CN102254746B - 电磁继电器消弧电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁继电器消弧电路,从输入端上分别引出第一、二路接线,一方面第一路接线上依次接有电压变换器D2、电阻R6、二极管V3和电容C2;另一方面第一路接线上依次接有光耦V4、反相器D3、稳压二极管V6、和三极管V7后接入IGBTV9的栅极;第二路接线上接有相互并联的电阻R3和电容C1,电阻R3和电容C1通过导线接入比较器D1的正向输入端,比较器D1的输出端接有电磁继电器K1的输入端,电磁继电器K1的输入端并联有二极管V1,电磁继电器K1的输出端分别与IGBTV9的集电极和发射极汇于一处,并作为输出端。本发明电路结构合理,有效的实现了电磁继电器在大电压下的消弧,避免了电磁继电器的触点在吸合和释放状态下的拉弧问题,工作可靠。
Description
技术领域
本发明涉及电磁继电器,尤其涉及一种电磁继电器消弧电路。
背景技术
电磁继电器的触点在动作过程中易产生电弧电火花,电弧电火花烧蚀触点,造成触点的接触不良,触点的接触不良进一步产生电弧电火花,如此反复放大使得电磁继电器使用寿命短,灭弧问题一直是电磁继电器要解决的主要问题。而电磁继电器即要实现结构简单化、体积小型化,又要工作在高电压负载条件下,触点拉弧现象(下)更为严重,很难解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种电磁继电器消弧电路,达到消除小体积电磁继电器在高电压负载切换中的拉弧现象,即将电磁继电器触点开关与半导体开关并联,通过控制电路来控制两者的接通、关断顺序,输入端加电后,半导体开关先接通,电磁继电器后接通;输入端断电后,电磁继电器触点立即释放,半导体开关延时一段时间后关断。保证电磁继电器触点始终在半导体功率开关导通的状态下动作,通过降低电磁继电器触点动作电压从而达到了消弧的目的。同时由于半导体功率开关工作时间短,也不会带来半导体功率器件常见的功耗及散热问题。
本发明的技术方案如下:
一种电磁继电器消弧电路,包括有输入端,所述的输入端上加有直流电压,其特征在于:从所述的输入端上分别引出第一、二路接线,一方面第一路接线上依次接有电压变换器D2、电阻R6、二极管V3和电容C2;另一方面第一路接线上依次接有光耦V4、反相器D3、稳压二极管V6、和三极管V7后接入绝缘栅双极型晶体管V9的栅极;
第二路接线上接有相互并联的电阻R3和电容C1,电阻R3和电容C1通过导线接入比较器D1的正向输入端,比较器D1的输出端接有电磁继电器K1的输入端,电磁继电器K1的输入端并联有二极管V1,电磁继电器K1的输出端分别与绝缘栅双极型晶体管V9的集电极和发射极汇于一处,并作为输出端。
所述的电磁继电器消弧电路,其特征在于:所述的反相器D3由多个非门通过导线串并联在一起组成。
电磁继电器触点开关和半导体功率开关并联,当输入端加电,电磁继电器线圈加电是在电容充电延时后,而半导体功率开关直接接通,这样就实现了半导体开关先接通,触点开关后吸合。关断时需要电磁继电器触点先释放,半导体功率开关后断开,在没有偏置电源的情况下,该电路采用电容进行储能。
利用电容储能就存在以下问题:电路中IGBT的驱动电压由储能电容电压决定,在IGBT接通和断开的瞬间电容电压不是稳态的电压,而是电容充放电变化的暂态过程,充电时有一个从低到高的过程,放电时有一个从高到低的过程。当驱动电压偏低,会导致IGBT在一个临界导通状态,会使管压降升高,器件损耗大,容易烧毁器件。
本发明的电路适当选取储能电容,在半导体功率开关电路的驱动电路中串联稳压二极管,利用稳压二极管滤波保证驱动电路的电压在IGBT的安全工作范围。
本发明的有益效果:
本发明通过半导体开关与电磁继电器触点有效结合的方式,电路结构合理,有效的实现了电磁继电器在大电压下的消弧,避免了电磁继电器的触点在吸合和释放状态下的拉弧问题,工作可靠。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
参见图1,一种电磁继电器消弧电路,包括有输入端,输入端上加有直流电压,从输入端上分别引出第一、二路接线,一方面第一路接线上依次接有电压变换器D2、电阻R6、二极管V3和电容C2;另一方面第一路接线上依次接有光耦V4、反相器D3、稳压二极管V6、和三极管V7后接入绝缘栅双极型晶体管V9的栅极;
第二路接线上接有相互并联的电阻R3和电容C1,电阻R3和电容C1通过导线接入比较器D1的正向输入端,比较器D1的输出端接有电磁继电器K1的输入端,电磁继电器K1的输入端并联有二极管V1,电磁继电器K1的输出端分别与绝缘栅双极型晶体管V9的集电极和发射极汇于一处,并作为输出端。
反相器D3由6个非门通过导线串并联在一起组成。
以下结合附图对本发明作进一步的说明:
当输入端加电后,经过电压变换器D2升压,然后通过二极管V3,电阻R10给电容C2充电,充电时间T1,电容C2电压给整个半导体功率器件的驱动电路提供电源。同时光耦V4次级导通,反相器D3的1脚为低电平,8脚电压为高电平,当该高电平电压小于稳压管V6的稳压电压时,三极管V7不导通,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)V9不工作。
随着电容C2的继续充电,反相器D3的8脚的高电平也继续升高。当该高电平电压大于稳压管V6的稳压电压时,三极管V7导通,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)V9导通工作,电容C2充电到稳压管V6的稳压值的这段充电时间为T2,且T2<T1。
另外输入端通过R3给C1充电,经过充电时间T3后比较器D1翻转,二极管V1导通,电磁继电器K1的线圈加电,电磁继电器K1吸合,吸合时间T4。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)V9的驱动电源电压即为这时的电容C2上的充电电压,保证了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)V9在合理的驱动电源电压下工作,降低了开关损耗。通过设计计算使得电磁继电器接通时间大于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)V9的接通时间,即T3+T4>T2,实现半导体开关先接通电磁继电器后接通。
当输入端断电后,电磁继电器K1线圈直接断电,而电磁继电器K1的触点负载断开存在一个触点的释放时间T5。同时电容C2开始放电,反相器D3的1脚从低电平变为高电平,反相器D3的4脚也从低电平变为高电平,这个电压通过R8,R9给C3充电,充电到反相器D3的最高低电平的时间为T6,在T6时间范围内反相器D3的5脚一直为低电平,这样反相器D3的8脚一直为高电平。此高电平随着电容C3的放电过程在降低,当这个高电平降低到仍大于稳压管V6的稳压值时,三极管V7仍保持导通,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)V9仍然接通工作,电容C2放电到稳压管V6的稳压值的这段放电时间为T7。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)V9的驱动电源电压即为这时的电容C2上的放电电压,保证了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在合理的驱动电源电压下工作,降低了开关损耗。通过设计计算,使得T6>T7>T5,实现电磁继电器触点先释放绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关后断开。
当电容C2放电到小于稳压管V6的稳压值时,三极管V7截止,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)V9断开。
Claims (2)
1.一种电磁继电器消弧电路,包括有输入端,所述的输入端上加有直流电压,其特征在于:从所述的输入端上分别引出第一、二路接线,一方面第一路接线上依次接有电压变换器D2、电阻R6、二极管V3和电容C2;另一方面第一路接线上依次接有光耦V4、反相器D3、稳压二极管V6、和三极管V7后接入绝缘栅双极型晶体管V9的栅极;
第二路接线上接有相互并联的电阻R3和电容C1,电阻R3和电容C1通过导线接入比较器D1的正向输入端,比较器D1的输出端接有电磁继电器K1的输入端,电磁继电器K1的输入端并联有二极管V1,电磁继电器K1的输出端分别与绝缘栅双极型晶体管V9的集电极和发射极汇于一处,并作为输出端。
2.根据权利要求1所述的电磁继电器消弧电路,其特征在于:所述的反相器D3由多个非门通过导线串并联在一起组成。
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