一种防电火花接插件插座及防电火花接插件
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域,具体地说,涉及一种防电火花接插件插座及防电火花接插件。
背景技术
电火花的产生主要是由于热插拔的瞬间,电流发生突变,由于寄生电感的存在,会产生很高的电压尖峰,进而击穿空气形成火花。目前主要的防电火花手段主要是通过镶嵌电阻吸收热插拔瞬间产生的能量,或者通过改变动静触点的接触面形状。
采用镶嵌电阻的做法主要是将接插件母头的端子分成两部分,通过电阻串联起来,由此公插头退出或进入母插头时都会先通过电阻形成一定电流,在进一步退出或进入时将电阻短路形成直接接触开始工作。
然而对于这种镶嵌电阻的防电火花接插件来说,由于接插件往往需要适配多种负载,在某些情况下可能需要适配多种电源,而现有的接插件均是采用定值电阻来防止空气击穿,因此该接插件也就无法满足这种适配需求。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种防电火花接插件插座,所述接插件插座包括:
第一导电体,其用于与用电负载连接;
第二导电体,其用于与电源连接;
可变电阻,其设置在所述第一导电体与第二导电体之间且与所述第一导电体和第二导电体电连接;
其中,所述第一导电体、可变电阻和第二导电体用于与接插件插头的端部电接触,所述接插件插头通过其端部与第二导电体之间的导电通路与所述电源连接。
根据本发明的一个实施例,所述第一导电体和第二导电体为内径相同的筒状体,所述筒状体的内壁能够导电。
根据本发明的一个实施例,所述可变电阻的内径与所述第一导电体和第二导电体的内径相等且内壁能够导电。
根据本发明的一个实施例,所述第一导电体与第二导电体配合形成可变电阻插槽,所述可变电阻设置于可变电阻插槽中。
根据本发明的一个实施例,所述接插件插座还包括固定件,所述可变电阻通过所述固定件固定在所述可变电阻插槽中。
根据本发明的一个实施例,所述可变电阻包括第一接触端、第二接触端和可变电阻本体,其中,所述可变电阻本体分别通过所述第一接触端和第二接触端与所述第一导电体和第二导电体电连接。
根据本发明的一个实施例,所述第一接触端的导电内壁与第一导电体的导电外壁相匹配,所述第一接触端的导电内壁能够配合地与所述第一导电体的导电外壁电接触。
根据本发明的一个实施例,沿垂直于所述接插件插座轴线的方向,所述可变电阻本体的厚度等于所述第一导电体与第一接触端的厚度之和。
本发明还提供了一种防电火花接插件,所述接插件包括:
接插件插头;
如上任一项所述的防电火花接插件插座。
本发明所提供的接插件插座通过采用可变电阻解决了需要匹配不同负载或不同电源的难题。可变电阻能够随着接插件插头拔插行程的增大而阻值逐渐增加,从而实现了电流的连续变化,进而避免了电火花的产生。
同时,本发明所提供的接插件插座所使用的可变电阻的阻值可以选择较大的阻值,这样能够覆盖接插件应用的所有可能场合。这些应用场合的区别因素主要包括负载大小以及供电电源大小等。在理性情况下,可变电阻的阻值可以取无穷大,即可试下年电流变化完全连续,这样在所有应用场合下都不会产生电火花。
此外,本发明所提供的接插件插座中的可变电阻采用了可拆卸的方式进行安装,这样当需要更换可变电阻时也就可以由非专业人员进行更换,从而提高了接插件的易用性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍:
图1是根据本发明一个实施例的接插件的结构示意图;
图2是根据本发明一个实施例的接插件插座的结构示意图;
图3、图4和图5是根据本发明一个实施例的接插件插头插入接插件插座的过程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
同时,在以下说明中,出于解释的目的而阐述了许多具体细节,以提供对本发明实施例的彻底理解。然而,对本领域的技术人员来说显而易见的是,本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
现有的接插件通常是通过增加一个电阻来改变电流的变化率,通过降低电流的变化率来降低过压值,从而防止空气击穿。然而通过分析发现,虽然增加了电阻,现有的接插件在某些情况下依然会导致空气击穿从而产生火花。
对于现有的接插件来说,其用于降低电流变化率的电阻只存在接入和断路两种状态,而这也导致系统工作电压较大时,电流的变化率依然会很大。具体地,假设系统的工作电压为U,负载电阻为R,为了防止电火花而增加的新的电阻为r。那么当系统正常工作时,电阻r被短接,因此此时接插件流过的电流I1可以根据如下表达式计算得到:
在系统热插拔(即接插件插头由插座中拔出)的过程中,电阻r被接入接插件插头的导电回路中,因此此时接插件流过的电流I2可以根据如下表达式计算得到:
当接插件插头完全拔出接插件插座后,接插件插头流过的电流将为0。因此在接插件插头由接插件插座中拔出的过程中,接插件流过的电流将由I1变为I2再变为0。
根据表达式(2)可以看出,当电阻r的取值很大时,电流由I1变为I2的电流变化率将很大;而当电阻r的取值较小时,电流由I2变为0的电流变化率将很大。同时,当负载R为可变负载时,一个防电火花电阻r无法进行完全适配,从而无法达到降低电流变化率的目的。
因此通过上述分析可以看出,对于现有的接插件来说,当防电火花电阻r的取值很大时,电阻容易被高电流变化率带来的高压损坏。而当防电火花电阻r的取值较小时,接插件插头在插拔过程中依然会产生火花。
同时,由于接插件需要适配多种负载,在某些情况下还需要适配多种电源,而现有的电阻r在确定后,其阻值也即确定了,这显然无法满足多种负载以及电源的要求。
此外,对于现有的接插件来说,由于防电火花电阻r是直接嵌入在接插件中的,因此当防电火花电阻r损坏后,非专业人员无法找到合适的电阻,即使找到合适的电阻也无法方便地拆卸接插件来更换电阻。
针对现有接插件所存在的上述问题,本实施例提供了一种新的接插件插座以及使用该接插件插座的接插件插头。图1示出了本实施例所提供的接插件的结构示意图。
如图1所示,本实施例所提供的接插件优选地包括:接插件插头101和接插件插座102。其中,接插件插座102用于与电源103电连接,其用于接收电源103所提供的电能,并将该电能传输至与之配合连接的接插件插头101。接插件插头101用于与负载103电连接,当接插件插头101插入接插件插座102时,接插件插头101与接插件插座102电连接,因此此时接插件插头101也就可以通过接插件插座102与电源103电连接,故而也就可以将电源103所提供的电能传输至与之电连接的用电负载104。
本实施例中,接插件插座102优选地包括:第一导电体201、第二导电体202以及可变电阻203。其中,第二导电体202与电源103连接,可变电阻203设置在第一导电体201与第二导电体202之间且与第一导电体201和第二导电体202电连接。
具体地,本实施例中,第一导电体201、第二导电体202以及可变电阻203的内壁均由导电材料构成。第一导电体201、第二导电体202以及可变电阻203能够通过各自的内壁与接插件插头101端部电接触,这样接插件插头101也就可以通过其端部与第二导电体202之间的导电通路与电源103电连接。
本实施例中,第一导电体201和第二导电体202优选地采用内径相同的桶状体,第一导电体201和第二导电体202的内壁均能够导电。与之匹配地,可变电阻203的内径与第一导电体201和第二导电体202的内径相等,同时,可变电阻203的内壁同样能够导电。
具体地,当接插件插头101与可变电阻203电接触时,对于可变电阻203来说,其同接插件插头101的接触点与自身第一端口(即与第一导电体201电连接的端口)被断路,而其同接插件插头101的接触点与自身第二端口(即与第二导电体202电连接的端口)被接入导电回路。因此此时对于可变电阻203来说,其接入导电回路中的电阻额阻值为其同接触件插头101的接触点与自身第二端口之间的电阻阻值。
需要指出的是,在本发明的其他实施例中,上述接插件插座中第一导电体与第二导电体的作用还可以互换,即第一导电体用于与电源连接,第二导电体用于与用电负载连接,此时接插件插头在插入接插件插座时将由第二导电体至第一导电体的方向移动,本发明不限于此。
图2示出了本实施例所提供的接插件插座的结构示意图。
如图2所示,本实施例所通过的接插件插座中的可变电阻203优选地包括:第一接触端203a、可变电阻本体203b和第二接触端203c。其中,可变电阻本体203b设置在第一接触端203a和第二接触端203c连接,其能够分别通过第一接触端203a和第二接触端203c与接插件插座的第一导电体201和第二导电体202电连接。
具体地,为了保证可变电阻203相应导电体之间电连接的可靠性,本实施例中,第一接触端203a的导电内壁与第一导电体201的导电外壁相匹配,第一接触端203a的导电内壁能够配合地与第一导电体201的导电外壁电接触。同理,第二接触端203c的导电内壁与第二导电体202的导电外壁相匹配,第二接触端203c的导电内壁能够配合地与第二导电体202的导电外壁电接触。其中,沿垂直于接插件插座轴线的方向,可变电阻本体203的厚度优选地等于第一导电体201与第一接触端203a的厚度之和。
本实施例中,第一导电体201和第二导电体202配合形成可变电阻插槽,可变电阻203设置于可变电阻插槽中。具体地,本实施例中,接触件插座还包括固定件(图中未示出),可变电阻203通过该固定件固定在可变电阻插槽中。通过该固定件,可变电阻203可以方便地插入或拔出上述插槽,这样当可变电阻203出现损坏或需要更换时便可以方便地进行更换。
需要指出的是,在本发明的其他实施例中,可变电阻203还可以通过其他合理方式来实现自身的可插拔设计,本发明不限于此。
在确定可变电阻203的相关参数时,本实施例优选地根据系统的最大工作电压来进行参数取值的确定。具体地,对于可变电阻的最大阻值,本实施例优选地根据系统的最大工作电压与工作电流(例如10mA)的比值来确定;对于可变电阻的工作电压,本实施例优选地选择系统的最大工作电压再加上一定的安全余量来确定;对于可变电阻的功率,考虑到可变电阻只在接插件插头的接插瞬间工作,因此可变电阻的功率根据系统的最大工作电压的平方与可变电阻的最大阻值的比值即可确定出。
图3至图5示出了本实施例所提供的接插件插头101插入接插件插座102的整个过程的示意图。
如图3所示,当接插件插头101在插入接插件插座102且刚接触到接插件插座102中的第一导电体201时,此时接插件插头101与第一导电体201电连接,这样可变电阻203的全部阻值将接入接插件插头101的导电回路中。假设可变电阻的最大电阻为R′,负载电阻为R,那么此时接插件插头流过的电流I3将为:
由于可变电阻203的最大电阻R′被全部接入导电回路中,因此可变电阻203可以有效抑制导电回路中电流的大小。
而如图4所示,当接插件插头101插入接插件插座102且在可变电阻203中的行程为L1时,那么接入接插件插头101导电回路中的可变电阻203的部分即为剩余行程(即L-L1,其中L表示可变电阻203的总行程)所对应的的电阻阻值。随着接插件插头101在可变电阻203中的行程的逐渐增大,接入接插件插头203导电回路中的可变电阻的阻值将逐渐减小,而此时导电回路中电流将随之逐渐增大。
如图5所示,当接插件插头101插入接插件插座102且刚刚接触到接插件插座102中的第二导电体202时,此时接插件插头101直接与第二导电体202电连接,用电负载104将通过接插件插头101和第二导电体202之间与电源103相连,第一导电体201和可变电阻202将被短路,即此时接入接插件插头101导电回路中的可变电阻203的阻值将为0。
需要指出的是,在本发明的不同实施例中,接插件插座可以根据实际需要来适配不同的接插件插头,从而提高了接插件插座的适用性。
同理,当接插件插头101由接插件插座102中拔出时,接入接插件插头101的导电回路中的可变电阻203的阻值将由0逐渐增大直至在接触件插头101与第一导电体201接触时达到可变电阻203的最大阻值,在此过程中,接触件插头101的导电回路中流过的电流将逐渐减小。
从上述描述中可以看出,本实施例所提供的接插件插座通过采用可变电阻解决了需要匹配不同负载或不同电源的难题。可变电阻能够随着接插件插头拔插行程的增大而阻值逐渐增加,从而实现了电流的连续变化,进而避免了电火花的产生。
同时,本实施例所提供的接插件插座所使用的可变电阻的阻值可以选择较大的阻值,这样能够覆盖接插件应用的所有可能场合。这些应用场合的区别因素主要包括负载大小以及供电电源大小等。在理性情况下,可变电阻的阻值可以取无穷大,即可试下年电流变化完全连续,这样在所有应用场合下都不会产生电火花。
此外,本实施例所提供的接插件插座中的可变电阻采用了可拆卸的方式进行安装,这样当需要更换可变电阻时也就可以由非专业人员进行更换,从而提高了接插件的易用性。
应该理解的是,本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤,而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是,在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此,说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理,但对于本领域的技术人员来说,在不背离本发明的原理和思想的情况下,明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此,本发明由所附的权利要求书来限定。