具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力領(lǐng)域，特別地，涉及一種具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電源控制電路中，電子開(kāi)關(guān)應(yīng)用極為廣泛。例如，在感性和容性負(fù)載電路中，軟開(kāi)啟具有非常重要的用途。
[0003]現(xiàn)有的電子開(kāi)關(guān)軟開(kāi)啟功能一般采用線性降壓技術(shù)或占空比漸變控制技術(shù)。但是，采用線性降壓技術(shù)的軟開(kāi)啟電子開(kāi)關(guān)由于開(kāi)關(guān)壓降大，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)的功耗大、發(fā)熱高；采用脈占空比漸變控制技術(shù)的軟開(kāi)啟電子開(kāi)關(guān)在開(kāi)啟過(guò)程中，輸出電壓為高頻脈沖，因此電磁干擾大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于此，本實(shí)用新型提出了一種具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)，以解決現(xiàn)有電子開(kāi)關(guān)軟開(kāi)啟過(guò)程中功耗大及電磁干擾大的問(wèn)題。
[0005]一方面，提供了一種具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)，包括:比較器、控制開(kāi)關(guān)和續(xù)流電路，其中比較器與控制開(kāi)關(guān)連接，續(xù)流電路與控制開(kāi)關(guān)連接，且控制開(kāi)關(guān)配置在輸入電壓的正極或負(fù)極，續(xù)流電路跨接在傳輸線路的正極與負(fù)極之間。
[0006]其中，續(xù)流電路包括分別跨接在傳輸線路的正、負(fù)極之間的二極管和電容，且電感配置在二極管和電容之間的傳輸線路上。
[0007]可選地，電容在正極傳輸線路上，或者在負(fù)極傳輸電路上。
[0008]可選地，電容與負(fù)載并聯(lián)。
[0009]可選地，當(dāng)負(fù)載內(nèi)部具有輸入濾波電容時(shí)，電容使用負(fù)載內(nèi)部的輸入濾波電容。
[0010]其中，控制開(kāi)關(guān)為金屬-氧化層半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管、絕緣柵雙極型晶體管、半導(dǎo)體三極管、可控硅晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、集成門極換流晶閘管、電子注入增強(qiáng)柵晶體管、MOS控制型晶閘管、雙向可控硅、逆導(dǎo)晶閘管、Coo IMOS、靜態(tài)感應(yīng)晶體管、靜電感應(yīng)晶閘管、繼電器或接觸器。
[0011]其中，比較器由以下之一實(shí)現(xiàn):運(yùn)算放大器、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理芯片、邏輯電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、復(fù)雜可編程邏輯器件。
[0012]由上可知，根據(jù)本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)對(duì)負(fù)載沖擊小、功耗小且電磁干擾小。
【附圖說(shuō)明】
[0013]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面將對(duì)本實(shí)用新型中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面所描述的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路圖的一個(gè)實(shí)施例。
[0015]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的控制時(shí)序圖。
[0016]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路圖的另一實(shí)施例。
[0017]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路圖的另一實(shí)施例。
[0018]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路圖的另一實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0020]為了解決現(xiàn)有電子開(kāi)關(guān)軟開(kāi)啟過(guò)程中的功耗大及電磁干擾大的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了能夠降低功耗且電磁干擾小的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)。
[0021]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路原理圖。如圖所示，該具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路包括比較器、控制開(kāi)關(guān)和續(xù)流電路。其中，比較器與控制開(kāi)關(guān)連接，續(xù)流電路與控制開(kāi)關(guān)連接，且控制開(kāi)關(guān)配置在輸入電壓Ui的正極或負(fù)極。
[0022]進(jìn)一步地，續(xù)流電路包括分別跨接在傳輸線路的正、負(fù)極之間的二極管和電容，且電感配置在二極管和電容之間的傳輸線路上。這里，電感可以在正極傳輸線路上，也可以在負(fù)極傳輸電路上。如圖所示，續(xù)流電路中的電容與負(fù)載并聯(lián)，因而當(dāng)負(fù)載內(nèi)部具有輸入濾波電容時(shí)，續(xù)流電路中的電容也可使用負(fù)載內(nèi)部的濾波電容替代。本實(shí)用新型具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的工作過(guò)程如下所述。
[0023]首先，比較器接收輸入信號(hào)與三角波時(shí)鐘信號(hào)，并將輸入信號(hào)與三角波時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制信號(hào)。該控制信號(hào)由兩個(gè)部分組成，一個(gè)部分是占空比從窄到寬的脈沖信號(hào)，另一個(gè)部分為保持為高電平的開(kāi)關(guān)信號(hào)。
[0024]然后，控制開(kāi)關(guān)在比較器產(chǎn)生的控制信號(hào)的控制下，完成輸電端口的通斷，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓Uo的開(kāi)與關(guān)。
[0025]最后，續(xù)流電路對(duì)輸入電壓Ux進(jìn)行續(xù)流處理，從而得到平滑變化的電壓Uo。
[0026]具體而言，參見(jiàn)圖2所示的控制時(shí)序圖，輸入信號(hào)是從低電平到高電平線性漸變且最后保持為高電平，這個(gè)漸變過(guò)程就對(duì)應(yīng)軟開(kāi)啟過(guò)程。三角波時(shí)鐘信號(hào)要求三角波的波形低電平略高于輸入信號(hào)的低電平，三角波的波形高電平略低于輸入信號(hào)的高電平。從而，產(chǎn)生如圖所示的比較器輸出的控制信號(hào)，該控制信號(hào)由占空比從窄到寬的脈沖信號(hào)以及保持為高電平的開(kāi)關(guān)信號(hào)組成。于是，控制開(kāi)關(guān)在該控制信號(hào)的控制下，通斷輸入電壓Ui，并產(chǎn)生與控制信號(hào)的電壓圖形相對(duì)應(yīng)的電壓Ux。即，控制開(kāi)關(guān)以占空比逐漸增加到完全導(dǎo)通方式開(kāi)啟。由于續(xù)流電路能夠?qū)⒚}沖直流電壓轉(zhuǎn)換為平滑的直流電壓，進(jìn)而產(chǎn)生續(xù)流電路的輸出電壓Uo，如圖所示。由此可見(jiàn)，負(fù)載獲得具有軟開(kāi)啟特性的輸入電壓Uo0
[0027]由上可知，本實(shí)用新型的軟開(kāi)啟電子開(kāi)關(guān)具有損耗小和輸出電壓平滑的特點(diǎn)，因此可以降低開(kāi)關(guān)元件的參數(shù)要求，降低散熱要求，降低電磁干擾，對(duì)負(fù)載沖擊小。
[0028]圖3至圖5提供了根據(jù)本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路圖的另一些實(shí)施例。
[0029]例如，圖3所示的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路圖與圖1所示的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路圖的區(qū)別在于控制開(kāi)關(guān)的位置由輸電端口的負(fù)極變?yōu)檎龢O。圖4所示的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路圖與圖1所示的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路圖的區(qū)別在于續(xù)流電路中的電感由輸電線路的正極變?yōu)樨?fù)極。
[0030]此外，本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)中的控制開(kāi)關(guān)可以采用下器件之一或多種:金屬-氧化層半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFET，Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor)器件的體二極管、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT，Insulated GateBipolar Transistor)、半導(dǎo)體三極管(如，雙極型功率晶體管(BJT/GTR，Bipolar Junct1nTransistor/Giant Transistor))、可控娃晶閘管(SCR，Silicon Controlled Rectifier)、可關(guān)斷晶閘管(GT0，Gate Turn-Off Thyristor)、集成門極換流晶閘管(IGCT，IntegratedGate Commutated Thyristors)、電子注入增強(qiáng)柵晶體管(IEGT，Inject1n EnhancedGate Transistor)、MOS 控制型晶閘管(MCT，MOS Controlled Thyristor)、雙向可控娃(TRIAC，TR1-ELECTRODE AC SWITCH)、逆導(dǎo)晶閘管(RCT，Reverse-Conducting Thyristir),CoolMOS、靜態(tài)感應(yīng)晶體管(SIT，Static Induct1n Transistor)、靜電感應(yīng)晶閘管(SITH，Static Induct1n Thyristor)、繼電器、接觸器。例如，圖5所示的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)的電路圖中控制開(kāi)關(guān)采用了 IGBT。
[0031]可選地，比較器也可以由運(yùn)算放大器、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理(DSP，DigitalSignal Process)芯片、邏輯電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield — Programmable GateArray)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)等實(shí)現(xiàn)。
[0032]由上可知，根據(jù)本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)功耗小且電磁干擾小。
[0033]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)，其特征在于，包括:比較器、控制開(kāi)關(guān)和續(xù)流電路，其中所述比較器與所述控制開(kāi)關(guān)連接，所述續(xù)流電路與所述控制開(kāi)關(guān)連接，且所述控制開(kāi)關(guān)配置在輸入電壓的正極或負(fù)極，所述續(xù)流電路跨接在傳輸線路的正極與負(fù)極之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述續(xù)流電路包括分別跨接在傳輸線路的正、負(fù)極之間的二極管和電容，且電感配置在二極管和電容之間的傳輸線路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述電容在正極傳輸線路上，或者在負(fù)極傳輸電路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述電容與負(fù)載并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)，其特征在于，當(dāng)所述負(fù)載內(nèi)部具有輸入濾波電容時(shí)，所述電容使用所述負(fù)載內(nèi)部的輸入濾波電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述控制開(kāi)關(guān)為金屬-氧化層半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管、絕緣柵雙極型晶體管、半導(dǎo)體三極管、可控硅晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、集成門極換流晶閘管、電子注入增強(qiáng)柵晶體管、MOS控制型晶閘管、雙向可控硅、逆導(dǎo)晶閘管、CoolMOS、靜態(tài)感應(yīng)晶體管、靜電感應(yīng)晶閘管、繼電器或接觸器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述比較器由以下之一實(shí)現(xiàn):運(yùn)算放大器、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理芯片、邏輯電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、復(fù)雜可編程邏輯器件。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)。其中，該電子開(kāi)關(guān)包括比較器、控制開(kāi)關(guān)及續(xù)流電路。比較器、控制開(kāi)關(guān)和續(xù)流電路，其中所述比較器與所述控制開(kāi)關(guān)連接，所述續(xù)流電路與所述控制開(kāi)關(guān)連接，且所述控制開(kāi)關(guān)配置在輸入電壓的正極或負(fù)極，所述續(xù)流電路跨接在傳輸線路的正極與負(fù)極之間。根據(jù)本實(shí)用新型的具有軟開(kāi)啟特性的電子開(kāi)關(guān)對(duì)負(fù)載沖擊小、功耗小且電磁干擾小。
【IPC分類】H03K17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204408298
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420843323
【發(fā)明人】劉必成
【申請(qǐng)人】廣州大中電力技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日