CN102893363A

CN102893363A - 用于电磁开关装置的控制电路

Info

Publication number: CN102893363A
Application number: CN2010800633926A
Authority: CN
Inventors: 文卡特拉马尼·苏布拉马尼亚姆
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2030-02-08
Also published as: KR20120140656A; BR112012019679A2; US20130003246A1; WO2011095224A1; CN102893363B; EP2513939A1; BR112012019679B1; EP2513939B1

Abstract

本发明涉及一种用于在电磁开关装置中调整流过线圈（17）的电流的电路（23），该电路包括：放大器（27），该放大器包括用于接收流过线圈（17）的电流作为输入的第一放大器端子（27），用于接收第二输入信号的第二放大器端子（35）以及用于输出输出信号的第三放大器端子（37）；二极管（29），该二极管包括连接到第三放大器端子（307）以接收放大器的输出信号的第一二极管端子（30）以及用于提供输出的第二二极管端子（32），其中第二二极管端子（32）连接到第二放大器端子（35）以将二极管（29）的输出作为第二输入信号提供到第二放大器端子（35）,以及连接到第二二极管端子（32）以对二极管（29）的输出进行滤波的滤波电路（31）。

Description

用于电磁开关装置的控制电路

技术领域

本发明涉及一种用于在电磁开关装置中调整流过线圈的电流的电路。

背景技术

电磁开关装置通常用于控制在电路中的电流的流动。电磁开关装置是可控制的以便在断开与闭合电源电路的打开与闭合状态之间切换。电磁开关装置可以是手动或者电动控制的。为了电动地控制电磁开关装置，可以使用磁体以致动可移动接触元件以便断开和闭合电源电路。

通常地，可移动接触元件移动到与固定接触元件接合以使电源电路闭合。固定接触元件电连接到电源。因此，当可移动接触元件与静止接触元件接合时电源电路闭合。使用的用于致动可移动接触元件的磁体通过线圈通电。线圈通过流过线圈的电流通电。

发明内容

本发明的实施方式的一个目的是更准确地在电磁开关装置中调整线圈中流动的电流。

上述目的通过根据权利要求1的用于在电磁开关装置中调整（conditioning）流过的线圈的电流的电路来实现。

流过线圈的电流由放大器接收。放大器的输出被提供到二极管，其中该二极管用作单向开关以允许电流仅沿着一个方向流动。二极管的输出被提供到滤波电路并且还作为反馈提供到放大器。提供到放大器的反馈能够补偿经过二极管的压降。这使能够在滤波电路的输出处获得流过线圈的电流的真实复原。

根据一个实施方式，滤波电路包括：连接到第二二极管端子的第一电阻器、与第一电阻器串联连接的电容器、以及与第一电阻器串联连接并且与电容器并联连接的第二电阻器。电容器通过二极管经由第一电阻器充电，并且电容器经由第二电阻器放电。电容器的充电和放电使得能够获得作为输入的提供到滤波电路的信号的电压的平均值。

根据另一个实施方式，放大器是运算放大器。

根据又一个实施方式，第一放大器端子是运算放大器的非反相端子。

根据又一个实施方式，第二放大器端子是运算放大器的反相端子。

根据另一个实施方式，其中放大器是晶体管。

根据一个实施方式，包括电磁开关装置，该电磁开关装置包括根据权利要求1-6所述的电路，其中该电磁开关装置包括：连接在电源与线圈之间的开关；以及控制器，该控制器配置为响应于所述电路的输出控制所述开关的开启和关断的状态以控制流过所述线圈的电流。

根据另一个实施方式，其中控制器是处理器。

附图说明

在下文中参照在附图中示出的实施方式进一步描述本发明的实施方式，在附图中：

图1a示出了根据本文的一个实施方式的电磁开关装置的载体；

图1b示出了电磁系统和根据本文的一个实施例的图1a的载体1的组装；以及

图2示出了根据本文的实施方式的用于控制流过电磁开关装置的线圈的电流的系统的示意图。

具体实施方式

参照附图描述了多个实施方式，在整个说明书中，相似的参考标号用于表示相似的部件。在下面的描述中，为了说明的目的，阐述多个具体细节以便提供一个或多个实施方式的彻底的理解。显然，没有这些具体细节时，也可实践这些实施例。

参照图1a,示出了根据本文的实施方式的电磁开关装置的载体1。接触元件3支撑在载体内并且从电路断开位置可移动到电路闭合位置，其中接触元件3移动至固定接触部件并与所述固定接触部件接触，以进入电路闭合位置。固定接触部件可以连接到输入电源。

图1b为电磁系统和根据本文的一个实施例的图1a载体1的组装。在图1b的示出的实例中，载体1包括垂直向上延伸的柱体7。电磁系统8支撑在柱体7上以致动载体。在本实施方式中，图中示意出的电磁系统8示出为包括电磁电枢9，13。然而，可用另一种方法设计电磁系统8，包括更少或更多的电磁电枢。

通常地，电磁电枢9,13适于致动载体1。电磁电枢9通过部件11接合柱体7以将电枢9移动转移到载体1。载体1进一步将接触元件3移动到电路闭合位置中。在图1b的示出的实例中，电磁电枢9经由部件11与柱体机械接合。然而，电磁电枢9可以利用其它已知的机械装置而与柱体7接合。包括线圈17的另一个电磁电枢13也支撑在柱体7上。在图1b的示出的实例中示出了两个线圈17。然而，在电磁电枢在一些实施例中可以仅包括单个线圈17。线圈17可以通过供给由电源提供的电流而通电。在线圈17被通电时，将电磁电枢9吸引向电磁电枢13。该电枢9的移动传送到载体1和接触元件3以便电路闭合运动。然而，在其它实施方式中，载体可以包括竖直向下延伸的柱体并且电磁电枢9以及电磁电枢13可以支撑在柱体上。

在电路闭合运动中，接触元件3被移动以便与固定接触元件相接触。与固定接触元件接触的接触元件3被称为处于电路闭合位置。用于载体1和接触元件3的电路闭合运动的使线圈17通电所需要的电流在下文中称作为始动电流（pick-up current）。一旦接触元件3被移动到电路闭合位置处，用于使线圈17通电使得接触元件3保持在电路闭合位置处所需的电流称作保持电流（hold-on current）。通常地，始动电流与保持电流相比是相对较高的值。例如，要求用于使线圈通电的始动电流大约是保持电流的5到10倍。

图2示出了根据本文的实施方式的用于控制流过线圈的电流的系统的示意图。在图2的实例中，用于使线圈17通电的电流利用开关19被提供到线圈17。开关19是可操作的以便在电路闭合运动期间提供始动电流并且提供保持电流用于使图1b的接触元件3保持在电路闭合位置。例如，开关19可以是固体静态开关或者说固态静态开关（solid state staticswitch）。控制器21被配置为控制开关19以在电路闭合运动期间提供始动电流并且提供保持电流用于将接触元件3保持在电路闭合位置处。控制器21相应于在线圈17中流动的电流控制开关19。在线圈17中流动的电流通过调整电路23而被提供到控制器。控制器23可以是处理器、微控制器等。在一个实施方式中，开关20可以并联连接到线圈17。例如，在保持状态期间开关20可以可操作为处于开启的状态以使保持电流在由线圈17和开关20形成的电路中循环。在一个实施方式中，控制器21可以配置为响应于在线圈17中流动的电流控制开关19。

在一个实例中，调整电路23连接在将电流提供到线圈17的电路上的电阻器R25的A端。调整电路23从A处的电压获得流过线圈17的电流。在一个实施方式中，调整电路23包括放大器27、二极管29和滤波电路31。在图2的实例中，A处的电压被提供到放大器27。放大器可以是运算放大器、晶体管电路等。在图2的示出的例子中，示出的放大器27是运算放大器。放大器21通常地包括用于接收第一输入信号的第一放大器端子，用于接收第二输入信号的第二放大器端子35以及用于提供输出信号的第三放大器信号37。A处的电压作为第一输入信号而提供到第一放大器端子27。在一个实施方式中，第一放大器端子33可以是放大器27的非反相端子。第三放大器端子37连接到二极管29。第三放大器端子37将由放大器27输出的输出信号提供到二极管29的第一二极管端子30。二极管29的第二端子32连接到第二放大器端子35并且连接到滤波电路31。二极管29的输出被作为第二输入信号提供到第二放大器端子35。在一个实施方式中，第二放大器端子35是放大器27的反相端子。二极管29的输出被提供到第二放大器端子以提供负反馈。二极管29的输出也提供到滤波电路31。

由于二极管29的输出也作为负反馈提供到放大器27，因此放大器27应该补偿由于闭合电路增益的经过二极管29的压降。在G处的放大器27的输出是在A处的除了二极管29的0.7伏的压降以外的真实信号电压。因此，在点B处，在A处的真实信号电压被复制。

在B处的输出电压被滤波电路31过滤以获得在C处的电压的平均值。滤波电路31包括第一电阻器R39，电容器C41和第二电阻器R43。第一电阻器R39连接到第二二极管端子32。电容器C41串联连接到第一电阻器R39。第二电阻器R43与第一电阻器R39串联连接并且与电容器C41并联连接。二极管29用作单向开关并且通过第一电阻器R39向电容器41充电。电容器C41通过第二电阻器R43放电。电容器C41的充电和放电使得能够获得作为输入提供到滤波电路的信号的电压的平均值。二极管29防止在电容器C41上的电荷放电到放大器27中。这使得电容器C41具有经由第二电阻器R43的独立的高放电时间常数（high time constant）的放电路径。因此在C处通过滤波电路31输出的电压的平均值可以提供到控制器21以便控制开关19。作为在A处的信号电压的真实再现的滤波电路的输出使得能够更准确地控制流过线圈17的电流以提供始动电流（pick-up current）和保持电流（hold-on current）。当保持电流是相对非常低的值时被补偿的经过二极管29的压降使得能够更准确地测量保持电流。

这里描述的实施方式使得当控制器响应于流过线圈的实际电流控制开关时能够有效的控制用于将始动电流和保持电流提供到线圈的开关。此外，当保持电流是相对非常低的值时，由于经过二极管的压降被放大器补偿，因此在保持状态期间流过线圈的电流被准确地测量。提供给控制器流过线圈到电流的准确的测量，使线圈能够根据要求用于电路闭合运动的电流有效地通电并且保持电路闭合位置。

参看某些优选的实施例详细描述本发明的同时，应理解的是，本发明不限于那些具体的实施例。更确切地说，该公开描述了实践本发明的现有最佳方式，根据该公开，在不背离本发明的范围和精神的情况下，该领域中的技术人员进行多个修改和变化。因此，本发明的范围由以下权利要求书表示，而非由上述描述表示。在权利要求书的等同的意义和范围内发生的所有变化、修改和变更应视为在其范围内。

Claims

1.一种用于在电磁开关装置中调整流过的线圈（17）的电流的电路（23），该电路包括：

放大器（27），该放大器包括：用于接收流过所述线圈（17）的电流的作为输入的第一放大器端子（33），用于接收第二输入信号的第二放大器端子（35）以及用于输出输出信号的第三放大器端子（37），

二极管（29），该二极管包括连接到所述第三放大器端子（37）以接收所述放大器的所述输出信号的第一二极管端子（30）以及用于提供输出的第二二极管端子（32），其中所述第二二极管端子（32）连接到所述第二放大器端子（35）以将所述二极管（29）的输出作为所述第二输入信号提供到所述第二放大器端子（35），以及滤波电路（31），该滤波电路连接到所述第二二极管端子（32）以对所述二极管（29）的所述输出进行滤波。

2.根据权利要求1所述的电路，其中所述滤波电路（31）包括：连接到第二二极管端子的第一电阻器（R39）、与所述第一电阻器（R39）串联连接的电容器（C41）、以及与所述第一电阻器（R39）串联连接并且与所述电容器（C41）并联连接的第二电阻器（R43）。

3.根据权利要求1或2所述的电路，其中所述放大器（27）是运算放大器。

4.根据权利要求3所述的电路，其中所述第一放大器端子（33）是所述运算放大器的非反相端子。

5.根据权利要求3所述的电路，其中所述第二放大器端子（35）是所述运算放大器的反相端子。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电路，其中所述放大器（27）是晶体管。

7.一种包括根据上述权利要求中任一项所述的电路（23）的电磁开关装置，该电磁开关装置包括：

开关（19），所述开关连接在电源与所述线圈（17）之间，以及

控制器（21），所述控制器配置为响应于所述电路（23）的输出控制所述开关（19）的开启和关断的状态以控制流过所述线圈（17）的电流。

8.电磁开关装置，其中所述控制器（21）是处理器。