CN103647533B - 混合继电器中电子开关保护模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混合继电器中电子开关保护模块，其混合继电器的机械开关的线圈、上电延时断电电路的输入端、以及电流检测与判断输出电路的输入端并联在输入门限电路的输出端上，由输入门限电路实现同时上电；上电延时断电电路的输出端和电流检测与判断输出电路的输出端连接混合继电器的电子开关的输入端，共同为电子开关供电；混合继电器的电子开关的一输出端与混合继电器的机械开关的一触点直接相连后输出，混合继电器的电子开关的另一输出端与混合继电器的机械开关的另一触点经电流检测与判断输出电路后相连输出。本发明能够防止电子开关烧毁，并能针对不同工作状态对电子开关起到保护作用。

Description

混合继电器中电子开关保护模块

技术领域

本发明涉及混合继电器技术领域，具体涉及一种混合继电器中电子开关保护模块。

背景技术

混合继电器利用电子开关消减电弧的方式为：上电后，电子开关先导通，机械开关后闭合；掉电后，机械开关先释放，电子开关后关断。当前混合继电器主要采用两种电子开关工作的方式：方式1是让电子开关一直处于导通状态；方式2是让电子开关在上电和掉电过程中各实现一次接通与关断，将机械开关闭合和释放过程涵盖在电子开关的接通状态中。这两种方式存在以下不足之处：

方式1：若混合继电器上电后，机械开关因动作卡死未能闭合，电子开关则一直承受大电流负荷，必定会造成电子开关烧毁；

方式2：对电子开关接通时间的控制要求非常精确稳定，若控制不好或机械开关动作和释放时间发生变化，都极易导致机械开关损坏。

为防止电子开关烧毁，设计一个针对不同工作状态下对电子开关起到保护作用的模块。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混合继电器中电子开关保护模块，其能够防止电子开关烧毁，并能针对不同工作状态对电子开关起到保护作用。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种混合继电器中电子开关保护模块，主要由输入门限电路、上电延时断电电路、以及电流检测与判断输出电路组成；混合继电器的机械开关的线圈、上电延时断电电路的输入端、以及电流检测与判断输出电路的输入端并联在输入门限电路的输出端上，由输入门限电路实现同时上电；上电延时断电电路的输出端和电流检测与判断输出电路的输出端连接混合继电器的电子开关的输入端，共同为电子开关供电；混合继电器的电子开关的一输出端与混合继电器的机械开关的一触点直接相连后输出，混合继电器的电子开关的另一输出端与混合继电器的机械开关的另一触点经电流检测与判断输出电路后相连输出。电流检测与判断输出电路对电子开关或机械开关的输出电流进行检测，并根据电流的大小输出相应的电压值，将此电压值与判断输出电路的电压基准进行比较，从而判断输出电流的状态，再根据判断结果输出电压，驱动电子开关工作，或不工作。

上述方案中，所述上电延时断电电路包括电阻R1～R4，二极管V1和V2，稳压管V3，三极管V4，以及电容C1；输入门限电路输出端的正极接二极管V1正极，二极管V1的负极、电阻R1的一端、电阻R2的一端、二极管V2的负极和三极管V4的发射极相连接；电阻R1的另一端与电容C1的负极相连后，分别连接在输入门限电路输出端的负极与电子开关输入端的负极上；电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容C1的正极和二极管V2的正极相连接；电阻R3的另一端接稳压管V3的正极，稳压管V3的负极接三极管V4的基极，三极管V4的集电极接经电阻R4连接电子开关输入端的正极。

上述方案中，所述电流检测与判断输出电路为以下两种之一：

一种电流检测与判断输出电路包括电阻R5～R11，二极管V5和V7，稳压管V6，三极管V8，电容C2和C3，比较器K，以及电流传感器B；输入门限电路输出端的正极接二极管V5正极，二极管V5的负极经电阻R5后同时连接电阻R6的一端、电阻R7的一端、电阻R8的一端、电容C2的正极、稳压管V6的负极、电流传感器B的电源正极B1端和比较器K的电源正极K8端；电阻R6的另一端连接电流传感器B的输出端B3和比较器K的K2、K5端；电阻R7的另一端与电阻R9的一端连接比较器K的K6端；电阻R8的另一端与电阻R10的一端连接比较器K的K3端；比较器K的K1端与三极管V8的集电极连接；比较器K的K7端与二极管V7的正极连接，二极管V7的负极经电阻R11后与三极管V8的基极连接；三极管V8的发射极与电容C3的正极共同连接电子开关输入端的正极；电容C2的负极、稳压管V6的正极、电阻R9的另一端、电阻R10的另一端、电流传感器B的电源负极B2端、电容C3的负极和比较器K的电源负极K4端相连后，分别连接输入门限电路输出端的负极和电子开关输入端的负极；电子开关的输出端正极与机械开关的一个输出端连接作为混合继电器输出端的正极；电子开关的输出端负极连接电流传感器B的B4端，电流传感器B的B5端与机械开关的另一个输出端连接组成混合继电器输出端的负极。

另一种电流检测与判断输出电路包括电阻R5～R9，二极管V5，稳压管V6，电容C2和C3，比较器K，以及电流传感器B；输入门限电路输出端的正极接二极管V5正极，二极管V5的负极经电阻R5后分别连接电阻R6的一端、电阻R7的一端、电容C2的正极、稳压管V6的负极、电流传感器B的电源正极B1端和比较器K的电源正极K5端；电阻R6的另一端连接电流传感器B的输出端B3和比较器K的K1端；电阻R7的另一端与电阻R8的一端共同连接至比较器K的K3端；电阻R8的另一端与电容C2的负极、稳压管V6的正极、电流传感器的电源负极B2端、电容C3的负极、以及比较器K的电源负极K2端相连后，分别连接输入门限电路输出端的负极和电子开关输入端的负极；比较器K的K4端与电阻R9的一端连接电容C3的正极；电阻R9的另一端连接电子开关输入端的正极；电子开关的输出端的正极与机械开关的一个输出端连接作为混合继电器输出端的正极；机械开关的另一个输出端连接电流传感器B的B4端，电流传感器的B5端与电子开关输出端的负极连接作为混合继电器输出端的负极。

上述方案中，混合继电器的机械开关采用电磁继电器，混合继电器的电子开关采用通用固体继电器。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、输入门限电路为机械开关和电子开关同时供电，保证电子开关先导通；

2、继电器关断时，机械开关释放后，才停止对电子开关供电，保证电子开关后关断；

3、若机械开关不闭合或不释放，电子开关都只独自承担一定时间的大电流就关断，不会对电子开关造成损坏。

附图说明

图1a）为一种检测电子开关输出电流的保护模块的混合继电器电路原路框图；

图1b）为图1a）中上电延时断电电路的电路图；

图1c）为图1a）中电流检测与判断输出电路的电路图；

图2a）为一种检测机械开关输出电流的保护模块的混合继电器电路原路框图；

图2b）为图2a）中电流检测与判断输出电路的电路图。

具体实施方式

实施例1：

本发明所设计的一种检测电子开关输出电流的保护模块的混合继电器电路框图如图1a)所示。其中混合继电器的机械开关采用电磁继电器，混合继电器的电子开关采用通用固体继电器。检测电子开关输出电流的保护模块，包含输入门限电路、上电延时断电电路、电流检测与判断输出电路。上电延时断电电路、电流检测与判断输出电路、电子开关的输入采用供负连接方法；上电延时断电电路、电流检测与判断输出电路的正极相连，由输入门限电路驱动；电流检测与判断输出电路检测电子开关的输出电流，并输出驱动电压；上电延时断电电路、电流检测与判断输出电路的输出电压，驱动电子开关工作。

本发明设计的上电延时断电电路由RC充电电路形成延时，由三级管和稳压管组成的门限电路形成稳定的电压输出，为电子开关部分供电，延时时间到后输出低，停止供电。通过调节电阻R2和电容C1，进行延时时间的调整。

本实施例上电延时断电电路电路图如图1b)所示，包括电阻R1～R4，二极管V1和V2，稳压管V3，三极管V4，电容C1。输入门限电路输出的正极接二极管V1正极，二极管V1的负极与电阻R1连接二极管V2的负极和三极管V4的发射极，电子R1的另一端与电容C1的负极连接在输入门限电路与电子开关输入的负极上，电阻R2的另一端与电阻R3接电容C1的正极和二极管V2的正极，电阻R3的另一端接稳压管V3的正极，稳压管V3的负极接三极管V4的基极，三极管V4的集电极接电阻R4，电阻R4的另一端接电子开关输入端的正极。

本发明设计的电流检测与判断输出电路包括RC快速充电电路，其作用是当电源断电后，为电流检测和判断输出部分电路充当电源。电流检测部分由电流传感器B对电子开关的输出电流进行检测并根据电流的大小，输出相应的电压值。判断输出部分由比较器K和比较基准组成，根据传感器输出电压值的大小，判断电子开关的工作状态，若处于正常工作状态，则输出高，为电子开关继续供电；若处于“零”电流或独自承担大电流状态，则输出低，使电子开关关断。

本实施例电流检测与判断输出电路电路图如图1c)所示，包括电阻R5～R11，二极管V5和V7，稳压管V6，三极管V8，电容C2和C3，比较器K，电流传感器B。输入门限电路输出的正极接二极管V5正极，二极管V5的负极与电阻R5连接,电阻R5的另一端与电阻R6、电阻R7、电阻R8连接电容C2的正极、稳压管V6的负极、电流传感器B的电源正端B1和比较器K的电源正端K8，电阻R6的另一端连接电流传感器B的输出端B3和比较器K的K2、K5端口，电阻R7的另一端与电阻R9连接比较器K的K6端口，电阻R8的另一端与电阻R10连接比较器K的K3端口，比较器K的K1端口与三极管V8的集电极连接，比较器K的K7端口与二极管V7的正极连接，二极管V7的负极连接电阻R11，电阻R11的另一端与三极管V8的基极连接，三极管的发射极与电容C3的正极连接电子开关输入正极，电容C2的负极、稳压管V6的正极、电阻R9的另一端、电阻R10的另一端、电流传感器B的电源负端B2、电容C3的负端和比较器K的电源负端K4与输入门限电路输出的负极、电子开关输入负极连接，电子开关的输出正端与机械开关的一个输出端连接作为混合输出的正端，电子开关的输出负端连接电流传感器B的B4端，电流传感器B的B5端与机械开关的另一个输出端连接组成混合输出的负极。

实施例2

本发明设计的检测机械开关输出电流的保护模块的混合继电器电路原路框图如图2a)所示。其中混合继电器的机械开关采用电磁继电器，混合继电器的电子开关采用通用固体继电器。检测机械开关输出电流的保护模块，包含输入门限电路、上电延时断电电路、电流检测与判断输出电路。上电延时断电电路、电流检测与判断输出电路、电子开关的输入采用供负连接方法；上电延时断电电路、电流检测与判断输出电路的正极相连，由输入门限电路驱动；电流检测与判断输出电路检测机械开关的输出电流，并输出驱动电压；上电延时断电电路、电流检测与判断输出电路的输出电压，驱动电子开关工作。

本发明设计的上电延时断电电路由RC充电电路形成延时，由三级管和稳压管组成的门限电路形成稳定的电压输出，为电子开关部分供电，延时时间到后输出低，停止供电。通过调节电阻R2和电容C1，进行延时时间的调整。

本实施例上电延时断电电路与实施例1相同，电路图如图1b)所示。

本发明设计的电流检测与判断输出电路包括RC快速充电电路，其作用是当电源断电后，为电流检测和判断输出部分电路充当电源。电流检测部分由电流传感器B对机械开关的输出电流进行检测并根据电流的大小，输出相应的电压值。判断输出部分由比较器K和比较基准组成，根据传感器输出电压值的大小，判断电子开关的工作状态，若处于正常工作状态，则输出高，为电子开关继续供电；若处于“零”电流或独自承担大电流状态，则输出低，使电子开关关断。

本实施例电流检测与判断输出电路电路图如图2b)所示，包括电阻R5～R9，二极管V5，稳压管V6，电容C2和C3，比较器K，电流传感器B。输入门限电路输出的正极接二极管V5正极，二极管V5的负极与电阻R5连接,电阻R5的另一端与电阻R6、电阻R7连接电容C2的正极、稳压管V6的负极、电流传感器B的电源正端B1和比较器K的电源正端K5，电阻R6的另一端连接电流传感器B的输出端B3和比较器K的K1端口，电阻R7的另一端与电阻R8连接比较器K的K3端口，电阻R8的另一端与电容C2的负端、稳压管V6的正端、电流传感器B的电源负端B2、电容C3的负端和比较器K的电源负端K2与输入门限电路输出的负极、电子开关输入负极连接，比较器K的K4端口与电阻R9连接电容C3的正极，电阻R9的另一端连接电子开关输入正端，电子开关的输出正端与机械开关的一个输出端连接作为混合输出的正端，机械开关的另一个输出端与电流传感器B的B4端，电流传感器B的B5端与电子开关的输出负端连接作为混合输出的负端。

Claims (4)

1.混合继电器中电子开关保护模块，其特征在于：主要由输入门限电路、上电延时断电电路、以及电流检测与判断输出电路组成；混合继电器的机械开关的线圈、上电延时断电电路的输入端、以及电流检测与判断输出电路的输入端并联在输入门限电路的输出端上；上电延时断电电路的输出端和电流检测与判断输出电路的输出端连接混合继电器的电子开关的输入端；混合继电器的电子开关的一输出端与混合继电器的机械开关的一触点直接相连后输出，混合继电器的电子开关的另一输出端与混合继电器的机械开关的另一触点经电流检测与判断输出电路后相连输出；

上电延时断电电路包括电阻R1～R4，二极管V1和V2，稳压管V3，三极管V4，以及电容C1；输入门限电路输出端的正极接二极管V1正极，二极管V1的负极、电阻R1的一端、电阻R2的一端、二极管V2的负极和三极管V4的发射极相连接；电阻R1的另一端与电容C1的负极相连后，分别连接在输入门限电路输出端的负极与电子开关输入端的负极上；电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容C1的正极和二极管V2的正极相连接；电阻R3的另一端接稳压管V3的正极，稳压管V3的负极接三极管V4的基极，三极管V4的集电极接经电阻R4连接电子开关输入端的正极。

2.根据权利要求1所述的混合继电器中电子开关保护模块，其特征在于：

电流检测与判断输出电路包括电阻R5～R11，二极管V5和V7，稳压管V6，三极管V8，电容C2和C3，比较器K，以及电流传感器B；输入门限电路输出端的正极接二极管V5正极，二极管V5的负极经电阻R5后同时连接电阻R6的一端、电阻R7的一端、电阻R8的一端、电容C2的正极、稳压管V6的负极、电流传感器B的电源正极B1端和比较器K的电源正极K8端；电阻R6的另一端连接电流传感器B的输出端B3和比较器K的K2、K5端；电阻R7的另一端与电阻R9的一端连接比较器K的K6端；电阻R8的另一端与电阻R10的一端连接比较器K的K3端；比较器K的K1端与三极管V8的集电极连接；比较器K的K7端与二极管V7的正极连接，二极管V7的负极经电阻R11后与三极管V8的基极连接；三极管V8的发射极与电容C3的正极共同连接电子开关输入端的正极；电容C2的负极、稳压管V6的正极、电阻R9的另一端、电阻R10的另一端、电流传感器B的电源负极B2端、电容C3的负极和比较器K的电源负极K4端相连后，分别连接输入门限电路输出端的负极和电子开关输入端的负极；电子开关的输出端正极与机械开关的一个输出端连接作为混合继电器输出端的正极；电子开关的输出端负极连接电流传感器B的B4端，电流传感器B的B5端与机械开关的另一个输出端连接组成混合继电器输出端的负极。

3.根据权利要求1所述的混合继电器中电子开关保护模块，其特征在于：

电流检测与判断输出电路包括电阻R5～R9，二极管V5，稳压管V6，电容C2和C3，比较器K，以及电流传感器B；输入门限电路输出端的正极接二极管V5正极，二极管V5的负极经电阻R5后分别连接电阻R6的一端、电阻R7的一端、电容C2的正极、稳压管V6的负极、电流传感器B的电源正极B1端和比较器K的电源正极K5端；电阻R6的另一端连接电流传感器B的输出端B3和比较器K的K1端；电阻R7的另一端与电阻R8的一端共同连接至比较器K的K3端；电阻R8的另一端与电容C2的负极、稳压管V6的正极、电流传感器的电源负极B2端、电容C3的负极、以及比较器K的电源负极K2端相连后，分别连接输入门限电路输出端的负极和电子开关输入端的负极；比较器K的K4端与电阻R9的一端连接电容C3的正极；电阻R9的另一端连接电子开关输入端的正极；电子开关的输出端的正极与机械开关的一个输出端连接作为混合继电器输出端的正极；机械开关的另一个输出端连接电流传感器B的B4端，电流传感器的B5端与电子开关输出端的负极连接作为混合继电器输出端的负极。

4.根据权利要求1所述的混合继电器中电子开关保护模块，其特征在于：混合继电器的机械开关采用电磁继电器，混合继电器的电子开关采用通用固体继电器。