CN204696038U - 稳压电源组件和包括稳压电源组件的电气开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种稳压电源组件及包括稳压电源组件的电气开关。电气开关包括电磁组件，配置为在其打开位置和关闭位置中的一个中操作电气开关并且在其间实现过渡。根据本实用新型，基于切换控制信号切换提供给电磁组件的输出电压，以便在电磁组件内建立激励电流。对在电磁组件内建立的激励电流连续地取样。基于比较激励电流的瞬时样本和激励电流的阈值电流基准和/或至少一个先前的样本，生成切换控制信号。

Description

稳压电源组件和包括稳压电源组件的电气开关

技术领域

本实用新型总体上涉及一种用于打开和关闭电源与电负载之间的导电路径的电气开关。尤其地，本实用新型涉及一种适合于操作这种电气开关的稳压电源组件。

背景技术

在传统的电气开关中，至少一个活动触头相对于至少一对固定触头移动，以在电源侧与负载侧固定触头之间建立或中断导电路径。电源侧与负载侧固定触头分别连接至电源和电负载。包括了电磁组件，以提供驱动力，以便造成活动触头从打开位置到关闭位置的期望位移，以操作电气开关。

一种典型的电磁组件包括磁框架，其包括称为‘轭’的固定部分以及称为‘电枢’(有时也称为‘衔铁’)的活动部分。轭和电枢具有互补构造，在对立的端部之间具有空气间隙。轭与电磁线圈相关联，使用电源使电磁线圈通电，以建立通过轭并且因此通过电枢的磁通量，以便电枢在磁力的影响下移动。电磁组件的电枢耦合至支撑活动触头的托架组件。电枢从未驱动的位置到驱动的位置的移动提供了驱动力，以将活动触头从其打开位置移动到关闭位置。

在关闭行程期间，电磁组件提供驱动力，以便活动触头从打开位置移动到关闭位置。在关闭行程期间，电磁组件必须首先克服偏置弹簧的阻碍 力，偏置弹簧朝着其打开位置偏置活动触头。因此，电磁组件需要施加线性增大的驱动力，直到活动触头最终到达关闭位置。

在活动触头处于关闭位置中时，通常，电磁组件需要提供相对减小的驱动力。

最后，在需要中断在电源侧与负载侧固定触头之间的导电路径时，切断电磁线圈的电源，以便在偏置弹簧的影响下，活动触头恢复到打开位置。

应注意的是，上述电气开关称为常开型电气开关；并且在后文中参照这种配置，讨论本实用新型。然而，应注意的是，本实用新型同样适用于常闭型电气开关，所需要的改造对于本领域技术人员是显而易见的。

通过前面的描述，在电气开关操作的不同阶段需要的驱动力显然是可变的。在电气开关的操作的不同阶段优化驱动力，是一个重要的考虑因素。在关闭行程期间的驱动力应传递充足的能量，以迅速地从打开位置过渡到关闭位置，以便减少电弧现象。然而，同时，由于关闭操作，所传递的能量并不应该高到造成所不期望的机械应力。这种所谓的‘硬’关闭操作在轭和电枢的极面上造成更大的机械磨损。此外，这种硬关闭在活动与固定触头之间的初始啮合之后会不利地容易造成触点颤动。这种机械应力和触点颤动随着时间造成性能退化，并且不期望地减少电气开关的使用寿命。因此，操作电磁组件以便有效地调节和优化驱动力以满足减少形成电弧和减少机械应力和触点颤动的自相矛盾的要求，这是一个重要的挑战。

在先有技术中，众所周知的是，提供控制装置来将稳压电源提供给电磁线圈，以便优化施加在活动触头上的驱动力。

从美国专利5,737,172中已知一种这样的系统和方法。该专利公开了一种电磁接触器，包括输入电压载入其中的线圈。电磁接触器包括：检测器装置，用于检测所述输入电压的峰值电压值并且用于检测所述输入电压 的平均值，其中，所述输入电压是全波整流的交流电流与直流电压中的一个；开关装置，其响应于操作信号，用于控制所述电磁接触器的操作；以及控制器，用于生成所述操作信号，并且用于通过基于由所述检测器装置检测的所述输入电压的所述峰值电压值和所述平均值，控制所述操作信号的脉宽，来稳定以恒定的电平提供给所述线圈的输入功率。

显而易见，在上述专利中公开的电磁接触器基于根据应用于电磁线圈中的输入电压的峰值电压值和平均电压值的电压调节。

从美国专利5,914,850中已知另一个这种基于电压调节的系统和方法。该专利公开了利用电磁接触器使用的接触器设备，除了其他元件以外，还包括控制装置，该控制装置包括第一装置，用于控制所述接触器的在关闭操作期间提供给操作线圈的电压电平，以便所述电压电平独立于所述操作线圈的所述电流。

容易理解的是，在基于电压调节的各种控制机构中，电气开关的操作基本上变得独立于主电源电压。然而，重要的是，注意除了其他因素以外，驱动力还根据提供给电磁线圈的激励电流，而并非根据电磁线圈上应用的电压。换言之，激励电流实际上并不仅仅取决于所施加的电压，还取决于电磁线圈的有效阻抗。除了其他因素以外，有效阻抗进而还取决于电磁组件的几何构造、在关闭行程期间持续改变的在电枢与轭之间的空气间隙、以及电磁线圈的温度。因此，即使电压调节控制机构确保在电磁线圈上施加恒定电压，然而，这种方法也不能提供对由电磁组件生成的驱动力令人满意的调节。

尤其地，电磁线圈的操作温度取决于环境温度并且由此取决于安装的位置而变化；而且，也在特定的安装中使用电气开关的不同实例期间。通常的做法是，基于为电气开关规定的最大操作温度，配置装置。然而，在 实际温度低于最大操作温度时，电磁线圈的阻抗远远更低，因此，在关闭行程期间生成的驱动力不期望地变高。

在本领域中已知的一种替换的控制机构基于电流调节。从美国专利5,910,890中已知这样一种解决方案。该专利公开了一种控制电路，用于具有由电磁线圈操作的一组触头的电气开关装置。控制电路在定义的时间段内将第一电平的电流应用于电磁线圈中，然后，将第二电平的电流应用于电磁线圈中，其中，第一电平大于第二电平。

在这种基于电流调节的控制机构内，其中一个重要的挑战是，在不同的电压条件下调节到电磁线圈的能量传递的速率。因此，在主要电源电压变得更高时，在电磁线圈内的电流积聚更快。这在关闭行程期间基本上造成远远更高的能量增益。由于在基于电流调节的控制机构中具有上述固有问题，所以与基于电压调节的控制机构相比，这种机构不太优选。

鉴于以上内容，需要一种适用于电气开关中的改进的电源。改进的电源可取地提供在电气开关内使用电磁组件产生的最佳驱动力，以便在电气开关内优化使电气开关从打开位置过渡到关闭位置所需要的关闭时间以及传递给活动元件(例如，一个或多个活动触头、电枢等)的关闭速度。

实用新型内容

因此，本实用新型的一个目标在于，提供一种稳压电源组件，其适用于电气开关中，以便有效地调节和优化使用电磁组件产生的驱动力。

通过一种适合供电气开关使用的稳压电源组件、一种提供适合供电气开关使用的稳压电源组件的方法以及一种电气开关实现本实用新型的目标。

在本实用新型的第一方面，提供了一种适用于电气开关中的稳压电源组件。电气开关包括电磁组件，其被配置为在其打开位置和关闭位置中的一个中操作所述电气开关并且在其之间实现过渡。稳压电源组件包括：开关装置、取样装置以及控制装置。能够操作开关装置，用于切换提供给电磁组件的输出电压，以便在其内建立激励电流。开关装置基于切换控制信号进行操作。取样装置被配置为给在电磁组件内建立的激励电流连续地取样。控制装置被配置为基于将激励电流的瞬时样本与激励电流的阈值电流基准和/或至少一个先前的样本进行比较，生成切换控制信号。

在本实用新型的第二方面，提供了一种提供适用于电气开关中的稳压电源组件的方法。电气开关包括电磁组件，其被配置为在其打开位置和关闭位置中的一个中操作所述电气开关并且在其间实现过渡。根据本实用新型的方法，基于切换控制信号切换提供给电磁组件的输出电压，以便在电磁组件内建立激励电流。为在电磁组件内建立的激励电流连续地取样。基于将激励电流的瞬时样本与激励电流的阈值电流基准和/或至少一个先前的样本进行比较，生成切换控制信号。

在本实用新型的第三方面，提供了一种电气开关，其包括根据本实用新型的第一方面的稳压电源组件并且根据本实用新型的第二方面进行操作。

因此，本实用新型提供了一种适合于供电气开关使用的稳压电源组件、一种用于提供适合于供电气开关使用的稳压电源组件的方法以及一种包括所述稳压电源组件并且根据所述方法进行操作的电气开关。

本实用新型促进有效地控制在电气开关内传输给电磁组件的能量，因此，最佳地优化在关闭操作期间生成的驱动力。传输给电磁组件的能量有利地独立于电磁组件(尤其是在电磁组件内的电磁线圈)的输入电压和温度。因此，在所有的操作条件下实现一致的性能。

这种有效的控制进而消除过度的机械应力、触点颤动以及随着时间对性能的相关不利影响，从而增大电气开关的使用寿命。而且，本实用新型有利地调节操作电磁组件所需要的能量，因此，提供了改进的能量效率。

附图说明

在后文中，参照在附图中示出的所说明的实施方式，进一步描述本实用新型，其中：

图1示出了根据本实用新型的一个实施方式的适合电气开关使用的稳压电源组件的示意图；

图2示出了根据本实用新型的一个实施方式的控制装置的示意图；

图3A-3C示出了根据本实用新型的一个实施方式的控制逻辑以及用于根据基于速率的电流调节技术操作稳压电源组件的两个控制参数的变化的示意图；

图4A-4B示出了根据本实用新型的一个实施方式的控制逻辑以及用于根据基于阈值的电流调节技术操作稳压电源组件的单个控制参数的变化的示意图；

图5示出了描述根据本实用新型的一个实施方式的用于提供适合于供电气开关使用的稳压电源组件的方法的流程图；

图6示出了描述根据本实用新型的一个实施方式的用于根据基于速率的电流调节技术生成切换控制信号的方法的流程图；以及

图7示出了描述根据本实用新型的一个实施方式的用于根据基于阈值的电流调节技术生成切换控制信号的方法的流程图。

具体实施方式

参照附图，描述了各种实施方式，其中，相同的参考数字在全文中用于表示相同的部件。在以下描述中，为了解释的目的，提出了多个具体细节，以便彻底理解一个或多个实施方式。显然，没有这些具体细节，也可以实践这些实施方式。

参照图1，提供了电气开关100的局部示意图。电气开关100包括电磁组件102和稳压电源组件104。稳压电源组件104包括开关装置106、取样装置108以及控制装置110。此外，稳压电源组件104包括续流装置112和全波整流装置114。

除了电磁组件102和稳压电源组件104以外，电气开关100还包括各种其他元件。然而，为了描述清楚，在相邻的示图中，未示出这些额外的元件。

电气开关100包括至少一对固定触头以及在打开位置与关闭位置之间可移动的相应的至少一个活动触头。在关闭的位置中，活动触头通过桥接的方式在固定触头之间建立电气流动路径。

电磁组件102可操作地耦合至活动触头，并且被配置为在其打开位置和关闭位置中的一个中操作电气开关100，并且在其之间实现过渡。尤其地，在将电压提供给在电磁组件102内的电磁线圈C时，电磁组件102生成驱动力，以将活动触头从打开位置移动到关闭位置。电磁组件102在电气开关100的关闭位置期间继续提供驱动力，以保持关闭位置。最后，在电气开关100需要过渡到打开位置时，去除施加给电磁组件102的电压，以便活动触头返回打开位置。如在前述描述中所述，在本领域中众所周知电气开关100的操作。

如上所述，将稳压电源提供给电磁组件102，以便电磁组件102提供最佳驱动力，这是必不可少的。这通过稳压电源组件104实现，现在详细地进行描述。

稳压电源组件104包括输入终端T1、T2，在输入终端上施加输入电压Vin。输入终端T1、T2连接至全波整流装置114。

稳压电源组件104进一步包括输出终端T3、T4。全波整流装置114的输出通过开关装置106和取样装置108的串联连接而连接至输出终端T3、T4。此外，续流装置112连接在输出终端T3、T4上。控制装置110可操作地耦合至输入终端T1、T2、开关装置106、取样装置108以及续流装置112。

输出终端T3、T4耦合至电磁组件102的各个输入终端，以给其提供输出电压Vout。

在本实用新型的各种实施方式中，输入电压Vin是直流电压和交流电压中的一个。

将输入电压Vin施加给全波整流装置114，以实现单向电压。可以使用在本领域中已知的任何合适的技术，实现全波整流装置114。在本实用新型的一个示例性实施方式中，使用桥式整流器。显然，全波整流装置114有利地能够将交流电压以及直流电压用作输入电压Vin，来操作稳压电源组件104。

能操作开关装置106用于切换提供给电磁组件102的输出电压Vout，以便在电磁组件102内并且尤其在电磁线圈C内建立激励电流。开关装置106基于从控制装置110中接收的切换控制信号进行操作，稍后在以下描述中进行解释。在本实用新型的一个示例性实施方式中，晶体管Q1用于 实现开关装置106。将切换控制信号应用于晶体管Q1的栅极终端中，同时建立从晶体管Q1的源极到漏极的电流路径。

取样装置108被配置为给在电磁组件102内建立的激励电流连续地取样。在本实用新型的一个示例性实施方式中，取样装置108包括与开关装置106串联的电阻器R。在电阻器R上的电压降由控制装置110取样，并且从中获得激励电流。

控制装置110具有至少两个输入端口P1、P2以及至少两个输出端口S1、S2。控制装置110在输入端口P1处给输入电压Vin取样。此外，控制装置110给激励电流连续地取样，以通过输入端口P2获得其连续的样本。此外，在一个实施方式中，控制装置110储存激励电流的至少一个先前的样本。控制装置110被配置为基于比较激励电流的瞬时样本和激励电流的阈值电流基准和/或至少一个先前的样本，生成切换控制信号。通过输出端口S1输出切换控制信号。此外，控制装置提供续流控制信号，以在输出端口S2处控制续流装置112。在本实用新型的一个示例性实施方式中，使用微控制器实现控制装置110。在图2中示出了与本实用新型相关的在微控制器内的各种逻辑模块。

参照图2，示出了根据本实用新型的一个示例性实施方式的控制装置的示意图。控制装置110包括多路复用器202、模数转换器204、逻辑模块206、计数器208以及比较器210。

这两个输入端口P1、P2连接至多路复用器202。如上所述，通过输入端口P1给输入电压Vin取样，并且通过输入端口P2给激励电流取样。多路复用器202从逻辑模块206接收信号选择信号，根据该信号，对输入电压Vin和激励电流中的一个取样并且将其提供给模数转换器204。模数转换器204进而将模拟信号转换成数字信号，并且提供给逻辑模块206。 应注意的是，逻辑模块206被配置为通过合适的方式将取样触发器提供给模数转换器204。

在相邻的示图中描述的示例性实施方式中，控制装置110为使得切换控制信号为脉宽调制信号。在这个实施方式中，计数器208生成锯齿形载波信号，并且逻辑模块206生成占空比调节信号。将计数器208和逻辑模块206的信号提供给比较器210，该比较器产生脉宽调制信号。该脉宽调制信号通过输出端口S1输出，并且用作为切换控制信号。

此外，逻辑模块206通过输出端口S2直接输出续流的控制信号。

应注意的是，在本领域中也众所周知用于生成脉宽调制信号的各种技术，并且虽然为了示例性的目的，示出了一种技术，但是可以使用任何合适的技术，并且所有这种技术正好在本实用新型的范围内。

返回图1，如上所述，续流装置112在输出终端T3、T4之上连接。因此，续流装置112在电磁组件102上有效地耦合，因此，为激励电流提供续流电流流动路径。

续流装置112包括晶体管Q2、与晶体管Q2串联的二极管D以及连接在晶体管Q2的源极和漏极上的压敏电阻器VAR。晶体管Q2的栅极连接至由控制装置110提供的输出端口S2，并且从中接收续流的控制信号。

在打开晶体管Q2时，通过晶体管Q2和二极管D建立低阻抗续流电流流动路径。另一方面，在关闭晶体管Q2时，通过压敏电阻器VAR和二极管D建立高阻抗的续流电流流动路径。因此，基于从控制装置110中接收的续流的控制信号，能够在高阻抗模式和低阻抗模式中的一个中操作续流装置112。

根据本实用新型的技术，能够根据两种不同的技术，即基于速率的电流调节技术以及基于阈值的电流调节技术操作稳压电源组件104。现在分别参照图3A-3C和图4A-4B详细地描述这两种技术中的每个。

参照图3A到3C，根据本实用新型的一个实施方式，描绘了显示出逻辑模块206内实现的控制逻辑以及用于基于速率的电流调节技术操作稳压电源组件的两个控制参数的变化的示意图。

根据基于速率的电流调节技术，通过监控激励电流的变化率，调节在电磁组件102内建立的激励电流。

在这种技术中，限定两个控制参数，即，阈值电流基准以及激励电流的期望变化率。

在图3B中示出在电气开关100的操作期间的阈值电流基准的一个示例性变化。如图3B中所示，阈值电流基准I(ref)被配置为使阈值电流基准I(ref)保持为第一值I(c)，然后，减小为第二值I(h)。

在本实用新型的一个示例性实施方式中，阈值电流基准I(ref)的这种变化基于在开始从打开位置过渡到关闭位置之后的经过时间。在一个替换的实施方式中，通过合适的方式跟踪活动触头的空间位置，并且阈值电流基准I(ref)基于活动触头的空间位置而改变。

实际上，在从打开位置过渡到关闭位置期间，阈值电流基准I(ref)保持为第一值I(c)，并且在过渡到关闭位置之后，减小为第二值I(h)。

重要的是，应该注意仅仅在活动与固定触头之间的初始啮合(在图3B中描述为Xc)之后经过充足的时间周期之后，阈值电流基准I(ref)减小为第二值I(h)，以促进达到稳定状态，以便尽可能减小触点颤动等 的影响。此外，应注意的是，阈值电流基准的第二值I(h)为使得足以保持电气开关100的关闭位置。

同样，在图3C中显示了在电气开关100的操作期间的激励电流的期望变化率的一个示例性变化。如图3C中所示，激励电流的期望变化率di/dt(所期望的)被配置为在从打开位置过渡到关闭位置期间，实现激励电流的恒定变化率。

应注意的是，如图3C中所示，激励电流的期望变化率di/dt(所期望的)的变化实际上是示例性的，并且可以限定出任何期望的变化函数。

在本实用新型的一个实施方式中，激励电流的期望变化率di/dt(所期望的)的这种变化基于在开始从打开位置过渡到关闭位置之后的经过时间。在一个替换的实施方式中，通过合适的方式跟踪活动触头的空间位置，并且激励电流的期望变化率di/dt(所期望的)基于活动触头的空间位置而改变。

现在，参照在图3A中所示的控制图，在求和点302，比较阈值电流基准I(ref)和瞬时样本S(i)，并且计算在其间的差异。相似的，在求和点304，计算在瞬时样本S(i)与先前的样本S(i-1)之间的差值。如下所述，将求和点302和304的输出提供给控制块306，该控制块实现期望的控制功能。

在激励电流的瞬时样本S(i)等于或大于阈值电流基准I(ref)时，从逻辑模块206中输出的占空比调节信号与低占空比对应。因此，在控制装置110的输出端口S1处可使用的切换控制信号被配置为以低占空比操作开关装置106。

另一方面，在激励电流的瞬时样本S(i)小于阈值电流基准I(ref)时，基于在瞬时样本S(i)与至少一个先前的样本S(i-1)之间的比较，控制块306确定激励电流的实际变化率di/dt(实际的)。

比较激励电流的实际变化率di/dt(实际的)和激励电流的期望变化率di/dt(所期望的)。

在激励电流的实际变化率di/dt(实际的)等于或大于激励电流的期望变化率di/dt(所期望的)时，从逻辑模块206中输出的占空比调节信号与低占空比对应。因此，在控制装置110的输出端口S1处可使用的切换控制信号被配置为以低占空比操作开关装置106。

另一方面，在激励电流的实际变化率di/dt(实际的)小于激励电流的期望变化率di/dt(所期望的)时，从逻辑模块206中输出的占空比调节信号与高占空比对应。因此，在控制装置110的输出端口S1处可使用的切换控制信号被配置为以高占空比操作开关装置106。

参照图4A和4B，根据本实用新型的一个实施方式，示出显示了逻辑模块206内实现的控制逻辑以及用于根据基于阈值的电流调节技术操作稳压电源组件的单个控制参数的变化的示意图。

根据基于阈值的电流调节技术，通过比较激励电流和变化的阈值电流基准，调节在电磁组件102内建立的激励电流。

在这种技术中，限定单个控制参数，即，阈值电流基准。

在图4B中显示了在电气开关100的操作期间的阈值电流基准的一个示例性变化。如图4B中所示，阈值电流基准I(ref)被配置为在从电气开关100的打开位置到关闭位置的至少一部分过渡期间，使阈值电流基准 I(ref)从初始值I(i)增大为最终值I(f)，并且在过渡到所述关闭位置之后，从最终值I(f)减小至保持值I(h)。

在图4B中所示的示例性实施方式中，在活动与固定触头之间的初始啮合之前，阈值电流基准I(ref)实现最终值I(f)，并且然后，保持恒定，直到电气开关100稳定地过渡到关闭位置。

在本实用新型的一个实施方式中，阈值电流基准I(ref)的这种变化基于在开始从打开位置过渡到关闭位置之后的经过时间。在一个替换的实施方式中，通过合适的方式跟踪活动触头的空间位置，并且阈值电流基准I(ref)基于活动触头的空间位置而改变。

重要的是，应该注意仅仅在活动与固定触头之间的初始啮合(在图4B中描述为Xc)之后经过充足的时间周期之后，阈值电流基准I(ref)减小为保持值I(h)，以便于达到稳定状态，以便尽可能减小触点颤动等的影响。此外，应注意的是，阈值电流基准的第二值I(h)为使得足以保持电气开关100的关闭位置。

现在，参照在图4A中所示的控制逻辑，在求和点402，比较阈值电流基准I(ref)的瞬时值和瞬时样本S(i)，并且计算在其间的差异。如下所述，将求和点402的输出提供给控制块404，该控制块实现期望的控制功能。

在激励电流的瞬时样本S(i)等于或大于阈值电流基准I(ref)时，从逻辑模块206中输出的占空比调节信号与低占空比对应。因此，在控制装置110的输出端口S1处可使用的切换控制信号被配置为以低占空比操作开关装置106。

另一方面，在激励电流的瞬时样本S(i)小于阈值电流基准I(ref)时，从逻辑模块206中输出的占空比调节信号与高占空比对应。因此，在 控制装置110的输出端口S1处可使用的切换控制信号被配置为通过高占空比操作开关装置106。

应注意的是，基于与电磁组件102相关联的各种机械和电气参数，配置控制参数，即，结合图3B和3C解释的阈值电流基准I(ref)和激励电流的期望变化率di/dt(所期望的)；以及结合图4B解释的阈值电流基准I(ref)。

返回图1，如结合3A到4B所描述的，基于比较所述激励电流的瞬时样本和所述激励电流的阈值电流基准和/或至少一个先前的样本，控制装置110生成切换控制信号。

应注意的是，通过足够高的频率根据在前述描述中描述的技术给激励电流取样并且修改切换控制信号，以在所需要的激励电流的实际激励电流中提供严格的控制和可忽略的偏差。同样，应注意的是，切换控制信号的频率可以远远高于对激励电流取样的频率。在一个实例中，切换控制信号具有16KHz的频率，而以1.6KHz给激励电流取样。通常，取样频率应促使基于电磁组件102的电气惯性，在激励电流的两个连续样本之间提供充足的时间间隔，用于在其内明显的变化。

同样，如上所述，在一个示例性实施方式中，切换控制信号是脉宽调制信号。在切换控制信号应用于开关装置106中时，在切换控制信号的‘打开’期间，激励电流流过晶体管Q1和电阻器R，然而，在切换控制信号的‘关闭’期间，续流装置112提供续流电流流动路径，以保持电流的连续性，并且避免在电磁线圈C内的激励电流的突然中断造成突然的电压冲击和其他不期望的影响。

在从打开位置过渡到关闭位置期间并且在关闭位置期间，续流装置112可取地为激励电流提供低阻抗电流流动路径。另一方面，在需要关闭电气开关100时，或者换言之，在电气开关100中实现从关闭位置过渡到 打开位置时，续流装置112可取地提供高阻抗路径，以使激励电流快速衰减。

因此，控制装置110在输出端口S2处提供续流的控制信号，以便在从打开位置过渡到关闭位置期间并且在关闭位置期间，续流装置在低阻抗模式中运行，并且进一步以便在从关闭位置过渡到打开位置期间，续流装置在高阻抗模式中运行。

尤其地，在从打开位置过渡到关闭位置期间，而且，在关闭位置期间，续流控制信号使晶体管Q2保持在导电状态中，因此，通过晶体管Q2和二极管D建立低阻抗路径。另一方面，在从关闭位置过渡到打开位置期间，续流控制信号使晶体管Q2保持在非导电状态中，因此，通过压敏电阻器VAR和二极管D建立高阻抗路径，因此，使激励电流快速衰减。

显然，在要关闭电气开关100时，撤销输入电压Vin。控制装置110感测这个变化，因此，将切换控制信号设为关闭晶体管Q1的这种值。同时，续流控制信号也被设为也关闭晶体管Q2的这种值。这确保在电磁组件102内建立的激励电流快速衰减，并且电气开关100从关闭位置过渡到打开位置。

现在，参照图5，根据本实用新型的一个实施方式，示出描述了用于提供适合于电气开关使用的稳压电源组件的方法的流程图。电气开关包括电磁组件，其被配置为在其打开位置和关闭位置中的一个中操作电气开关并且在其间实现过渡。

在步骤502中，配置一个或多个控制参数。如结合图3A-3C和图4A-4B所解释的，本实用新型提供了两种不同的技术，即，基于速率的电流调节技术以及基于阈值的电流调节技术。根据应遵循的期望的技术，配置控制参数。

在第一实施方式中，根据基于速率的电流调节技术，通过监控激励电流的变化率，调节在电磁组件内建立的激励电流。在这种技术中，限定两个控制参数，即，阈值电流基准以及激励电流的期望变化率。

阈值电流基准被配置为在从打开位置过渡到关闭位置期间，使阈值电流基准保持在第一值，并且在过渡到关闭位置之后，减小至第二值。同时，在从打开位置过渡到关闭位置期间，还配置激励电流的期望变化率。

在第二实施方式中，根据基于阈值的电流调节技术，通过比较激励电流和变化的阈值电流基准，调节在电磁组件内建立的激励电流。在这种技术中，限定单个控制参数，即，阈值电流基准。

在这种情况下，阈值电流基准被配置为在从打开位置到关闭位置的至少一部分过渡期间，使阈值电流基准从初始值增大为最终值，并且在过渡到关闭位置之后，从最终值减小为保持值。

在步骤504中，切换提供给电磁组件的输出电压，以便在其内建立激励电流，其中，输出电压基于切换控制信号进行切换。

在本实用新型的一个实施方式中，这个步骤进一步包括接收输入电压，作为直流电源和/或交流电源，并且从中生成输出电压，以便输出电压是单向。

在本实用新型的一个实施方式中，这个步骤进一步包括为激励电流提供续流电流流动路径。如在前述描述中详细地所解释的，续流电流流动路径基于续流的控制信号，在高阻抗模式和低阻抗模式中的一个内可操作。在从打开位置过渡到关闭位置期间并且在关闭位置期间，在低阻抗模式中配置续流电流流动路径，并且在从关闭位置过渡到打开位置期间，进一步在高阻抗模式中配置续流电流流动路径。

在步骤506中，给激励电流连续地取样。

在步骤508中，基于比较激励电流的瞬时样本和激励电流的阈值电流基准和/或至少一个先前的样本，生成切换控制信号。

从开始从打开位置过渡到关闭位置开始，反复地执行步骤504到508，直到基于输入电压的撤销或用于其的任何其他合适的关闭信号，电开关过渡回打开位置。

分别结合图6和图7，解释为基于速率的以及基于阈值的电流调节技术生成切换控制信号的控制逻辑。

图6示出了描述根据本实用新型的一个实施方式的用于根据基于速率的电流调节技术生成切换控制信号的方法的流程图。

在步骤602中，比较激励电流的瞬时样本和阈值电流基准。

然后，在激励电流的瞬时样本等于或大于阈值电流基准时，在步骤610中，切换控制信号被配置为提供低占空比。

另一方面，在激励电流的瞬时样本小于阈值电流基准时，在步骤604，确定激励电流的实际变化率。基于在激励电流的瞬时样本与至少一个先前的样本之间的比较，确定激励电流的实际变化率。

随后，在步骤606，比较激励电流的实际变化率和激励电流的期望变化率。

在激励电流的实际变化率等于或大于激励电流的期望变化率时，之后在步骤610，切换控制信号被配置为提供低占空比。

另一方面，在激励电流的实际变化率小于激励电流的期望变化率时，之后在步骤608中，切换控制信号被配置为提供高占空比。

现在，参照图7，根据本实用新型的一个实施方式，示出了描述用于根据基于阈值的电流调节技术生成切换控制信号的方法的流程图。

在步骤702，比较激励电流的瞬时样本和阈值电流基准。

在激励电流的瞬时样本等于或大于阈值电流基准的瞬时值时，之后在步骤706中，切换控制信号被配置为提供低占空比。

另一方面，在激励电流的瞬时样本小于阈值电流基准的瞬时值时，切换控制信号被配置为提供高占空比。

应注意的是，在图6和图7中提及的各种步骤中，阈值电流基准I(ref)的值与从分别在图3B和图4B中显示的阈值电流基准I(ref)的变化中获得的其瞬时值对应。

鉴于在本文中提供的描述，现在要理解的是，通过有效地调节在电磁组件内建立的激励电流，本实用新型促进有效地控制在电气开关内传输给电磁组件的能量。因此，本实用新型优化在关闭操作期间提供给活动触头的动能增益。传输给电磁组件的能量有利地独立于电磁组件(尤其是在电磁组件内的电磁线圈)的输入电压和温度。因此，在所有的操作条件下实现一致的性能。

这种有效的控制进而能够消除过度的机械应力、触点颤动以及随着时间对性能的相关不利影响，从而增大电气开关的使用寿命。此外，本实用新型有利地调节操作电磁组件所需要的能量，因此，提供了改进的能量效率。

虽然参照某些实施方式，详细描述了本实用新型，但是应理解的是，本实用新型不限于那些实施方式。鉴于本公开，在不背离本实用新型的范围和精神的情况下，本领域的技术人员会知晓很多修改和变化。因此，本实用新型的范围由随后的权利要求(而非由前面的描述)表示。在权利要求的等同的意义和范围内的所有变更、修改以及变化要视为在其范围内。

Claims (13)

1.一种适用于电气开关(100)中的稳压电源组件(104)，所述电气开关(100)包括电磁组件(102)，该电磁组件配置为在该电磁组件的打开位置和关闭位置中的一个中操作所述电气开关(100)并且在所述打开位置和所述关闭位置之间实现过渡，其特征在于，所述稳压电源组件(104)包括：

开关装置(106)，能够操作该开关装置用于切换提供给电磁组件的输出电压(Vout)，以便在该电磁组件内建立激励电流，其中，基于切换控制信号操作所述开关装置(106)，

取样装置(108)，该取样装置配置为对所述激励电流连续地取样，以及

控制装置(110)，该控制装置配置为基于将所述激励电流的瞬时样本(S(i))与所述激励电流的阈值电流基准(I(ref))和/或至少一个先前的样本(S(i-1))进行比较，生成所述切换控制信号。

2.根据权利要求1所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，所述阈值电流基准(I(ref))配置为在从所述打开位置过渡到所述关闭位置期间，使所述阈值电流基准(I(ref))保持为第一值(I(c))，并且在过渡到所述关闭位置之后，减小至第二值(I(h))，并且其中，在从所述打开位置过渡到所述关闭位置期间，配置所述激励电流的期望的变化率。

3.根据权利要求2所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，在所述激励电流的所述瞬时样本(S(i))等于或大于所述阈值电流基准(I(ref))时，所述切换控制信号配置为通过低占空比操作所述开关装置(106)。

4.根据权利要求2或3所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，所述控制装置(110)进一步配置为在所述激励电流的所述瞬时样本(S(i))小于所述阈值电流基准(I(ref))时，确定所述激励电流的实际变化率，其中，基于所述激励电流的所述瞬时样本(S(i))与所述至少一个先前的样本(S(i-1))之间的所述比较，确定所述激励电流的所述实际变化率，并且比较所述激励电流的所述实际变化率和所述激励电流的所述期望的变化率，并且其中，

在激励电流的所述实际变化率等于或大于激励电流的所述期望的变化率时，所述切换控制信号配置为通过低占空比操作所述开关装置(106)，并且

在激励电流的所述实际变化率小于激励电流的所述期望的变化率时，所述切换控制信号配置为通过高占空比操作所述开关装置(106)。

5.根据权利要求1所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，所述阈值电流基准(I(ref))配置为在从所述打开位置到所述关闭位置的至少一部分过渡期间，使所述阈值电流基准(I(ref))从初始值(I(i))增大至最终值(I(f))，并且在过渡到所述关闭位置之后，从所述最终值(I(f))减小至保持值(I(h))。

6.根据权利要求5所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，在所述激励电流的所述瞬时样本(S(i))等于或大于所述阈值电流基准(I(ref))的瞬时值时，所述切换控制信号配置为通过低占空比操作所述开关装置(106)。

7.根据权利要求5或6所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，在所述激励电流的所述瞬时样本(S(i))小于所述阈值电流基准(I(ref))的瞬时值时，所述切换控制信号被配置为通过高占空比操作所述开关装置(106)。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，进一步包括续流装置(112)，该续流装置耦合在所述电磁组件(102)上，用于为所述激励电流提供续流电流流动路径，并且其中，能够基于续流控制信号在高阻抗模式和低阻抗模式中的一个中操作所述续流装置(112)。

9.根据权利要求7所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，进一步包括续流装置(112)，该续流装置耦合在所述电磁组件(102)上，用于为所述激励电流提供续流电流流动路径，并且其中，能够基于续流控制信号在高阻抗模式和低阻抗模式中的一个中操作所述续流装置(112)。

10.根据权利要求9所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，所述控制装置(110)进一步配置为给所述续流装置(112)提供所述续流控制信号，以便在从所述打开位置过渡到所述关闭位置期间并且在所述关闭位置期间，所述续流装置(112)在所述低阻抗模式中操作，并且进一步以便在从所述关闭位置过渡到所述打开位置期间，所述续流装置(112)在所述高阻抗模式中操作。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，进一步包括全波整流装置(114)，该全波整流装置配置为接收作为直流电源和/或交流电源的输入电压(Vin)，并且从中生成所述输出电压(Vout)，以便所述输出电压(Vout)是单向。

12.根据权利要求10所述的稳压电源组件(104)，其特征在于，进一步包括全波整流装置(114)，该全波整流装置配置为接收作为直流电源和/或交流电源的输入电压(Vin)，并且从中生成所述输出电压(Vout)，以便所述输出电压(Vout)是单向。

13.一种包括根据权利要求1到12中任一项所述的稳压电源组件(104)的电气开关(100)。