双向可控硅开关电路、双向可控硅控制电路以及电子设备的制作方法

1.本技术实施例涉及双向可控硅领域，特别是涉及一种双向可控硅开关电路、双向可控硅控制电路以及电子设备。


背景技术：

2.双向可控硅也称双向晶闸管，是一种功率半导体器件。双向可控硅因为只要在其门极上施加驱动信号便能导通，而且双向可控硅没有反向耐压问题，控制电路简单，因此，双向可控硅在交流电路得到广泛应用，通常将双向可控硅用作无触点开关等。
3.由于在交流电路中，双向可控硅的驱动需要与交流电共火线或者共零线，因此，双向可控硅的供电和抗干扰问题显得很重要。一些技术中，采用专门的高压双向光控晶闸管隔离驱动芯片来为双向可控硅供电和实现抗干扰，但是高压双向光控晶闸管隔离驱动芯片制造复杂，目前市场上能做的厂商没有几家，成本非常高，甚至高过了可控硅本身的价格，在很多消费电子产品应用中受到限制。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本技术提供了一种双向可控硅开关电路、双向可控硅控制电路以及电子设备，其具有可节省成本的优点。
5.根据本技术实施例的第一方面，提供一种双向可控硅开关电路，包括：双向可控硅、光耦、充放电电路和第一电容；
6.所述充放电电路的正极与所述双向可控硅的第一主端子和交流电源的火线连接；所述充放电电路的负极经由所述光耦的两个输出端与所述双向可控硅的门极连接，且所述充放电电路的负极经由所述第一电容与所述交流电源的零线连接；所述双向可控硅的第一主端子连接所述交流电源的火线，所述双向可控硅的第二主端子经由负载连接所述交流电源的零线；所述光耦的两个输入端为所述双向可控硅开关电路的触发端，且所述光耦的两个输入端连接于开关控制回路。
7.根据本技术实施例的第二方面，提供一种双向可控硅控制电路，包括降压斩波电路、控制器和双向可控硅开关电路；所述降压斩波电路的输入端连接交流电源，所述降压斩波电路输出端经由所述双向可控硅开关电路的开关触发端连接至所述控制器的开关控制信号输出端；
8.所述双向可控硅开关电路包括：双向可控硅、光耦、充放电电路和第一电容；
9.所述充放电电路的正极与所述双向可控硅的第一主端子和交流电源的火线连接；所述充放电电路的负极经由所述光耦的两个输出端与所述双向可控硅的门极连接，且所述充放电电路的负极经由所述第一电容与所述交流电源的零线连接；所述双向可控硅的第一主端子连接所述交流电源的火线，所述双向可控硅的第二主端子经由负载连接所述交流电源的零线；所述光耦的两个输入端为所述双向可控硅开关电路的触发端，且所述光耦的两个输入端连接于开关控制回路。
10.根据本技术实施例的第三方面，提供一种降压斩波电路、控制器、双向可控硅开关电路以及电子设备主体；所述降压斩波电路的输入端连接交流电源，所述降压斩波电路输出端经由所述双向可控硅开关电路的开关触发端连接至所述控制器的开关控制信号输出端；所述双向可控硅开关电路连接于所述电子设备主体的交流供电回路；
11.所述双向可控硅开关电路包括：双向可控硅、光耦、充放电电路和第一电容；
12.所述充放电电路的正极与所述双向可控硅的第一主端子和交流电源的火线连接；所述充放电电路的负极经由所述光耦的两个输出端与所述双向可控硅的门极连接，且所述充放电电路的负极经由所述第一电容与所述交流电源的零线连接；所述双向可控硅的第一主端子连接所述交流电源的火线，所述双向可控硅的第二主端子经由负载连接所述交流电源的零线；所述光耦的两个输入端为所述双向可控硅开关电路的触发端，且所述光耦的两个输入端连接于开关控制回路。
13.本技术实施例通过设置双向可控硅、光耦、充放电电路和第一电容，实现了双向可控硅的隔离驱动，并且为双向可控硅导通提供了驱动电流，无需采用高成本的高压双向光控晶闸管隔离驱动芯片，可节省成本；而且，本技术也无需额外采用隔离绕组，也不会局限于有隔离绕组的产品才能使用，可广泛适用于大多数的产品；进一步地，相比于采用电阻来降压设计驱动电流的方式，本技术实施例采用第一电容的容抗在交流电源的正半周进行容抗降压，进而在交流电源的负半周泄放能量，可防止高电压高电流造成电阻以及电路的损坏。
14.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
15.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例示出的双向可控硅开关电路的电路图；
18.图2为本技术实施例示出的双向可控硅控制电路的电路图。
具体实施方式
19.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施例方式作进一步地详细描述。
20.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
21.下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
22.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类
似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、
“”
和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。在此所使用的词语“如果”/“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
23.请参阅图1，其是本技术实施例示出的双向可控硅开关电路的电路图。本技术实施例的双向可控硅开关电路，应用于交流电器，例如冰箱、空调、油烟机、洗衣机等，主要用于控制交流电器的开启和关闭。具体的，本技术实施例的双向可控硅开关电路包括：双向可控硅tr1、光耦pc1a、充放电电路10和第一电容cx1。第一电容cx1在本实施例中为无极性薄膜电容。
24.充放电电路10的正极与双向可控硅tr1的第一主端子t1和交流电源的火线ac_l连接；充放电电路10的负极经由光耦pc1a的两个输出端与双向可控硅tr1的门极g连接，且充放电电路10的负极经由第一电容cx1与交流电源的零线ac_n连接；双向可控硅tr1的第一主端子t1连接交流电源的火线ac_l，双向可控硅tr1的第二主端子t2经由负载连接交流电源的零线ac_n；光耦pc1a的两个输入端为双向可控硅开关电路的触发端，且光耦pc1a的两个输入端连接于开关控制回路，以获取双向可控硅开关电路的控制信号。其中，本技术实施例中的交流电源可为市电，具体为220v交流电源。
25.当开关控制回路中接收到开关触发信号时，光耦pc1a导通，进而从充放电电路10的正极、双向可控硅tr1的第一主端子t1、双向可控硅tr1的门极g、光耦pc1a的两个输出端到充放电电路10的负极形成闭合电路，从而在双向可控硅tr1的第一主端子t1和双向可控硅tr1的门极g之间产生驱动电流，进而使双向可控硅tr1的第一主端子t1和双向可控硅tr1的第二主端子t2导通，从而从交流电源的火线ac_l、双向可控硅tr1的第一主端子t1、双向可控硅tr1的第二主端子t2、负载到交流电源的零线ac_n之间形成回路，驱动负载工作。而在交流电源的正半周，从交流电源的火线ac_l、充放电电路10、第一电容cx1到交流电源的零线ac_n之间形成回路，对充放电电路10和第一电容cx1进行充电，而第一电容cx1在一定的交流信号频率下产生的容抗，也为双向可控硅tr1提供驱动电流；具体为：通过对第一电容cx1的容量进行选型，可使第一电容cx1产生的容抗对电路进行降压并获得相应的电流，以在对充放电电路10进行充电后，在充放电电路10放电时，充放电电路10提供的电流可完全满足双向可控硅tr1导通的驱动电流，进而触发双向可控硅tr1导通。例如，第一电容cx1产生的容抗zc＝1/2*π*f*c，f＝50hz,c即为第一电容cx1选型的容量，则该电路能提供的电流为220/zc，进而可通过对第一电容cx1的选型，获得满足双向可控硅tr1导通的驱动电流。而在交流电源的负半周，从交流电源的火线ac_n、第一电容cx1、充放电电路10到交流电源ac_l形成回路，从而第一电容cx1可将储存的能量泄放回交流电源。
26.本技术实施例通过设置双向可控硅、光耦、充放电电路和第一电容，实现了双向可控硅的隔离驱动，并且为双向可控硅导通提供了驱动电流，无需采用高成本的高压双向光控晶闸管隔离驱动芯片，可节省成本；而且，本技术也无需额外采用隔离绕组，也不会局限
于有隔离绕组的产品才能使用，可广泛适用于大多数的产品；进一步地，相比于采用电阻来降压设计驱动电流的方式，本技术实施例采用第一电容的容抗在交流电源的正半周进行容抗降压，进而在交流电源的负半周泄放能量，可防止高电压高电流造成电阻以及电路的损坏。
27.在一个实施例中，充放电电路10包括储能电容e3和第一二极管d3；储能电容e3的正极与双向可控硅tr1的第一主端子t1和交流电源的火线ac_l连接，储能电容e3的负极与第一二极管d3的正极连接；第一二极管d3的负极经由第一电容cx1与交流电源的零线ac_n连接，也即，储能电容e3的正极为充放电电路10的正极，第一二极管d3的负极为充放电电路10的负极。通过储能电容e3的低压半波整流滤波和第一二极管d3的半波整流的配合作用，在交流电源正半周时，对交流电源火线ac_l、储能电容e3、第一二极管d3、第一电容cx1到交流电源零线ac_n之间形成的电路整流滤波。
28.在一个实施例中，充放电电路10还包括稳压管zd1；稳压管zd1的正极与第一二极管d3的负极连接；稳压管zd1的负极与储能电容e3的正极连接；稳压管对储能电容e3的两端进行钳位，并在交流电源负半周时，为第一电容cx1提供泄放通道，从而配合储能电容e3、第一二极管d3和第一电容cx1,实现了将交流电转换为共零线或者共火线的低压直流电，既实现了为双向可控硅tr1的隔离驱动，又为双向可控硅tr1导通提供了驱动电流。
29.在一个实施例中，光耦pc1a的正极输入端接电源vcc；光耦pc1a的负极输入端为开关触发信号接收端；光耦pc1a的集电极与双向可控硅tr1的门极g连接，光耦pc1a的发射极与充放电电路10的负极连接，进而在光耦pc1a的负极接收到开关触发信号时，光耦pc1a导通，进而触发双向可控硅tr1导通。
30.请参阅图2，其为本技术实施例示出的双向可控硅控制电路的电路图；本技术实施例还提供一种双向可控硅控制电路，包括降压斩波电路20、控制器和双向可控硅开关电路。降压斩波电路的输入端连接交流电源，降压斩波电路输出端经由双向可控硅开关电路的触发端连接至控制器的开关控制信号输出端。其中，双向可控硅开关电路的电路结构与前述完全相同，这里不加以赘述。
31.在一个实施例中，控制器可为任何可实现本技术技术方案的器件，例如其可以采用微控制器mcu等器件来实现，具体的类型、型号，本技术不加以限制。
32.在一个实施例中，降压斩波电路包括20第二二极管d4、开关k、电感l、第二电容e6、第三电容e5和第三二极管d5；第二二极管d4的正极与交流电源的火线ac_l连接；第二二极管d4的负极经由开关k与电感l的第一连接端连接，且第二二极管d4的负极与第二电容e6的正极连接；第二电容e6的负极与交流电源的零线ac_n连接；电感l的第二连接端与第三电容e5的正极连接；第三电容e5的负极与交流电源的零线ac_n连接；第三电容e5的正极还经由光耦pc1a的两个输入端与控制器的开关控制信号输出端连接；第三二极管d5的正极与交流电源的零线ac_n连接；第三二极管d5的负极与电感l的第一连接端连接。在开关k闭合时，从交流电源的火线ac_lac_l、第二二极管d4、开关k、电感l到第三电容e6形成闭合回路，从而对电感l和第三电容e5进行充电，且在第三电容e5的正极端获得降压后的电源电压如5v；当开关k断开时，从电感l的第一连接端、第三电容e5、第三二极管d5到电感l的第二连接端形成闭合回路，从而由电感l继续对第三电容e5进行充电，从而在第三电容e5的正极可以持续获得降压后的电源电压；而通过对开关k的通断进行控制，可以控制输出直流电压的平均
值，进而可控制在第三电容e5的正极获得电源电压大小。进一步地，控制器通过在开关控制信号输出端输出低电压如o，进而光耦pc1a的正极输入端为5v和光耦pc1a的负极输入端为0，两端存在压降，从而使光耦pca1导通，进而进一步地使双向可控硅导通，从而驱动负载工作。
33.本技术实施例还提供一种电子设备，包括电子设备主体和双向可控硅控制电路；双向可控硅开关电路中的双向可控硅tr1的第一主端子t1和第二主端子t2连接于电子设备主体的交流供电回路中。本技术实施例中，电子设备可为各种冰箱、空调、油烟机、洗衣机等。例如，电子设备可为洗衣机。洗衣机的主体结构包括机壳、滚筒和电机；滚筒和电机均装设在机壳内部，滚筒与电机的转矩输出轴连接。双向可控硅tr1的第一主端子t1和第二主端子t2连接于电机的交流供电回路中。双向可控硅控制电路与前述描述完全相同，这里不加以赘述。
34.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
35.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。