專利名稱：能切合高壓直流負(fù)載回路的復(fù)合繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高壓直流負(fù)載回路的通斷控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種能切合高壓直流負(fù)載回路的復(fù)合繼電器。
背景技術(shù)：
在工業(yè)控制領(lǐng)域的繼電回路中通常采用電磁式繼電器作為控制節(jié)點(diǎn)，例如，電力系統(tǒng)二次控制回路、化工PLC控制等應(yīng)用中都是采用電磁式繼電器。在一些功率負(fù)載回路中的功率電磁繼電器經(jīng)常要切合大電流，在切合時(shí)如果產(chǎn)生弧光，既對(duì)觸點(diǎn)的壽命和可靠性有影響，也會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾，對(duì)周圍的電子電路或其他電子設(shè)備產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的影響。尤其在直流負(fù)載回路中，在切斷負(fù)載時(shí)，由于直流電流不具有過零點(diǎn)，直接用電磁繼電器切斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生弧光。如果要切斷的電流很大，在切斷過程中的弧光會(huì)一直燃燒，即 “拉弧”現(xiàn)象，燃燒的熱量使得電磁繼電器的觸點(diǎn)熔化，觸點(diǎn)之間出現(xiàn)粘連，使得電磁繼電器損壞失效。另外，在一些電壓較高的直流負(fù)載回路中，一般都有電容進(jìn)行儲(chǔ)能或?yàn)V波，這些回路中的電磁繼電器在連通時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流從而損傷繼電器的觸點(diǎn)。因此，一般的電磁繼電器只能用在低壓小電流的直流負(fù)載回路中。為了解決上述問題，出現(xiàn)了一些固態(tài)繼電器和復(fù)合繼電器。這兩種繼電器能很好的解決直流負(fù)載切合時(shí)的“拉弧”問題，但也有一些缺點(diǎn)。固態(tài)繼電器一般采用半導(dǎo)體開關(guān)管作為開關(guān)節(jié)點(diǎn)，但高壓半導(dǎo)體的導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電磁繼電器的觸點(diǎn)電阻，因此，固態(tài)繼電器導(dǎo)通時(shí)損耗大，需要進(jìn)行散熱處理，從而增大了體積；另外，半導(dǎo)體開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)也增加了其復(fù)雜性。目前已有的復(fù)合繼電器，也是采用半導(dǎo)體開關(guān)管與電磁繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)，通過控制半導(dǎo)體開關(guān)管先于繼電器導(dǎo)通、后于繼電器關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。但一般具有電路復(fù)雜，體積偏大的不足。例如，有的采用MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯，有的需要外加隔離電源來(lái)提供半導(dǎo)體開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電源。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)電磁繼電器在高壓直流負(fù)載回路的應(yīng)用中存在易損壞， 體積較大，電路復(fù)雜，不能滿足實(shí)際使用需要的問題，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用方便、不易損壞、無(wú)需專門提供半導(dǎo)體開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電源的復(fù)合繼電器。本實(shí)用新型的工作原理如下復(fù)合繼電器的控制信號(hào)輸入后，經(jīng)過RC延時(shí)電路和普通的邏輯門器件，產(chǎn)生2路控制信號(hào)，一路用于半導(dǎo)體開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)控制，另外一路用于電磁繼電器的線包電壓控制。開通時(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)管管的控制脈沖先于繼電器線包的驅(qū)動(dòng)脈沖At時(shí)間；斷開時(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)管管的控制脈沖滯后繼電器線包的驅(qū)動(dòng)脈沖At時(shí)間。 半導(dǎo)體開關(guān)管管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由其控制信號(hào)經(jīng)光耦驅(qū)動(dòng)器隔離后送至其控制端，實(shí)現(xiàn)控制回路與功率回路的隔離，且無(wú)需外部提供驅(qū)動(dòng)電源。在繼電器觸點(diǎn)間并聯(lián)壓敏電阻用于過壓防護(hù)。[0007]為了解決上述問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是一種能切合高壓直流負(fù)載回路的復(fù)合繼電器，包括電磁繼電器和半導(dǎo)體開關(guān)管， 其特征在于還包括RC延時(shí)電路、邏輯或門、邏輯與門和光耦驅(qū)動(dòng)器，所述外部控制信號(hào)輸出端與RC延時(shí)電路輸入端相連接，所述邏輯或門的兩個(gè)輸入端分別與外部控制信號(hào)輸出端和RC延時(shí)電路輸出端相連接，所述邏輯與門的三個(gè)輸入端分別連接外部控制信號(hào)輸出端、邏輯或門的輸出端、RC延時(shí)電路輸入端；所述邏輯或門的輸出端還與光耦驅(qū)動(dòng)器相連接，所述半導(dǎo)體開關(guān)管與用于驅(qū)動(dòng)其通斷的光耦驅(qū)動(dòng)器相連接，所述邏輯與門的輸出端與電磁繼電器相連接，所述電磁繼電器的觸點(diǎn)和半導(dǎo)體開關(guān)管相并聯(lián)。前述的一種能切合高壓直流負(fù)載回路的復(fù)合繼電器，其特征在于所述電磁繼電器的觸點(diǎn)上還并聯(lián)有起過壓保護(hù)的壓敏電阻。前述的一種能切合高壓直流負(fù)載回路的復(fù)合繼電器，其特征在于所述半導(dǎo)體開關(guān)管采用MOS或IGBT。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型將半導(dǎo)體開關(guān)管管與繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)使用，通過時(shí)序控制，使得復(fù)合繼電器導(dǎo)通時(shí)，內(nèi)部半導(dǎo)體開關(guān)管管先于電磁繼電器觸點(diǎn)At 時(shí)間導(dǎo)通；斷開時(shí)，內(nèi)部半導(dǎo)體開關(guān)管管滯后電磁繼電器觸點(diǎn)At時(shí)間斷開，以保證在高壓直流負(fù)載應(yīng)用場(chǎng)合時(shí)內(nèi)部電磁繼電器觸點(diǎn)不會(huì)應(yīng)為“拉弧”現(xiàn)象或沖擊電流大而損壞。在觸點(diǎn)間采用壓敏電阻作為過壓的防護(hù)，起到較好的防護(hù)效果。本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，體積?。粺o(wú)需專門提供半導(dǎo)體開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電源；能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)斷開時(shí)不拉弧、吸合時(shí)不承受沖擊電流；適用于多種直流負(fù)載控制回路。

圖1是本實(shí)用新型復(fù)合繼電器電路原理圖；圖2是本實(shí)用新型外部控制信號(hào)和邏輯或門、邏輯與門輸出信號(hào)的時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。如圖1所示，復(fù)合繼電器由時(shí)序控制電路、光耦驅(qū)動(dòng)器U3、電磁繼電器Q1、半導(dǎo)體開關(guān)管Q2、壓敏電阻R2組成。時(shí)序電路由RC延時(shí)電路、邏輯或門Ul和邏輯與門U2組成， 所述外部控制信號(hào)輸出端與RC延時(shí)電路輸入端相連接，所述邏輯或門Ul的兩個(gè)輸入端分別與外部控制信號(hào)輸出端和RC延時(shí)電路輸出端相連接，所述邏輯與門U2的三個(gè)輸入端分別連接外部控制信號(hào)輸出端、邏輯或門Ul的輸出端、RC延時(shí)電路輸入端；所述邏輯或門Ul 的輸出端還與光耦驅(qū)動(dòng)器U3相連接，所述半導(dǎo)體開關(guān)管Q2與用于驅(qū)動(dòng)其通斷的光耦驅(qū)動(dòng)器U3相連接，所述邏輯與門U2的輸出端與電磁繼電器Ql相連接，所述電磁繼電器Ql的觸點(diǎn)和半導(dǎo)體開關(guān)管Q2相并聯(lián)。如圖1中所示。當(dāng)外部控制信號(hào)施加在復(fù)合繼電器的控制輸入端時(shí)，即圖1中1 位置，該信號(hào)與經(jīng)RC延時(shí)電路延時(shí)后的信號(hào)通過邏輯或門Ul進(jìn)行邏輯或產(chǎn)生信號(hào)2，用于半導(dǎo)體開關(guān)管Q2的控制。信號(hào)2、原始信號(hào)、經(jīng)RC延時(shí)電路延時(shí)后的信號(hào)通過邏輯與門U2 進(jìn)行邏輯與，產(chǎn)生信號(hào)3，用于電磁繼電器Ql的控制。時(shí)序圖如圖2所示。可見，半導(dǎo)體開關(guān)管Q2的控制信號(hào)邊沿比電磁繼電器Ql控制信號(hào)的邊沿寬At，也即導(dǎo)通時(shí)(上升沿)半導(dǎo)體開關(guān)管Q2比電磁繼電器Ql提前At時(shí)間，關(guān)斷時(shí)(下降沿)半導(dǎo)體開關(guān)管Q2比電磁繼電器Ql滯后At時(shí)間。由于電磁繼電器Ql觸點(diǎn)電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于半導(dǎo)體開關(guān)管Q2的接觸電阻，因此，負(fù)載電流只在Δ t時(shí)間內(nèi)流過半導(dǎo)體開關(guān)管Q2，其他時(shí)段都從電磁繼電器Ql觸點(diǎn)流過。At的大小由RC時(shí)間常數(shù)設(shè)定，如果光耦驅(qū)動(dòng)器的延時(shí)為Atl，繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間為At2，則只需滿足At>Atl+At2即可。由于在開關(guān)周期內(nèi)，負(fù)載電流流過半導(dǎo)體開關(guān)管Q2的時(shí)間At很短，因此，無(wú)需對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)管加散熱器，這樣可以減小復(fù)合繼電器的體積。光耦驅(qū)動(dòng)器U3主要將半導(dǎo)體開關(guān)管Q2的控制信號(hào)傳送至其驅(qū)動(dòng)引腳。由于半導(dǎo)體開關(guān)管MOS管和IGBT的驅(qū)動(dòng)阻抗較大，光耦驅(qū)動(dòng)器U3的輸出可以直接驅(qū)動(dòng)它們。如果用一般的光耦器件，則需要外加驅(qū)動(dòng)電源。半導(dǎo)體開關(guān)管Q2與電磁繼電器Ql的觸點(diǎn)并聯(lián)，接入負(fù)載回路，通過上述時(shí)序控制，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型所述的復(fù)合繼電器功能。壓敏電阻R2電磁繼電器的觸點(diǎn)相，壓敏電阻R2主要用于防護(hù)繼電器節(jié)點(diǎn)間在關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)的過電壓。本實(shí)用新型通過時(shí)序控制，使得復(fù)合繼電器導(dǎo)通時(shí)，內(nèi)部半導(dǎo)體開關(guān)管管先于電磁繼電器觸點(diǎn)At時(shí)間導(dǎo)通；斷開時(shí)，內(nèi)部半導(dǎo)體開關(guān)管管滯后電磁繼電器觸點(diǎn)At時(shí)間斷開，以保證在高壓直流負(fù)載應(yīng)用場(chǎng)合時(shí)內(nèi)部電磁繼電器觸點(diǎn)不會(huì)應(yīng)為“拉弧”現(xiàn)象或沖擊電流大而損壞，具有較好的的防護(hù)效果。同時(shí)無(wú)需專門提供半導(dǎo)體開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電源適用于多種直流負(fù)載控制回路。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種能切合高壓直流負(fù)載回路的復(fù)合繼電器，包括電磁繼電器和半導(dǎo)體開關(guān)管，其特征在于還包括RC延時(shí)電路、邏輯或門、邏輯與門和光耦驅(qū)動(dòng)器，所述外部控制信號(hào)輸出端與RC延時(shí)電路輸入端相連接，所述邏輯或門的兩個(gè)輸入端分別與外部控制信號(hào)輸出端和RC延時(shí)電路輸出端相連接，所述邏輯與門的三個(gè)輸入端分別連接外部控制信號(hào)輸出端、 邏輯或門的輸出端、RC延時(shí)電路輸入端；所述邏輯或門的輸出端還與光耦驅(qū)動(dòng)器相連接， 所述半導(dǎo)體開關(guān)管與用于驅(qū)動(dòng)其通斷的光耦驅(qū)動(dòng)器相連接，所述邏輯與門的輸出端與電磁繼電器相連接，所述電磁繼電器的觸點(diǎn)和半導(dǎo)體開關(guān)管相并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能切合高壓直流負(fù)載回路的復(fù)合繼電器，其特征在于 所述電磁繼電器的觸點(diǎn)上還并聯(lián)有起過壓保護(hù)的壓敏電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種能切合高壓直流負(fù)載回路的復(fù)合繼電器，其特征在于 所述半導(dǎo)體開關(guān)管采用MOS或IGBT。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種能切合高壓直流負(fù)載回路的復(fù)合繼電器，包括電磁繼電器、半導(dǎo)體開關(guān)管、光耦驅(qū)動(dòng)器、時(shí)序控制電路。本實(shí)用新型將半導(dǎo)體開關(guān)管與電磁繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)使用，通過時(shí)序控制，使得復(fù)合繼電器導(dǎo)通時(shí)，內(nèi)部半導(dǎo)體開關(guān)管先于電磁繼電器觸點(diǎn)Δt時(shí)間導(dǎo)通；斷開時(shí)，內(nèi)部半導(dǎo)體開關(guān)管滯后電磁繼電器觸點(diǎn)Δt時(shí)間斷開，以保證在高壓直流負(fù)載應(yīng)用場(chǎng)合時(shí)內(nèi)部電磁繼電器觸點(diǎn)不會(huì)應(yīng)為“拉弧”現(xiàn)象或沖擊電流大而損壞；而且在導(dǎo)通狀態(tài)下，該復(fù)合繼電器的接觸電阻比常規(guī)的固態(tài)繼電器接觸電阻低很多，損耗小。本實(shí)用新型電路簡(jiǎn)單，體積小，可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)H01H47/02GK202205661SQ20112035377
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者丁志剛, 周華良, 夏雨, 汪世平, 鄒志楊 申請(qǐng)人:國(guó)電南瑞科技股份有限公司