CN103109431A - 续流回路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于迅速消除感应负载(1)在其被切断时出现的切断过电压的续流回路。所述续流回路包括一个开关阈组件(11)，通过该开关阈组件将续流回路相对于不具有这种开关阈组件(11)的续流回路更迅速地激活，并且因此更迅速地消除切断过电压。如果由控制电压源(2)提供的控制电压低于由开关阈组件(11)调节的阈值电压，则电容能量存储器就已经放电，而不是等到控制电压降到几乎为零，当该电容能量存储器几乎完全放电时，则激活用于消除切断过电压的续流回路。

Description

续流回路
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的续流回路。
背景技术
感应负载，例如线路接触开关的线圈，它们在低压开关装置上利用DC控制器或者经过整流器(AC/DC)工作的控制器来运行，在馈电电压下降后，尽管在低压开关装置中预设了续流回路用于消除在这种情况下由于感应负载引起的切断过电压，感应负载仍只会非常缓慢地下降。在不利的情况下，这会导致一种所谓的二级下降，这就是说，例如连接在一个主电流路径中利用所述感应负载通断的触点，在一段短暂时间内在无弹簧力的情况下相互叠靠。这些触点然后很容易被焊接，或者总的来说仅具有很短的电寿命。
即使对该感应负载进行电子控制，也必须控制或者自控制地实现所述续流回路，以便确保在断开该感应负载时尽可能迅速地消除感应负载中储存的磁能。
一般公知的是，要借助续流回路内的一个二极管或者一个齐纳二极管来解决这个问题。
这种解决方案的缺点是，其中总是出现很高的损耗功率。
这种解决方案的一个变体是，受控地接通并断开该续流回路。在正常运行时，断开续流回路，使得不再总是出现损耗动率。在此，线圈驱动电子装置评测出开关阈限，并且根据超过了该开关阈限还是在该开关阈限以下，例如通过一个光电耦合器接通或者断开所述续流回路。
一个相应的线圈驱动电子装置例如由文献DE 195 19 757 C2中公知。
在此具有缺点的是，在为感应负载预设的控制馈电电压被切断或者发生故障时，每次总是必须直至一个所具有的电容能量存储器放电，该控制馈电电压几乎才完全消除，以便然后在又几乎被放空的状态下激活所述续流回路。
发明内容
本发明的目的是，从开头所述类型的一种线圈驱动电子装置出发，通过在有需要时更迅速地激活续流回路的方法，在技术上对其进行改进。
该目的根据本发明通过一个续流回路(Freilaufkreis)来实现，它具有权利要求1所指出的特征。
据此，在续流回路的控制回路中将欧姆电阻组件作为一个串联电路来实现，该串联电路由一个纯欧姆电阻和一个开关阈组件组成。换句话说：在续流回路的驱动回路中引入了一个用于产生开关阈的电子构件。该开关阈在此可以通过选择使用的电子构件或者通过实现使用电子部件的方式进行调节。
其他优点还有：延迟很短；不会发生二级下降；防止触点被焊接；因此触点具有高电寿命；可以节省构件并且不需要电子线圈控制器。
通过开关阈组件，使得馈电电压在被切断或者发生故障时，不必直至一个电容能量存储器被放电，几乎才完全消除该控制馈电电压，因为能量存储器的放电又会激活一个相关的续流回路。根据调节开关阈，在控制馈电电压达到一个较早的余值时，具体来说就是在低于调节的开关阈值以下时，电容能量存储器就已经被放电，结果就使得相应地更早激活所述续流回路。因此更迅速地激活该续流回路，并且更迅速地消除由于馈电电压被切断或者发生故障而由感应负载引起的切断过电压。
本发明有利的构造方案是从属权利要求的内容。
据此，开关阈组件例如通过一个具有预定齐纳电压的简单的齐纳二极管、通过具有一个齐纳二极管控制器的晶闸管或者一个可变电阻电路来实现。所有这些实现方法都可以通过简单地选择开关阈来个别地匹配于当前情况。
当前的续流回路还可以设计具有改良的性能。如果第二开关晶体管并联电容能量存储器，并且第二开关晶体管具有的工作原理是在出现切断过电压时通过感应负载导通第二开关晶体管，并且由此安全地将已经存在的第一开关晶体管关断，则实现的是，由切断的感应负载引起的切断过电压可靠地施加在压敏电阻上，并且由此可靠地实现消除切断过电压。
以这种方法实现第二开关晶体管的驱动回路的线路，即该驱动回路包含由第三欧姆电阻、第二齐纳二极管和第三二极管组成的串联回路，其中，第二齐纳二极管和第三二极管电极相对地连接，这就确保了通过第二开关晶体管可靠地关断第一开关晶体管。
具体实施方式
下面借助具有一个唯一图形的附图更详尽地阐述本发明的一个实施例。
图中示出了一个与感应负载1(下面也简称为线圈)并联的续流回路。这个并联电路连接在具有正极3和负极4的控制馈电电压源2上。续流回路包括一个直接与线圈1并联设置的串联电路，它由第一二极管5和第一开关晶体管6串联而成，第一开关晶体管与一个压敏电阻7并联。其中，开关晶体管6的漏极接头D连接在负极4上。开关晶体管6的源级接头S与第一二极管5的阳极连接，该第一二极管又利用其阴极接头连接在正极3上。正极3通过第二二极管8和一个与之串联连接设置的电阻组件9与第一开关晶体管6的栅极接头G连接。
该电阻组件9被实现为由第一欧姆电阻10和开关阈组件11构成的串联电路。
由第二欧姆电阻12和电容器13构成的并联电路14位于第一开关晶体管6的源级接头S和栅极接头G之间。该并联电路14与第一齐纳二极管15和第二开关晶体管16并联连接，该第二开关晶体管利用其发射级连接在源级接头S上，并且利用其集电级连接在第一开关晶体管6的栅极接头G上。
第二开关晶体管16的基级通过由第三欧姆电阻17、第二齐纳二极管18和第三二极管19构成的串联电路连接在负极4上，其中，第三二极管19的阴极接头贴放在负极上，并且第三二极管19和第二齐纳二极管18的两个阴极接头相互连接。
线圈1例如是一个接触器线圈，如图所示，电子驱动装置20可以与之串联。如图中用虚线所示，所述电子驱动装置20可能对负极4发出脉冲。
所述控制馈电电压源2是一个直流电压源，用来为线圈1供电。与此同时，通过第二二极管8和欧姆电阻组件9为与其串联的并联电路加载一个控制电压，该并联电路由第一齐纳二极管15、第二欧姆电阻12和电容器13构成。
通过所加载的控制电压，将第一开关晶体管6接通到导通状态，只要接通了控制馈电电压源2，这个状态就保持不变。当控制馈电电压源2被切断或者发生故障时，第一开关晶体管6的驱动电压在由并联电路14预定的时间常数后才会慢慢降低，直至它降到一个使第一开关晶体管6关断的值。为了避免第一开关晶体管6在它的线性工作范围内出现不稳定的开关状态，通过第二开关晶体管16确保了可靠地关断这个作为续流晶体管(Freilauftransistor)工作的第一开关晶体管6。
第二开关晶体管16的二极管布线由第三欧姆电阻17、第二齐纳二极管18和第三二极管19构成，它用来在第一开关晶体管6上出现当第一开关晶体管6在线性范围内工作时形成的过电压时，可靠地导通第二开关晶体管16，并且因此可靠地短暂关闭第一开关晶体管6的栅极-源级-线段，并且因此可靠地关断第一开关晶体管。
压敏电阻7用于保护第一开关晶体管6的漏极-源级-线段。它降低线圈1上的在切断控制馈电电压源2时形成的切断过电压，并且保护所述第一开关晶体管6不受损坏。
通过改变第二欧姆电阻12和电容器13可以或多或少快速地消除存储在线圈1中的剩余能量，或者说在用于一个接触器线圈时，任意地调节接触器的断开延迟时间。这仅在不超过最大断开延迟持续时间内有效，其中，接触器在没有布线的情况下断开。
通过选择第一二极管5(也被称为续流二极管)、第一开关晶体管6和压敏电阻7的尺寸，使布线可以适应不同的电磁驱动装置。
所述续流回路也可以用于一个电子脉冲的线圈控制器20。
相对于迄今公知的线路布置，在此描述的续流回路的构造方式基本上更简单并且具有更少的构造元件。
代替所述的第一开关晶体管6和第二开关晶体管16也可以使用其他类型的开关晶体管。
所述续流回路的优点在于其自控制的效果。因此它使得在线圈1上出现切断过电压时可靠地切断续流晶体管，也就是说第一开关晶体管6，并且因此对压敏电阻7上的电流进行整流。
所述开关阈组件11在图中通过一个具有预定齐纳电压的在关断方向上极化的齐纳二极管11得以实现，该开关阈组件对于所述并联电路14具有开关阈功能。只要由控制电压源2提供的控制电压大于该齐纳二极管11的齐纳电压，那么由并联电路14构成的电容能量存储器被充电，并且第一开关晶体管6被接通到导通状态。
如果由控制电压源2提供的控制电压被切断，或者将其引至至少齐纳二极管11的齐纳电压以下，那么从低于所述齐纳电压的那一刻开始，齐纳二极管11关断，并且由并联电路14构成的电容能量存储器从这一刻起不仅不再充电，而且从这一刻起开始放电。因此，所述电容能量存储器不会等到控制电压降到几乎为零才开始放电，而是在低于调节的开关阈时就开始放电。于是转换第一开关晶体管6更迅速地进入关断状态，并且因此又更迅速地激活用于消除由线圈1引起的切断过电压的续流回路。
根据布线和转换情况，构成开关阈组件11的齐纳二极管也可以以具有一个齐纳二极管控制器的晶闸管的形式得以实现，或者以一个可变电阻电路的形式得以实现。

Claims (4)

1.一种用于感应负载的续流回路，用于消除由所述感应负载在被切断所述感应负载时引起的切断过电压，具有以下特征：
a)所述续流回路包括与线圈(1)并联的、由第一二极管(5)和压敏电阻(7)构成的串联电路，
b)第一开关晶体管(6)与所述压敏电阻(7)并联，
c)为了驱动所述第一开关晶体管(6)，由第一欧姆电阻(12)和电容器(13)构成的并联电路(14)连接在所述第一开关晶体管的控制输入端(G)上，并且
d)同时所述并联电路(14)通过由第二二极管(8)和欧姆电阻组件(9)构成的串联电路连接在控制馈电电压源(2)上，其特征在于，所述欧姆电阻组件(9)作为为由第一欧姆电阻(10)和开关阈组件(11)构成的串联电路来实现。
2.根据权利要求1所述的续流回路，其特征在于，所述开关阈组件(11)通过齐纳二极管、具有齐纳二极管驱动装置的晶闸管或者可变电阻电路来实现。
3.根据权利要求1或2所述的续流回路，其特征在于，与所述并联电路(14)并联有第二开关晶体管(16)，并且在所述感应负载(1)上出现切断过电压时，所述第二开关晶体管(16)导通，并且由此关断所述第一开关晶体管(6)。
4.根据权利要求3所述的续流回路，其特征在于，所述第二开关晶体管(16)的驱动回路包含由第三欧姆电阻(17)、第二齐纳二极管(18)和第三二极管(19)构成的串联电路，其中，所述第二齐纳二极管(18)和所述第三二极管(19)反极性连接。
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