通后，如果正、負(fù)極間有電流流過，即使關(guān)閉觸發(fā)信號，可控硅也不 會立即關(guān)閉，只有在正、負(fù)極電壓接近于零電壓的時候，才能關(guān)閉。
在實際應(yīng)用中，通常會出現(xiàn)施加在可控硅正、負(fù)極的交流電與觸 發(fā)信號不同步的情況，如果電源施加在可控硅和負(fù)載的瞬間電壓過 高，會造成一瞬間的合閘電涌流而使可控硅損壞，對負(fù)載也會造成電 流沖擊，易損壞設(shè)備，這是本技術(shù)領(lǐng)域上的共識。為此，本領(lǐng)域的相 關(guān)人員經(jīng)研究和實踐，認(rèn)為在可控硅正、負(fù)極電壓過零的時候進行觸 發(fā)導(dǎo)通是最好的選擇，對可控硅和負(fù)載的電涌沖擊損害最小。目前通 常釆用如下的控制方法用于可控硅的驅(qū)動控制中控制器檢測到電源 電壓的過零信號時，輸出開通可控硅導(dǎo)通的信號，使可控硅長時間導(dǎo)通，直至需要關(guān)閉可控硅時，控制器才關(guān)閉可控硅導(dǎo)通的信號。但這 種驅(qū)動方法存在的缺點是在維持可控硅導(dǎo)通的全過程中，需要消耗較 大的驅(qū)動電流，電路系統(tǒng)成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供 一種平均驅(qū)動電流小，降 低電路系統(tǒng)成本的降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種控制簡單，方便實用的降低可控 硅平均驅(qū)動電流的控制方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是包括有高壓電輸入模塊、直流電生成模塊、 微處理器IC模塊、電源過零釆集模塊和可控硅控制模塊，其中高壓電 輸入模塊的輸出端分別與直流電生成模塊的輸入端連接及與電源過零 釆集模塊連接，直流電生成模塊的輸出端分別與微處理器IC模塊連 接、與電源過零采集模塊連接及與可控硅控制模塊連接，電源過零釆 集模塊的輸出端與微處理器IC模塊的輸入端連接，微處理器IC模塊 的輸出端與可控硅控制模塊的輸入端連接，微處理器IC模塊根據(jù)電源 過零釆集模塊產(chǎn)生的電源過零信號Utp2向可控硅控制模塊輸出可控 硅驅(qū)動信號Utp3,其中微處理器IC模塊向可控硅控制模塊輸出可控 硅驅(qū)動信號Utp3的導(dǎo)通時間為ATO， AT0的范圍為當(dāng)電源電壓頻 率為50Hz時，ATO控制在O. 5ms 10ms之間；當(dāng)電源電壓頻率為60Hz 時，ATO控制在0. 5ms 8ms之間。
上述微處理器IC模塊向可控硅控制模塊輸出可控硅驅(qū)動信號 Utp3的導(dǎo)通時間ATO的優(yōu)選范圍為當(dāng)電源電壓頻率為50Hz時，ATO控制在2ms 5ms之間；當(dāng)電源電壓頻率為60Hz時，AT0控制在 2ms ~ 4ms之間。
本發(fā)明降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制方法，其包括以下步驟
1) 電源過零釆集模塊檢測電源電壓信號，并將信號送至微處理 器IC模塊；
2) 當(dāng)電源過零采集模塊檢測到電源電壓過零信號時，微處理器 IC模塊(3)輸出可控硅驅(qū)動信號至可控硅控制模塊，并對可控硅驅(qū) 動信號的導(dǎo)通時間AT進行計時；
3) 當(dāng)可控硅驅(qū)動信號的導(dǎo)通時間AT達到設(shè)定的導(dǎo)通時間ATO 時，微處理器IC模塊關(guān)閉可控硅驅(qū)動信號；
4) 重復(fù)以上步驟l)至步驟3)的過程。
上述設(shè)定的導(dǎo)通時間ATO的范圍為當(dāng)電源電壓頻率為50Hz時， ATO控制在O. 5ms 10ms之間；當(dāng)電源電壓頻率為60Hz時，ATO控 制在0. 5ms ~ 8ms之間。
上述設(shè)定的導(dǎo)通時間ATO的范圍為當(dāng)電源電壓頻率為50Hz時， AT0控制在2ms 5ffls之間；當(dāng)電源電壓頻率為60Hz時，ATO控制在 2ms ~ 4ms之間。
本發(fā)明由于釆用徽處理器IC模塊根據(jù)電源過零釆集模塊產(chǎn)生的 電源過零信號向可控硅控制模塊輸出可控硅驅(qū)動信號，并控制可控硅 控制模塊輸出可控硅驅(qū)動信號的導(dǎo)通時間，在導(dǎo)通時間內(nèi)，實現(xiàn)可控 硅的持續(xù)導(dǎo)通，在導(dǎo)通時間外，微處理器IC模塊控制可控硅控制模 塊關(guān)閉可控硅驅(qū)動信號，從而降低平均驅(qū)動電流，有效的節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟效益。本發(fā)明的控制裝置平均驅(qū)動電流小，且可降低電路 系統(tǒng)成本。本發(fā)明的控制方法控制簡單，方便實用。


圖1為本發(fā)明控制裝置的原理框圖2為本發(fā)明控制裝置的電路圖3為本發(fā)明控制方法的控制流程圖4為本發(fā)明高壓電輸入模塊輸出的電壓UL波形圖、電源過零 采集模塊產(chǎn)生的電源過零信號Utp2的波形圖及可控硅控制模塊輸出 的可控硅驅(qū)動信號Utp的波形圖。
具體實施例方式
實施例
本發(fā)明控制裝置的原理框圖如圖l所示，包括有高壓電輸入模塊 1、直流電生成模塊2、微處理器IC模塊3、電源過零釆集模塊4和可 控硅控制模塊5,其中高壓電輸入模塊1的輸出端分別與直流電生成 模塊2的輸入端連接及與電源過零采集模塊4連接，直流電生成模塊 2的輸出端分別與微處理器IC模塊3連接、與電源過零采集模塊4連 接及與可控硅控制模塊5連接，電源過零采集模塊4的輸出端與微處 理器IC模塊3的輸入端連接，微處理器IC模塊3的輸出端與可控硅 控制模塊5的輸入端連接，微處理器IC模塊3根據(jù)電源過零釆集模塊 4產(chǎn)生的電源過零信號Utp2向可控硅控制模塊5輸出可控硅驅(qū)動信號 Utp3，其中微處理器IC模塊3向可控硅控制模塊5輸出可控硅驅(qū)動信 號Utp3的導(dǎo)通時間為厶TO, AT0的范圍為當(dāng)電源電壓頻率為50Hz時，AT0控制在0. 5ffls ~ 10ms之間；當(dāng)電源電壓頻率為60Hz時，△ TO控制在0. 5ms ~ 8ms之間。
本發(fā)明控制裝置的電路圖如圖2所示，本實施例中，高壓電輸入模塊 1在高壓交流電源的進線之間跨接壓敏電阻ZR1、電容Cll實現(xiàn)電源濾波。
本實施例中，直流電生成模塊2包括有電源變壓器T1、整流橋、濾波 電路、穩(wěn)壓電路等，其中電源變壓器T1用于將電源輸入的高電壓交流電變 為低電壓交流電；整流橋由二極管Dll、 D12、 D13、 D14構(gòu)成，將前述低電 壓交流電進行整流；濾波電路由電容C12、 C13并聯(lián)連接，對前述整流后的 低電壓交流電進行濾波；穩(wěn)壓電路用于將前述經(jīng)濾波后的低電壓交流電通 過電阻R13、穩(wěn)壓管ZD1、三極管Q11和Q12獲得穩(wěn)定的直流電Vddl和Vdd2， 直流電Vddl直接連接到高壓交流電源的火線L上，并為電源過零采集模 塊4提供直流電；直流電Vdd2為微處理器IC模塊3提供直流電。
本實施例中，電源過零采集模塊4利用電阻R22、 R23、 R24、電容C23、 C22、 二極管D21和三極管Q21產(chǎn)生與電源電壓過零同步的方波信號，并將 該過零方波信號輸出給微處理器IC模塊3。
本實施例中，微處理器IC模塊3的微處理器IC的 一個輸入端口 IN接 收電源過零采集模塊4產(chǎn)生的電源電壓過零方波信號，并作為可控硅驅(qū)動 信號處理響應(yīng)源，微處理器IC的一個輸出端口 OUT輸出可控硅驅(qū)動信號， 控制可控硅的開關(guān)。
本實施例中，可控硅控制模塊5的可控硅SCR1的B極作為本可控硅驅(qū) 動電路的輸出端與負(fù)載相連，用于驅(qū)動負(fù)載的運行和停止；可控硅SCR1的A極與高壓交流電源的零線N連接，利用直流電Vddl為可控硅導(dǎo)通時提供直流偏壓，利用電容C21進行濾波，防止可控硅誤導(dǎo)通；可控硅SCR1的控 制極G通過限流電阻R33、可控硅的開關(guān)與微處理器IC的輸出端口 0UT相 連?？煽毓璧拈_關(guān)由三極管Q31、電阻R31、 R32構(gòu)成，受微處理器IC輸 出的可控硅驅(qū)動信號控制當(dāng)微處理器IC的輸出端口 OUT輸出高電平信號 時，三極管Q31導(dǎo)通，開通可控硅控制極的觸發(fā)信號；當(dāng)微處理器IC的輸 出端口 OUT輸出低電平信號時，三極管Q31截止，關(guān)閉可控硅控制極的觸 發(fā)信號。本發(fā)明控制方法的控制流程圖如圖3所示，可控硅的驅(qū)動方法包括以 下步驟:第一步微處理器IC模塊3檢測是否接收到電源過零采集模塊4輸出 的電源電壓過零信號。如圖4波形圖所示，本實施例中，在t2或t4時刻， 當(dāng)電源電壓由高電壓接近過零點時，電源過零采集模塊4中的三極管Q21 由截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，信號端TP2的輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，即?源過零采集模塊4向微處理器IC模塊3輸出電源電壓過零信號。第二步當(dāng)檢測到電源電壓過零信號時，微處理器IC模塊3同步輸出 可控硅驅(qū)動信號，并對可控硅驅(qū)動信號的導(dǎo)通時間AT進行計時。此時可 控硅實現(xiàn)電源電壓接近零點時開通，使可控硅和負(fù)載避免大的電流浪涌沖 擊同時降低可控硅導(dǎo)通時對電網(wǎng)的干擾。第三步當(dāng)可控硅驅(qū)動信號的導(dǎo)通時間AT達到設(shè)定的導(dǎo)通時間ATO 時，微處理器IC模塊3關(guān)閉可控硅驅(qū)動信號。此時因為A極、B極兩端之間沒有達到可以通過關(guān)閉觸發(fā)信號關(guān)斷的零點電壓，可控硅SCR1會保持導(dǎo) 通狀態(tài)，從而實現(xiàn)降低可控硅導(dǎo)通信號維持時需要消耗的平均電流。當(dāng)電源電壓頻率為50Hz時，設(shè)定的導(dǎo)通時間ATO控制在0. 5ms ~10nis之間， 最好是控制在2ms 5ms之間；當(dāng)電源電壓頻率為60Hz時，ATO控制在 0. 5ms ~ 8ms之間，最好是控制在2ms ~ 4ms之間。第四步重復(fù)以上第一步到第三步的過程。本發(fā)明能有效的降低可控硅平均驅(qū)動電流，例如當(dāng)電源頻率為50Hz 時，現(xiàn)有技術(shù)方案中消耗的工作電流為30mA;而釆用本發(fā)明實施例的方案， 設(shè)定導(dǎo)通時間ATO為2ms，則消耗的平均工作電流為 30mA x (2ms/10ms)-6mA,很好的節(jié)約了使用成本，提高了經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求
1. 一種降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制裝置，包括有高壓電輸入模塊(1)、直流電生成模塊(2)、微處理器IC模塊(3)、電源過零采集模塊(4)和可控硅控制模塊(5)，其中高壓電輸入模塊(1)的輸出端分別與直流電生成模塊(2)的輸入端連接及與電源過零采集模塊(4)連接，直流電生成模塊(2)的輸出端分別與微處理器IC模塊(3)連接、與電源過零采集模塊(4)連接及與可控硅控制模塊(5)連接，電源過零采集模塊(4)的輸出端與微處理器IC模塊(3)的輸入端連接，微處理器IC模塊(3)的輸出端與可控硅控制模塊(5)的輸入端連接，微處理器IC模塊(3)根據(jù)電源過零采集模塊(4)產(chǎn)生的電源過零信號Utp2向可控硅控制模塊(5)輸出可控硅驅(qū)動信號Utp3，其特征在于微處理器IC模塊(3)向可控硅控制模塊(5)輸出可控硅驅(qū)動信號Utp3的導(dǎo)通時間為ΔT0，ΔT0的范圍為當(dāng)電源電壓頻率為50Hz時，ΔT0控制在0.5ms～10ms之間；當(dāng)電源電壓頻率為60Hz時，ΔT0控制在0.5ms～8ms之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制裝置， 其特征在于上述微處理器IC模塊(3)向可控硅控制模塊(5)輸出可控 硅驅(qū)動信號Utp3的導(dǎo)通時間ATO的優(yōu)選范圍為當(dāng)電源電壓頻率為50Hz 時，厶TO控制在2ms 5ms之間；當(dāng)電源電壓頻率為60Hz時，ATO控制 在2ms ~ 4ms之間。
3、 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制裝置的控制方法，其特征在于包括以下步驟1) 電源過零釆集模塊(4)檢測電源電壓信號，并將信號送至微處理器IC模塊(3);2) 當(dāng)電源過零釆集模塊(4)檢測到電源電壓過零信號時，微處理 器IC模塊(3)輸出可控硅驅(qū)動信號至可控硅控制模塊(5)，并對可控 硅驅(qū)動信號的導(dǎo)通時間AT進行計時；3) 當(dāng)可控硅驅(qū)動信號的導(dǎo)通時間AT達到設(shè)定的導(dǎo)通時間ATO時， 微處理器IC模塊(3)關(guān)閉可控硅驅(qū)動信號；4) 重復(fù)以上步驟l)至步驟3)的過程。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制方法， 其特征在于上述設(shè)定的導(dǎo)通時間ATO的范圍為當(dāng)電源電壓頻率為50Hz 時，ATO控制在0. 5ms 10ms之間；當(dāng)電源電壓頻率為60Hz時，ATO 控制在0. 5ms ~ 8ms之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制方法， 其特征在于上述設(shè)定的導(dǎo)通時間ATO的范圍為當(dāng)電源電壓頻率為50Hz 時，AT0控制在2ms 5ms之間;當(dāng)電源電壓頻率為60Hz時，ATO控制 在2ms ~ 4ms之間。
全文摘要
本發(fā)明是一種降低可控硅平均驅(qū)動電流的控制裝置及其控制方法。本發(fā)明包括有高壓電輸入模塊(1)、直流電生成模塊(2)、微處理器IC模塊(3)、電源過零采集模塊(4)和可控硅控制模塊(5)，本發(fā)明由于采用微處理器IC模塊根據(jù)電源過零采集模塊產(chǎn)生的電源過零信號向可控硅控制模塊輸出可控硅驅(qū)動信號，并控制可控硅控制模塊輸出可控硅驅(qū)動信號的導(dǎo)通時間，在導(dǎo)通時間內(nèi)，實現(xiàn)可控硅的持續(xù)導(dǎo)通，在導(dǎo)通時間外，微處理器IC模塊控制可控硅控制模塊關(guān)閉可控硅驅(qū)動信號，從而降低平均驅(qū)動電流，有效的節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟效益。本發(fā)明的控制裝置平均驅(qū)動電流小，且可降低電路系統(tǒng)成本。本發(fā)明的控制方法控制簡單，方便實用。
文檔編號H03K17/725GK101267197SQ200810027448
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者盧超齊, 李新義, 兵 黃 申請人:美的集團有限公司