CN100420131C - 低压电器交直两用电子节约模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及低压电器的控制电路(模块),具体是适用于接触器、继电器的低压电器交直两用电子节约模块。解决了现有接触器、继电器的电磁系统采用全电压保持吸合工作方式存在的能耗高的问题,该节约模块包括起动控制电路、为低压电器维持吸合和起动控制电路供电的供电电路,起动控制电路以单片机或由分离元件构成的控制电路组成。在不改变现有接触器、继电器的电磁系统,不丢失现有接触器、继电器使用功能和不影响现有接触器、继电器使用方法的前提条件下,实现了接触器、继电器的节能运行(全电压起动,低电压维持)目的,可与接触器、继电器集于一体,提高接触器、继电器的技术性能,降低能耗,适合交—直流两种控制电压使用。
Description
技术领域
本发明涉及低压电器的控制电路(模块),具体是适用于接触器、继电器的低压电器交直两用电子节约模块。
背景技术
现有接触器、继电器根据控制电压的不同,分为两类不同的电磁系统:交流电磁系统和直流电磁系统。但是现有接触器、继电器不论是直流电磁系统还是交流电磁系统。都采用全电压的保持吸合工作方式,不仅使多余的保持功耗白白浪费,而且容易造成事故。理论分析表明:根据电磁铁的矩形磁滞特性曲线,仅需10%以下的电磁势(安匝数)就能产生同样的保持吸合力,使电磁铁处于可靠的保持吸合状态,因此,目前接触器、继电器的电磁系统采用的全电压保持工作方式急需改进。
发明内容
本发明为了解决现有接触器、继电器的电磁系统采用全电压保持吸合工作方式存在的能耗高、且易出故障的问题,提供了一种能实现低压电器电磁系统全压起动,低压保持,从而达到节能降耗目的的适用于接触器、继电器的低压电器交直两用电子节约模块。
本发明是采用如下技术方案实现的:一种低压电器交直两用电子节约模块,包括起动控制电路、为低压电器维持吸合和起动控制电路供电的供电电路:供电电路包含由二极管D1-D4构成的桥式整流电路,桥式整流电路的两直流输出端间连接有滤波电容C0,桥式整流电路的直流输出端连接有DC-DC变换电路模块IC1,DC-DC变换电路模块IC1的输出端连接有包含三极管Q3、Q4的稳压电路,其中三极管Q4的集电极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q4的集电极和基极之间连接有电阻R8,三极管Q4的基极经稳压管DW2与三极管Q3的基极相连,三极管Q4的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b之间连接有滤波电容C3,DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a经二极管D7与模块输出线端A1相连,同时,模块输出线端A1经变阻器RT与桥式整流电路的正极输出端相连,模块输出线端A2经二极管D9与三极管Q3的集电极相连,三极管Q3的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,模块输出线端A1与模块输出线端A2之间连接有二极管D8,DC-DC变换电路模块IC1的正负极输出端a、b之间串接有电阻R12、R13;起动控制电路包含起动控制模块IC2,起动控制模块IC2的供电线端VDD与三极管Q4的发射极相连,起动控制模块IC2的供电线端VSS与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,起动控制模块IC2的电压取样信号输入端P1.1与电阻R12和电阻R13的连接节点相连,起动控制模块IC2的控制信号输出端P1.2与三极管Q5的基极连接,三极管Q5的发射极与起动控制模块IC2的供电线端VSS相连,三极管Q5的集电极经电阻R19与三极管Q6的基极相连,三极管Q6的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q6的集电极经R20与三极管Q8的基极相连,三极管Q8的发射极与桥式整流电路的负极输出端相连,同时经二极管D11与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,三极管Q8的集电极经二极管D12与模块输出线端A2相连。
当桥式整流电路的输入端接通交流电压或等值的直流电压时,交流电压经桥式整流电路整流为脉动直流电压或直流电压经桥式整流电路输出为等值的直流电压,经电容C0滤波后,脉动直流电压或直流电压经DC-DC变换电路模块IC1降压输出直流低电压,使三极管Q4、Q3导通;直流低电压一路经包含三极管Q3、Q4的稳压电路,输出稳定电压,经电容C3再次滤波后,为起动控制电路提供工作电压;另一路经二极管D7-电磁线圈A1至A2端-二极管D9-三极管Q3 c-e级,回到DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端,为电磁线圈提供维持吸合电压;同时,直流低电压通过电阻R12和电阻R13分压后,加至起动控制模块IC2的电压取样信号输入端P1.1。根据电压取样信号输入端P1.1输入的电压取样信号,起动控制电路经控制信号输出端P1.2输出脉冲电压,脉冲电压使三极管Q5导通-三极管Q6导通-三极管Q8导通。这样,起动全电压通过二极管D2(D3)-变阻器RT-电磁线圈A1至A2端-二极管D12-三极管Q8的c-e极-二极管D4(D1)形成回路,使电磁系统吸合;脉冲电压的宽度决定了三极管Q5的导通时间(即三极管Q5导通一段时间后截止),三极管Q5截止-三极管Q6截止-三极管Q8截止,这样,全电压不再加于电磁线圈两端,电磁线圈两端只留有维持低电压,保持电磁系统的吸合。本发明实现节能运行的工作原理是:采用全电压起动电路和低电压维持电路相互作用又相互隔离的方法,实现接触器、继电器电磁系统的全电压起动吸合,低电压小电流维持吸合,从而达到接触器、继电器节能运行的目的。
从上述的工作过程可以看出,所述的DC-DC变换电路模块IC1的主要作用是实现直流电压变化,为电磁线圈提供合适的维持吸合电压并为后续电路提供工作电源。实现该功能的DC-DC变换电路模块IC1的电路结构是本技术领域的技术人员很容易实现的且可容易地有多种电路结构变型,也可采用现有公知的DC-DC变换模块或者小型开关电源电路。
所述起动控制模块IC2是为了实现对接触器、继电器的电磁系统全压启动的时间控制。当起动控制模块IC2的输入端P1.1有电压信号输入时,其输出端P1.2输出一定脉宽的脉冲信号(脉宽时间就是全电压启动时间),此功能的起动控制模块IC2是本领域技术人员容易实现的且可容易地有多种电路结构变型。可以采用单片机或由分离元件(如采用双运放芯片)构成的其它控制电路;
起动控制模块IC2包含由运放I和运放II组成的双运放芯片,运放II的第8引脚作为模块的供电线端VDD,运放I的第4引脚作为模块的供电线端VSS,模块的供电线端VDD、VSS之间串接有电阻R10、R11的串联支路和电阻R9、电容C5的串联支路,运放II的正极输入端作为模块的电压取样信号输入端P1.1,运放II的负极输入端与电阻R10、电阻R11的连接节点相连,运放II的输出端经二极管D16、电阻R15与电阻R9、电容C5的连接节点相连,同时,经二极管D10与模块的供电线端VDD相连;运放I的正极输入端与电阻R10、电阻R11的连接节点相连,运放I的负极输入端与电阻R9、电容C5的连接节点相连,运放I的输出端经电阻R14作为模块的控制信号输出端P1.2与三极管Q5的基极相连。
起动控制模块IC2采用单片机。在单片机的另一输入端P1.0连接有电压相位信号采样电路,电压相位信号采样电路包含光耦合器IC3,光耦合器IC3的发光二极管连接于桥式整流电路的两直流输出端,光耦合器IC3的光敏三极管的集电极经电阻R21与单片机的供电线端VDD相连,光耦合器IC3的光敏三极管的发射极与三极管Q9的基极相连,三极管Q9的集电极经电阻R22与单片机的供电线端VDD相连,同时还与单片机的相位取样信号输入端P1.0相连,三极管Q9的发射极与单片机的供电线端VSS相连。通过电压相位信号采样电路向单片机输入电压(US)的相位信号,使得单片机在输入端P1.1有电压信号输入且输入端P1.0的相位信号为高电位时,其输出端P1.2才输出脉冲信号,使得单片机输出端P1.2的输出信号与电压信号的相位相同,从而增加被控接触器、继电器的吸合稳定性,避免无电压相位信号采样电路情况下,因单片机输出端P1.2的输出信号的相位偏差所带来的接触器、继电器的吸合抖动。
与现有技术相比,本发明在不改变现有接触器、继电器的电磁系统,不丢失现有接触器、继电器使用功能和不影响现有接触器、继电器使用方法的前提条件下,通过引入起动控制电路和包含DC-DC变换电路模块或者小型开关电源电路的供电电路,实现接触器、继电器的节能运行(全电压起动,低电压维持)目的;本发明体积小、成本低、电路结构简单、使用方便,可与接触器、继电器集于一体,从而提高接触器、继电器的技术性能,降低其能耗,并适合交-直流两种控制电压使用。
附图说明
图1为本发明的电路方框图;
图2为本发明一种应用于交流接触器的具体模块的电路原理图;
图3为本发明另一种应用于交流接触器的具体模块的电路原理图;
图4为本发明第三种应用于交流接触器的具体模块的电路原理图;
图5为本发明一种应用于小功率直流继电器的具体模块的电路原理图;
图6为图5的应用接线示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述的节约模块(见图2)的模块输出线端A1、A2与交流接触器的电磁线圈相连。该节约模块适用于控制电压US为48V、36V或24V,50HZ,框架电流为170A以下的交流接触器。
该节约模块包括起动控制电路、为低压电器维持吸合和起动控制电路供电的供电电路:供电电路包含由二极管D1-D4构成的桥式整流电路,桥式整流电路的两直流输出端间连接有滤波电容C0,桥式整流电路的直流输出端连接有DC-DC变换电路模块IC1,DC-DC变换电路模块IC1的输出端连接有包含三极管Q3、Q4的稳压电路,其中三极管Q4的集电极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q4的集电极和基极之间连接有电阻R8,三极管Q4的基极经稳压管DW2与三极管Q3的基极相连,三极管Q4的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b之间连接有滤波电容C3,DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a经二极管D7与模块输出线端A1相连,同时,模块输出线端A1经变阻器RT与桥式整流电路的正极输出端相连,模块输出线端A2经二极管D9与三极管Q3的集电极相连,三极管Q3的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,模块输出线端A1与模块输出线端A2之间连接有二极管D8,DC-DC变换电路模块IC1的正负极输出端a、b之间串接有电阻R12、R13;起动控制电路包含起动控制模块IC2,起动控制模块IC2的供电线端VDD与三极管Q4的发射极相连,起动控制模块IC2的供电线端VSS与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,起动控制模块IC2的电压取样信号输入端P1.1与电阻R12和电阻R13的连接节点相连,起动控制模块IC2的控制信号输出端P1.2与三极管Q5的基极连接,三极管Q5的发射极与起动控制模块IC2的供电线端VSS相连,三极管Q5的集电极经电阻R19与三极管Q6的基极相连,三极管Q6的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q6的集电极经R20与三极管Q8的基极相连,三极管Q8的发射极与桥式整流电路的负极输出端相连,同时经二极管D11与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,三极管Q8的集电极经二极管D12与模块输出线端A2相连。
起动控制模块IC2包含由运放I和运放II组成的双运放芯片,运放II的第8引脚作为模块的供电线端VDD,运放I的第4引脚作为模块的供电线端VSS,模块的供电线端VDD、VSS之间串接有电阻R10、R11的串联支路和电阻R9、电容C5的串联支路,运放II的正极输入端作为模块的电压取样信号输入端P1.1,运放II的负极输入端与电阻R10、电阻R11的连接节点相连,运放II的输出端经二极管D16、电阻R15与电阻R9、电容C5的连接节点相连,同时,经二极管D10与模块的供电线端VDD相连;运放I的正极输入端与电阻R10、电阻R11的连接节点相连,运放I的负极输入端与电阻R9、电容C5的连接节点相连,运放I的输出端经电阻R14作为模块的控制信号输出端P1.2与三极管Q5的基极相连。
当桥式整流电路的输入端接通交流电源(例如48V,50HZ)或等值的直流电压时,交流电压经桥式整流电路整流为脉动直流电压或直流电压经桥式整流电路输出为等值的直流电压,经电容C0滤波后,脉动直流电压或直流电压经DC-DC变换电路模块IC1降压输出6-12V的直流电压,该电压是随输入的控制电压的变化而变化的,反映了控制电压US的变化。6-12V的直流电压一路经包含三极管Q3、Q4的稳压电路,输出约5V的稳定电压,经电容C3再次滤波后,供采用双运放芯片的起动控制模块IC2工作;另一路经二极管D7-电磁线圈A1至A2端-二极管D9-三极管Q3 c-e级,回到DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b,为电磁线圈提供维持吸合电压。电压取样信号通过电阻R12和电阻R13分压后,加至起动控制模块IC2的电压取样信号输入端P1.1(即运放II的第5引脚)。双运放芯片的运放I的输出端输出20-80ms的脉冲电压,此脉冲电压的宽度不仅决定于电阻R9和R15并联值与C5组成的积分电路的时间常数,还决定于双运放芯片的运放I输出端的输出电压的大小。而双运放芯片的运放I输出端的输出决定于由R12和R13组成的电压取样信号的大小,即决定于控制电压US的大小。因此,随着控制电压US从小到大变化,脉冲宽度由80-20ms反时限变化,即输入的控制电压US低时,脉宽增加使起动时间增长,反之,控制电压增高时,脉宽变窄使起动时间变短,脉冲电压使三极管Q5导通-三极管Q6导通-三极管Q8导通。这样,起动全电压通过二极管D2(D3)-变阻器RT-电磁线圈A1至A2端-二极管D12-三极管Q8的c-e极-二极管D4(D1)形成回路,使电磁系统吸合;脉冲电压的宽度决定了三极管Q5的导通时间(即三极管Q5导通一段时间后截止),三极管Q5截止-三极管Q6截止-三极管Q8截止,这样,全电压不再加于电磁线圈两端,电磁线圈两端只留有维持低电压,保持电磁系统的吸合。于是电磁系统吸合并保持。虽然不同情况下,输入的控制电压可能不同或有变化,但由于反时限的起动时间(合闸时间),保证了电磁系统在变化的控制电压下吸合力基本一致,实现智能合闸。
实施例2
本实施例所述的节约模块(见图3)的模块输出线端A1、A2与交流接触器的电磁线圈相连。该节约模块适用于控制电压US为110V、220V或380V,50HZ,框架电流为170A以下的交流接触器。
该节约模块包括起动控制电路、为低压电器维持吸合和起动控制电路供电的供电电路:供电电路包含由二极管D1-D4构成的桥式整流电路,桥式整流电路的两直流输出端间连接有滤波电容C0,桥式整流电路的直流输出端连接有DC-DC变换电路模块IC1,DC-DC变换电路模块IC1的输出端连接有包含三极管Q3、Q4的稳压电路,其中三极管Q4的集电极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q4的集电极和基极之间连接有电阻R8,三极管Q4的基极经稳压管DW2与三极管Q3的基极相连,三极管Q4的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b之间连接有滤波电容C3,DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a经二极管D7与模块输出线端A1相连,同时,模块输出线端A1经变阻器RT与桥式整流电路的正极输出端相连,模块输出线端A2经二极管D9与三极管Q3的集电极相连,三极管Q3的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,模块输出线端A1与模块输出线端A2之间连接有二极管D8,DC-DC变换电路模块IC1的正负极输出端a、b之间串接有电阻R12、R13;起动控制电路包含起动控制模块IC2,起动控制模块IC2的供电线端VDD与三极管Q4的发射极相连,起动控制模块IC2的供电线端VSS与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,起动控制模块IC2的电压取样信号输入端P1.1与电阻R12和电阻R13的连接节点相连,起动控制模块IC2的控制信号输出端P1.2与三极管Q5的基极连接,三极管Q5的发射极与起动控制模块IC2的供电线端VSS相连,三极管Q5的集电极经电阻R19与三极管Q6的基极相连,三极管Q6的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q6的集电极经R20与三极管Q8的基极相连,三极管Q8的发射极与桥式整流电路的负极输出端相连,同时经二极管D11与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,三极管Q8的集电极经二极管D12与模块输出线端A2相连。
起动控制模块IC2采用单片机。在单片机的另一输入端P1.0连接有电压相位信号采样电路,电压相位信号采样电路包含光耦合器IC3,光耦合器IC3的发光二极管连接于桥式整流电路的两直流输出端,光耦合器IC3的光敏三极管的集电极经电阻R21与单片机的供电线端VDD相连,光耦合器IC3的光敏三极管的发射极与三极管Q9的基极相连,三极管Q9的集电极经电阻R22与单片机的供电线端VDD相连,同时还与单片机的相位取样信号输入端P1.0相连,三极管Q9的发射极与单片机的供电线端VSS相连。
本实施例中,三极管Q6串接有三极管Q7,三极管Q6的集电极与三极管Q7的发射极相连,三极管Q6的集电极和发射极之间连接有电阻R16,三极管Q6的集电极与三极管Q8的基极之间还串接有二极管D15和双二极管S1,三极管Q6的基极与三极管Q5的集电极之间还串接有二极管D13,三极管Q7的基极经二极管D14、电阻R17与三极管Q5的集电极连接,三极管Q7的集电极经电阻R18、双二极管S1与三极管Q8的基极相连,电阻R20和二极管D15的连接节点经与二极管D11的阳极端相连。如果仅采用单个三极管Q6,在控制电压过高的情况下,三极管Q6易被击穿,从而导致节约模块无法正常工作,因此,本实施例中还串接有三极管Q7;同时,为了使加于三极管Q6、Q7的电压在三极管Q6、Q7的电压承受范围内,通过分别连接于三极管Q6、Q7的集电极与发射极之间的电阻R16和电阻20实现分压,避免三极管Q6、Q7被击穿;另外,串接双二极管S1,避免了干扰电压三极管Q8出现瞬态导通的情况;二极管D15起隔离作用,避免三极管Q6、Q7短路而丧失对三极管Q8导通、截止的控制,最终进一步保证本发明所述节约模块的正常工作。
本实施例的工作过程和机理与实施例1基本一致。其不同在于:起动吸合时间取决于电压取样信号和相位取样信号,由单片机在相应软件支持下选择最佳吸合时间,并且每次起动过程皆起始于控制电压过零点。这样既保证了接触器、继电器电磁系统的可靠吸合,又减少了电源电压和相位对起动吸合过程的影响,有利于提高起动吸合过程的稳定性。
实施例3
本实施例所述的节约模块(见图4)的模块输出线端A1、A2与交流接触器的电磁线圈相连。该节约模块适用于控制电压为110V、220V或380V,50HZ,框架电流为170A以下的交流接触器。
该节约模块包括起动控制电路、为低压电器维持吸合和起动控制电路供电的供电电路:供电电路包含由二极管D1-D4构成的桥式整流电路,桥式整流电路的两直流输出端间连接有滤波电容C0,桥式整流电路的直流输出端连接有DC-DC变换电路模块IC1,DC-DC变换电路模块IC1的输出端连接有包含三极管Q3、Q4的稳压电路,其中三极管Q4的集电极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q4的集电极和基极之间连接有电阻R8,三极管Q4的基极经稳压管DW2与三极管Q3的基极相连,三极管Q4的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b之间连接有滤波电容C3,DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a经二极管D7与模块输出线端A1相连,同时,模块输出线端A1经变阻器RT与桥式整流电路的正极输出端相连,模块输出线端A2经二极管D9与三极管Q3的集电极相连,三极管Q3的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,模块输出线端A1与模块输出线端A2之间连接有二极管D8,DC-DC变换电路模块IC1的正负极输出端a、b之间串接有电阻R12、R13;起动控制电路包含起动控制模块IC2,起动控制模块IC2的供电线端VDD与三极管Q4的发射极相连,起动控制模块IC2的供电线端VSS与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,起动控制模块IC2的电压取样信号输入端P1.1与电阻R12和电阻R13的连接节点相连,起动控制模块IC2的控制信号输出端P1.2与三极管Q5的基极连接,三极管Q5的发射极与起动控制模块IC2的供电线端VSS相连,三极管Q5的集电极经电阻R19与三极管Q6的基极相连,三极管Q6的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q6的集电极经R20与三极管Q8的基极相连,三极管Q8的发射极与桥式整流电路的负极输出端相连,同时经二极管D11与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,三极管Q8的集电极经二极管D12与模块输出线端A2相连。
本实施例中,三极管Q6串接有三极管Q7,三极管Q6的集电极与三极管Q7的发射极相连,三极管Q6的集电极和发射极之间连接有电阻R16,三极管Q6的集电极与三极管Q8的基极之间还串接有二极管D15和双二极管S1,三极管Q6的基极与三极管Q5的集电极之间还串接有二极管D13,三极管Q7的基极经二极管D14、电阻R17与三极管Q5的集电极连接,三极管Q7的集电极经电阻R18、双二极管S1与三极管Q8的基极相连,电阻R20和二极管D15的连接节点经与二极管D11的阳极端相连。
起动控制模块IC2包含由运放I和运放II组成的双运放芯片,运放II的第8引脚作为模块的供电线端VDD,运放I的第4引脚作为模块的供电线端VSS,模块的供电线端VDD、VSS之间串接有电阻R10、R11的串联支路和电阻R9、电容C5的串联支路,运放II的正极输入端作为模块的电压取样信号输入端P1.1,运放II的负极输入端与电阻R10、电阻R11的连接节点相连,运放II的输出端经二极管D16、电阻R15与电阻R9、电容C5的连接节点相连,同时,经二极管D10与模块的供电线端VDD相连;运放I的正极输入端与电阻R10、电阻R11的连接节点相连,运放I的负极输入端与电阻R9、电容C5的连接节点相连,运放I的输出端经电阻R14作为模块的控制信号输出端P1.2与三极管Q5的基极相连。
本具体实施例中,所述DC-DC变换电路模块IC1采用公知的小型开关电源电路,由于该电路是本技术领域中的常规电路,所以在此未做详细叙述。
本实施例的工作过程和机理与实施例1一致。
实施例4
本实施例所述的节约模块(见图5、图6)的模块输出线端A1、A2与小功率直流继电器的电磁线圈相连。此时,该节约模块作为彩电及类似产品的待机节能模块。
该节约模块包括起动控制电路、为低压电器维持吸合和起动控制电路供电的供电电路:供电电路包含由二极管D1-D4构成的桥式整流电路,桥式整流电路的两直流输出端间连接有滤波电容C0,桥式整流电路的直流输出端连接有DC-DC变换电路模块IC1,DC-DC变换电路模块IC1的输出端连接有包含三极管Q3、Q4的稳压电路,其中三极管Q4的集电极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q4的集电极和基极之间连接有电阻R8,三极管Q4的基极经稳压管DW2与三极管Q3的基极相连,三极管Q4的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b之间连接有滤波电容C3,DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a经二极管D7与模块输出线端A1相连,同时,模块输出线端A1经变阻器RT与桥式整流电路的正极输出端相连,模块输出线端A2经二极管D9与三极管Q3的集电极相连,三极管Q3的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,模块输出线端A1与模块输出线端A2之间连接有二极管D8,DC-DC变换电路模块IC1的正负极输出端a、b之间串接有电阻R12、R13;起动控制电路包含起动控制模块IC2,起动控制模块IC2的供电线端VDD与三极管Q4的发射极相连,起动控制模块IC2的供电线端VSS与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,起动控制模块IC2的电压取样信号输入端P1.1与电阻R12和电阻R13的连接节点相连,起动控制模块IC2的控制信号输出端P1.2与三极管Q5的基极连接,三极管Q5的发射极与起动控制模块IC2的供电线端VSS相连,三极管Q5的集电极经电阻R19与三极管Q6的基极相连,三极管Q6的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q6的集电极经R20与三极管Q8的基极相连,三极管Q8的发射极与桥式整流电路的负极输出端相连,同时经二极管D11与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,三极管Q8的集电极经二极管D12与模块输出线端A2相连。三极管Q6串接有三极管Q7,三极管Q6的集电极与三极管Q7的发射极相连,三极管Q6的集电极和发射极之间连接有电阻R16,三极管Q6的集电极与三极管Q8的基极之间还串接有二极管D15和双二极管S1,三极管Q6的基极与三极管Q5的集电极之间还串接有二极管D13,三极管Q7的基极经二极管D14、电阻R17与三极管Q5的集电极连接,三极管Q7的集电极经电阻R18、双二极管S1与三极管Q8的基极相连,电阻R20和二极管D15的连接节点经与二极管D11的阳极端相连。起动控制模块IC2采用单片机。在单片机的另一输入端P1.0连接有电压相位信号采样电路,电压相位信号采样电路包含光耦合器IC3,光耦合器IC3的发光二极管连接于桥式整流电路的两直流输出端,光耦合器IC3的光敏三极管的集电极经电阻R21与单片机的供电线端VDD相连,光耦合器IC3的光敏三极管的发射极与三极管Q9的基极相连,三极管Q9的集电极经电阻R22与单片机的供电线端VDD相连,同时还与单片机的相位取样信号输入端P1.0相连,三极管Q9的发射极与单片机的供电线端VSS相连。
另外,电阻R12和电阻R13的连接节点与三极管Q3的基极之间连接有二极管D16,桥式整流电路两输入端的引出线端作为第1、2引脚,模块输出线端A1与模块输出线端A2分别作为第3、4引脚,三极管Q4的发射极引出线端作为第5引脚,电阻R12和电阻R13的连接节点引出线端作为第6引脚,DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b引出线端作为第7引脚,DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a引出线端作为第8引脚。电阻R12和电阻R13的连接节点与三极管Q3的基极之间连接的二极管D16起隔离作用,避免短路。
具体使用时的接线示意图见图6所示,其工作过程如下:当机内单片机Powar端为低电平时,节约模块内单片机的电压取样信号输入端P1.1输入低电平-控制信号输出端P1.2输出低电平-三极管Q5、Q6、Q7、Q8截止-继电器J不吸合-整机不得电;同时,机内单片机Powar端为低电平时,三极管Q3的基极电位为低电平-三极管Q3截止,即没有低压维持电压加于继电器线圈,此时整机不得电,处于待机状态;当机内单片机的Powar输出端为高电平时-节约模块内单片机的电压取样信号输入端P1.1输入高电平-控制信号输出端P1.2输出高电平-三极管Q5、Q6、Q7、Q8导通,这样,起动全电压通过二极管D2(D3)-变阻器RT-电磁线圈A1至A2端-二极管D12-三极管Q8的c-e极-二极管D4(D1)形成回路,使继电器J吸合;继电器J吸合-常闭触电J1-1断开,节约模块输入端失电;继电器J吸合-常开触点J1-2闭合-整机得电而工作-节约模块的第8脚引入(5-8V)的直流电压代替节约模块内DC-DC变换电路模块IC1的输出,使该节约模块内的其它电路继续工作,同时作为继电器J保持吸合电压,并使之处于节能工作状态。
这里值得注意的是:由于本发明所述的节约模块仅需在待机时提供机内以单片机为核心的遥控接收电路的工作电压和电流(DC5V/30mA),因此,节约模块的输出功率可以在1W以下。本节约模块采用全压起动、低压保持的节能工作方式,充分地保证了继电器J的可靠吸合。
Claims (7)
1. 一种低压电器交直两用电子节约模块,包括起动控制电路、为低压电器维持吸合和起动控制电路供电的供电电路,其特征在于供电电路包含由二极管D1-D4构成的桥式整流电路,桥式整流电路的两直流输出端间连接有滤波电容C0,桥式整流电路的直流输出端连接有DC-DC变换电路模块IC1,DC-DC变换电路模块IC1的输出端连接有包含三极管Q3、Q4的稳压电路,其中三极管Q4的集电极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q4的集电极和基极之间连接有电阻R8,三极管Q4的基极经稳压管DW2与三极管Q3的基极相连,三极管Q4的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b之间连接有滤波电容C3,DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a经二极管D7与模块输出线端A1相连,同时,模块输出线端A1经变阻器RT与桥式整流电路的正极输出端相连,模块输出线端A2经二极管D9与三极管Q3的集电极相连,三极管Q3的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,模块输出线端A1与模块输出线端A2之间连接有二极管D8,DC-DC变换电路模块IC1的正负极输出端a、b之间串接有电阻R12、R13;起动控制电路包含起动控制模块IC2,起动控制模块IC2的供电线端VDD与三极管Q4的发射极相连,起动控制模块IC2的供电线端VSS与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,起动控制模块IC2的电压取样信号输入端P1.1与电阻R12和电阻R13的连接节点相连,起动控制模块IC2的控制信号输出端P1.2与三极管Q5的基极连接,三极管Q5的发射极与起动控制模块IC2的供电线端VSS相连,三极管Q5的集电极经电阻R19与三极管Q6的基极相连,三极管Q6的发射极与DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a相连,三极管Q6的集电极经电阻R20与三极管Q8的基极相连,三极管Q8的发射极与桥式整流电路的负极输出端相连,同时经二极管D11与DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b相连,三极管Q8的集电极经二极管D12与模块输出线端A2相连。
2. 根据权利要求1所述的低压电器交直两用电子节约模块,其特征在于起动控制模块IC2包含由运放I和运放II组成的双运放芯片,运放II的第8引脚作为起动控制模块IC2的供电线端VDD,运放I的第4引脚作为起动控制模块IC2的供电线端VSS,起动控制模块IC2的供电线端VDD、VSS之间串接有电阻R10、R11的串联支路和电阻R9、电容C5的串联支路,运放II的正极输入端作为起动控制模块IC2的电压取样信号输入端P1.1,运放II的负极输入端与电阻R10、电阻R11的连接节点相连,运放II的输出端经二极管D16、电阻R15与电阻R9、电容C5的连接节点相连,同时,经二极管D10与起动控制模块IC2的供电线端VDD相连;运放I的正极输入端与电阻R10、电阻R11的连接节点相连,运放I的负极输入端与电阻R9、电容C5的连接节点相连,运放I的输出端经电阻R14作为起动控制模块IC2的控制信号输出端P1.2与三极管Q5的基极相连。
3. 根据权利要求1所述的低压电器交直两用电子节约模块,其特征在于起动控制模块IC2采用单片机。
4. 根据权利要求3所述的低压电器交直两用电子节约模块,其特征在于在单片机的另一输入端P1.0连接有电压相位信号采样电路,电压相位信号采样电路包含光耦合器IC3,光耦合器IC3的发光二极管连接于桥式整流电路的两直流输出端,光耦合器IC3的光敏三极管的集电极经电阻R21与单片机的供电线端VDD相连,光耦合器IC3的光敏三极管的发射极与三极管Q9的基极相连,三极管Q9的集电极经电阻R22与单片机的供电线端VDD相连,同时还与单片机的相位取样信号输入端P1.0相连,三极管Q9的发射极与单片机的供电线端VSS相连。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的低压电器交直两用电子节约模块,其特征在于三极管Q6串接有三极管Q7,三极管Q6的集电极与三极管Q7的发射极相连,三极管Q6的集电极和发射极之间连接有电阻R16,三极管Q6的集电极与三极管Q8的基极之间还串接有二极管D15和双二极管S1,三极管Q6的基极与三极管Q5的集电极之间还串接有二极管D13,三极管Q7的基极经二极管D14、电阻R17与三极管Q5的集电极连接,三极管Q7的集电极经电阻R18、双二极管S1与三极管Q8的基极相连,电阻R20和二极管D15的连接节点经与二极管D11的阳极端相连。
6. 根据权利要求1或2或3或4所述的低压电器交直两用电子节约模块,其特征在于电阻R12和电阻R13的连接节点与三极管Q3的基极之间连接有二极管D16,桥式整流电路两输入端的引出线端作为第1、2引脚,模块输出线端A1与模块输出线端A2分别作为第3、4引脚,三极管Q4的发射极引出线端作为第5引脚,电阻R12和电阻R13的连接节点引出线端作为第6引脚,DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b引出线端作为第7引脚,DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a引出线端作为第8引脚。
7. 根据权利要求5所述的低压电器交直两用电子节约模块,其特征在于电阻R12和电阻R13的连接节点与三极管Q3的基极之间连接有二极管D16,桥式整流电路两输入端的引出线端作为第1、2引脚,模块输出线端A1与模块输出线端A2分别作为第3、4引脚,三极管Q4的发射极引出线端作为第5引脚,电阻R12和电阻R13的连接节点引出线端作为第6引脚,DC-DC变换电路模块IC1的负极输出端b引出线端作为第7引脚,DC-DC变换电路模块IC1的正极输出端a引出线端作为第8引脚。
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