專利名稱：一種直流負荷開關(guān)的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流負荷開關(guān)。
背景技術(shù)：
接通、分斷直流電路時，產(chǎn)生的直流電弧不易熄滅。現(xiàn)在廣泛使用直流斷路器作為直流電路的控制、保護器件，由于其內(nèi)部含有復雜的直流電弧滅弧裝置，導致體積大，成本高，在控制小容量直流負荷時，性價比不高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的任務是提供一種體積小、成本低的直流負荷開關(guān)，既可作為一般控制開關(guān)使用，也可直接設(shè)置在終端負荷供電電源線上，作為安全開關(guān)使用。一種直流負荷開關(guān)由無觸點的電子開關(guān)和有觸點的機械開關(guān)并聯(lián)而成。所述無觸點的電子開關(guān)(以下簡稱電子開關(guān))，具體負責直流電路接通和分斷任務。所述有觸點的機械開關(guān)(以下簡稱機械開關(guān))，不負責直流電路的接通和分斷任務，僅負責承載接通后的直流工作電流。此直流負荷開關(guān)處于分斷狀態(tài)時，電子開關(guān)和機械開關(guān)均處于斷開狀態(tài)；在接通過程中，電子開關(guān)首先接通，然后機械開關(guān)僅在承受電子開關(guān)導通壓降和正常工作電流下再接通；在穩(wěn)定的接通狀態(tài)下，電子開關(guān)和機械開關(guān)均處于接通狀態(tài)，工作電流主要由機械開關(guān)承栽；在分斷過程中機械開關(guān)首先在承受電子開關(guān)的導通壓降下斷開，工作電流全部轉(zhuǎn)移到電子開關(guān)，然后電子開關(guān)再斷開。獨立的電子開關(guān)也可以完成上述負荷開關(guān)的接通、承載、分斷正常工作電流的任務，作為一種負荷開關(guān)，雖然不負責分斷故障電流，但是要承載故障電流。由于作為電子開關(guān)使用的可控半導體器件，熱容量小，為防止嚴重的短路大電流燒毀電子開關(guān)，從可靠性角度出發(fā)，設(shè)計了并聯(lián)的熱容量大的機械開關(guān)。本發(fā)明利用無觸點的電子開關(guān)并聯(lián)有觸點的機械開關(guān)構(gòu)成直流負荷開關(guān)的硬件部分，并聯(lián)的兩種開關(guān)的異步動作，使得有觸點機械開關(guān)僅在承受電子開關(guān)的導通壓降——這一微電壓下接通、分斷，改變了單獨有觸點機械開關(guān)在接通、分斷直流電路時產(chǎn)生電弧的條件，降低乃至消除了直流電弧，從而可以省略掉相應的滅弧電路，完成了設(shè)計體積小、成本低、工作可靠的直流負荷開關(guān)的發(fā)明任務。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。圖1是直流負荷開關(guān)的工作原理圖。圖2是直流負荷開關(guān)的一種具體實現(xiàn)電路圖。
具體實施方式
圖2給出了直流負荷開關(guān)的一種具體實現(xiàn)電路。場效應晶體管Kl 構(gòu)成無觸點電子開關(guān)的主體，電阻Rl提供Kl的柵極控制電壓，穩(wěn)壓管Zl對Kl的柵極控制電壓提供保護，有觸點機械開關(guān)K3控制Kl的狀態(tài)；并聯(lián)的有觸點機械開關(guān)由K2構(gòu)成。此直流負荷開關(guān)處于分斷狀態(tài)時K3閉和，Kl柵極控制電壓為零，Kl斷開，Κ2斷開，直流負荷開關(guān)斷開。此直流負荷開關(guān)的接通過程為首先斷開Κ3，直流輸入電壓Vi經(jīng)電阻Rl為Kl提供柵極控制電壓，穩(wěn)壓管Zl保證Kl柵極控制電壓在安全范圍內(nèi)，待柵極控制電壓建立后， Kl導通，輸出電壓Vo建立。由于機械開關(guān)Κ3、Κ2之間有聯(lián)動關(guān)系，只能按先斷后合的邏輯變化，人工操作機械開關(guān)的過程需要秒級時間，而MOS管Kl的開通時間為微秒級，因此，人工操作機械開關(guān)到K2閉合時，電子開關(guān)Kl已完全導通，直流電路導通瞬間的大流電沖擊過程已經(jīng)結(jié)束，使得K2僅在承受正常工作電流、電子開關(guān)的導通壓降下閉合。該直流負荷開關(guān)處于導通狀態(tài)時，K3斷開，Kl導通，K2閉合。人為選擇MOS管Kl 的導通電阻大于K2閉合時的導通電阻，直流工作電流絕大部分由機械開關(guān)K2承擔。該直流負荷開關(guān)的分斷過程為人工操作首先斷開機械開關(guān)K2，機械開關(guān)K2僅在承受Kl的導通壓降下完全斷開，工作電流全部轉(zhuǎn)移到電子開關(guān)K1，隨著人工操作的進程發(fā)展，機械開關(guān)K3閉合，電子開關(guān)Kl失去柵極控制電壓而截止，直流負荷開關(guān)處于斷開狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種直流負荷開關(guān)的實現(xiàn)方法由無觸點的電子開關(guān)(以下簡稱電子開關(guān))和有觸點的機械開關(guān)(以下簡稱機械開關(guān))并聯(lián)而成，其特征在于電子開關(guān)Kl具體負責直流電路接通和分斷任務，機械開關(guān)K2不負責直流電路的接通和分斷任務，僅負責承載接通后的直流工作電流，并聯(lián)的兩種開關(guān)異步動作，此直流負荷開關(guān)處于分斷狀態(tài)時，電子開關(guān)Kl和機械開關(guān)K2均處于斷開狀態(tài)，在直流負荷開關(guān)接通過程中，電子開關(guān)Kl首先接通，然后機械開關(guān)K2僅在承受電子開關(guān)Kl導通壓降和正常工作電流下再接通，在直流負荷開關(guān)穩(wěn)定的接通狀態(tài)下，電子開關(guān)Kl和機械開關(guān)K2均處于接通狀態(tài)，在直流負荷開關(guān)分斷過程中，機械開關(guān)K2首先在承受電子開關(guān)Kl的導通壓降下斷開， 工作電流全部轉(zhuǎn)移到電子開關(guān)Kl，然后電子開關(guān)Kl再斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流負荷開關(guān)，其特征在于電子開關(guān)Kl的導通電阻大于機械開關(guān)K2閉合時的導通電阻，導通狀態(tài)下直流工作電流絕大部分由機械開關(guān)K2承載。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流負荷開關(guān)，由無觸點的電子開關(guān)和有觸點的機械開關(guān)并聯(lián)而成，無觸點的電子開關(guān)具體負責直流電路接通和分斷任務，有觸點的機械開關(guān)不負責直流電路的接通和分斷任務，僅負責承載接通后的直流工作電流，并聯(lián)的兩種開關(guān)異步動作，接通過程中，電子開關(guān)首先接通，然后機械開關(guān)僅在承受電子開關(guān)導通壓降和正常工作電流下再接通，在分斷過程中機械開關(guān)首先在承受電子開關(guān)的導通壓降下斷開，工作電流全部轉(zhuǎn)移到電子開關(guān)，然后電子開關(guān)再斷開。該直流負荷開關(guān)省略掉相應的滅弧電路，既可作為一般控制開關(guān)使用，也可直接設(shè)置在終端負荷供電電源線上，作為安全開關(guān)使用。
文檔編號H03K17/722GK102497186SQ201110440139
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者張騰 申請人:張騰