CN108155061B - 一种继电器灭弧电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种继电器灭弧电路及方法，其中继电器灭弧电路包括电源模块、保险丝、双向可控硅和继电器；双向可控硅与保险丝串联后与继电器并联连接于电源模块的两端；电源模块为双向可控硅和继电器供电。采用本发明提供的继电器灭弧电路，可以对继电器灭弧，起到增加继电器寿命的作用；增加了电流保险丝，可以起到防止双向可控硅失效造成产品烧机的品质隐患；采用1206封装的电流保险丝，即节省PCB布板的空间，加工方便，保护效果好，保护的效果一致性高。

Description

一种继电器灭弧电路及方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种继电器灭弧电路及方法。
背景技术
现有技术中，采用继电器控制交流大功率负载产品中，当继电器触点断开瞬间会产生高温高压的电弧，此电弧对继电器的触点会产生不可逆转的损伤，直接影响继电器的使用寿命。现有的通过可控硅给继电器灭弧的方式可以实现对继电器灭弧效果，但是忽略了可控硅本身的品质问题给产品带来的品质隐患，若可控硅由于品质问题或被外界干扰击穿的情况下，产品就会出现不受控的导通，若没有保护装置就会出现烧机等严重的安全事故。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种继电器灭弧电路，包括电源模块、保险丝、双向可控硅和继电器；
其中：所述双向可控硅与所述保险丝串联后与所述继电器并联连接于所述电源模块的两端；
所述电源模块为所述双向可控硅和所述继电器供电。
进一步地，使用方法如下，当要使负载开始工作时，将双向可控硅导通，使负载工作；控制系统发出继电器吸合控制信号，使继电器衔铁吸合；当继电器衔铁吸合后，断开双向可控硅；
当要关闭处于工作状态的负载时，将双向可控硅导通，使负载继续工作；控制系统发出继电器释放控制信号，使继电器衔铁释放；当继电器衔铁释放后，断开双向可控硅。
进一步地，还包括单片机U1；
所述双向可控硅和所述继电器均与所述单片机U1连接。
进一步地，所述电源模块输出24V电压和5V电压；所述24V电压为所述继电器供电；所述5V电压为所述单片机U1供电。
进一步地，所述双向可控硅的G极与所述单片机U1之间设有三极管Q3；所述三极管Q3与所述双向可控硅的G极之间连接有电阻R17；所述三极管Q3的发射极接地；所述三极管Q3的基极与所述单片机U1之间连接有电阻R16；所述电阻R16靠近所述三极管Q3的基极的一侧与所述三极管Q3的发射极之间连接有电阻R15。
进一步地，所述继电器的两端并联有二极管D5；所述二极管D5的阳极与所述单片机U1之间设有三极管Q2；所述三极管Q2的发射极接地；所述三极管Q2的基极与所述单片机U1之间连接有电阻R16；所述电阻R16靠近所述三极管Q2的基极的一侧与所述三极管Q2的发射极之间连接有电阻R15。
进一步地，所述电阻R6的阻值为3.3kΩ；所述电阻R15的阻值为1kΩ。
本发明提供的继电器灭弧电路，通过在继电器触点两端并联双向可控硅和保险丝，继电器触点要吸合的瞬间，提前将双向可控硅的T1极导通，让负载的大电流先通过双向可控硅，然后再吸合继电器，此时继电器触点的两端电压几乎为零；当继电器导通之后再断开双向可控硅，此方法可以达到继电器吸合时的灭弧效果；当继电器触点要释放的瞬间，提前将双向可控硅T1极导通，使继电器触点两端并联一个双向可控硅的通路，然后释放继电器触点，负载电流通过双向可控硅导通，然后再断开双向可控硅，此方法可以达到继电器释放时的灭弧效果；另一方面，当双向可控硅T1极，T2极之间短路失效的情况下，保险丝可以在一定的时间内熔断掉，起到保护产品的作用，否则双向可控硅失效直通负载，大量发热将PCB板烧掉。采用本发明提供的继电器灭弧电路，可以对继电器灭弧，起到增加继电器寿命的作用；增加了电流保险丝，可以起到防止双向可控硅失效造成产品烧机的品质隐患；采用1206封装的电流保险丝，即节省PCB布板的空间，加工方便，保护效果好，保护的效果一致性高。
本发明还提供一种继电器灭弧方法，采用如上任意项所述的继电器灭弧电路；
S110：当要使负载开始工作时，将双向可控硅导通，使负载工作；控制系统发出继电器吸合控制信号，使继电器衔铁吸合；当继电器衔铁吸合后，断开双向可控硅；
S120：当要关闭处于工作状态的负载时，将双向可控硅导通，使负载继续工作；控制系统发出继电器释放控制信号，使继电器衔铁释放；当继电器衔铁释放后，断开双向可控硅。
进一步地，S110中，继电器从接收吸合信号到衔铁吸合的时间为4ms～6ms；所述双向可控硅的导通时间为19ms～21ms。
进一步地，S120中，继电器从接收释放信号到衔铁释放的时间为7ms～9ms；所述双向可控硅的导通时间为19ms～21ms。
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使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的继电器灭弧电路示意图；
图2为单片机连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1为本发明提供的继电器灭弧电路示意图，如图1所示：包括电源模块、保险丝、双向可控硅和继电器；
其中：所述双向可控硅与所述保险丝串联后与所述继电器并联连接于所述电源模块的两端；
所述电源模块为所述双向可控硅和所述继电器供电。
优选地，继电器灭弧电路使用方法如下，当要使负载开始工作时，将双向可控硅导通，使负载工作；控制系统发出继电器吸合控制信号，使继电器衔铁吸合；当继电器衔铁吸合后，断开双向可控硅；
当要关闭处于工作状态的负载时，将双向可控硅导通，使负载继续工作；控制系统发出继电器释放控制信号，使继电器衔铁释放；当继电器衔铁释放后，断开双向可控硅。
本发明提供的继电器灭弧电路，通过在继电器触点两端并联双向可控硅和保险丝，继电器触点要吸合的瞬间，提前将双向可控硅的T1极导通，让负载的大电流先通过双向可控硅，然后再吸合继电器，此时继电器触点的两端电压几乎为零；当继电器导通之后再断开双向可控硅，此方法可以达到继电器吸合时的灭弧效果；当继电器触点要释放的瞬间，提前将双向可控硅T1极导通，使继电器触点两端并联一个双向可控硅的通路，然后释放继电器触点，负载电流通过双向可控硅导通，然后再断开双向可控硅，此方法可以达到继电器释放时的灭弧效果；另一方面，当双向可控硅T1极，T2极之间短路失效的情况下，保险丝可以在一定的时间内熔断掉，起到保护产品的作用，否则双向可控硅失效直通负载，大量发热将PCB板烧掉。采用本发明提供的继电器灭弧电路，可以对继电器灭弧，起到增加继电器寿命的作用；增加了电流保险丝，可以起到防止双向可控硅失效造成产品烧机的品质隐患；采用1206封装的电流保险丝，即节省PCB布板的空间，加工方便，保护效果好，保护的效果一致性高。
优选地，还包括单片机U1(如图2所示)；所述双向可控硅和所述继电器均与所述单片机U1连接。
具体实施时，单片机U1可用于控制双向可控硅的导通和关闭；单片机U1可用于控制继电器触点的吸合与分离。采用单片机U1，可以随时控制双向可控硅和单片机U1，控制两者之间的动作次序。
优选地，所述电源模块输出24V电压和5V电压；所述24V电压为所述继电器供电；所述5V电压为所述单片机U1供电。
优选地，所述保险丝连接于市电的火线与双向可控硅的T1极之间。
优选地，所述双向可控硅的G极与所述单片机U1之间设有三极管Q3；所述三极管Q3与所述双向可控硅的G极之间连接有电阻R17；所述三极管Q3的发射极接地；所述三极管Q3的基极与所述单片机U1之间连接有电阻R16；所述电阻R16靠近所述三极管Q3的基极的一侧与所述三极管Q3的发射极之间连接有电阻R15。
优选地，所述继电器的两端并联有二极管D5；所述二极管D5的阳极与所述单片机U1之间设有三极管Q2；所述三极管Q2的发射极接地；所述三极管Q2的基极与所述单片机U1之间连接有电阻R16；所述电阻R16靠近所述三极管Q2的基极的一侧与所述三极管Q2的发射极之间连接有电阻R15。
优选地，所述电阻R6的阻值为3.3kΩ；所述电阻R15的阻值为1kΩ。
优选地，所述单片机U1的型号为SN8P2711A。
优选地，所述保险丝采用1206封装。
本发明实施例还提供一种继电器灭弧方法，采用如上任意所述的继电器灭弧电路；
S110：当要使负载开始工作时，将双向可控硅导通，使负载工作；控制系统发出继电器吸合控制信号，使继电器衔铁吸合；当继电器衔铁吸合后，断开双向可控硅；
S120：当要关闭处于工作状态的负载时，将双向可控硅导通，使负载继续工作；控制系统发出继电器释放控制信号，使继电器衔铁释放；当继电器衔铁释放后，断开双向可控硅。
优选地，S110中，继电器从接收吸合信号到衔铁吸合的时间为4ms～6ms；所述双向可控硅的导通时间为19ms～21ms。
优选地，S120中，继电器从接收释放信号到衔铁释放的时间为7ms～9ms；所述双向可控硅的导通时间为19ms～21ms。
具体实施时，当要使负载开始工作时，控制继电器衔铁吸合的方法如下：继电器衔铁要吸合的瞬间，同时控制系统将双向可控硅T1导通并输出继电器的吸合控制信号(REL输出高电平)，由于继电器受结构影响从接收到吸合信号到衔铁真正吸合的时间大约为5ms左右，所以负载的大电流会先通过双向可控硅，然后再通过继电器的负载触点，此时继电器触点的两端电压几乎为零；当继电器导通之后再断开可控硅，整个过程可控硅的导通时间控制在20ms后断开，此方法可以达到继电器吸合时的灭弧效果。
当要使负载停止工作时，控制继电器衔铁释放的方法如下：要释放的瞬间，同时控制系统将双向可控硅T1导通并输出继电器的释放控制信号(REL输出低电平)，由于继电器受结构影响从接收到释放信号到衔铁真正释放的时间大约为8ms左右，所以负载的大电流会通过双向可控硅导通来维持的过程中断开继电器的负载触点，此时继电器触点的两端电压几乎为零，当继电器断开之后再断开双向可控硅，整个过程可控硅的导通时间也控制在20ms，此方法可以达到继电器释放时的灭弧效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种继电器灭弧方法，其特征在于：采用继电器灭弧电路，所述继电器灭弧电路包括电源模块、保险丝、双向可控硅和继电器；其中：所述双向可控硅与所述保险丝串联后与所述继电器并联连接于所述电源模块的两端；所述电源模块为所述双向可控硅和所述继电器供电；
所述继电器灭弧方法步骤具体如下：
S110：当要使负载开始工作时，将双向可控硅导通，使负载工作；控制系统发出继电器吸合控制信号，使继电器衔铁吸合；当继电器衔铁吸合后，断开双向可控硅；S110中，继电器从接收吸合信号到衔铁吸合的时间为4ms～6ms；所述双向可控硅的导通时间为19ms～21ms；
S120：当要关闭处于工作状态的负载时，将双向可控硅导通，使负载继续工作；控制系统发出继电器释放控制信号，使继电器衔铁释放；当继电器衔铁释放后，断开双向可控硅；S120中，继电器从接收释放信号到衔铁释放的时间为7ms～9ms；所述双向可控硅的导通时间为19ms～21ms；
当要使负载开始工作时，控制继电器衔铁吸合的方法如下：继电器衔铁要吸合的瞬间，同时控制系统将双向可控硅T1导通并输出继电器的吸合控制信号；
当要使负载停止工作时，控制继电器衔铁释放的方法如下：要释放的瞬间，同时控制系统将双向可控硅T1导通并输出继电器的释放控制信号。
2.根据权利要求1所述的继电器灭弧方法，其特征在于：使用方法如下，当要使负载开始工作时，将双向可控硅导通，使负载工作；控制系统发出继电器吸合控制信号，使继电器衔铁吸合；当继电器衔铁吸合后，断开双向可控硅；
当要关闭处于工作状态的负载时，将双向可控硅导通，使负载继续工作；控制系统发出继电器释放控制信号，使继电器衔铁释放；当继电器衔铁释放后，断开双向可控硅。
3.根据权利要求1所述的继电器灭弧方法，其特征在于：还包括单片机U1；所述双向可控硅和所述继电器均与所述单片机U1连接。
4.根据权利要求3所述的继电器灭弧方法，其特征在于：所述电源模块输出24V电压和5V电压；所述24V电压为所述继电器供电；所述5V电压为所述单片机U1供电。
5.根据权利要求3所述的继电器灭弧方法，其特征在于：所述双向可控硅的G极与所述单片机U1之间设有三极管Q3；所述三极管Q3与所述双向可控硅的G极之间连接有电阻R17；所述三极管Q3的发射极接地；所述三极管Q3的基极与所述单片机U1之间连接有电阻R16；所述电阻R16靠近所述三极管Q3的基极的一侧与所述三极管Q3的发射极之间连接有电阻R15。
6.根据权利要求3所述的继电器灭弧方法，其特征在于：所述继电器的两端并联有二极管D5；所述二极管D5的阳极与所述单片机U1之间设有三极管Q2；所述三极管Q2的发射极接地；所述三极管Q2的基极与所述单片机U1之间连接有电阻R16；所述电阻R16靠近所述三极管Q2的基极的一侧与所述三极管Q2的发射极之间连接有电阻R15。
7.根据权利要求5或6所述的继电器灭弧方法，其特征在于：所述电阻R16的阻值为3.3kΩ；所述电阻R15的阻值为1kΩ。
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