CN108832590B - 过流保护继电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过流保护继电器，包括高压继电器结构,包括过流保护控制电路，触点电流探测电路模块与继电器触点相检测电连接，输入电源电压模块通过隔离电源模块对触点电流探测电路模块相输入电源电连接，触点电流探测电路模块获得电流检测信号输入与比较放大并翻转电路模块相电连接，电子开关电路模块与继电器线圈相通断控制连接；触点电流探测电路模块中设对应于进、出线侧触点的两路触点电流检测电路，比较放大并翻转电路模块中设电压比较器和预期保护电流设定值电路。继电器两触点间电流大于过流设定值时，切断继电器线圈驱动回路，释放继电器触点，保护继电器在安全载荷内工作。

Description

过流保护继电器

技术领域

本发明涉及一种过流保护继电器，一种自带过流保护功能的继电器，尤其是涉及一种高压继电器集成过流保护功能控制电路的过流保护继电器。

背景技术

通常在电动汽车、充电桩等设备中都会有使用到高压继电器。而目前使用于这些设备上的高压继电器，仅是外部控制继电器线圈实现开关作用。继电器本身没有“自动跳断”功能。在遇负载电路发生异常，甚至负载短路时，继电器触点也不会自动断开。负载异常防护措施依靠的是熔断式保险丝，而由于熔断式保险丝的固有的“需要热积累”过程，存在着响应时间慢，难以有效保证负载在异常或短路瞬间时迅速切断电源，难以有效减小损害的进一步扩大；往往是在保险丝熔断后，系统线路（含继电器）已经形成一定程度的损害，给系统维护带来麻烦。

发明内容

本发明为解决现有高压继电器存在着难以有效保证负载在异常或短路瞬间时迅速切断电源，难以有效减小损害的进一步扩大，容易造成系统损害和维护麻烦等现状而提供的一种可在继电器负载异常或短路瞬间时自主迅速切断继电器线圈驱动回路，释放继电器触点，自动切断电源，有效避免损害的进一步扩大，避免造成系统损害，避免维护麻烦，保护继电器在安全载荷能力范围内工作，有效保证负载在正常状态下工作的过流保护继电器。

本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种过流保护继电器，包括高压继电器结构、继电器触点信号探测三线制连接信号线、过流保护控制电路和输入电源电压模块，还包括隔离电源模块、触点电流探测电路模块、比较放大并翻转电路模块和电子开关电路模块，输入电源电压模块通过隔离电源模块对触点电流探测电路模块相输入电源电连接，触点电流探测电路模块后级与比较放大并翻转电路模块相电连接，比较放大并翻转电路模块后级与电子开关电路模块相电连接，电子开关电路模块与继电器线圈相通断控制连接；触点电流探测电路模块中设有分别对应于进线侧触点和出线侧触点的两路触点电流检测电路，比较放大并翻转电路模块中设有电压比较器和预期保护电流设定值电路，两路触点电流检测电路检测获得的电流检测信号输入至比较放大并翻转电路模块中的电压比较器，电压比较器输出至电子开关电路模块。可在使用电路中直接探测继电器两个触点间的电流信息，在大于继电器触点过流设定值时，比较放大并翻转电路模块翻转切断电子开关电路模块，切断继电器线圈驱动回路，释放继电器触点，保护继电器在安全载荷能力范围内工作，有效保证负载在正常状态下工作。

作为优选，所述的输入电源电压模块采用DC/12～36V的宽幅波动输入电源模块,宽幅波动输入电源模块包括全波整流电路、滤波电路、稳压电路和DC-DC降压电路；全波整流电路输入端外接输入电源，全波整流电路输出端电连接滤波电路和稳压电路后与DC-DC降压电路输入端相电连接；DC-DC降压电路输出端输出至隔离电源模块。提高可适应工作的输入电压范围，提高使用灵活性。

作为优选，所述的比较放大并翻转电路模块后级通过第二光耦隔离器与电子开关电路模块相电连接。提高电子开关驱动或断开继电器线圈的可靠稳定性。

作为优选，所述的触点电流探测电路模块包括第3三极管、第4三极管、第16二极管、第17二极管、第15电阻、第20电阻、第8二极管、第9二极管、第11电阻、第12电阻、第16电阻、进线侧二极管、出线侧二极管、插座1、插座2、插座3、继电器静触点进线侧触点连接插头1、继电器出线侧静触点连接插头2、继电器动触点连接插头3，其中第3三极管发射极和第4三极管发射极分别串联第15电阻和第16电阻后与隔离电源模块的电源正极相电连接，第3三极管基极依次串联第16二极管、第11电阻、出线侧二极管后经插座1与继电器静触点出线侧触点连接插头1相电连接，第16二极管正极与第3三极管基极相电连接，进线侧二极管阳极与第11电阻相电连接；第4三极管基极依次串联第17二极管、第12电阻、进线侧二极管经插座2与继电器静触点进线侧触点连接插头2相电连接，第17二极管阳极与第4三极管基极相电连接，出线侧二极管正极与第12电阻相电连接；第16二极管阴极与第8二极管阴极相电连接，第8二极管阳极经插座3与继电器动触点插头3相电连接，第17二极管阴极与第9二极管阴极相电连接，第9二极管阳极也经插座3与继电器动触点插头3相电连接；第3三极管集电极与隔离电源电路模块地线相电连接，第4三极管集电极与隔离电源电路模块地线相电连接。提高继电器触点进出线两侧端子的电流差分变化检测可靠有效性，提高继电器触点电流保护可靠有效性。

作为优选，所述的进线侧二极管采用第12二极管和第13二极管串联而成，第13二极管阴极与继电器触点进线侧触点连接端子相电连接，第12二极管阳极与第11电阻相电连接；出线侧二极管采用第14二极管和第15二极管串联而成，第14二极管阴极与继电器触点出线侧触点连接端子相电连接，第15二极管阳极与第12电阻相电连接。提高继电器触点进出线两侧端子的电流变化检测可靠有效性。

作为优选，所述的比较放大并翻转电路模块包括四通道电压比较器、预期保护电流设定值电路、抗干扰延时电路、第二光耦隔离器的输入端、第10二极管和第18二极管；四通道电压比较器中第一比较器和第二比较器的输出端分别电连接第18二极管和第10二极管的阴极，第18二极管D18和第10二极管D10的阳极电连接并且与第二光耦隔离器的输入端第2引脚电连接，第一比较器和第二比较器其中任一比较放大器翻转，第二光耦隔离器的输入端第2引脚即被下拉至低电位。提高比较放大翻转可靠稳定有效性。

作为优选，所述的比较放大并翻转电路模块包括四通道电压比较器、预期保护电流设定值电路、抗干扰延时电路、第二光耦隔离器的输入端、第10二极管和第18二极管；预期保护电流设定值电路包括第17电阻、第18电阻、第19电阻、第20电阻和第三稳压管，第二光耦隔离器的输入端包括第8电阻和第7电阻；第18电阻和第20电阻的串联节点与四通道电压比较器中第一电压比较器的负比较输入端相电连接，第一电压比较器的正比较输入端串联第16电阻后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第一电压比较器的输出端串联第18二极管后与第二光耦隔离器的输入端阴极相电连接，第18二极管阴极与第一电压比较器的输出端相电连；第17电阻和第19电阻的串联节点与四通道电压比较器中第二电压比较器的负比较输入端相电连接，第二电压比较器的正比较输入端串联第15电阻后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第二电压比较器的输出端串联第10二极管后与第二光耦隔离器的输入端阴极相电连接，第10二极管阴极与第二电压比较器的输出端相电连；第二光耦隔离器的输入端阴极串联第7电阻后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第二光耦隔离器的输入端阳极串联第8电阻后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第二光耦隔离器的输出端与电子开关电路模块相电连接。提高继电器触点预设保护电流的比较翻转关断保护，提高继电器触点保护可靠有效性。

作为优选，所述的隔离电源模块包括第一光耦隔离器、隔离变压器、第7二极管、第9电阻、第10电阻、第13电阻、第4电容、第5电容和第4稳压器，隔离变压器输入端从输入电源电压模块接入，第一光耦隔离器输出端反馈输出接至输入电源电压模块，隔离变压器输出端一端与隔离电源模块地线相电连接，隔离变压器输出端另一端串联第7二极管后与隔离电源模块的电源正极相电连接，第7二极管阴极与隔离电源模块的电源正极相电连接，隔离电源模块的电源正极串联第9电阻后与第一光耦隔离器输入端阳极相电连接，隔离电源模块的电源正极依次串联第10电阻和第5电容后与第一光耦隔离器输入端阴极相电连接，第一光耦隔离器输入端阴极与隔离电源模块地线之间并联有第4稳压器，隔离电源模块的电源正极与隔离电源模块地线之间并联第4电容器。提高检测保护使用电源稳定可靠性，提高检测保护精度有效性。

作为优选，所述的电子开关电路模块包括场效应开关管、第二稳压管、第3电阻、第6电阻、第2电阻和第5二极管，第二稳压管两端与第二光耦隔离器输出端相并联，第二稳压管阴极串联第6电阻后，第6电阻另一端与输入电源电压正极端相电连接，同时输入电源电压正极与继电器线圈第一接线端子相电连接；第二稳压管阴极与场效应开关管的栅极相电连接，场效管开关管栅极与源极间并联有第3电阻，场效应开关管漏极依次串联第5二极管和第2电阻，第5二极管阴极与第2电阻相电连接，第二电阻另一端与继电器线圈第一接线端子相电连接，场效应开关管漏极与继电器线圈第二接线端子相电连接。提高对继电器线圈的切断控制可靠有效性。

作为优选，所述的抗干扰延时电路包括第19二极管、第11二极管、第21电阻、第14电阻、第22电阻和第2电容，第21电阻和第2电容串联节点与四通道电压比较器中第三电压比较器的正比较输入端相电连接，第21电阻另一端与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第19二极管与第21电阻相并联，第19二极管阴极与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第14电阻和第22电阻的串联节点与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第22电阻另一端与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第三电压比较器的输出端串联第11二极管后与第二光耦隔离器的输入端阳极相电连接。提高维持到继电器触点稳定闭合时各回路的正常接班。提高继电器触点闭合锁定稳定可靠性。

作为优选，所述的继电器触点包括进线侧触点、出线侧触点和动触点，在与进线侧触点相连接的外接铜排上嵌入锰铜电流传感器，锰铜电流传感器具有高精采样电阻，锰铜电流传感器一端与继电器触点进线侧触点相连接，锰铜电流传感器另一端与触点电流探测电路模块中的进线侧二极管相串连接。提高继电器进线侧触点的采样检测可靠有效性，提高迅速自动切断继电器线圈驱动回路可靠有效性。

作为优选，所述的继电器触点包括进线侧触点、出线侧触点和动触点，在与进线侧触点相连接和与出线侧触点相连接的外接铜排上均嵌入锰铜电流传感器，锰铜电流传感器具有高精采样电阻；进线侧锰铜电流传感器一端与继电器触点进线侧触点相连接，锰铜电流传感器另一端与触点电流探测电路模块中的进线侧二极管相串连接；出线侧锰铜电流传感器一端与继电器触点出线侧触点相连接，锰铜电流传感器另一端与触点电流探测电路模块中的出线侧二极管相串连接。提高继电器进线侧触点和出线侧触点的采样检测可靠有效性，提高迅速自动切断继电器线圈驱动回路可靠有效性。

作为优选，所述的继电器触点包括进线侧触点、出线侧触点和动触点，在与进线侧触点和出线侧触点相接触的两个动触点之间连接动触点簧片，动触点簧片上嵌入锰铜电流传感器，锰铜电流传感器具有高精采样电阻，锰铜电流传感器一端与触点电流探测电路模块中的继电器触点进线侧触点连接端子相串连接，锰铜电流传感器另一端与触点电流探测电路模块中的继电器动触点J-D端子相串连接。提高继电器动触点的采样检测可靠有效性，提高迅速自动切断继电器线圈驱动回路可靠有效性。

作为优选，所述的高精采样电阻的电阻值为0.1～0.2毫欧。提高采样检测精度，提高迅速自动切断继电器线圈驱动回路可靠有效性。

本发明的有益效果是：可在使用电路中直接探测继电器两个触点间的电流信息，在大于继电器触点过流设定值时，比较放大并翻转电路模块翻转切断电子开关电路模块，切断继电器线圈驱动回路，释放继电器触点，保护继电器在安全载荷能力范围内工作，有效保证负载在正常状态下工作。本发明“过流保护继电器”即传统继电器增加了“保护切断”功能1+1，又响应迅速，能够有效解决现有继电器触点保护不力的问题。既保护负载、线路，又保护自身。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1是本发明过流保护继电器控制电路的结构原理框图示意图。

图2是本发明过流保护继电器控制电路的电路结构示意图。

图3是图2电路结构中所使用的继电器结构示意图。

图4是本发明过流保护继电器控制电路的另一种结构原理框图示意图。

图5是图4结构原理框图的电路结构示意图。

图6是图5电路结构中所使用的继电器结构示意图。

图7是本发明过流保护继电器控制电路的再一种结构原理框图示意图。

图8是图7结构原理框图的电路结构示意图。

图9是图8电路结构中所使用的继电器结构示意图。

图10是本发明过流保护继电器控制电路的又一种结构原理框图示意图。

图11是图10结构原理框图的电路结构示意图。

图12是图11电路结构中所使用的继电器结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

图1、图2、图3所示的实施例中，一种高压继电器集成过流保护控制电路的过流保护继电器，包括高压继电器结构、继电器触点信号探测三线制连接信号线，包括过流保护控制电路，包括输入电源电压模块，还包括隔离电源模块30、触点电流探测电路模块40、比较放大并翻转电路模块50和电子开关电路模块60，触点电流探测电路模块40与继电器的继电器触点10相检测电连接，输入电源电压模块通过隔离电源模块30对触点电流探测电路模块40相输入电源电连接，触点电流探测电路模块40后级与比较放大并翻转电路模块50相电连接，比较放大并翻转电路模块50后级与电子开关电路模块60相电连接，电子开关电路模块60与继电器线圈11相通断控制连接；触点电流探测电路模块40中设有分别对应于进线侧触点和出线侧触点的两路触点电流检测电路，比较放大并翻转电路模块50中设有电压比较器和预期保护电流设定值电路，两路触点电流检测电路检测获得的电流检测信号输入至比较放大并翻转电路模块50中的电压比较器，电压比较器输出至电子开关电路模块60。输入电源电压模块采用DC/12～36V的宽幅波动输入电源模块20, 宽幅波动输入电源模块20包括全波整流电路、滤波电路、稳压电路和DC-DC降压电路；全波整流电路输入端外接输入电源，全波整流电路输出端电连接滤波电路和稳压电路后与DC-DC降压电路输入端相电连接；DC-DC降压电路输出端输出至隔离电源模块。比较放大并翻转电路模块50后级通过第二光耦隔离器U2与电子开关电路模块60相电连接。触点电流探测电路模块包括第3三极管Q3、第4三极管Q4、第16二极管D16、第17二极管D16、第15电阻R15、第20电阻R20、第8二极管D8、第9二极管D9、第11电阻R11、第12电阻R12、第16电阻R16、进线侧二极管、出线侧二极管、插座1J-A、插座2J-B、插座3J-D、继电器触点进线侧静触点连接插头1J-a和继电器出线侧静触点连接插头2J-b、继电器动触点连接插头3J-d，其中第3三极管Q3发射极和第4三极管Q4发射极分别串联第15电阻和第16电阻R16后与隔离电源模块30的电源正极+12VO相电连接，第3三极管Q3基极依次串联第16二极管D16、第11电阻R11、出线侧二极管经插座1J-A与继电器静触点出线侧触点连接插头1J-A相电连接，第16二极管D16正极与第3三极管Q3基极相电连接，进线侧二极管阳极与第11电阻R11相电连接；第4三极管Q4基极依次串联第17二极管D17、第12电阻R12、进线侧二极管经插座2J-B与继电器静触点进线侧触点连接经插头2J-b相电连接，第17二极管D17阳极与第4三极管Q4基极相电连接，出线侧二极管正极与第12电阻R12相电连接；第16二极管D16阴极与第8二极D8管阴极相电连接，第8二极管D8阳极经插座3J-D与继电器动触点插座3J-d端子相电连接，第17二极管D17阴极与第9二极管D9阴极相电连接，第9二极管D9阳极也经插座3J-D与继电器动触点经插座3J-d端子相电连接；第3三极管Q3集电极与隔离电源电路模块地线-VO电连接，第4三极管Q4集电极与隔离电源电路模块地线相电连接。触点电流探测电路模块40检测工作原理如下：12V隔离电源（第4电容C4）正+12VO-第16电阻R16-第3三极管Q3发射极E-第3三极管Q3基极B-第16二极管D16-第11电阻R11-第13二极管D13-第12二极管D12-继电器触点进线侧端子J-A--继电器定触点J-D--12V隔离电源（第4电容C4）负-VO，构成第3三极管Q3的基极回路。12V隔离电源（第4电容C4）正-第16电阻R16-第4三极管Q4发射极E-第4三极管Q4基极B-第17二极管D17-第12电阻R12-第15二极管D15-第14二极管D14-继电器出线侧触点端子J-B--继电器定触点J-D--12V隔离电源（第4电容C4）负-VO，构成第4三极管Q4的基极回路。当继电器触点闭合，第3三极管Q3和第3三极管Q4均有基极电流，它们的集电极便有基极电流β倍的电流，分别在他们的集电极电阻第20电阻R20和第15电阻R15上转换成为电压, 它们的发射极便有基极电流β倍的电流，分别在他们的发射极电阻第15电阻R15和第16电阻R16上转换成为电压。我们知道：继电器触点闭合也有电阻值，大约在0.1毫欧级。主回路通过触点电流大与小，将在此电阻上产生压降变化。这个压降在第3三极管Q3、第4三极管Q4基极回路中等效于电动势，影响第3三极管Q3、第4三极管Q4基极电流变化，进而引发它们发射极第15电阻R15、第16电阻R16两端电压变化。本发明电路将第3三极管Q3、第4三极管Q4设计为差分放大，当继电器触点通过的电流增大时，连接进线（+）继电器触点进线侧触点连接端子J-B的第4三极管基极电流反向减小；连接出线（-）的继电器触点进线侧静触点连接插座1J-A的第3三极管基极电流同向增大。把这个差分变化的信息传导给比较放大器。适当设置比较基准点，规划比较放大器翻转行程，就可以设定预期保护电流值。进线侧二极管采用第12二极管D12和第13二极管D13串联而成，第13二极管阴极D13与继电器静触点进线侧触点连接插座1J-A相电连接，第12二极管D12阳极与第11电阻R11相电连接；出线侧二极管采用第14二极管D14和第15二极管D15串联而成，第14二极管D14阴极与继电器静触点出线侧触点连接插座2J-B相电连接，第15二极管D15阳极与第12电阻相电连接。比较放大并翻转电路模块包括四通道电压比较器U6、预期保护电流设定值电路、抗干扰延时电路、第二光耦隔离器U2的输入端、第10二极管D10和第18二极管D18；四通道电压比较器U6中第一比较器和第二比较器的输出端分别电连接第18二极管D18和第10二极管D10的阴极，第18二极管D18和第10二极管D10的阳极电连接并且与第二光耦隔离器U2的输入端第2引脚电连接，第一比较器和第二比较器其中任一比较放大器翻转，第二光耦隔离器的输入端第2引脚即被下拉至低电位。预期保护电流设定值电路包括第17电阻R17、第18电阻R18、第19电阻R19、第20电阻R20和第三稳压管VZ3，第二光耦隔离器U2的输入端包括第8电阻R8和第7电阻R7；第18电阻R10和第20电阻R20的串联节点与四通道电压比较器U6中第一电压比较器的负比较输入端相电连接，第一电压比较器的正比较输入端串联第16电阻R16后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第一电压比较器的输出端串联第18二极管D18后与第二光耦隔离器U2的输入端阴极相电连接，第18二极管阴极与第一电压比较器的输出端相电连；第17电阻和第19电阻R19的串联节点与四通道电压比较器中第二电压比较器的负比较输入端相电连接，第二电压比较器的正比较输入端串联第15电阻R15后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第二电压比较器的输出端串联第10二极管后与第二光耦隔离器的输入端阴极相电连接，第10二极管阴极与第二电压比较器的输出端相电连；第二光耦隔离器的输入端阴极串联第7电阻R7后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第二光耦隔离器的输入端阳极串联第8电阻R8后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第二光耦隔离器的输出端与电子开关电路模块相电连接。抗干扰延时电路包括第19二极管D19、第11二极管D11、第21电阻R21、第14电阻R14、第22电阻R22和第2电容C2，第21电阻R21和第2电容C2串联节点与四通道电压比较器中第三电压比较器的正比较输入端相电连接，第21电阻R21另一端与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第19二极管与第21电阻相并联，第19二极管阴极与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第14电阻R14和第22电阻R22的串联节点与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第22电阻另一端与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第三电压比较器的输出端串联第11二极管D11后与第二光耦隔离器的输入端阳极相电连接。

隔离电源模块30包括第一光耦隔离器U1、隔离变压器B1、第7二极管D7、第9电阻R9、第10电阻R10、第13电阻R13、第4电容C4、第5电容C5和第4稳压器U4，隔离变压器B1输入端从输入电源电压模块接入，第一光耦隔离器U1输出端反馈输出接至输入电源电压模块，隔离变压器B1输出端一端与隔离电源模块地线相电连接，隔离变压器B1输出端另一端串联第7二极管D7后与隔离电源模块30的电源正极相电连接，第7二极管D7阴极与隔离电源模块30的电源正极相电连接，隔离电源模块的电源正极串联第9电阻R9后与第一光耦隔离器U1输入端阳极相电连接，隔离电源模块的电源正极依次串联第10电阻R10和第5电容C5后与第一光耦隔离器U1输入端阴极相电连接，第一光耦隔离器U1输入端阴极与隔离电源模块地线之间并联有第4稳压器U4，隔离电源模块的电源正极与隔离电源模块地线之间并联第4电容器C4。电子开关电路模块60包括场效应开关管Q2、第二稳压管VZ2、第3电阻R3、第6电阻R6、第2电阻R2和第5二极管D5，第二稳压管VZ2两端与第二光耦隔离器U2输出端相并联，第二稳压管VZ2阴极串联第6电阻R6后，第6电阻R6另一端与输入电源电压正极端+12VO相电连接，同时输入电源电压正极与继电器线圈第一接线端子J+相电连接；第二稳压管阴极与场效应开关管的栅极相电连接，场效管开关管栅极与源极间并联有第3电阻，场效应开关管漏极依次串联第5二极管和第2电阻，第5二极管D5阴极与第2电阻R2相电连接，第二电阻R2另一端与继电器线圈第一接线端子J+相电连接，场效应开关管Q2漏极与继电器线圈第二接线端子J-相电连接。继电器线圈11串联接入继电器线圈第一接线端子J+和继电器线圈第二接线端子J-中。电子开关电路模块60工作原理：第二光耦隔离器U2的输出端第3、4脚感应到信息，阻值变化<1K，足以拉低场效应开关管Q2的栅极电压近似0V，场效应开关管Q2不导通，切断继电器线圈11驱动回路，释放继电器触点10。当继电器触点10释放后，第3三极管Q3和第4三极管Q4基极回路也跟随断开，不再形成基极电流，第3三极管Q3和第4三极管Q4集电极电压为0V，下拉四通道电压比较器U6的3脚电位，使其稳稳低于5脚的6.2V，锁定继电器释放。电子开关的场效应开关管Q2处于导通状态。这样的过程持续到第2电容C2上电压升到大于2.5V，时间120毫秒以上，这个时间段足以维持到继电器触点稳定闭合时各回路正常接班。输入电源电压模块采用DC/12～36V的宽幅波动输入电源模块20, 宽幅波动输入电源模块包括全波整流电路、滤波电路、稳压电路和DC-DC降压电路；全波整流电路包括第1二极管～第4二极管构成的全波整流桥，滤波电路包括第1电容C1，稳压电路包括第一稳压管VZ1，DC-DC降压电路包括第三DC-DC降压芯片U3，全波整流桥输出端串联第1电阻R1后与第1三极管Q1基极相电连接，第1三极管Q1基极串联第一稳压管VZ1后与输入电源电压模块地相电连接，第一稳压管VZ1两端并联第一电容，第一稳压管VZ1阳极与输入电源电压模块地相电连接，第1三极管Q1发射极串联第3电容C3后与输入电源电压模块地相电连接，第1三极管Q1发射极与DC-DC降压芯片U3输入端相电连接，DC-DC降压芯片输出端与隔离变压器B1输入端相电连接，第4电阻R4和第6二极管D6串联后与隔离变压器输入端相并联连接，第6二极管D6阳极与DC-DC降压芯片U3输出端相电连接，DC-DC降压芯片U3反馈引脚FB与第一光耦隔离器U1输出端的光敏三极管发射极相电连接，DC-DC降压芯片U3输入端与第一光耦隔离器U1输出端的的光敏三极管集电极极相电连接。提高对输入电源电压的使用灵活有效性。

继电器的进（出）线桩头的接线正确状况下，当负载电流增大时，第4三极管Q4发射极电位下降，连接到第一通道比较放大器的正输入端；第3三极管Q3发射极电位上升，经过第18电阻R18和第20电阻R20分压，连接到第一通道比较放大器的负输入端；这个正输入端与负输入端预留的差值电压，就对应了预期保护电流设定值。负载电流大于预期保护电流设定值时，第一通道比较放大器的负输入端电位高于正输入端电位时，比较放大器输出翻转。电路中第4三极管Q4发射极又经过第17电阻R17和第19电阻R19分压，连接到第二通道比较放大器的负输入端；第3三极管Q3发射极又连接到第二通道比较放大器的正输入端。若继电器的进（出）线桩头的接线“反”，或者电流反向流过（如充电）状况下，负载电流大于预期保护电流设定值时，第二通道比较放大器翻转。因此，无论继电器触点端子连接方向如何，即电流方向如何，限流保护相同。

当基极通路断开时，第4三极管Q4发射极电位为10.7V，经过第17电阻R17、第19电阻R19分压到达四通道电压比较器U6中的第二比较器的负输入端有10.4V，四通道电压比较器U6中的第二比较器的正输入端由于第3稳压二极管（6.2V）VZ3关联，被钳位在6.2V，因此，四通道电压比较器U6中的第二比较器的输出端低电平，锁定释放状态。继电器的闭合启动有四通道电压比较器U6的第三比较放大器与第8/9/10引脚所连接的抗干扰延时电路辅助完成：初始上电，由于四通道电压比较器U6的第三比较放大器正输入10脚接第2电容C2，电压0V；负输入端9脚电连接第22电阻R22与第14电阻R14串联中点，电位8V,因此，第三比较放大器的输出低电平，通过第11二极管D11，将第二光耦隔离器U2的输入端1脚下拉至低电平，这样第二光耦隔离器U2无所作为，电子开关的场效应开关管Q2处于导通状态。这样的过程持续到第2电容C2上电压升到大于8V，时间800毫秒以上，这个时间段足以维持到继电器触点稳定闭合时各回路正常接班。第三比较放大器的输出端第8引脚回归高电平，结束对第二光耦隔离器U2的输入端的干预。继电器触点10闭合后，锁定、平衡，没有异常即触点通过的电流小于保护电流预设值，便没有翻转，提高继电器触点闭合锁定稳定可靠性。为传统继电器增加了“保护切断”功能，即功能1+1，“保护切断”响应迅速，响应时间<10毫秒。机理方法：探测电路进入危险区域，通过继电器触点感知电流大小；比较放大器进行判断并下达指令，电子开关电路执行。其它电路部分属于辅助和安全保障。

实施例2：

图4、图5、图6所示的实施例中，继电器触点包括进线侧触点、出线侧触点和动触点，在与进线侧触点相连接的外接铜排上嵌入锰铜电流传感器RS，锰铜电流传感器具有高精采样电阻，锰铜电流传感器预留两个端子接口，锰铜电流传感器一端接口RS-1与继电器触点进线侧触点相连接，锰铜电流传感器另一端接口RS-2与触点电流探测电路模块中的进线侧二极管相串连接。外接铜排采用，高精采样电阻的电阻值为0.2毫欧。当然高精采样电阻的电阻值也可以为0.1～0.2毫欧。其他同实施例1相同。

当负载出现短路等异常情况时，线路中将会产生大电流。锰铜电流传感器实际是一个阻值很小的电阻，直流电流通过时，其两端产生压降，且电流越大，压差越大；压差变化反应了电流变化，电流检测电路模块通过对压差值的检测，可以计算得到电路中的电流；当负载短路等异常情况时，电路中的电流急剧上升，锰铜电流传感器两端的压降变大通过对锰铜电流传感器的压差设定一个阀值，当电流变大一定值时，锰铜电流传感器两端压差超过阀值，则电路板将自动切断继电器吸合线圈供电，触点分离，切断负载电路，同时实现了保护继电器器和负载的功能。

实施例3：

图7、图8、图9所示的实施例中，继电器触点包括进线侧触点、出线侧触点和动触点，在与进线侧触点相连接和与出线侧触点相连接的外接铜排上均嵌入锰铜电流传感器RS，锰铜电流传感器具有高精采样电阻；两个锰铜电流传感器RS均预留两个端子接口，进线侧锰铜电流传感器一端接口与继电器触点进线侧触点相连接，锰铜电流传感器另一端接口RS-1与触点电流探测电路模块中的进线侧二极管相串连接；出线侧锰铜电流传感器一端接口与继电器触点出线侧触点相连接，锰铜电流传感器另一端接口RS-2与触点电流探测电路模块中的出线侧二极管相串连接。高精采样电阻首端有端口可以冷连接，高精采样电阻的电阻值为0.2毫欧。当然高精采样电阻的电阻值也可以为0.1～0.2毫欧。其他同实施例1相同。当然高精采样电阻的电阻值也可以为0.1～0.2毫欧。其他同实施例1相同。

当负载出现短路等异常情况时，线路中将会产生大电流。锰铜电流传感器实际是一个阻值很小的电阻，直流电流通过时，其两端产生压降，且电流越大，压差越大；压差变化反应了电流变化，电流检测电路模块通过对压差值的检测，可以计算得到电路中的电流；当负载短路等异常情况时，电路中的电流急剧上升，锰铜电流传感器两端的压降变大通过对锰铜电流传感器的压差设定一个阀值，当电流变大一定值时，锰铜电流传感器两端压差超过阀值，则电路板将自动切断继电器吸合线圈供电，触点分离，切断负载电路，同时实现了保护继电器器和负载的功能。

实施例4：

图10、图11、图12所示的实施例中，继电器触点包括进线侧触点、出线侧触点和动触点，在与进线侧触点和出线侧触点相接触的两个动触点之间连接动触点簧片，动触点簧片上嵌入锰铜电流传感器RS，锰铜电流传感器具有高精采样电阻，锰铜电流传感器预留两个端子接口，锰铜电流传感器一端接口信号线X1与触点电流探测电路模块中的继电器触点进线侧触点连接端子相串连接，锰铜电流传感器另一端接口信号线X2与触点电流探测电路模块中的继电器动触点J-D端子相串连接。高精采样电阻的电阻值为0.2毫欧。当然高精采样电阻的电阻值也可以为0.1～0.2毫欧。其他同实施例1相同。

动触点簧片部分的两个挂钩分布在锰铜电流传感器两端，通过返力弹簧、插轴分别与接口信号线相连，两信号线时刻形成通断状态，接口信号线X1、X2均与触点电流探测电路模块相电连接。当负载短路等异常情况时，线路中将会产生电流变化，锰铜电流传感器实际是一个阻值很小的电阻，直流电流通过时，其两接口信号线X1、X2间产生压降，且电流越大，压差越大；压差变化反应了线路中电流变化，电流检测电路模块通过对压差值的检测，可以计算得到电路中的电流；当负载短路等异常情况时，电路中的电流急剧上升，锰铜电流传感器两端的压降变大通过对锰铜电流传感器的压差设定一个阀值，当电流变大一定值时，锰铜电流传感器两端压差超过阀值，则电路板将自动切断继电器吸合线圈供电，触点分离，切断负载电路，同时实现了保护继电器器和负载的功能。

以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，

本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (14)

1.一种过流保护继电器, 包括高压继电器结构,其特征在于包括过流保护控制电路和输入电源电压模块、隔离电源模块、触点电流探测电路模块、比较放大并翻转电路模块和电子开关电路模块，输入电源电压模块通过隔离电源模块对触点电流探测电路模块相输入电源电连接，触点电流探测电路模块后级与比较放大并翻转电路模块相电连接，比较放大并翻转电路模块后级与电子开关电路模块相电连接，电子开关电路模块与继电器线圈相通断控制连接；触点电流探测电路模块中设有分别对应于进线侧触点和出线侧触点的两路触点电流检测电路，比较放大并翻转电路模块中设有电压比较器和预期保护电流设定值电路，两路触点电流检测电路检测获得的电流检测信号输入至比较放大并翻转电路模块中的电压比较器，电压比较器输出至电子开关电路模块；在使用电路中直接探测继电器两个触点间的电流信息，在大于继电器触点过流设定值时，比较放大并翻转电路模块翻转切断电子开关电路模块，切断继电器线圈驱动回路，释放继电器触点。

2.按照权利要求1所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的输入电源电压模块采用DC/12～36V的宽幅波动输入电源模块, 宽幅波动输入电源模块包括全波整流电路、滤波电路、稳压电路和DC-DC降压电路；全波整流电路输入端外接输入电源，全波整流电路输出端电连接滤波电路和稳压电路后与DC-DC降压电路输入端相电连接；DC-DC降压电路输出端输出至隔离电源模块。

3.按照权利要求1所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的比较放大并翻转电路模块后级通过第二光耦隔离器与电子开关电路模块相电连接。

4.按照权利要求1所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的触点电流探测电路模块包括第3三极管、第4三极管、第16二极管、第17二极管、第15电阻、第20电阻、第8二极管、第9二极管、第11电阻、第12电阻、第16电阻、进线侧二极管、出线侧二极管、插座1、插座2、插座3、继电器静触点进线侧触点连接插头1、继电器出线侧静触点连接插头2、继电器动触点连接插头3，其中第3三极管发射极和第4三极管发射极分别串联第15电阻和第16电阻后与隔离电源模块的电源正极相电连接，第3三极管基极依次串联第16二极管、第11电阻、出线侧二极管经插座1与继电器静触点出线侧触点连接插头1相电连接，第16二极管正极与第3三极管基极相电连接，进线侧二极管阳极与第11电阻相电连接；第4三极管基极依次串联第17二极管、第12电阻、进线侧二极管经插座2与继电器静触点进线侧触点连接插头2相电连接，第17二极管阳极与第4三极管基极相电连接，出线侧二极管正极与第12电阻相电连接；第16二极管阴极与第8二极管阴极相电连接，第8二极管阳极经插座3与继电器动触点插头3相电连接，第17二极管阴极与第9二极管阴极相电连接，第9二极管阳极也经插座3与继电器动触点插头3相电连接；第3三极管集电极与隔离电源电路模块地线相电连接，第4三极管集电极与隔离电源电路模块地线相电连接。

5.按照权利要求4所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的进线侧二极管采用第12二极管和第13二极管串联而成，第13二极管阴极与继电器触点进线侧触点连接端子相电连接，第12二极管阳极与第11电阻相电连接；出线侧二极管采用第14二极管和第15二极管串联而成，第14二极管阴极与继电器触点出线侧触点连接端子相电连接，第15二极管阳极与第12电阻相电连接。

6.按照权利要求1或3所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的比较放大并翻转电路模块包括四通道电压比较器、预期保护电流设定值电路、抗干扰延时电路、第二光耦隔离器的输入端、第10二极管和第18二极管；四通道电压比较器中第一比较器和第二比较器的输出端分别电连接第18二极管和第10二极管的阴极，第18二极管D18和第10二极管D10的阳极电连接并且与第二光耦隔离器的输入端第2引脚电连接，第一比较器和第二比较器其中任一比较放大器翻转，第二光耦隔离器的输入端第2引脚即被下拉至低电位。

7.按照权利要求1所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的隔离电源模块包括第一光耦隔离器、隔离变压器、第7二极管、第9电阻、第10电阻、第13电阻、第4电容、第5电容和第4稳压器，隔离变压器输入端从输入电源电压模块接入，第一光耦隔离器输出端反馈输出接至输入电源电压模块，隔离变压器输出端一端与隔离电源模块地线相电连接，隔离变压器输出端另一端串联第7二极管后与隔离电源模块的电源正极相电连接，第7二极管阴极与隔离电源模块的电源正极相电连接，隔离电源模块的电源正极串联第9电阻后与第一光耦隔离器输入端阳极相电连接，隔离电源模块的电源正极依次串联第10电阻和第5电容后与第一光耦隔离器输入端阴极相电连接，第一光耦隔离器输入端阴极与隔离电源模块地线之间并联有第4稳压器，隔离电源模块的电源正极与隔离电源模块地线之间并联第4电容器。

8.按照权利要求1所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的电子开关电路模块包括场效应开关管、第二稳压管、第3电阻、第6电阻、第2电阻和第5二极管，第二稳压管两端与第二光耦隔离器输出端相并联，第二稳压管阴极串联第6电阻后，第6电阻另一端与输入电源电压正极端相电连接，同时输入电源电压正极与继电器线圈第一接线端子相电连接；第二稳压管阴极与场效应开关管的栅极相电连接，场效管开关管栅极与源极间并联有第3电阻，场效应开关管漏极依次串联第5二极管和第2电阻，第5二极管阴极与第二电阻相电连接，第2电阻另一端与继电器线圈第一接线端子相电连接，场效应开关管漏极与继电器线圈第二接线端子相电连接。

9.按照权利要求1或2所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的预期保护电流设定值电路包括第17电阻、第18电阻、第19电阻、第20电阻和第三稳压管，第二光耦隔离器的输入端包括第8电阻和第7电阻；第18电阻和第20电阻的串联节点与四通道电压比较器中第一电压比较器的负比较输入端相电连接，第一电压比较器的正比较输入端串联第16电阻后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第一电压比较器的输出端串联第18二极管后与第二光耦隔离器的输入端阴极相电连接，第18二极管阴极与第一电压比较器的输出端相电连；第17电阻和第19电阻的串联节点与四通道电压比较器中第二电压比较器的负比较输入端相电连接，第二电压比较器的正比较输入端串联第15电阻后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第二电压比较器的输出端串联第10二极管后与第二光耦隔离器的输入端阴极相电连接，第10二极管阴极与第二电压比较器的输出端相电连；第二光耦隔离器的输入端阴极串联第7电阻后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第二光耦隔离器的输入端阳极串联第8电阻后与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第二光耦隔离器的输出端与电子开关电路模块相电连接。

10.按照权利要求6所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的抗干扰延时电路包括第19二极管、第11二极管、第21电阻、第14电阻、第22电阻和第2电容，第21电阻和第2电容串联节点与四通道电压比较器中第三电压比较器的正比较输入端相电连接，第21电阻另一端与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第19二极管与第21电阻相并联，第19二极管阴极与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第14电阻和第22电阻的串联节点与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第22电阻另一端与隔离电源电路模块的电源正极相电连接，第三电压比较器的输出端串联第11二极管后与第二光耦隔离器的输入端阳极相电连接。

11.按照权利要求1所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的继电器触点包括进线侧触点、出线侧触点和动触点，在与进线侧触点相连接的外接铜排上嵌入有锰铜电流传感器，锰铜电流传感器具有高精采样电阻，锰铜电流传感器一端与继电器触点进线侧触点相连接，锰铜电流传感器另一端与触点电流探测电路模块中的进线侧二极管相串连接。

12.按照权利要求1所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的继电器触点包括进线侧触点、出线侧触点和动触点，在与进线侧触点相连接和与出线侧触点相连接的外接铜排上均嵌入有锰铜电流传感器，锰铜电流传感器具有高精采样电阻；进线侧锰铜电流传感器一端与继电器触点进线侧触点相连接，锰铜电流传感器另一端与触点电流探测电路模块中的进线侧二极管相串连接；出线侧锰铜电流传感器一端与继电器触点出线侧触点相连接，高锰铜电流传感器另一端与触点电流探测电路模块中的出线侧二极管相串连接。

13.按照权利要求1所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的继电器触点包括进线侧触点、出线侧触点和动触点，在与进线侧触点和出线侧触点相接触的两个动触点之间连接动触点簧片，动触点簧片上嵌入锰铜电流传感器，锰铜电流传感器具有高精采样电阻，锰铜电流传感器一端与触点电流探测电路模块中的继电器触点进线侧触点连接端子相串连接，锰铜电流传感器另一端与触点电流探测电路模块中的继电器动触点J-D端子相串连接。

14.按照权利要求11或12或13所述的过流保护继电器，其特征在于：所述的高精采样电阻的电阻值为0.1～0.2毫欧。