CN109285728B - 电磁电源开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁电源开关，它包括上壳体(1)、支架组件（9）、下壳体（13），所述支架组件（9）设置于上壳体（1）和下壳体（13）之间，所述下壳体（13）底部设置有下壳体组件（14），所述下壳体（13）内部设置有铁芯（31）和线圈组件（15）；该电磁电源开关还设置有线路板组件（2），所述线路板组件（2）设置于支架组件（9）上。本发明这种新型结构的电磁电源开关，内部通过一个线路板对电磁线圈进行控制，在电磁电源开关接通1S时间内，供电电压为24V，一旦电源开关吸合后，供电电压改为12V，相应的电流和功耗减少一半，温度也明显有下降，使得产品使用寿命大大提高。

Description

电磁电源开关

技术领域

本发明涉及汽车电路开关技术领域，具体涉及一种用于汽车电路的电磁电源开关。

背景技术

电磁电源开关作为整个汽车电路的总开关，安装在汽车车身蓄电池旁边，用于实现对汽车整车电器电源电路的通断控制。电磁电源开关属于汽车电器中一个十分重要的开关器件，在汽车驾驶过程中需要长时间工作。

现有技术中：公开号为CN202196706U的中国实用新型专利提供了一种电磁电源开关，它由上壳体、下壳体、铁芯、漆包线、线圈架组件和动触片组件、静触片组件、导磁内壳体等构成，铁芯、线圈架组件和漆包线包围在导磁内壳体内部；该结构的电磁电源开关解决吸合电压过低或过高问题，避免因短路烧毁开关。公开号为CN203434091U的中国实用新型专利提供一种双线圈电磁电源开关，该开关除了上壳体、下壳体、铁芯、漆包线、线圈架组件、动触片组件之外，还包括胶木支架、接触片组件等，其中，漆包线由粗、细两组线圈构成，两组线圈绕在线圈架组件上，粗线圈作为动铁芯吸合线圈，细线圈作为动铁芯吸合保持线圈；该结构的电磁电源开关具有节省电能的优点。

目前，普通的电磁电源开关采用是电磁线圈式结构，通过线圈通电内部产生磁场，从而带动铁心向下吸合，实现触点的接通。因为是汽车上电源总开关，所以要求开关接触电阻要尽可能小，触点接触力要大，所以要求电磁电源开关的线圈电流也要足够大才能产生足够大磁场。相应线圈电流也要够大，加上电源开关需要长时间工作（24小时甚至时间更长）；往往因为线圈发热严重导致电磁线圈烧毁，影响产品使用寿命。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电磁电源开关，内部通过一个线路板对电磁线圈进行控制，在电磁电源开关接通1S时间内，供电电压为24V，一旦电源开关吸合后，供电电压改为12V，相应的电流和功耗减少一半，温度也明显有下降，使得产品使用寿命大大提高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明的电磁电源开关包括上壳体、支架组件、下壳体；所述支架组件设置于上壳体和下壳体之间，所述下壳体底部设置有下壳体组件，所述下壳体内部设置有铁芯和线圈组件；所述电磁电源开关还设置有线路板组件，所述线路板组件设置于支架组件上。

优选的是，所述支架组件与下壳体的连接处设置有密封垫三、导磁板和密封垫二，通过盘头螺钉组件二将下壳体、密封垫三、导磁板和密封垫二支架组件紧固连接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述支架组件与上壳体的紧固连接处设置有密封垫一。

在上述任一技术方案中优选的是，所述铁芯上端设置有开口挡圈、胶木垫片一、压缩弹簧、绝缘套和静触块、塑料垫、动触块。

在上述任一技术方案中优选的是，所述动触块和绝缘套、塑料垫一起装置于铁芯上，并通过开口挡圈、胶木垫片一、压缩弹簧固定在一起。

在上述任一技术方案中优选的是，所述铁芯下端与下壳体内底部的接触部位设置有回位弹簧。

在上述任一技术方案中优选的是，所述线圈组件的顶端和底端分别设置有胶木垫片三和胶木垫片二。

在上述任一技术方案中优选的是，所述电磁电源开关还包括接线片一和接线片二。

在上述任一技术方案中优选的是，所述接线片一以注塑方式固定于支架组件中，其伸出端设置有六角螺栓组件。

在上述任一技术方案中优选的是，所述接线片二以注塑方式固定于支架组件中，其伸出端设置有盘头螺钉组件一。

在上述任一技术方案中优选的是，所述线路板组件通过盘头螺钉安装固定于支架组件上，外部输入电源通过导线连接线路板组件，线路板组件输出端与线圈组件的电磁线圈相连接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述线路板组件包括PCB线路板和集成于PCB线路板的稳压集成块、复位三极管、P沟型MOS管。

在上述任一技术方案中优选的是，所述稳压集成块的IN接线端分别连接外部输入电源和P沟型MOS管的电源端，IN接线端与外部输入电源端之间设置有第一二极管、第二二极管和第一电容，IN接线端与P沟型MOS管的电源端之间设置有第三二极管。

在上述任一技术方案中优选的是，所述稳压集成块的OUT端通过第三二极管接地，还通过第一电感、第一电阻连接复位三极管的VBB端。

在上述任一技术方案中优选的是，所述稳压集成块的ST端设置由第二电容、第三电容、第四电容构成的并联电路，并通过该并联电路连接复位三极管的GND端。

在上述任一技术方案中优选的是，所述稳压集成块的GND端和ON/OFF端分别接地。

在上述任一技术方案中优选的是，所述P沟型MOS管的OUT端通过第六二极管连接线路板组件输出端。

在上述任一技术方案中优选的是，所述P沟型MOS管的VSS端与线路板组件输出端之间设置有第五二极管和第三电阻，第三电阻一端接地，第五二极管还通过第四二极管连接稳压集成块的ST端。

在上述任一技术方案中优选的是，所述P沟型MOS管的VIN端通过第二电阻连接复位三极管的REST端。

本发明具有上述结构的新型电磁电源开关，其内部通过一个线路板对电磁线圈进行控制，电磁电源开关接通后，三极管U2接通1S，大功率MOS管U2也导通1S，此时电磁线圈上输入电压为24V，1S时间过后，三极管U2输出端截止，MOS管U2也截止，此时电磁线圈上输入由集成块U1供电，供电电压为12V，实现电源开关线圈上高电压吸合，低电压维持。本发明的新型电磁电源开关，在电磁电源开关接通1S时间内，供电电压为24V，一旦电源开关吸合后，供电电压改为12V，相应的电流和功耗减少一半，温度也明显有下降，与现有技术相比，产品使用寿命大大提高。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为按照本发明的电磁电源开关的一优选实施例的结构侧视剖面图；

图2为按照本发明的电磁电源开关的一优选实施例的结构主视图；

图3为按照本发明的电磁电源开关的一优选实施例的结构立体图；

图4为按照本发明的电磁电源开关的一优选实施例的线路板组件的电路结构图。

附图标记：

上壳体1，线路板组件2，盘头螺钉3，开口挡圈4，胶木垫片一5，压缩弹簧6，绝缘套7，密封垫一8，支架组件9，密封垫二10，导磁板11，密封垫三12，下壳体13，下壳体组件14，线圈组件15，接线片一16，六角螺栓组件17-20（包括六角螺栓、螺母、平垫片、弹簧垫片），接线片二21，盘头螺钉组件一22-24（包括盘头螺钉、平垫片、弹簧垫片），盘头螺钉组件二25-28（包括盘头螺钉、螺母、平垫片、弹簧垫片），胶木垫片二29，回位弹簧30，铁芯31，胶木垫片三32，静触块33，塑料垫34，动触块35。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

为了克服电磁电源开关在现有技术中所存在的问题，本发明实施例提出一种新型结构的电磁电源开关，开关内部通过一个线路板对电磁线圈进行控制，在电磁电源开关接通1S时间内，供电电压为24V，一旦电源开关吸合后，供电电压改为12V，相应的电流和功耗减少一半，温度也明显有下降，使得产品使用寿命大大提高。

如图1至图3所示，本实施例的电磁电源开关包括上壳体1、支架组件9、下壳体13，还设置有线路板组件2；支架组件9设置于上壳体1和下壳体13之间，下壳体13底部设置有下壳体组件14，下壳体13内部设置有铁芯31和线圈组件15；线路板组件2设置于支架组件9上。

本实施例所述的电磁电源开关，其支架组件9与下壳体13的连接处设置有密封垫三12、导磁板11和密封垫二10，通过M4*30型的盘头螺钉组件二25-28（包括盘头螺钉、螺母、平垫片、弹簧垫片）将下壳体13、密封垫三12、导磁板11和密封垫二10支架组件9紧固连接。

本实施例所述的电磁电源开关，其支架组件9与上壳体1的紧固连接处设置有密封垫一8。

本实施例所述的电磁电源开关，其铁芯31上端设置有M4型的开口挡圈4、胶木垫片一5、压缩弹簧6、绝缘套7和静触块33、塑料垫34、动触块35。

本实施例所述的电磁电源开关，其动触块35和绝缘套7、塑料垫34一起装置于铁芯上，并通过开口挡圈4、胶木垫片一5、压缩弹簧6固定在一起。

本实施例所述的电磁电源开关，其铁芯31下端与下壳体13内底部的接触部位设置有回位弹簧30。

本实施例所述的电磁电源开关，其线圈组件15的顶端和底端分别设置有胶木垫片三32和胶木垫片二29。

本实施例所述的电磁电源开关，电磁电源开关还包括接线片一16和接线片二21。接线片一16以注塑方式固定于支架组件9中，其伸出端设置有M8*20型的六角螺栓组件17-20（包括六角螺栓、螺母、平垫片、弹簧垫片）。接线片二21以注塑方式固定于支架组件9中，其伸出端设置有M4*10型的盘头螺钉组件一22-24（包括盘头螺钉、平垫片、弹簧垫片）。

本实施例所述的电磁电源开关，其线路板组件2通过M4*25型的盘头螺钉3安装固定于支架组件9上，外部输入电源通过导线连接线路板组件2，线路板组件2输出端与线圈组件15的电磁线圈相连接。

本实施例所述的电磁电源开关，其线路板组件2包括PCB线路板和集成于PCB线路板的稳压集成块U1、复位三极管U2、P沟型MOS管U3。稳压集成块U1的IN接线端分别连接外部输入电源VCC端和P沟型MOS管U3的电源端，IN接线端与外部输入电源端之间设置有第一二极管D1、第二二极管D2和第一电容C1，IN接线端与P沟型MOS管U3的电源端之间设置有第三二极管D3。稳压集成块U1的OUT端通过第三二极管D3接地，还通过第一电感L1、第一电阻R1连接复位三极管U2的VBB端。稳压集成块U1的ST端设置由第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4构成的并联电路，并通过该并联电路连接复位三极管U2的GND端。稳压集成块U1的GND端和ON/OFF端分别接地。P沟型MOS管U3的OUT端通过第六二极管连接线路板组件2输出端。P沟型MOS管U3的VSS端与线路板组件2输出端之间设置有第五二极管D5和第三电阻R3，第三电阻R3一端接地，第五二极管D5还通过第四二极管D4连接稳压集成块U1的ST端。P沟型MOS管U3的VIN端通过第二电阻R2连接复位三极管U2的REST端。

在本实施例中，线路板组件2上的稳压集成块U1采用LM2576T-12型稳压集成块，P沟型MOS管U3采用TS4142型MOS管。

按照上述结构装配后的电磁电源开关，如图1所示的装配后的剖面视图，内部结构设计合理：接线片一16通过注塑，固定在支架组件9中；动触块35和绝缘套7、塑料垫34一起装入到铁芯31上，并通过M4开口挡圈4、胶木垫片一5、压缩弹簧6固定在一起；线路板组件2通过M4*25盘头螺钉3安装固定在支架组件上；外部输入电源通过导线连接到PCB线路板上。该电磁电源开关的工作原理如下：

结合图1至3，说明机械部分的工作原理：首先，线圈组件15未通电时，铁芯31上没有产生电磁力；由于回位弹簧30的力大于压缩弹簧6的力，所以动触块35被顶开，保持动触块35和静触块33间距离为0.6-0.8mm；触点保持断开状态。当线圈组件15上通电后，电磁线圈产生电流，铁芯31被磁化产生向下的电磁力，克服回位弹簧30阻力，动触块35向下移动，此时动触块35和静触块33接通，实现开关功能。而一但线圈组件15断电，电磁力立刻消失；回位弹簧30回位，将使动触块35上移，实现动触块35和静触块33的分离，实现开关断开功能。

结合图4，说明线路板组件工作原理：电磁电源开关在通电时电源为24V，电磁电源开关触点吸合后电压转为12Ｖ，电磁线圈电流和功耗将减少一半。电磁线圈发热更小，使用寿命大大改善。具体地：核心元件LM2576T-12型稳压集成块U1，输入电压为14-40V，输出电压12V/3A；复位三极管U2，每次电源接通时输出240mS高电平，然后断开；TS4142型P沟型MOS管U3，具有导通电阻低，输出电流大的优点。如图4所示，当电源端VCC输入24V电压时，LM2576T-12型稳压集成块U1输出12V电压，同时复位三极管U2导通，输出口保持240mS秒高电平电压，TS4142型P沟型MOS管U3导通240mS秒，此时输出端OUT上有两路电压即为LM2576T-12型稳压集成块U1端输出的12V电压，TS4142型P沟型MOS管U3输出端上电压24V，两者通过二极管隔离，形成并联输出，以电压高一段输出为主。所以24V电压供给输出端OUT上，电磁线圈得电吸合，开关接通；240mS过后复位三极管U2(Rest)端输出电压关闭，TS4142型P沟型MOS管U3上无输入电压，TS4142型P沟型MOS管U3输出端关闭，此时输出端OUT电压由LM2576T-12型稳压集成块U1输出端提供，即保持12V电压输出，实现电源开关由24V短供电，12V长期通电的功能。

在现有电磁电源开关基础上，进一步创新发明，本实施例的新型结构的电磁电源开关具有以下优点：通过减小线圈上工作电压，又不影响线圈触点的正常吸合，降低电源开关线圈发热，大大提高开关使用寿命；输出电压稳定，内部采用稳压集成块供电，即使输入电压超过30V也不会对电磁线圈上电压产生影响；适用范围广，所有电磁电源开关上都可以改成此电路结构。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定；以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围；在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (18)

1.一种电磁电源开关，包括上壳体(1)、支架组件（9）、下壳体（13），所述支架组件（9）设置于上壳体（1）和下壳体（13）之间，所述下壳体（13）底部设置有下壳体组件（14），所述下壳体（13）内部设置有铁芯（31）和线圈组件（15），其特征在于：所述电磁电源开关还设置有线路板组件（2），所述线路板组件（2）设置于支架组件（9）上，外部输入电源通过导线连接线路板组件（2），线路板组件（2）输出端与线圈组件（15）的电磁线圈相连接；所述线路板组件（2）包括PCB线路板和集成于PCB线路板的稳压集成块（U1）、复位三极管（U2）、P沟型MOS管（U3），当P沟型MOS管（U3）电源端VCC输入24V电压时，稳压集成块（U1）输出12V电压，同时复位三极管（U2）导通，输出口保持240mS秒高电平电压，P沟型MOS管（U3）导通240mS秒，此时输出端OUT上有两路电压即为稳压集成块（U1）端输出的12V电压，P沟型MOS管（U3）输出端上电压24V，两者通过二极管隔离，形成并联输出，以电压高一段输出为主，所以24V电压供给输出端OUT上，电磁线圈得电吸合，电源开关接通，240mS过后复位三极管（U2）Rest端输出电压关闭，P沟型MOS管（U3）上无输入电压，P沟型MOS管（U3）输出端关闭，此时输出端OUT电压由稳压集成块（U1）输出端提供，即保持12V电压输出，实现电源开关由24V短供电，12V长期通电的功能。

2.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述支架组件（9）与下壳体（13）的连接处设置有密封垫三（12）、导磁板（11）和密封垫二（10），通过盘头螺钉组件二将下壳体（13）、密封垫三（12）、导磁板（11）和密封垫二（10）支架组件（9）紧固连接。

3.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述支架组件（9）与上壳体（1）的紧固连接处设置有密封垫一（8）。

4.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述铁芯（31）上端设置有开口挡圈（4）、胶木垫片一（5）、压缩弹簧（6）、绝缘套（7）和静触块（33）、塑料垫（34）、动触块（35）。

5.如权利要求4所述的电磁电源开关，其特征在于：所述动触块（35）和绝缘套（7）、塑料垫（34）一起装置于铁芯上，并通过开口挡圈（4）、胶木垫片一（5）、压缩弹簧（6）固定在一起。

6.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述铁芯（31）下端与下壳体（13）内底部的接触部位设置有回位弹簧（30）。

7.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述线圈组件（15）的顶端和底端分别设置有胶木垫片三（32）和胶木垫片二（29）。

8.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述电磁电源开关还包括接线片一（16）和接线片二（21）。

9.如权利要求8所述的电磁电源开关，其特征在于：所述接线片一（16）以注塑方式固定于支架组件（9）中，其伸出端设置有六角螺栓组件。

10.如权利要求8所述的电磁电源开关，其特征在于：所述接线片二（21）以注塑方式固定于支架组件（9）中，其伸出端设置有盘头螺钉组件一。

11.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述线路板组件（2）通过盘头螺钉安装固定于支架组件（9）上。

12.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述稳压集成块（U1）的IN接线端分别连接外部输入电源和P沟型MOS管（U3）的电源端，IN接线端与外部输入电源端之间设置有第一二极管（D1）、第二二极管（D2）和第一电容（C1），IN接线端与P沟型MOS管（U3）的电源端之间设置有第三二极管（D3）。

13.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述稳压集成块（U1）的OUT端通过第三二极管（D3）接地，还通过第一电感（L1）、第一电阻（R1）连接复位三极管（U2）的VBB端。

14.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述稳压集成块（U1）的ST端设置由第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C4）构成的并联电路，并通过该并联电路连接复位三极管（U2）的GND端。

15.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述稳压集成块（U1）的GND端和ON/OFF端分别接地。

16.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述P沟型MOS管（U3）的OUT端通过第六二极管连接线路板组件（2）输出端。

17.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述P沟型MOS管（U3）的VSS端与线路板组件（2）输出端之间设置有第五二极管（D5）和第三电阻（R3），第三电阻（R3）一端接地，第五二极管（D5）还通过第四二极管（D4）连接稳压集成块（U1）的ST端。

18.如权利要求1所述的电磁电源开关，其特征在于：所述P沟型MOS管（U3）的VIN端通过第二电阻（R2）连接复位三极管（U2）的REST端。