CN117476401A - 集成式电源接触器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式电源接触器，其包括一壳体，壳体内设置有电源线路和并联在该电源线路上的主接触开关、预载电路，预载电路包括串联连接的第一开关管和预载电阻；壳体内还设置有与主接触开关连接的驱动电路；壳体的外壁上设置有第一连接端、第二连接端以及第三连接端；第一连接端与电源线路连接，以用于将接触器接入目标电路；第二连接端与第一开关管连接，以用于根据外部控制信号控制第一开关管的开/关状态；第三连接端与驱动电路连接，以用于根据外部控制信号控制驱动电路的工作状态。基于上述接触器，减少了在一些需要预载接入的场合下所使用的接触器的数量，节省安装空间，简化电路设计，节省成本。

Description

集成式电源接触器

技术领域

本发明涉及接触器技术领域，尤其涉及一种集成式电源接触器。

背景技术

随着新能源行业的快速发展，直流高压大电流的应用场景越来越多，例如电动汽车的动力电源回路。而这些应用场景中由于直流母线上有大电容的存在，在电源接通瞬间，由于电容两端电压不能突变，从而造成短时超大电流流过电容，此电流会对电路中的某些元件(如整流二极管、接触器等)造成损害，因此直流母线要有(必须有)预载电路。

在实际应用中，预载电路通常由预载接触器加预载电阻组成，此预载电路与母线上的主接触器呈并联关系。尽管预载接触器工作电流相对较小且工作时间短，但通常会单独设置于电路中，带来整体电路体积大、成本比较高的问题。

此外，传统的接触器在过载和短路时不具备自主断开能力，只能通过控制端切断线圈供电来断开直流母线，保护措施单一。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题而提供一种在接触器内部集成可用于先于主接触开关作用的预载电路，以扩充单一接触器性能以及提升在一些特殊场合的使用便利性的集成式电源接触器。

为了实现上述目的，本发明公开了一种集成式电源接触器，其包括一壳体，所述壳体内设置有电源线路和设置在该电源线路上的主接触开关、预载电路，所述主接触开关和所述预载电路并联连接，所述预载电路包括串联连接的第一开关管和预载电阻；所述壳体内还设置有与所述主接触开关连接的驱动电路，所述驱动电路用于控制所述主接触开关的开/关状态；

所述壳体的外壁上设置有第一连接端、第二连接端以及第三连接端；所述第一连接端与所述电源线路连接，以用于将所述接触器接入目标电路；所述第二连接端与所述第一开关管连接，以用于根据外部控制信号控制所述第一开关管的开/关状态；所述第三连接端与所述驱动电路连接，以用于根据外部控制信号控制所述驱动电路的工作状态

较佳地，所述主接触开关包括一对互相配合的动触头和静触头，所述动触头通过连杆与一活动底座连接，所述活动底座的相对的一侧还设置有固定底座，所述活动底座和所述固定底座的至少其中一者上设置有电磁线圈，以使得在所述活动底座和所述固定底座之间产生互相靠近的磁吸力或互相远离的磁斥力；所述驱动电路与所述电磁线圈连接。

较佳地，所述活动底座上还连接有弹性件，当所述活动底座与所述固定底座靠近时，所述弹性件为所述活动底座提供远离所述固定底座的弹性驱动力；

所述电磁线圈位于所述活动底座和所述固定底座的其中一者上，所述活动底座和所述固定底座的另一者上设置有永磁铁，所述电磁线圈缠绕在铁芯体上；当所述电磁线圈断电时，所述铁芯体与所述永磁铁之间的最大磁吸力小于所述弹性驱动力。

较佳地，所述壳体内还设置有检测电路，所述检测电路的输出端与所述驱动电路连接，所述检测电路用于检测所述主接触开关的工作状态，且当所述主接触开关的工作状态出现异常时生成触发信号，所述驱动电路可根据该触发信号驱动所述主接触开关处于断开状态。

较佳地，所述驱动电路包括切换电路和与所述切换电路连接的第一引脚对、第二引脚对、第三引脚对以及第四引脚对；

所述第一引脚对与所述第三连接端连接，所述第二引脚对与所述电磁线圈连接；所述第四引脚对与所述检测电路的输出端连接；

所述切换电路用于根据所述第四引脚对接收到的电信号切换所述第二引脚对的连接状态，以使得所述第二引脚端有选择地与所述第一引脚对和所述第三引脚对中的其中一者连接；

所述第一引脚对的其中一引脚上连接有一单向二极管，所述单向二极管的阴极一侧形成电源端，当所述第二引脚对与所述第一引脚对连接且所述第一引脚对接收的电信号使得所述电磁线圈产生正向磁场时，所述电源端产生驱动电源；

所述第三引脚对的其中一引脚与所述电源端连接，所述第三引脚对的另一引脚接地，且，当所述第二引脚对与所述第三引脚对连接时，所述电源端产生的驱动电源驱动所述电磁线圈产生反向磁场；

在所述正向磁场的作用下，通过所述电磁线圈产生的电磁力使得所述活动底座和所述固定底座互相吸合；在所述反向磁场的作用下，通过所述电磁线圈产生的电磁力使得所述活动底座和所述固定底座互相远离。

较佳地，所述检测电路通过一开关控制电路与所述驱动电路连接；

所述开关控制电路包括彼此电连接的第二开关管和第三开关管，所述第三开关管用于控制所述第二开关管的开/关状态，所述第二开关管的其中一导通电极与所述电源端连接，所述第二开关管的另一导通电极与所述第四引脚对连接；所述第三开关管的控制电极与所述检测电路的输出端连接；

当所述第三开关管导通时，所述电源端产生的驱动电源通过所述第四引脚对加载到所述切换电路上，使得所述切换电路动作。

较佳地，所述主接触开关所在的所述电源线路上串联有分流电阻，所述检测电路包括电子式的第一检测电路；

所述第一检测电路包括第一电压门限元件和第一光耦；

所述第一检测电路的输入端与所述分流电阻的两端连接；

所述第一光耦的输入端通过所述第一电压门限元件与所述第一检测电路的输入端连接，第一电压门限元件用于为所述第一光耦的输入端提供门限电压，以使得，当所述分流电阻两端的电压大于所述门限电压时，所述第一光耦的输入端的回路导通；

所述第一光耦的输出端的两电极端分别为第一端和第二端，所述第一端与所述电源端连接，所述第二端与所述三开关管的控制极连接。

较佳地，所述主接触开关所在的所述电源线路上串联有分流电阻，所述检测电路包括电子式的第二检测电路；

所述第二检测电路包括第二电压门限元件和第二光耦；

所述第二检测电路的输入端与所述分流电阻的两端连接；

所述第二光耦的输入端通过所述第二电压门限元件与所述第二检测电路的输入端连接，第二电压门限元件用于为所述第二光耦的输入端提供门限电压，以使得，当所述分流电阻两端的电压大于所述门限电压时，所述第二光耦的输入端的回路导通；所述第二光耦的输出端的两电极端分别为第三端和第四端，所述第三端与所述电源端连接，所述第四端通过一可复位的延时电路与所述第三开关管的控制极连接。

较佳地，所述检测电路包括机械式的第三检测电路，该第三检测电路包括双金属片、活动式压力杆以及第一机械开关；

所述双金属片与所述压力杆连接，所述压力杆与所述第一机械开关连动，所述双金属片可根据周围环境温度发生弹性形变，以通过所述压力杆改变所述第一机械开关的开/关状态；

所述第一机械开关的一端接地，所述第一机械开关的另一端并联连接有第一线路和第二线路，所述第一线路与所述电源端连接，所述第二线路与所述第三开关管的控制极连接。

较佳地，所述动触头和所述静触头的其中一者或两者为U型弹片；所述检测电路包括机械式的第四检测电路，该第四检测电路包括并联连接的第二电容和第二机械开关，所述第二电容和第二机械开关的其中一公共端接地，所述第二电容和所述第二机械开关的另一公共端分别与所述电源端和所述第三开关管的控制极连接；

所述第二机械开关与所述活动底座连动，当所述活动底座与所述固定底座吸合时，所述第二机械开关导通，当所述活动底座与所述固定底座分离时，所述第二机械开关断开。

与现有技术相比，本发明上述技术方案公开的电源接触器，首先，在壳体内集成设置有主接触开关和预载电路，使得接触器同时具备主触发和预触发功能，这就使得在一些同时需要主触发接触器和预触发接触器的场合，只需使用一个接触器即可，减少了在该场合下所使用的接触器的数量，节省安装空间，简化电路设计；其次，由于壳体的外壁上设置有若干连接端，这些连接端与电源线路、第一开关管和驱动电路连接，方便将接触器接入目标电路，并根据外部控制信号控制第一开关管和主接触开关的开/关状态。

附图说明

图1为本发明实施例中接触器内部的电路原理结构图。

图2为图1中主接触开关与预载电路的电路配置图。

图3为本发明其中一实施例中主接触开关的结构图。

图4为本发明实施例中驱动电路的原理结构图。

图5为本发明实施例中检测电路的原理结构图。

图6为本发明另一实施例中主接触开关的电路配置图。

具体实施方式

本实施例公开一种集成式电源接触器，以用于大功率电源系统中电路的开/关控制，特别适合于一些在主电路接入前需要预先小电流接入的场合，例如电动汽车的启动过程中，常需要先打开预载电路，一般经过一至三秒左右，然后再打开主接触器，接着关闭预载电路，以使得车辆进入正常工作状态。

基于此，如图1和图2，本实施例中的电源接触器，包括一壳体100，壳体100内设置有电源线路L和设置在该电源线路L上的主接触开关G、预载电路，主接触开关G和预载电路并联连接，预载电路包括串联连接的第一开关管K1和预载电阻R1。具体来说，主接触开关G、预载电路并联设置在电源线路L的两端，使得电源线路L上的电流可有选择地经由主接触开关G和预载电路中的其中一者流过。

壳体100内还设置有与主接触开关G连接的驱动电路，驱动电路用于控制主接触开关G的开/关状态。

另外，壳体100的外壁上设置有第一连接端J1、J1＇、第二连接端J2、J2＇以及第三连接端J3、J3＇。

第一连接端J1、J1＇与电源线路L连接，以用于将接触器接入目标电路。

第二连接端J2、J2＇与第一开关管K1连接，以用于根据外部控制信号控制第一开关管K1的开/关状态。

第三连接端J3、J3＇与驱动电路连接，以用于根据外部控制信号控制驱动电路的工作状态。

当将上述接触器接入电动汽车的动力回路中时，汽车启动时，车辆控制系统会先向第二连接端J2、J2＇和第三连接端J3、J3＇发送指令，使得第一开关管K1处于导通状态，主接触开关G处于断开状态，那么电流流经预载电路，通过预载电阻R1对电流的削弱，先进行低于预设功率的小功率上电。当负载电压上升到一定值后，车辆控制系统向第三连接端J3、J3＇发送指令，使得主接触开关G处于导通状态，然后车辆控制系统再次向第二连接端J2、J2＇发送指令，断开第一开关管K1，车辆进入正常工作状态。

由此可知，上述接触器将预载电路和主接触开关G集成在同一个壳体100内，使得接触器同时具备主触发和预触发功能，这就使得在一些同时需要主触发接触器和预触发接触器的场合，只需使用一个接触器即可，减少了在该场合下所使用的接触器的数量，节省安装空间，简化电路设计。其次，由于壳体100的外壁上设置有若干连接端，这些连接端与电源线路L、第一开关管K1和驱动电路连接，方便将接触器接入目标电路，并根据外部控制信号控制第一开关管K1和主接触开关G的开/关状态。

另一方面，如图2，第二连接端J2、J2＇通过第三光耦U3与第一开关管K1的控制端连接，使得控制电路与电源电路隔离。具体地，本实施例中的第一开关管K1为PMOS管，第三光耦U3的输入端通过电阻R2与第二连接端J2、J2＇连接，第二光耦U2的输出端的其中一电极端分别通过电阻R3与第一开关管K1的控制电极连接，第二光耦U2的输出端的另一电极端与电源线路L的负极连接。当第二连接端J2、J2＇接收到触发信号后，第三光耦U3导通，进而通过电阻R3拉低第一开关管K1的控制电极电平，使得第一开关管K1导通。

另一方面，本实施例中的主接触开关G基于电磁结构配置。如图3，主接触开关G包括一对互相配合的动触头G1和静触头G2，动触头G1通过连杆20与一活动底座21连接，活动底座21的相对的一侧还设置有固定底座22，活动底座21和固定底座22的至少其中一者上设置有电磁线圈23，以使得在活动底座21和固定底座22之间产生互相靠近的磁吸力或互相远离的磁斥力。驱动电路与电磁线圈23连接。具体地，电磁线圈23上具有两抽头X1、X1＇，电磁线圈23通过抽头X1、X1＇与驱动电路连接。

进一步地，活动底座21上还连接有弹性件25，当活动底座21与固定底座22靠近时，弹性件25为活动底座21提供远离固定底座22的弹性驱动力。

电磁线圈23位于活动底座21和固定底座22的其中一者上，活动底座21和固定底座22的另一者上设置有永磁铁24，电磁线圈23缠绕在铁芯体上。当电磁线圈23断电时，铁芯体与永磁铁24之间的最大磁吸力小于所述弹性件25提供的弹性驱动力。

在本实施例中，活动底座21具有第一位置和第二位置。在第一位置(如图3)，活动底座21处于与固定底座22分离的最远端，动触头G1与静触头G2彼此分离，主接触开关G处于断开状态。在第二位置(图未示)，活动底座21处于与固定底座22接触的最近端，动触头G1与静触头G2彼此接触，主接触开关G处于导通状态。

具体地，固定底座22为铁芯体，电磁线圈23缠绕于固定底座22上，永磁铁24设置于活动底座21上。

当需要主接触开关G处于导通状态时，向电磁线圈23中通入第一方向的电流，使得固定底座22上产生的电磁力与活动底座21上的永磁铁24的磁力彼此吸引，从而驱动活动底座21向靠近固定底座22方向移动，进而带动动触头G1靠近静触头G2。

当需要主接触开关G处于断开状态时，向电磁线圈23中通入第二方向的电流，使得固定底座22上产生的电磁力与活动底座21上的永磁铁24的磁力彼此相斥，从而驱动活动底座21向远离固定底座22方向快速移动，进而带动动触头G1与静触头G2分离。

另外，由于铁芯体与永磁铁24之间的最大磁吸力小于弹性驱动力，当电磁线圈23断电时，永磁铁24与铁芯体之间的磁吸力不足以维持活动底座21在第二位置，而是在弹性件25的弹性驱动力下，活动底座21保持在第一位置。

另一方面，如图1，壳体100内还设置有检测电路，检测电路的输出端与驱动电路连接，检测电路用于检测主接触开关G的工作状态，且当主接触开关G的工作状态出现异常时生成触发信号，驱动电路可根据该触发信号驱动主接触开关G处于断开状态，从而有效提升该接触器的安全性能。

进一步地，如图4，驱动电路包括切换电路M和与切换电路M连接的第一引脚对Y1、Y1＇、第二引脚对Y2、Y2＇、第三引脚对Y3、Y3＇以及第四引脚对。具体地，第一引脚对Y1、Y1＇包括第一引脚Y1、第二引脚Y1＇，第二引脚对Y2、Y2＇包括第三引脚Y2和第四引脚Y2＇，第三引脚对Y3、Y3＇包括第五引脚Y3和第六引脚Y3＇，第四引脚对Y4、Y4＇包括第七引脚Y4和第八引脚Y4＇。

第一引脚对Y1、Y1＇与第三连接端J3、J3＇连接，也即，该驱动电路基于第一引脚对Y1、Y1＇接收第三连接端J3、J3＇的来自于外部控制系统的控制信号。

第二引脚对Y2、Y2＇与电磁线圈23的两个抽头X1、X1＇连接。

第四引脚对Y4、Y4＇与所述检测电路的输出端连接，具体地，第七引脚Y4与检测电路的输出端的正极连接，第八引脚Y4＇接地。

切换电路M用于根据第四引脚对Y4、Y4＇接收到的电信号切换第二引脚对Y2、Y2＇的连接状态，以使得所述第二引脚对Y2、Y2＇有选择地与第一引脚对Y1、Y1＇和第三引脚对Y3、Y3＇中的其中一者连接。

第一引脚对Y1、Y1＇的其中一引脚上连接有一单向二极管D1，单向二极管D1的阴极一侧形成电源端VDD，当第二引脚对Y2、Y2＇与第一引脚对Y1、Y1＇连接且第一引脚对Y1、Y1＇接收的电信号使得电磁线圈23产生正向磁场时，电源端VDD产生驱动电源。在本实施例中，第一引脚Y1与单向二极管D1连接，且在需要主接触开关G导通时，第一引脚Y1的电平高于第二引脚Y1＇的电平，此时，电源端VDD产生驱动电源。反之，当第一引脚Y1的电平低于第二引脚Y1＇的电平时，电源端VDD不会产生驱动电源，此时如果将该第一引脚对Y1、Y1＇上的电源加载到电磁线圈23，活动底座21将与固定底座22产生斥力，使得主接触开关G断开。

第三引脚对Y3、Y3＇的其中一引脚与电源端VDD连接，第三引脚对Y3、Y3＇的另一引脚接地，且，当第二引脚对Y2、Y2＇与第三引脚对Y3、Y3＇连接时，电源端VDD产生的驱动电源驱动电磁线圈23产生反向磁场。具体地，在本实施例中，由于当将第二引脚对Y2、Y2＇切换到与第一引脚对Y1、Y1＇连接时，第一引脚Y1与第三引脚Y2连接，第二引脚Y1＇与第四引脚Y2＇连接，而当将第二引脚对Y2、Y2＇切换到与第三引脚对Y3、Y3＇上时，第三引脚Y2与第五引脚Y3连接，第四引脚Y2＇与第六引脚Y3＇连接。因此，第六引脚Y3＇与电源端VDD连接，第五引脚Y3接地，从而确保电源端VDD产生的驱动电源驱动电磁线圈23产生反向磁场。

另外需要说明的是，在正向磁场的作用下，通过电磁线圈23产生的电磁力使得活动底座21和固定底座22互相吸合；在反向磁场的作用下，通过电磁线圈23产生的电磁力使得活动底座21和固定底座22互相远离。

在本实施例中，常态下，切换电路M控制第二引脚对Y2、Y2＇与第一引脚对Y1、Y1＇连接，使得电磁线圈23的状态受控于第三连接端J3、J3＇接收到的控制信号。

当检测电路检测到异常状态而触发切换电路M动作时，切换第二引脚对Y2、Y2＇与第三引脚对Y3、Y3＇连接，此时，如果第三连接端J3、J3＇接收到的控制信号是使得电磁线圈23中产生第一方向的电流(在第一方向的电流下，活动底座21和固定底座22保持在吸合状态)，那么在第三引脚对Y3、Y3＇的作用下，电磁线圈23接收到的信号将发生反转，也即在电磁线圈23中实际产生第二方向的电流，使得活动底座21和固定底座22保持在分离状态。而此时如果第三连接端J3、J3＇接收到的控制信号是使得电磁线圈23中产生第二方向的电流(在第二方向的电流下，活动底座21和固定底座22保持在分离状态)，或者电磁线圈23断电，电源端VDD不产生驱动电源，那么在活动底座21上的弹性件25的作用下，活动底座21与固定底座22仍然保持在分离状态。

由此可知，当检测电路检测到异常时，确保主接触开关G处于断开状态。

具体地，可采用低压继电器作为切换电路M，也可采用其他电子开关元件构成的电路形成切换电路M。

进一步地，如图4和图5，检测电路通过一开关控制电路3与驱动电路连接。

该开关控制电路3包括电性连接的第二开关管K2和第三开关管K3，第三开关管K3用于控制第二开关管K2的开/关状态，第二开关管K2的其中一导通电极与电源端VDD连接，第二开关管K2的另一导通电极与第四引脚对Y4、Y4＇连接。第三开关管K3的控制电极与检测电路的输出端连接。

当第三开关管K3导通时，电源端VDD产生的驱动电源通过第四引脚对Y4、Y4＇加载到切换电路上M，使得切换电路M动作。

在本实施例中，第二开关管K2为PMOS管，第三开关管K3为NMOS管，第二开关管K2的栅极与第三开关管K3的漏极连接。第二开关管K2的源极与电源端VDD连接，在源极与栅极之间还设置有一偏置电阻R4，使得电源端VDD产生驱动电源且第三开关管K3导通时，第二开关管K2保持在导通状态。第二开关管K2的漏极与切换电路M连接。第三开关管K3的栅极与检测电路连接，第三开关管K3的源极接地，源极与栅极之间还配置一偏置电阻R5。

对此，触发器发生异常时，检测电路将向第三开关管K3的栅极发送信号，使得第三开关管K3导通，而此时，如果电源端VDD生成驱动电源，则第二开关管K2也导通，那么将驱动切换电路M动作，使得第二引脚对Y2、Y2＇与第三引脚对Y3、Y3＇连接，进而促使电磁线圈23上产生第二方向的电流，活动底座21和固定底座22保持在分离状态。如果电源端VDD未生成驱动电源，第二开关管K2处于断开状态，切换电路M不动作，第二引脚对Y2、Y2＇与第一引脚对Y1、Y1＇连接，那么，电磁线圈23上产生第二方向的电流或者断电，仍然使得活动底座21和固定底座22保持在分离状态。

进一步地，如图6，为方便检测电路检测主接触开关G的电气状态，主接触开关G所在的电源线路L上串联有分流电阻R6，通过该分流电阻R6可获取电源线路L上的检测电压和电流。

基于此，检测电路包括电子式的用于检测主接触开关G是否发生短路的第一检测电路E1。

如图5，该第一检测电路E1包括第一电压门限元件TVS1和第一光耦U1。

第一检测电路E1的输入端与分流电阻R6的两端连接，以获得分流电阻R6两端的电压V1、V2。

第一光耦U1的输入端通过第一电压门限元件TVS1与第一检测电路E1的输入端连接，第一电压门限元件TVS1用于为第一光耦U1的输入端提供门限电压，以使得，当分流电阻R6两端的电压大于门限电压时，第一光耦U1的输入端的回路导通。

第一光耦U1的输出端的两电极端分别为第一端F1和第二端F2，第一端F1与电源端VDD连接，第二端F2与第三开关管K3的控制极连接。

在本实施例中，当电源线路L因短路发生异常时，分流电阻R6两端的电压急剧增大，当增大到一定值时，第一电压门限元件TVS1导通，然后第一光耦U1导通，从而第一光耦U1的输出端的第一端F1和第二端F2导通，那么当驱动电路中的电源端VDD产生驱动电源时，该驱动电源通过一电阻R7和二极管D2加载到第三开关管K3的控制电极上，使得开关控制电路3导通，切换电路M发生动作。

另一实施例中，检测电路包括电子式的用于检测主接触开关G是否发生过载的第二检测电路E2。

如图5，第二检测电路E2包括第二电压门限元件TVS2和第二光耦U2。

第二检测电路E2的输入端与分流电阻R6的两端连接，以获得分流电阻R6两端的电压V1、V2。

第二光耦U2的输入端通过第二电压门限元件TVS2与第二检测电路E2的输入端连接，第二电压门限元件TVS2用于为第二光耦U2的输入端提供门限电压，以使得，当分流电阻R6两端的电压大于门限电压时，第二光耦U2的输入端的回路导通。

第二光耦U2的输出端的两电极端分别为第三端F3和第四端F4，第三端F3通过电阻R8与电源端VDD连接，第四端F4分通过一可复位的延时电路与第三开关管K3的控制极连接。

具体地，该延时电路包括连接在第四端F4和地之间的一第一电容C1，第一电容C1的正极端还通过电阻R9和二极管D3与第三开关管K3的控制电极连接。

在本实施例中，当电源线路L因过载发生异常时，分流电阻R6两端的电压将增大，当增大到一定值时，第二电压门限元件TVS2导通，然后第二光耦U2导通，从而第二光耦U2的输出端的第三端F3和第四端F4导通，那么当驱动电路中的电源端VDD产生驱动电源时，该驱动电源对第一电容C1充电，当充电到使得第一电容C1的正极端电压达到驱动第三开关管K3导通的门限电压时，第三开关管K3导通，使得切换电路M发生动作。而如果只是短暂的过载，由于该第一电容C1的存在，将不会启动切换电路M动作，从而过滤一些短暂性的偶然信号造成的误触发。而当第二电压门限元件TVS2断开时，第一电容C1通过电阻R9和R5放电，从而使得延时电路复位。

另外需要说明的是，第二电压门限元件TVS2的门限电压小于第一电压门限元件TVS1的门限电压。具体地，对于第一电压门限元件TVS1和第二电压门限元件TVS2，可采用瞬态电压抑制器，或双向稳压二极管。

再一实施例中，如图5，检测电路包括机械式的第三检测电路E3，该第三检测电路E3包括双金属片40、活动式压力杆41以及第一机械开关K4。

双金属片40与压力杆41连接，压力杆41与第一机械开关K4连动，双金属片40可根据周围环境温度发生弹性形变，以通过压力杆41改变第一机械开关K4的开/关状态。

第一机械开关K4的一端接地，第一机械开关K4的另一端并联连接有第一线路L1和第二线路L2，第一线路L1与电源端VDD连接，第二线路L2与第三开关管K3的控制极连接。第一线路L1上设置有一分压电阻R10，第二线路L2上设置有一单向二极管D4。

在本实施例中，主接触开关G处于正常状态时，第一机械开关K4处于导通状态，那么由于第一线路L1在节点O处直接接地，第一线路L1将第二线路L2短路，使得第二线路L2输出信号为空。

当主接触开关G发生过载或短路时，必然造成壳体100内的温度急剧升高，从而会使得双金属片40发生弹性形变，进而通过压力杆41带动第一机械开关K4动作，使得第一机械开关K4断开，此时，当电源端VDD产生驱动电源时，将通过电阻R10以及第二线路L2上的二极管D4向第三开关管K3发生触发信号，使得第三开关管K3导通，从而使得切换电路M动作。

另外，还可在壳体100中为双金属片40配置一发热电阻R11，将该发热电阻R11串联在主接触开关G所在的电源线中，从而使得当主接触开关G发生短路时，发热电阻R11为双金属片40提供热量。

另一实施例中，如图6，动触头G1和静触头G2的其中一者或两者为U型弹片，对于这种结构的触头，当主接触开关G发生过载或短路时，如果第一检测电路E1、第二检测电路E2以及第三检测电路E3没有发生作用，那么主接触开关G上的电流持续增大，U形的触头会因电动斥力弹开另一触头。

如图6所示，静触头G2为U型，那么该静触头G2包括第一弹性臂G20和第二弹性臂G21，第一弹性臂G20和第二弹性臂G21之间的部分为弧形折弯，那么，流经第一弹性臂G20的电流方向F1与流经第二弹性臂G21的电流方向F2反向，因此，第一弹性臂G20和第二弹性臂G21之间会产生电磁斥力。在正常状态下，这一电磁斥力不会影响静触头G2与动触头G1之间的正常配合工作。而当主接触开关G所在回路发生过载或短路时，静触头G2上有大电流流过，使得第一弹性臂G20和第二弹性臂G21之间产生的电磁斥力大幅上升，而第一弹性臂G20是固定不动的，因此，该电磁斥力会将第二弹性臂G21急剧弹起，由于此时第二弹性臂G21又与动触头G1接触，因此，第二弹性臂G21会推动动触头G1加速向上跳起。然后，随着第二弹性臂G21与第一弹性臂G20的距离拉长，第二弹性臂G21与第一弹性臂G20之间的电磁斥力变小，第二弹性臂G21又会恢复原位。而此时，弹性件25被反向拉伸，那么动触头G1在弹性件25的弹性恢复力作用下又向静触头G2方向移动，从而再次使得动触头G1与静触头G2接触，那么第一弹性臂G20和第二弹性臂G21之间的电磁斥力再度恢复，循环进行上述过程。

此时，如果不加干预，会使得动触头G2与静触头G1会反复分离和接触，容易发生安全事故。

对此，进一步改进，如图5，检测电路还包括机械式的第四检测电路E4，该第四检测电路E4包括并联连接的第二电容C2和第二机械开关K5。第二电容C2和第二机械开关K5的其中一公共端接地，第二电容C2和第二机械开关K5的另一公共端分别通过电阻R12与电源端VDD、通过单向二极管D5与第三开关管K3的控制极连接。

如图6，第二机械开关K5与活动底座21连动，当活动底座21与固定底座22吸合时，第二机械开关K5导通，当活动底座21与固定底座22分离时，第二机械开关K5断开。

在本实施例中，正常状态下：

如果活动活动底座21与固定底座22分离，那么动触头G1与静触头G2分离，电源端VDD不产生驱动电源，此时无论第二机械开关K5处于何种状态都不会驱动第三开关管K3导通；如果活动活动底座21与固定底座22吸合，那么动触头G1与静触头G2吸合，此时第二机械开关K5导通，从而将第二电容C2短路，第二电容C2的正极端不会向第三开关管K3发送使其导通的触发信号。

而在短路或过载的异常状态下：

当动触头G1被静触头G2弹开时，活动底座21与固定底座22分离，第二机械开关K5断开，如果电源端VDD产生驱动电源，该驱动电源对第二电容C2充电，当第二电容C2的正极端电压足够大时驱动第三开关管K3导通，从而驱动切换电路M动作，触发固定底座22的反推功能，以防止动触头G1再度与静触头G2接触，从而进一步提升接触器的安全性能。

综上，本发明公开了一种集成式电源接触器，其包括壳体100，在壳体100中集成有主接触开关G和预载电路，以使得该接触器同时具备预先小功率接入和正式大功率接入的功能。另外，壳体100内还配置有多种检测电路，以检测主接触开关G是否发生异常，当发生异常时及时强制使得主接触开关G处于断开状态，从而有效确保接触器的安全性能。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种集成式电源接触器，其特征在于，包括一壳体，所述壳体内设置有电源线路和设置在该电源线路上的主接触开关、预载电路，所述主接触开关和所述预载电路并联连接，所述预载电路包括串联连接的第一开关管和预载电阻；所述壳体内还设置有与所述主接触开关连接的驱动电路，所述驱动电路用于控制所述主接触开关的开/关状态；

所述壳体的外壁上设置有第一连接端、第二连接端以及第三连接端；所述第一连接端与所述电源线路连接，以用于将所述接触器接入目标电路；所述第二连接端与所述第一开关管连接，以用于根据外部控制信号控制所述第一开关管的开/关状态；所述第三连接端与所述驱动电路连接，以用于根据外部控制信号控制所述驱动电路的工作状态。

2.根据权利要求1所述的集成式电源接触器，其特征在于，所述主接触开关包括一对互相配合的动触头和静触头，所述动触头通过连杆与一活动底座连接，所述活动底座的相对的一侧还设置有固定底座，所述活动底座和所述固定底座的至少其中一者上设置有电磁线圈，以使得在所述活动底座和所述固定底座之间产生互相靠近的磁吸力或互相远离的磁斥力；所述驱动电路与所述电磁线圈连接。

3.根据权利要求2所述的集成式电源接触器，其特征在于，所述活动底座上还连接有弹性件，当所述活动底座与所述固定底座靠近时，所述弹性件为所述活动底座提供远离所述固定底座的弹性驱动力；

所述电磁线圈位于所述活动底座和所述固定底座的其中一者上，所述活动底座和所述固定底座的另一者上设置有永磁铁，所述电磁线圈缠绕在铁芯体上；当所述电磁线圈断电时，所述铁芯体与所述永磁铁之间的最大磁吸力小于所述弹性驱动力。

4.根据权利要求2所述的集成式电源接触器，其特征在于，所述壳体内还设置有检测电路，所述检测电路的输出端与所述驱动电路连接，所述检测电路用于检测所述主接触开关的工作状态，且当所述主接触开关的工作状态出现异常时生成触发信号，所述驱动电路可根据该触发信号驱动所述主接触开关处于断开状态。

5.根据权利要求4所述的集成式电源接触器，其特征在于，所述驱动电路包括切换电路和与所述切换电路连接的第一引脚对、第二引脚对、第三引脚对以及第四引脚对；

所述第一引脚对与所述第三连接端连接，所述第二引脚对与所述电磁线圈连接；所述第四引脚对与所述检测电路的输出端连接；

所述切换电路用于根据所述第四引脚对接收到的电信号切换所述第二引脚对的连接状态，以使得所述第二引脚端有选择地与所述第一引脚对和所述第三引脚对中的其中一者连接；

所述第一引脚对的其中一引脚上连接有一单向二极管，所述单向二极管的阴极一侧形成电源端，当所述第二引脚对与所述第一引脚对连接且所述第一引脚对接收的电信号使得所述电磁线圈产生正向磁场时，所述电源端产生驱动电源；

所述第三引脚对的其中一引脚与所述电源端连接，所述第三引脚对的另一引脚接地，且，当所述第二引脚对与所述第三引脚对连接时，所述电源端产生的驱动电源驱动所述电磁线圈产生反向磁场；

在所述正向磁场的作用下，通过所述电磁线圈产生的电磁力使得所述活动底座和所述固定底座互相吸合；在所述反向磁场的作用下，通过所述电磁线圈产生的电磁力使得所述活动底座和所述固定底座互相远离。

6.根据权利要求5所述的集成式电源接触器，其特征在于，所述检测电路通过一开关控制电路与所述驱动电路连接；

所述开关控制电路包括彼此电连接的第二开关管和第三开关管，所述第三开关管用于控制所述第二开关管的开/关状态，所述第二开关管的其中一导通电极与所述电源端连接，所述第二开关管的另一导通电极与所述第四引脚对连接；所述第三开关管的控制电极与所述检测电路的输出端连接；

当所述第三开关管导通时，所述电源端产生的驱动电源通过所述第四引脚对加载到所述切换电路上，使得所述切换电路动作。

7.根据权利要求6所述的集成式电源接触器，其特征在于，所述主接触开关所在的所述电源线路上串联有分流电阻，所述检测电路包括电子式的第一检测电路；

所述第一检测电路包括第一电压门限元件和第一光耦；

所述第一检测电路的输入端与所述分流电阻的两端连接；

所述第一光耦的输入端通过所述第一电压门限元件与所述第一检测电路的输入端连接，第一电压门限元件用于为所述第一光耦的输入端提供门限电压，以使得，当所述分流电阻两端的电压大于所述门限电压时，所述第一光耦的输入端的回路导通；

所述第一光耦的输出端的两电极端分别为第一端和第二端，所述第一端与所述电源端连接，所述第二端与所述三开关管的控制极连接。

8.根据权利要求6所述的集成式电源接触器，其特征在于，所述主接触开关所在的所述电源线路上串联有分流电阻，所述检测电路包括电子式的第二检测电路；

所述第二检测电路包括第二电压门限元件和第二光耦；

所述第二检测电路的输入端与所述分流电阻的两端连接；

所述第二光耦的输入端通过所述第二电压门限元件与所述第二检测电路的输入端连接，第二电压门限元件用于为所述第二光耦的输入端提供门限电压，以使得，当所述分流电阻两端的电压大于所述门限电压时，所述第二光耦的输入端的回路导通；所述第二光耦的输出端的两电极端分别为第三端和第四端，所述第三端与所述电源端连接，所述第四端通过一可复位的充电延时电路与所述第三开关管的控制极连接。

9.根据权利要求6所述的集成式电源接触器，其特征在于，所述检测电路包括机械式的第三检测电路，该第三检测电路包括双金属片、活动式压力杆以及第一机械开关；

所述双金属片与所述压力杆连接，所述压力杆与所述第一机械开关连动，所述双金属片可根据周围环境温度发生弹性形变，以通过所述压力杆改变所述第一机械开关的开/关状态；

所述第一机械开关的一端接地，所述第一机械开关的另一端并联连接有第一线路和第二线路，所述第一线路与所述电源端连接，所述第二线路与所述第三开关管的控制极连接。

10.根据权利要求6所述的集成式电源接触器，其特征在于，所述动触头和所述静触头的其中一者或两者为U型弹片；所述检测电路包括机械式的第四检测电路，该第四检测电路包括并联连接的第二电容和第二机械开关，所述第二电容和第二机械开关的其中一公共端接地，所述第二电容和所述第二机械开关的另一公共端分别与所述电源端和所述第三开关管的控制极连接；

所述第二机械开关与所述活动底座连动，当所述活动底座与所述固定底座吸合时，所述第二机械开关导通，当所述活动底座与所述固定底座分离时，所述第二机械开关断开。