CN107437896B - 恒压电源电路及电磁接触器 - Google Patents

恒压电源电路及电磁接触器 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种电磁接触器及恒压电源电路。所述恒压电源电路包括：第1至第N个基极电阻，第1个基极电阻第一端与直流电压输入端连接；第n个基极电阻第一端连接至第n‑1个基极电阻第二端；第1至第N个集极电阻，第1个集极电阻第一端与直流电压输入端连接，第N个集极电阻的第二端与一第一稳压电路连接；第1至第N个三极管，第n个三极管的基极与第n个基极电阻第二端连接，第n个三极管的集极与第n个集极电阻第二端连接，第n个三极管的射极与第n+1个集极电阻第一端连接，N个三极管的射极与一第二稳压电路以及一直流电压输出端连接。本公开可以增大恒压电源电路中三极管的电压余量，提升恒压电源电路的可靠性。

Description

恒压电源电路及电磁接触器
技术领域
本公开涉及电子器件技术领域，具体涉及一种恒压电源电路以及应用该恒压电源电路的电磁接触器。
背景技术
电磁接触器的控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制，是自动控制系统中的重要元件之一。电磁接触器主要由电磁系统、灭弧系统以及机械部分等部分组成。当对电磁接触器中电磁系统的接触器线圈供电时，电磁接触器的触点闭合，电磁接触器导通；当停止对电磁接触器中电磁系统的接触器线圈供电时，电磁接触器的触点在弹簧的张力作用下分开，电磁接触器断开。
一种技术方案中，会通过恒压电源电路为接触器线圈供电，恒压电源电路例如可以制备于PCB上，并且该PCB可以内置于电磁接触器。参考图1中所示，为一种恒压电源电路的电路示意图。在图1所示的恒压电源电路中，主要包括第一三极管Q1，连接于第一三极管Q1基极与直流电压输入端VDC之间的第一基极电阻R11，连接于第一三极管Q1集极与直流电压输入端VDC之间的第二基极电阻R21，连接于第一三极管Q1基极的稳压二极管ZD1以及连接于第一三极管Q1射极的稳压二极管ZD2；并且，第一三极管Q1射极连接于直流电压输出端VDC，以输出直流电压。
以图1中恒压电源电路的额定输入电压范围是100V～265V、输出电压是16V为例，并且以第一三极管Q1的型号是BSP19为例，其集极与射极之间的电压VCE(Q1)＝401VP-P。当直流电压输入端VDC输入最大额定电压265V时，恒压电源电路中第一三极管Q1的电压余量不足(例如不足40％)；例如，图2中所示为直流电压输入端VDC输入300V直流电压时，第一三极管Q1集极与射极之间的电压VCE的波形。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种恒压电源电路以及应用该恒压电源电路的电磁接触器，用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得清晰，或者部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的第一方面，提供一种恒压电源电路，包括：
第1至第N个基极电阻，第1个所述基极电阻第一端与直流电压输入端连接，所述直流电压输入端接收第一极性的输入电压；第n个所述基极电阻第一端连接至第n-1个所述基极电阻第二端，第N个所述基极电阻的第二端与一第一稳压电路连接；其中，N为大于1的整数，n为不大于N的任意正整数；
第1至第N个集极电阻，第1个所述集极电阻第一端与直流电压输入端连接；
第1至第N个三极管，第n个所述三极管的基极与第n个所述基极电阻第二端连接，第n个所述三极管的集极与第n个所述集极电阻第二端连接，第n个所述三极管的射极与第n+1个所述集极电阻第一端连接，第N个所述三极管的射极与一第二稳压电路以及一直流电压输出端连接。
本公开的一种示例性实施例中，所述N等于2；所述恒压电源电路包括：
一第一基极电阻，所述第一基极电阻的第一端与直流电压输入端连接；
一第一集极电阻，所述第一集极电阻的第二端与直流电压输入端连接；
一第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一基极电阻的第二端连接，所述第一三极管的集极与所述第一集极电阻的第二端连接；
一第二基极电阻，所述第二基极电阻的第一端与所述第一基极电阻的第二端连接，所述第二基极电阻的第二端与所述第一稳压电路连接；
一第二集极电阻，所述第二集极电阻的第一端与所述第一三极管的射极连接；
一第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第二基极电阻的第二端连接，所述第二三极管的集极与所述第二集极电阻的第二端连接，所述第二三极管的射极与所述第二稳压电路以及直流电压输出端连接。
本公开的一种示例性实施例中，所述第一稳压电路包括：
一第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的第二极性端与所述第二基极电阻的第二端连接，所述第一稳压二极管的第一极性端与一接地端耦接。
本公开的一种示例性实施例中，所述第一稳压电路包括：
一第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的第二极性端与所述第二基极电阻的第二端连接；
一保护二极管，所述保护二极管的第一极性端与所述第一稳压二极管的第一极性端连接，所述保护二极管的第二极性端与一接地端连接。
本公开的一种示例性实施例中，所述第二稳压电路包括：
一第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的第二极性端与所述第二三极管的射极连接，第二稳压二极管的第一极性端与一接地端耦接。
本公开的一种示例性实施例中，所述恒压电源电路还包括：
一分流电阻，所述分流电阻的第一端与所述第一三极管的集极连接，所述分流电阻的第二端与所述第二三极管的射极连接。
本公开的一种示例性实施例中，所述恒压电源电路还包括：
一滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述第二三极管的射极连接，所述滤波电容的第二端与一接地端连接。
本公开的一种示例性实施例中，所述第一三极管与所述第二三极管参数相同。
本公开的一种示例性实施例中，所述第一基极电阻与所述第二基极电阻阻值相同；所述第一集极电阻与所述第二集极电阻阻值相同。
本公开的一种示例性实施例中，所述第一三极管与所述第二三极管均为NPN型三极管或者均为PNP型三极管。
根据本公开的第二方面，提供一种电磁接触器，包括接触器线圈以及为所述接触器线圈供电的恒压电源电路；其中，所述恒压电源电路为上述任意一种恒压电源电路。
本公开示例实施方式中的恒压电源电路，通过设置更多的三极管以及相关元件，使得电压由一个三极管单独承担变化为由多个三极管共同承担，因此可以在保留恒压电源电路功能的前提下，增大恒压电源电路中三极管的电压余量，提升恒压电源电路的可靠性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种恒压电源电路的电路示意图。
图2是当输入电压为300V时图1中第一三极管的VCE波形图。
图3是本公开示例性实施例中一种恒压电源电路的电路示意图。
图4是当输入电压为300V时图3中第一三极管以及第二三极管的VCE波形图。
图5是本公开示例性实施例中一种恒压电源电路的电路示意图。
附图标记说明：
VDC 直流电压输入端
VCC 直流电压输出端
Q1 第一三极管
R11 第一基极电阻
R21 第一集极电阻
Q2 第二三极管
R12 第二基极电阻
R22 第二集极电阻
Q3 第三三极管
R13 第三基极电阻
R23 第三集极电阻
ZD1 第一稳压二极管
ZD2 第二稳压二极管
D1 保护二极管
R31、R32 分流电阻
C1 滤波电容
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，夸大、变形或者简化了形状尺寸。在图中相同的附图标记表示相同或者类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
此外，所描述的特征、结构或者步骤可以以任何合适的方式结合在一个或者更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或者更多，或者可以采用其它的方法、步骤、结构等。
本示例实施方式中首先提供了一种恒压电源电路。所述恒压电源电路可以包括多个三极管、连接至三极管基极的基极电阻、连接至三极管集极的集极电阻以及稳压电路等。例如，所述恒压电源电路可以包括第1至第N个三极管、第1至第N个基极电阻、第1至第N个集极电阻以及第一稳压电路和第二稳压电路。其中，第1至第N个基极电阻中的第1个所述基极电阻第一端与直流电压输入端连接，所述直流电压输入端接收第一极性的输入电压；第n个所述基极电阻第一端连接至第n-1个所述基极电阻第二端，第N个所述基极电阻的第二端与第一稳压电路连接。第1至第N个集极电阻中第1个所述集极电阻第一端与直流电压输入端连接。第1至第N个三极管中第n个所述三极管的基极与第n个所述基极电阻第二端连接，第n个所述三极管的集极与第n个所述集极电阻第二端连接，第n个所述三极管的射极与第n+1个所述集极电阻第一端连接，第N个所述三极管的射极与一第二稳压电路以及一直流电压输出端连接。其中，N为大于1的整数，n为不大于N的任意正整数。
本示例实施方式中的恒压电源电路，通过设置更多的三极管以及相关元件，使得电压由一个三极管单独承担变化为由多个三极管共同承担，因此可以在保留恒压电源电路功能的前提下，增大恒压电源电路中三极管的电压余量(例如40％以上)，提升恒压电源电路的可靠性。
下面，以上述N等于2为例进行说明。参考图3中所示，本示例实施方式中，所述恒压电源电路可以包括一第一三极管Q1、一第二三极管Q2、一第一基极电阻R11、一第二基极电阻R12、一第一集极电阻R21以及一第二集极电阻R22。其中：
所述第一基极电阻R11的第一端与直流电压输入端VDC连接，所述第一集极电阻R21的第二端与直流电压输入端VDC连接，本示例实施方式中，所述直流电压输入端VDC例如可以接收正极性的输入电压；通过调整所述第一基极电阻R11以及第一集极电阻R21的阻值可以控制输入至所述第一三极管Q1基极和集极的电流。本示例实施方式中，所述第一基极电阻R11的阻值例如可以为160KΩ，所述第一集极电阻R21的阻值例如可以为1KΩ。
所述第二基极电阻R12的第一端与所述第一基极电阻R11的第二端连接；所述第二集极电阻R22的第二端与所述第二三极管Q2的集极连接；通过调整所述第二基极电阻R12以及第二集极电阻R22的阻值可以控制输入至所述第二三极管Q2基极和集极的电流。本示例实施方式中，所述第二基极电阻R12的阻值例如可以为160KΩ，所述第一集极电阻R21的阻值例如可以为1KΩ。需要说明的是，本示例实施方式中所述第一基极电阻R11与所述第二基极电阻R12阻值相同，所述第一集极电阻R21与所述第二集极电阻R22阻值相同；但在本公开的其他示例性实施例中，也可以根据电路中其他元件的参数按需要设置各电阻的阻值。
所述第一三极管Q1的基极与所述第一基极电阻R11的第二端连接，所述第一三极管Q1的集极与所述第一集极电阻R21的第二端连接，所述第一三极管Q1的射极与所述第二集极电阻R22的第一端连接。第一三极管Q1可以根据其自身的放大系数对其基极输入进行放大并从射极输出。为了提升恒压电源电路的恒压特性，需要第一三极管Q1的hFE(直流放大倍数)参数特性优秀；例如，本示例实施方式中，所述第一三极管Q1可以选用型号为BSP19的三极管。
所述第二三极管Q2的基极与所述第二基极电阻R12的第二端连接，所述第二三极管Q2的集极与所述第二集极电阻R22的第二端连接，所述第二三极管Q2的射极与直流电压输出端VCC连接。第二三极管Q2可以根据其自身的放大系数对其基极输入进行放大并从射极输出。为了提升恒压电源电路的恒压特性，需要第二三极管Q2的hFE(直流放大倍数)参数特性优秀；例如，本示例实施方式中，所述第二三极管Q2可以选用型号为BSP19的三极管。需要说明的是，本示例实施方式中所述第一三极管Q1与所述第二三极管Q2参数相同；但在本公开的其他示例性实施例中，也可以根据电路中其他元件的参数按需要选择其他不同参数的三极管。
所述第二基极电阻R12的第二端与所述第一稳压电路连接；通过第一稳压电路可以在一定范围内稳定节点P处的电压，进而使得输入至所述第一三极管Q1基极的电压以及输入至第二三极管Q2基极的电压为一固定值。继续参考图3中所示，本示例实施方式中，所述第一稳压电路例如可以包括一第一稳压二极管ZD1；所述第一稳压二极管ZD1的第二极性端(例如负极端)与所述第二基极电阻R12的第二端连接，所述第一稳压二极管ZD1的第一极性端(例如正极端)与一接地端耦接。本示例实施方式中，所述第一稳压二极管ZD1例如可以选用型号为ZM4745的稳压二极管。需要说明的是，在本公开的其他示例性实施例中，所述第一稳压电路也可以为晶体管稳压电路或者开关稳压电路等其他类型的稳压电路，并不局限于本示例实施方式中所列举的方式。
继续参考图3中所示，本示例实施方式中，所述第一稳压电路还可以包括一保护二极管D1。所述保护二极管D1的第一极性端(例如正极端)与所述第一稳压二极管ZD1的第一极性端(例如正极端)连接，所述保护二极管D1的第二极性端(例如负极端)与所述接地端连接。利用所述保护二极管D1单向导通的特性，可以保护第一稳压二极管ZD1避免受到涌浪电流的破坏。
所述第二三极管Q2的射极与所述第二稳压电路连接；通过第二稳压电路可以在一定范围内稳定第二三极管Q2在直流电压输出端VCC的输出电压，进而使得恒压电源电路的输出电压为一固定值。继续参考图3中所示，本示例实施方式中，所述第二稳压电路例如可以包括一第二稳压二极管ZD2；所述第二稳压二极管ZD2的第二极性端(例如负极端)与所述第二三极管Q2的射极连接，所述第二稳压二极管ZD2的第一极性端(例如正极端)与一接地端耦接。本示例实施方式中，所述第二稳压二极管ZD2的稳定电压例如可以为18V。需要说明的是，在本公开的其他示例性实施例中，所述第二稳压电路也可以为晶体管稳压电路或者开关稳压电路等其他类型的稳压电路，并不局限于本示例实施方式中所列举的方式。
继续参考图3中所示，本示例实施方式中，所述恒压电源电路还可以包括分流电阻R31、R32，所述分流电阻R31、R32的第一端与所述第一三极管Q1的集极连接，所述分流电阻R31、R32的第二端与所述第二三极管Q2的射极连接。通过设置分流电阻R31、R32可以降低流过所述第一三极管Q1以及第二三极管Q2的电流，从而降低所述第一三极管Q1以及第二三极管Q2的发热，延长所述第一三极管Q1以及第二三极管Q2的使用寿命。本示例实施方式中，所述分流电阻R31、R32的阻值例如可以均为330KΩ。需要说明的是，本示例实施方式中，分流电阻包括两个并联的电阻，但在本公开的其他示例性实施例中，分流电阻也可以仅包括一个电阻或者包括并联的更多的电阻等。
继续参考图3中所示，本示例实施方式中，所述恒压电源电路还可以包括一滤波电容C1。所述滤波电容C1的第一端与所述第二三极管Q2的射极连接，所述滤波电容C1的第二端与一接地端连接。通过设置滤波电容C1可以滤除输出信号中的杂波，从而提升使得恒压电源电路的输出更加稳定，同时降低了杂波对后续电路的干扰。本示例实施方式中，所述滤波电容C1的大小例如可以为22μF，所述滤波电容C1允许使用的最大电压值例如可以为50V等。
参考图4中所示，对于本示例实施方式中所述恒压电源电路，当直流电压输入端VDC输入300V直流电压时，所述第一三极管Q1的集极与射极之间的电压VCE(Q1)＝257VP-P，所述第二三极管Q2的集极与射极之间的电压VCE(Q2)＝258VP-P。可以明显看出，相比于图1中的技术方案，本示例实施方式中所述恒压电源电路可以明显增大恒压电源电路中三极管的电压余量。
上述示例性实施例中，所述第一三极管Q1与所述第二三极管Q2均为NPN型三极管，但在本公开的其他示例性实施例中，所述第一三极管Q1与所述第二三极管Q2也可以均为PNP型三极管。当所述第一三极管Q1与所述第二三极管Q2均为PNP型三极管时，适当调整图3中恒压电源电路的其他元件的极性即可，因此在此不再赘述。此外，上述示例性实施例中，以N等于2为例进行说明，但本领域技术人员容易理解的是，当N为大于2的其他正整数时的技术方案同样属于本公开的保护范围。例如图5中的恒压电源电路中N等于3，该恒压电源电路包括一第一三极管Q1、一第二三极管Q2、一第三三极管Q3、一第一基极电阻R11、一第二基极电阻R12、一第三基极电阻R13、一第一集极电阻R21、一第二集极电阻R22以及一第三集极电阻R23等。
进一步的，本示例实施方式还提供了一种电磁接触器。该电磁接触器可以包括接触器线圈以及为所述接触器线圈供电的恒压电源电路；当然，所述电磁接触器还可以包括触点、磁芯等其他部分。其中，所述恒压电源电路为上述任意一种恒压电源电路，由于采用的恒压电源电路具有更大的电压余量，因此电磁接触器的可靠性更高。
综上所述，本示例实施方式中的恒压电源电路，通过设置更多的三极管以及相关元件，使得电压由一个三极管单独承担变化为由多个三极管共同承担，因此可以在保留恒压电源电路功能的前提下，增大恒压电源电路中三极管的电压余量(例如40％以上)，提升恒压电源电路的可靠性。
本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反地，在不脱离本公开的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种恒压电源电路，其特征在于，包括：
第1至第N个基极电阻，第1个所述基极电阻第一端与直流电压输入端连接，所述直流电压输入端接收第一极性的输入电压；第n个所述基极电阻第一端连接至第n-1个所述基极电阻第二端，第N个所述基极电阻的第二端与一第一稳压电路连接；其中，N为大于1的整数，n为不大于N的任意正整数；
第1至第N个集极电阻，第1个所述集极电阻第一端与直流电压输入端连接；以及
第1至第N个三极管，第n个所述三极管的基极与第n个所述基极电阻第二端连接，第n个所述三极管的集极与第n个所述集极电阻第二端连接，第n个所述三极管的射极与第n+1个所述集极电阻第一端连接，第N个所述三极管的射极与一第二稳压电路以及一直流电压输出端连接，
所述N等于2；所述恒压电源电路包括：
一第一基极电阻，所述第一基极电阻的第一端与直流电压输入端连接；
一第一集极电阻，所述第一集极电阻的第一端与直流电压输入端连接；
一第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一基极电阻的第二端连接，所述第一三极管的集极与所述第一集极电阻的第二端连接；
一第二基极电阻，所述第二基极电阻的第一端与所述第一基极电阻的第二端连接，所述第二基极电阻的第二端与所述第一稳压电路连接；
一第二集极电阻，所述第二集极电阻的第一端与所述第一三极管的射极连接；
一第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第二基极电阻的第二端连接，所述第二三极管的集极与所述第二集极电阻的第二端连接，所述第二三极管的射极与所述第二稳压电路以及直流电压输出端连接；以及
一分流电阻，所述分流电阻的第一端与所述第一三极管的集极连接，所述分流电阻的第二端与所述第二三极管的射极连接。
2.根据权利要求1所述的恒压电源电路，其特征在于，所述第一稳压电路包括：
一第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的负极极性端与所述第二基极电阻的第二端连接，所述第一稳压二极管的正极极性端与一接地端耦接。
3.根据权利要求1所述的恒压电源电路，其特征在于，所述第一稳压电路包括：
一第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的负极极性端与所述第二基极电阻的第二端连接；
一保护二极管，所述保护二极管的正极极性端与所述第一稳压二极管的第一极性端连接，所述保护二极管的负极极性端与一接地端连接。
4.根据权利要求1所述的恒压电源电路，其特征在于，所述第二稳压电路包括：
一第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的负极极性端与所述第二三极管的射极连接，第二稳压二极管的正极极性端与一接地端耦接。
5.根据权利要求1所述的恒压电源电路，其特征在于，所述恒压电源电路还包括：
一滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述第二三极管的射极连接，所述滤波电容的第二端与一接地端连接。
6.根据权利要求2～5任意一项所述的恒压电源电路，其特征在于，所述第一三极管与所述第二三极管参数相同。
7.根据权利要求6所述的恒压电源电路，其特征在于，所述第一基极电阻与所述第二基极电阻阻值相同；所述第一集极电阻与所述第二集极电阻阻值相同。
8.根据权利要求6所述的恒压电源电路，其特征在于，所述第一三极管与所述第二三极管均为NPN型三极管或者均为PNP型三极管。
9.一种电磁接触器，包括接触器线圈以及为所述接触器线圈供电的恒压电源电路；其特征在于，所述恒压电源电路为根据权利要求1～5任意一项所述的恒压电源电路。
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