CN103311050B - 宽输入电压范围供电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽输入电压范围供电电路。用于负载的宽输入电压供电电路包括第一级和第二级。第一级包括被配置成将输出电压维持在预定输出电压水平的线性调整器电路。线性调整器包括用于在输入电压超过预定关断阈值时关断线性调整器的输入。第二级包括耦合至线性调整器的输入的高电压检测电路。高电压检测电路被配置成检测输入电压的水平并且在输入电压超过预定关断阈值时关断线性调整器。可以包括欠压锁定电路，该欠压锁定电路被配置成设置用于负载的最小导通电压。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是2011年11月16日提交的题为“WideVoltageRangePowerSupplyCircuit”的美国专利申请第13/297,494号的部分继续申请，该申请通过引用并入本文。
技术领域
本文所公开的主题大体上涉及用于负载的供电电路，更具体而言涉及将允许诸如继电器的负载在宽输入电压范围内工作同时提供最小电流工作阈值的供电电路。
背景技术
针对诸如继电器的开关器件存在很多应用。一般，该器件通常包括可响应于继电器线圈的激励而断开或闭合的一个或更多个触头。机电继电器和固态继电器两者是通常可用的。该器件的尺寸和额定值根据特定应用的需求和诸如继电器是否为显著大的负载供电或者是否仅仅提供低电平反馈的因素而广泛变化。如下继电器系列是目前可用的：其在物理封装上很小并且可以安装在电路板和其他相对较小的支撑件上。
与诸如继电器的电器件系列相关的一个难题是，大量产品目录号（catalognumber）及相关的继电器需要被制造并存库。一般，一种继电器仅针对一种特定的供给电压来设计。如果作为制造商，想要提供完整的产品线，这意味着提供以一种供给电压运行的安装有线圈的众多种类的继电器。如果作为集成者或OEM，这意味着必须能够获得以不同电压运行的继电器的大量选择，以便于应用需求。试图使得器件适应以一个以上供给电压上工作将导致尺寸、成本和热量生成的增加。
与某些继电器应用相关的另一难题在于，存在来自用于激励继电器线圈的上游电路的漏电流。在某些继电器中，尤其在诸如可安装在电路板和其他小型支撑结构上的小尺寸继电器中，即使低电平的漏电流也可以使继电器线圈被激励（在不希望出现该激励的情形下），由此使继电器以不期望的方式断开或闭合，从而大大地降低了继电器的可靠性。类似地，该漏电流可以使线圈保持以足够程度被激励，该程度阻止了在至线圈的控制信号被移除时一个或更多个触头移位。在任一情形中，继电器和由继电器产生的信号的可靠性可能因漏电流而劣化。
因此，需要用于控制继电器和类似负载的改进的技术。尤其需要以下供电电路：其可以接受宽范围的输入电压，以使得需要更少的产品目录号，同时可以通过使线圈仅在继电器电路达到预定的最小电流阈值时才被激励来提高可靠性。
发明内容
本实施例通过提供可以调整输入信号电压以使单个继电器能够在宽输入电压范围内使用的电路来克服上述问题。线性调整器可用来将输入电压降低至继电器线圈能够承受的水平。线性调整器可以耦合至高电压检测电路，该高电压检测电路被设计成当输入电压超过预定水平（诸如，约120V）时关断线性调整器。这样，由于线性调整器在其关断时没有导通电流，因此避免了将高输入电压降至预定线圈操作电压所导致的大损耗。通过将宽范围的输入电压向下调整至更低的电压水平，可以将单个线圈用于更宽的应用范围，从而用单个目录号替换多个目录号。欠压锁定电路还允许电流仅在输入电压信号超过最小电流阈值时才流经线圈。
根据本发明的一个实施例，用于负载的宽输入电压供电电路包括第一级和第二级。第一级包括配置成将输出电压维持在预定输出电压水平的线性调整器电路，该线性调整器电路包括用于在输入电压超过预定关断阈值时关断线性调整器的输入。第二级包括耦合至线性调整器的输入的高电压检测电路，该高电压检测电路配置成检测输入电压的水平并且在输入电压超过预定关断阈值时关断线性调整器。
为了实现上述和有关目标，于是实施例包括以下充分描述的特征。以下描述和附图详细地阐述了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面用于说明可以使用本发明原理的各种方式中的仅一些方式。本发明的其他方面、优点和新特征将根据结合附图考虑时的本发明的以下详细描述而变得明显。
附图说明
下面将参考附图描述实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且：
图1是根据本发明实施例的并入了宽输入电压范围供电的端线板的图解表示；
图2是诸如图1所示的端线板中的其上可安装有根据本发明实施例的电路的印刷电路板的正视图；
图3是根据本发明实施例的控制电路的框图；
图4是诸如示出在图3中的示例性控制电路的电路图；以及
图5是示出根据本发明实施例的控制电路的波形的曲线图。
具体实施方式
给出以下讨论，以使本领域技术人员能够实现和使用本发明的实施例。所示实施例的各种变型对本领域技术人员而言是显而易见的，并且文中的基本原理可以在不脱离本发明实施例的情形下应用于其他实施例和应用。从而，本发明实施例无意限制于所示实施例，而是符合与文中所公开的原理和特征一致的最宽范围。参考附图来阅读以下详细描述。附图描述了所选实施例，并且无意限制本发明实施例的范围。本领域技术人员将理解，文中提供的示例具有很多有用的替代示例并且落入本发明实施例的范围。
以下描述涉及被“连接”或“耦合”在一起的元件或特征。除非明确说明另有所指，否则文中所使用的“连接”意指一个元件/特征直接或间接地连接至另一个元件/特征，并且不一定是电连接或机械连接。同样，除非明确说明另有所指，否则“耦合”意指一个元件/特征直接或间接地耦合至另一个元件/特征，并且不一定是电连接或机械连接。从而，尽管附图中的示意图描述了处理元件的示例布置，但在实际实施例中可以存在额外的中介元件、器件、特征、部件或代码。
本发明实施例在文中可以按照功能和/或逻辑块部件和各种处理步骤来进行描述。应该理解，可以通过被配置成执行指定功能的任意数量的硬件、软件和/或固件部件来实现这样的块部件。例如，实施例可以采用可在一个或更多个微处理器或其他控制器件的控制下执行多种功能的各种集成电路部件，例如，数字信号处理元件、逻辑元件、二极管等。其他实施例可以采用与其他电路部件组合的代码或程序代码。
现在转到附图，首先参考图1，继电器10在示例性实施例中被示出为支撑在端线板12上。继电器10可以被设计成容纳在端线板上，接收控制信号并且产生输出信号（如下文更全面的描述）。端线板12可以支撑电路板14，该电路板14被设计成向继电器提供控制电力并且执行根据本发明的实施例的控制功能。
在图1的图解表示中，端线板12被示出为包括安装有电路板14的壳体16。实际上，必要时电路板可以覆盖有相配的壳体部分或端盖（未示出）。在端线板12的上部可设置用于容纳继电器10的凹处（bay）或凹槽18。在所示实施例中，端线板12被设计成经由在其下部末端处的安装接口20进行安装。所示实施例中的安装接口20可以与常规设计的DIN导轨22接口。
在图1的实现中，端线板12提供用于控制输入的连接点或端子，以调整继电器10内的线圈11的激励并且响应于控制输入从继电器输出信号。例如，在图1的图解表示中，输入端子24和26（其中之一通常为中性输入）设置在端线板壳体的第一侧上。如本技术领域所熟知的那样，输入24和26可以连接至电路板14上的导电焊点，并且迹线可以在电路板上延伸并且允许输入与继电器10互连。触头32被设计成将电控制信号从输入24和26传送至继电器10，以激励继电器线圈11（如下文所述）。
除了输入24和26以外，端线板12具有输出端子34、36和38。输出端子被设计成基于继电器10的导通状态将输出信号提供至下游电路。输出端子34、36和38链接至各个触头40，所述触头40在继电器10被插入端线板壳体16中时电耦合至继电器10。本领域技术人员将理解，输出端子34、36和38通常提供公共、常开和常闭接线。
在控制信号经由输入24和26以及电路板14施加至继电器10时，继电器10以常规方式工作。即，当电流施加至继电器线圈11时，继电器内的触头闭合以在触头40处提供输出信号，由此在输出端子34、36和38处提供输出信号。
虽然此处参考安装于端线板的继电器10进行讨论，但应该理解本发明实施例可以应用于广泛的电路和器件，包括安装在除端线板以外的装置上的继电器。因此，文中所讨论的电路配置可以应用于可安装于电路板的继电器、一个或多个极继电器、以及具有基本上不同封装的继电器和其他器件。大体上，实施例提供了允许诸如继电器的负载在宽输入电压范围内工作同时提供最小电流工作阈值的供电电路。应该注意，除了常规机电继电器以外，本发明实施例同样可以很好地用于固态继电器。
图2示出了可以支撑以下所述供电电路的示例性电路板配置。在图2所示实施例中，电路板14的外形可以构造成适配在图1所示类型的端线板壳体的一部分内。电路部件42例如安装在电路板14的一个或更多个表面上并且互连（如下文所述）。电路板的外围44提供了用于将电路板接合在支撑壳体16内的便利接口。然而，可以设想其他替代的安装结构和方案。在一些实施例中，电路板的末端可以支撑LED46，该LED46可以提供电路的导通状态的可视化指示（如下文所述）。可使得LED46可在支撑壳体的便利侧或边缘表面（诸如，沿着图1所示端线板的上边缘）处可见。
现在将描述供电电路48的示例性实施例并且在图3的框图中示出了该实施例。供电电路48可以操作一个或更多个小负载，诸如继电器线圈11，作为非限制性示例。实施例尤其适于小型继电器电路，诸如在具有有限的热耗散能力的、可安装于电路板的或类似的继电器中使用的小型继电器电路，作为非限制性示例。此外，实施例可用于输入信号以交流（AC）或直流（DC）形式施加的电路。电路可以有效地接受宽范围的电压输入，其中对于直流输入，本实施例在约16VDC至约120VDC之间是有效的，或者更具体地，在约24VDC至约60VDC之间是有效的，并且对于AC输入，在约19VAC至约264VAC之间是有效的，或者更具体地，在约24VAC至约240VAC之间，但是应理解更低和更高的电压也是可以的。DC输入的输入范围比率可以为例如约1比8，或者约1比3。AC输入的输入范围比率可以为例如约1比14或约1比10。
供电电路的设计尤其具有挑战性，这是因为在继电器10以及端线板12中的热路径有限，并且每一个在内部温度升高过量之前仅仅能够承受少量的废热。电路设计的另一挑战是要包括最小工作电流特征，以便例如继电器能够可靠地与具有高漏电流的三端双向可控硅开关元件（triac）式PLC输出一起使用。
供电电路48不但用于调节输入信号而且用于调整对向下游器件（在所示出的示例中为继电器线圈11）的电流施加。因此，电路48被配置成接受可以是AC或DC信号的控制信号50，以提供在输入电压范围内的输入电压。
供电电路48可以包括多种部件，包括但不限于：信号调节电路52、整流电路54、线性调整器56、高电压检测电路58、欠压锁定电路60、电容缓冲电路62和负载电路64。下面将更详细地讨论每一个部件。
一个主要部件是线性调整器56，其将输入电压降低至预定的较低继电器工作电压。当使用AC输入时，预定继电器工作电压平均为约24VDC。当使用26VDC或更大的DC输入时，预定工作电压为约26VDC。当使用小于26VDC的DC输入时，预定工作电压将通常等于输入电压。因此，预定工作电压范围可以在约16VDC至约26VDC之间。
众所周知，线性调整器本质上是自动地调整其值以保持恒定输出电压的可变电阻器。它们是简单的部件，但在差动输入输出电压（differentialinputtooutputvoltage）变大时无效。因此，在该配置中，将输入66添加至线性调整器56以便根据需要关断线性调整器。高电压检测电路58示出为连接至输入66，以便关断线性调整器56，从而在AC或DC输入电压超过有效工作的合理关断阈值时阻止线性调整器运行。在一些实施例中，预定关断阈值可以在约100V至约140V之间，或者更具体地为约120V。该配置允许同一功率FET68在输入电力线周期期间通过在时间上分离功能而用于限制和调整两者，如关于图5所示和下文的讨论。如果将高于关断阈值的DC输入电压施加至供电电路48，则根本不运行线圈11。
通过计算，发现不可能仅采用单个线性调整器来执行整个输入电压调整，这是因为将产生过量的热。
图4示出了图3中所示的功能框图的示例性实现。图4的配置尤其适用于额定输入电压在约16VDC至约120VDC之间的DC输入和额定输入电压在约19VAC至约264VAC之间的AC输入，但也可以想到其他配置和额定值。电路48经由线24和26接收输入控制信号50。在图4的电路配置中，可以施加AC或DC输入控制信号。信号调节电路52可以包括限制经过电路的电流的电阻器72。例如，可以使用47ohm电阻器。可以使用MOV74来保护电路不受过电压瞬态影响，但由于尺寸约束，其可能是非常低能量的器件。与输入串联的电阻器72进一步吸收一些瞬态能量，并且也有助于传导EMI（电磁干扰）。
信号调节电路52适当地调整用于施加到整流电路54的引入控制信号50。电路54用于对交流控制信号进行整流以产生直流波形。虽然在直流输入控制信号是可用的应用中整流电路54是不必要的，但是必要时该电路可包括在所有实现中，以提供用于交流或直流输入信号的施加。
在一些实施例中，输入电路可能需要对AC输入电压进行整流，由此，例如可以使用0.5A600V的全波电桥76。电容器78可跟随电桥76来限制传导EMI。在一些实施例中，例如可使用500pF630V陶瓷电容器。该电容器的值不应该制作得太大，因为其可能因过度平滑AC线电压而对高电压检测电路58造成不良影响。
在一些实施例中，线性调整器56可以使用耗尽型FET68。在一个示例中，可以使用来自Supertex公司的DN2470。该类型的FET即使在栅极电压为零时仍导通。该配置的优点在于，其不具有最小工作电压，并且当低于预定调整电压时仅仅使电流通过。在替代实施例中，可使用通常是不太昂贵的增强型FET，但是在它开始工作前，它也将额外下降大约4V。线性调整器56被示出为基本上作为跟随器进行连接，其中由24V齐纳二极管82确定栅极电压。
对于耗尽型FET68，栅极电压必须比源极低若干伏特以关断导通。源极将升高至齐纳电压减去栅极关断电压（可能为约负2.5V）。这等同于为约24V的调整电压减去负2.5V，或约26.5V。这也在24V继电器的工作范围内。
实质上在齐纳二极管82中没有电流或热耗散，尽管其可能需要一些物理空间来适应更高的电压下降。因为FET68栅极不需要任何电流，因此可仅需要例如100kOhm作为上拉电阻器84。与电阻器84并联的电容器86有助于继电器10最初接通时的初始上升时间。在一些实施例中，可将0.01uF电容器用于电容器86。电容器86还限制线性调整器56的切换速度，并且当调整器切断和接通时缓和任何瞬态。
通过下拉齐纳二极管82的阴极上的电压，有效地使二极管表现为低压二极管。由于大容量电容器88上的电压可以为约26.5V，因此当源极电压下降至约2.5V时将关断FET68。然而，电容器88可以提供容量足够大的电容，以便即使在50Hz处压降也不会超过几伏特。在一些实施例中，可以将10uF电容器用于电容器88。电容器88还用于在整流输入线电压的部分期间，在关断线性调整器的同时向线圈11提供电源，如下文所述。
高电压检测电路58依赖于整流输入线电压中超过双极型晶体管92的正向基射极间电压（一般约0.6V）的电阻器分压（resistordividedversion）。电阻器94和电阻器96可以串联使用，这是因为它们也许不能承受潜在的高电压（在其两端下降的高电压）。例如，在每个0.1W的电阻器处输入240VAC的情形下，总共约300kOhm可用于保持功耗。然而，考虑到热衰减效应，可以使用0.25W的电阻器。可将电阻器98的大小设计为约1.5kOhm，以便例如在约120V处出现0.6V。电容器90可以设置成与电阻器98并联，以提供低通滤波器来减小影响高电压检测电路58的噪声。晶体管92可以是小型通用NPN晶体管。例如，可以使用国际整流器公司（InternationalRectifier）生产的2N3094。将晶体管92的集电极耦合至齐纳二极管82的阴极可以工作，但其可能使FET68的栅极至源极电压接近负26.5V，这可能超过其最大额定值。可以插入电阻器100，以将该电压减小至更小值。例如，可以使用100kOhm电阻器来将电压减小至约所述电压值的一半。
如先前所讨论的，继电器还可用来缓冲来自可编程控制器（PLC）的三端双向可控硅开关元件的输出。已知三端双向可控硅开关元件具有低毫安范围的断开状态漏电流。一些小型通用继电器具有额定释放电压，并且因此电流很低使得三端双向可控硅开关元件漏电流可以将继电器维持在激励状态，即使假设其要关断也可以。供电电路48可以包括欠压锁定电路60，以要求用于操作线圈11的电流必须大于三端双向可控硅开关元件漏电流。
欠压锁定电路60可用于阻止线圈11和指示器LED46操作，除非存在最小的导通电压，由此存在最小的电流消耗。类似于高电压检测电路58，当来自线性调整器56的输出电压的电阻器分压超过约0.6V的阈值时，晶体管102可以导通。电阻器104和电阻器106提供分压器。电阻器104的大小可以设计成例如约100kOhm，并且电阻器106的大小可以设计成例如约10kOhm。晶体管102也可以为例如国家整流器公司生产的2N3904。该阈值设置成与约10V的输出电压同时出现，将使线圈11和LED46消耗至少约4mA电流，而不会影响线圈11的低电压操作。
输入至继电器10的功率可以具有非常大的线路电感。可以包括电容器缓冲电路62，以便在高电压检测电路58突然关断线性调整器56时，转移来自该电感的电流。可以包括二极管110，以便将缓冲电容器112上的电压与高电压检测电路隔离。实际上，应该使电容器112的值尽可能大，以限制电压尖峰的幅值。对于诸如线圈11的小负载，可使用例如0.1uF电容器，这是因为输入MOV74也工作来防止该尖峰。
负载电路64可以至少包括LED46和线圈11。可以设置LED46来提供器件的操作状态（即，通电或未通电）的指示。为了调整LED亮度，可以选择电阻器114来将LED46中的电流限制至几mA。在一些实施例中，继电器10包括具有足够电感的24VDC线圈11，其可以包括小型回扫二极管116以便在欠压锁定电路60突然切断线圈11时转移电流。
最后，可以设置端子118和120，以便将继电器线圈11耦合至电路48。在上述实施例中，端子118、120通向用于耦合至继电器的触头32（参见图1）。
应该理解，诸如公差、温度和高度的其它因素例如可能影响文中所述的预定值。本领域普通技术人员可以理解，这些值可以根据多种条件而变化。
图5示出了在电路48中随时间变换的各种电路波形。如上所述，同一功率FET68可用于通过在输入电力线周期期间在时间上分离功能而用于限制和调整两者。当将AC输入信号施加至整流电路54时，产生整流AC波形124。在所示示例中，在126处，高电压检测电路58检测到输入电压（AC或DC）大于预定关断阈值120V，经由输入66关断线性调整器56。在128处，来自线性调整器的输出开始下降。只要高电压检测电路58检测到波形124已经降到预定关断阈值120V以下，例如在130处，则在132处，高电压检测电路移除输入66，并且线性调整器56转换回到接通，从而使输出在134处上升至约26VDC的预定输出阈值。来自线性调整器的输出通常维持恒定在26VDC水平，直到在136处波形124下降到26V以下，并且再次，来自线性调整器的输出开始下降。当波形124再次上升时，在138处来自线性调整器的输出随着波形一起上升，直到其在140处再次到达约26VDC的预定输出阈值。对波形124的每一个周期重复该处理。
对于DC输入，处理更简单。高电压检测电路58被配置成当高电压检测电路检测到DC输入电压高于预定关断阈值120V时关断线性调整器56。如果将过高的DC输入电压施加到供电电路48，则将不会运行线圈11，这是因为线性调整器将被关断并且将不会产生预定输出阈值。当施加低于预定关断阈值的DC输入时，线性调整器将DC电压下调至约26VDC的预定输出阈值。
虽然本发明会受各种修改和替选形式的影响，但是在附图中作为示例示出了特定实施例并且在这里详细描述了特定实施例。然而，应该理解，本发明无意限于所公开的特定形式。相反，本发明将覆盖落入如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同方案、以及替选方案。
该书面描述使用示例来公开包括最优模式的本发明，并且还使得本领域任意技术人员能够实践本发明（包括实现和使用任何器件或系统并且执行任意所并入的方法）。通过权利要求限定本发明的可授予专利的范围，并且本发明的可授予专利的范围可包括本领域技术人员可想到的其它示例。这样的其它示例如果具有与权利要求的字面语言没有差别的结构元件、或如果它们包括与权利要求的字面语言无实质区别的等效结构元件，则将在权利要求的范围内。
最后，明确预期到可以组合、删除、或再排序这里描述的任意处理或步骤。因此，该描述意味着仅作为示例，并且不限制本发明的范围。
根据本发明的实施例，还公开了以下附记：
附记1.一种用于负载的宽输入电压供电电路，所述电路包括：
第一级，所述第一级包括被配置成将输出电压维持在预定输出电压水平的线性调整器电路，所述线性调整器包括用于在输入电压超过预定关断阈值时关断所述线性调整器的输入；以及
第二级，所述第二级包括耦合至所述线性调整器的输入的高电压检测电路，所述高电压检测电路被配置成检测所述输入电压的水平并且当所述输入电压超过所述预定关断阈值时关断所述线性调整器。
附记2.根据附记1所述的电路，
还包括耦合至所述供电电路的欠压锁定电路，所述欠压锁定电路被配置成设置用于所述负载的最小导通电压。
附记3.根据附记1所述的电路，
其中所述预定输出电压水平在约16V直流至约26V直流之间。
附记4.根据附记1所述的电路，
其中所述预定关断阈值在约100V直流至约140V直流之间。
附记5.根据附记1所述的电路，
其中所述线性调整器电路包括耦合至齐纳二极管的场效应晶体管。
附记6.根据附记1所述的电路，
其中直流输入电压范围在约16V直流至约120V直流之间。
附记7.根据附记1所述的电路，
其中交流输入电压范围在约19V交流至约264V交流之间。
附记8.根据附记1所述的电路，
其中所述负载包括24V继电器。
附记9.根据附记1所述的电路，
其中直流输入电压范围比率为约1:8。
附记10.根据附记1所述的电路，
其中交流输入电压范围比率为约1:14。
附记11.一种继电器，包括：
继电器，所述继电器包括继电器线圈；
第一级，所述第一级包括被配置成将输入电压维持在约16V直流至约26V直流之间的预定输出电压水平的线性调整器电路，所述线性调整器包括用于在所述输入电压超过约100V直流至约140V直流之间的预定关断阈值时关断所述线性调整器的输入；
第二级，所述第二级包括耦合至所述线性调整器的输入的高电压检测电路，所述高电压检测电路被配置成检测所述输入电压的水平并且当所述输入电压超过所述预定关断阈值时关断所述线性调整器；以及
发光二极管，所述发光二极管被配置成指示所述继电器线圈的导通状态。
附记12.根据附记11所述的继电器，
其中所述线性调整器电路包括耦合至齐纳二极管的场效应晶体管。
附记13.根据附记11所述的继电器，
其中，利用欠压锁定电路来设置所述继电器线圈的最小导通电压。
附记14.根据附记11所述的继电器，
还包括电容器缓冲电路，所述电容器缓冲电路在所述高电压检测电路关断所述线性调整器时转移来自线路电感的电流。
附记15.一种用于负载的电路，所述电路包括：
整流器电路，所述整流器电路被配置成对交流输入线周期进行整流；
线性调整器，所述线性调整器被配置成在整流后的交流输入线周期的第一部分期间关断并且调整整流后的交流输入线周期的第二部分；以及
高电压检测电路，所述高电压检测电路耦合至所述线性调整器，所述高电压检测电路被配置成检测整流后的交流输入线周期的水平，并且当整流后的交流输入线周期超过预定关断阈值时关断所述线性调整器。
附记16.根据附记15所述的电路，
还包括耦合至所述线性调整器的欠压锁定电路，所述欠压锁定电路被配置成设置用于所述负载的最小导通电压。
附记17.根据附记15所述的电路，
还包括被配置成指示所述负载电路的导通状态的发光二极管。
附记18.根据附记15所述的电路，
还包括继电器，所述继电器包括继电器线圈。
附记19.根据附记15所述的电路，
还包括被配置成调节所述交流输入线周期的信号调节电路。
附记20.根据附记15所述的电路，
其中所述线性调整器电路包括耦合至齐纳二极管的场效应晶体管。
Claims (16)
1.一种用于负载的宽输入电压供电电路，所述电路包括：
第一级，所述第一级包括被配置成将输出电压维持在预定输出电压水平的线性调整器电路，所述线性调整器电路包括用于在输入电压超过预定关断阈值时关断所述线性调整器电路的输入；
第二级，所述第二级包括耦合至所述线性调整器电路的输入的高电压检测电路，所述高电压检测电路被配置成检测所述输入电压的水平并且当所述输入电压超过所述预定关断阈值时关断所述线性调整器电路；
电容器缓冲电路，耦合至所述高电压检测电路的输入，所述电容器缓冲电路在所述高电压检测电路关断所述线性调整器电路时转移来自线路电感的电流；以及
欠压锁定电路，耦合至所述供电电路，所述欠压锁定电路被配置成设置用于所述负载的最小导通电压以及阻止所述负载的操作直到达到所述最小导通电压为止。
2.根据权利要求1所述的电路，
其中所述预定输出电压水平在16V直流至26V直流之间。
3.根据权利要求1所述的电路，
其中所述预定关断阈值在100V直流至140V直流之间。
4.根据权利要求1所述的电路，
其中所述线性调整器电路包括耦合至齐纳二极管的场效应晶体管。
5.根据权利要求1所述的电路，
其中直流输入电压范围在16V直流至120V直流之间。
6.根据权利要求1所述的电路，
其中交流输入电压范围在19V交流至264V交流之间。
7.根据权利要求1所述的电路，
其中所述负载包括24V继电器。
8.根据权利要求1所述的电路，
其中直流输入电压范围比率为1:8。
9.根据权利要求1所述的电路，
其中交流输入电压范围比率为1:14。
10.一种继电器组件，包括：
继电器，所述继电器包括继电器线圈；
宽电压供电电路，所述供电电路包括：
第一级，所述第一级包括被配置成将输入电压维持在16V直流至26V直流之间的预定输出电压水平的线性调整器电路，所述线性调整器电路包括用于在所述输入电压超过100V直流至140V直流之间的预定关断阈值时关断所述线性调整器电路的输入；
第二级，所述第二级包括耦合至所述线性调整器电路的输入的高电压检测电路，所述高电压检测电路被配置成检测所述输入电压的水平并且当所述输入电压超过所述预定关断阈值时关断所述线性调整器电路；
电容器缓冲电路，耦合至所述高电压检测电路的输入，所述电容器缓冲电路在所述高电压检测电路关断所述线性调整器电路时转移来自线路电感的电流；
欠压锁定电路，耦合至所述供电电路，所述欠压锁定电路被配置成设置用于负载的最小导通电压以及阻止所述负载的操作直到达到所述最小导通电压为止；以及
发光二极管，所述发光二极管被配置成指示所述继电器线圈的导通状态。
11.根据权利要求10所述的继电器组件，
其中所述线性调整器电路包括耦合至齐纳二极管的场效应晶体管。
12.一种用于负载的宽电压供电电路，所述供电电路包括：
整流器电路，所述整流器电路被配置成对交流输入线周期进行整流；
线性调整器，所述线性调整器被配置成在整流后的交流输入线周期的第一部分期间关断并且调整整流后的交流输入线周期的第二部分；
高电压检测电路，所述高电压检测电路耦合至所述线性调整器，所述高电压检测电路被配置成检测整流后的交流输入线周期的水平，并且当整流后的交流输入线周期超过预定关断阈值时关断所述线性调整器；
电容器缓冲电路，耦合在所述整流器电路与所述高电压检测电路之间，所述电容器缓冲电路在所述高电压检测电路关断所述线性调整器时转移来自线路电感的电流；以及
欠压锁定电路，耦合至所述供电电路，所述欠压锁定电路被配置成设置用于所述负载的最小导通电压以及阻止所述负载的操作直到达到所述最小导通电压为止。
13.根据权利要求12所述的电路，
还包括被配置成指示所述负载的导通状态的发光二极管。
14.根据权利要求12所述的电路，
还包括继电器，所述继电器包括继电器线圈。
15.根据权利要求12所述的电路，
还包括被配置成调节所述交流输入线周期的信号调节电路。
16.根据权利要求12所述的电路，
其中所述线性调整器包括耦合至齐纳二极管的场效应晶体管。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9083359B2 (en) * | 2013-03-27 | 2015-07-14 | Mediatek Singapore Pte. Ltd. | Lock detector based on charge pump |
| EP3114742A4 (en) * | 2014-03-07 | 2017-11-22 | Nokia Technologies Oy | Method and apparatus for modulating power supply |
| CN104316755B (zh) * | 2014-11-06 | 2017-01-18 | 电子科技大学 | 一种宽电压的电力信号电压检测装置 |
| US9729077B2 (en) * | 2015-01-16 | 2017-08-08 | Graco Minnesota Inc. | Front end protection power controller |
| JP6938620B2 (ja) * | 2016-05-07 | 2021-09-22 | インテレソル，エルエルシー | 高効率ａｃ−ｄｃコンバータおよび方法 |
| CN106849017A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-06-13 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 电源电路、功放系统和过压保护方法 |
| JP6939592B2 (ja) * | 2018-01-22 | 2021-09-22 | オムロン株式会社 | 電磁継電器および端子台 |
| CN110350804A (zh) * | 2018-04-08 | 2019-10-18 | 中山市悦新电子科技有限公司 | 无电感超宽压高效能长寿命交流转直流稳压电源 |
| US11056981B2 (en) | 2018-07-07 | 2021-07-06 | Intelesol, Llc | Method and apparatus for signal extraction with sample and hold and release |
| US11671029B2 (en) | 2018-07-07 | 2023-06-06 | Intelesol, Llc | AC to DC converters |
| US11581725B2 (en) | 2018-07-07 | 2023-02-14 | Intelesol, Llc | Solid-state power interrupters |
| US10872753B2 (en) * | 2018-07-25 | 2020-12-22 | Agilent Technologies, Inc. | Precision high voltage power supply utilizing feedback through return side output |
| US11334388B2 (en) | 2018-09-27 | 2022-05-17 | Amber Solutions, Inc. | Infrastructure support to enhance resource-constrained device capabilities |
| US11205011B2 (en) | 2018-09-27 | 2021-12-21 | Amber Solutions, Inc. | Privacy and the management of permissions |
| US10985548B2 (en) | 2018-10-01 | 2021-04-20 | Intelesol, Llc | Circuit interrupter with optical connection |
| US11349296B2 (en) | 2018-10-01 | 2022-05-31 | Intelesol, Llc | Solid-state circuit interrupters |
| EP3900487A4 (en) | 2018-12-17 | 2022-09-21 | Intelesol, LLC | ALTERNATELY DRIVEN LIGHT EMITTING DIODE SYSTEMS |
| US11348752B2 (en) | 2019-05-18 | 2022-05-31 | Amber Solutions, Inc. | Intelligent circuit breakers with air-gap and solid-state switches |
| TWI717838B (zh) * | 2019-09-18 | 2021-02-01 | 宏碁股份有限公司 | 電源供應器 |
| US11257645B2 (en) * | 2020-01-13 | 2022-02-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Relay drive with power supply economizer |
| US11349297B2 (en) | 2020-01-21 | 2022-05-31 | Amber Solutions, Inc. | Intelligent circuit interruption |
| WO2022036016A1 (en) | 2020-08-11 | 2022-02-17 | Amber Solutions, Inc. | Intelligent energy source monitoring and selection control system |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3535613A (en) * | 1968-03-11 | 1970-10-20 | Solid State Radiations Inc | Compensated solid state voltage regulator circuit including transistors and a zener diode |
| US5132893A (en) * | 1990-07-25 | 1992-07-21 | Honeywell Inc. | Voltage supply circuit |
| US6169391B1 (en) * | 1999-07-12 | 2001-01-02 | Supertex, Inc. | Device for converting high voltage alternating current to low voltage direct current |
| US6246597B1 (en) * | 1998-12-17 | 2001-06-12 | Stmicroelectronics S.A. | A.C./D.C. converter having a linearly controllable one-way switch, and using no high voltage passive components |
| US6414465B1 (en) * | 2001-06-22 | 2002-07-02 | France/Scott Fetzer Company | Method and apparatus for charging a lead acid battery |
| CN101461112A (zh) * | 2006-04-04 | 2009-06-17 | 泰科电子公司 | 固态预充电模块 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3777253A (en) * | 1972-10-24 | 1973-12-04 | Allen Bradley Co | Low power loss voltage supply circuit |
| US4054830A (en) | 1974-03-25 | 1977-10-18 | Landis Tool Company | Regulated power supply |
| US5296800A (en) * | 1991-01-30 | 1994-03-22 | Circuit Breaker Industries Limited | Regulated power supply circuit |
| US5126652A (en) | 1991-04-15 | 1992-06-30 | Square D Company | Universal input voltage power supply |
| US5615093A (en) | 1994-08-05 | 1997-03-25 | Linfinity Microelectronics | Current synchronous zero voltage switching resonant topology |
| US7576958B2 (en) | 2001-09-28 | 2009-08-18 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Relay socket with leakage current suppression |
| US6583997B1 (en) | 2002-01-30 | 2003-06-24 | Square D Company | Ultra-wide input range switching power supply for circuit protection devices |
| CN1153324C (zh) * | 2002-04-26 | 2004-06-09 | 艾默生网络能源有限公司 | 辅助电源 |
| JP2005287275A (ja) | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Honda Motor Co Ltd | 電源装置 |
| KR101292034B1 (ko) * | 2006-04-27 | 2013-08-12 | 와이케이 후언 | 형광등용 전자 구동기 |
| US20080025050A1 (en) | 2006-07-25 | 2008-01-31 | Lv Power (2003) Ltd. | Wide Input Range Power Supply |
| US7486030B1 (en) | 2007-10-18 | 2009-02-03 | Pwi, Inc. | Universal input voltage device |
| US8451627B2 (en) * | 2007-11-16 | 2013-05-28 | Itron, Inc. | Devices and methods for converting alternating current (AC) power to direct current (DC) power |
| TW200937828A (en) * | 2008-02-22 | 2009-09-01 | Macroblock Inc | Electricity -extraction circuit of AC/DC converter take |
| US8223468B2 (en) | 2008-03-14 | 2012-07-17 | Leveler Llc | Power conditioning circuit utilizing high oersted rating inductors |
| US20110279044A1 (en) * | 2008-04-10 | 2011-11-17 | Fu-Hwa Maiw | High efficiency power drive device enabling serial connection of light emitting diode lamps thereto |
| WO2009132693A1 (de) * | 2008-04-28 | 2009-11-05 | Inventio Ag | Verfahren zum schalten von elektrischen verbrauchern in einem gebäude |
| US7772812B2 (en) * | 2008-07-17 | 2010-08-10 | Elster Electricity, Llc | System and method for providing a DC voltage source within a power meter |
| CN101594053B (zh) | 2009-03-27 | 2011-08-17 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种宽范围电压输入的电源转换器 |
| US8284580B2 (en) * | 2009-12-10 | 2012-10-09 | Emerson Electric Co. | Power supply discontinuous input voltage extender |
| JP5786388B2 (ja) * | 2010-05-17 | 2015-09-30 | 富士電機株式会社 | 低電圧誤動作防止回路を備えたスイッチング電源装置 |
-
2011
- 2011-12-07 US US13/313,952 patent/US9252652B2/en active Active
-
2012
- 2012-12-07 EP EP12196103.1A patent/EP2602920B1/en active Active
- 2012-12-07 CN CN201210526375.2A patent/CN103311050B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3535613A (en) * | 1968-03-11 | 1970-10-20 | Solid State Radiations Inc | Compensated solid state voltage regulator circuit including transistors and a zener diode |
| US5132893A (en) * | 1990-07-25 | 1992-07-21 | Honeywell Inc. | Voltage supply circuit |
| US6246597B1 (en) * | 1998-12-17 | 2001-06-12 | Stmicroelectronics S.A. | A.C./D.C. converter having a linearly controllable one-way switch, and using no high voltage passive components |
| US6169391B1 (en) * | 1999-07-12 | 2001-01-02 | Supertex, Inc. | Device for converting high voltage alternating current to low voltage direct current |
| US6414465B1 (en) * | 2001-06-22 | 2002-07-02 | France/Scott Fetzer Company | Method and apparatus for charging a lead acid battery |
| CN101461112A (zh) * | 2006-04-04 | 2009-06-17 | 泰科电子公司 | 固态预充电模块 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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