CN207587633U - 直流接触器及其驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种直流接触器及其驱动电路，该驱动电路包括第一直流电源、分压电阻、储能电容和可控开关；所述分压电阻的一端与所述第一直流电源的输出端电性连接，所述分压电阻的另一端分别与所述储能电容的一端以及所述可控开关的输入端电性连接，所述储能电容的另一端接地，所述可控开关的输出端通过直流接触器的线圈接地。本申请实施例可减小直流接触器的线圈发热，同时还可以提高驱动的可靠性。

Description

直流接触器及其驱动电路
技术领域
本申请涉及直流接触器技术领域，尤其是涉及一种直流接触器及其驱动电路。
背景技术
直流接触器是通过给线圈接入直流电，控制触点吸合的电控器件，广泛用于通讯电源、电动汽车、充电桩、光伏电站等电控系统。
现有的直流接触器的驱动多采用直接驱动的方式，即直接采用固定的直流电压为直流接触器的线圈供电。一般的，由于直流接触器的线圈线径较细、匝数较多、线圈电阻较大，因此采用上述驱动方式容易导致直流接触器的线圈消耗较大的功率，线圈发热严重，从而缩减其使用寿命，影响系统的可靠性。
此外，目前也有采用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调整)驱动的方式，即直流接触器的驱动电路给定一定频率的矩形电压信号，通过调节电压脉宽，控制接触器吸合的平均电压、电流的大小。虽然PWM的这种矩形电压可以降低直流接触器的线圈输入功率，从而可以有利于减少线圈发热。然而，采用PWM方式驱动的直流接触器会带来另一个问题：即在PWM开闭期间，直流接触器触点也伴随PWM的开启和断开而产生高频的跳动，从而降低了直流接触器驱动的可靠性。
实用新型内容
本申请实施例的目的在于提供一种直流接触器及其驱动电路，以实现在减小直流接触器的线圈发热的同时，提高驱动的可靠性。
为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种直流接触器驱动电路，包括第一直流电源、分压电阻、储能电容和可控开关；所述分压电阻的一端与所述第一直流电源的输出端电性连接，所述分压电阻的另一端分别与所述储能电容的一端以及所述可控开关的输入端电性连接，所述储能电容的另一端接地，所述可控开关的输出端通过直流接触器的线圈接地。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第二直流电源，所述第二直流电源与所述可控开关的输入端电性连接。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第二直流电源的输出端电性连接，所述第一二极管的负极与所述可控开关的输入端电性连接。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述线圈的输出端电性连接，所述第二二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
另一方面，本申请实施例还提供了另一种直流接触器驱动电路，包括第一直流电源、分压电阻、储能电容和可控开关；所述分压电阻的一端与所述第一直流电源的输出端电性连接，所述分压电阻的另一端分别与所述储能电容的一端以及直流接触器的线圈的输入端电性连接，所述储能电容的另一端接地，所述线圈的输出端通过所述可控开关接地。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第二直流电源，所述第二直流电源与所述可控开关的输入端电性连接。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第二直流电源的输出端电性连接，所述第一二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述线圈的输出端电性连接，所述第二二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
另一方面，本申请实施例提供了一种直流接触器，包括线圈和直流接触器驱动电路，所述直流接触器驱动电路包括第一直流电源、分压电阻、储能电容和可控开关；所述分压电阻的一端与所述第一直流电源的输出端电性连接，所述分压电阻的另一端分别与所述储能电容的一端以及所述可控开关的输入端电性连接，所述储能电容的另一端接地，所述可控开关的输出端通过所述线圈接地。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第二直流电源，所述第二直流电源与所述可控开关的输入端电性连接。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第二直流电源的输出端电性连接，所述第一二极管的负极与所述可控开关的输入端电性连接。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述线圈的输出端电性连接，所述第二二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
另一方面，本申请实施例还提供了另一种直流接触器，包括线圈和直流接触器驱动电路，所述直流接触器驱动电路包括第一直流电源、分压电阻、储能电容和可控开关；所述分压电阻的一端与所述第一直流电源的输出端电性连接，所述分压电阻的另一端分别与所述储能电容的一端以及所述线圈的输入端电性连接，所述储能电容的另一端接地，所述线圈的输出端通过所述可控开关接地。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第二直流电源，所述第二直流电源与所述可控开关的输入端电性连接。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第二直流电源的输出端电性连接，所述第一二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
较佳的，所述直流接触器驱动电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述线圈的输出端电性连接，所述第二二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，基于本申请实施例的直流接触器驱动电路的结构，在初始状态下，可控开关处于断开状态，则直流接触器也处于断开状态，第一直流电源输出经过分压电阻对储能电容充电，直至储能电容上的电压达到第一直流电源的输出电压为止；当闭合可控开关，由于储能电容两端电压不能突变，储能电容两端电压的会瞬间施加在直流接触器的线圈的两端，使得直流接触器可迅速可靠闭合；直流接触器的线圈通电后变为阻性负载，且线圈电阻和分压电阻进行分压，根据电阻的分压原理可知线圈电阻上分得电压略大于直流接触器的最小维持电压，因此使得直流接触器能够维持吸合状态，因此在闭合后输入至线圈的电压得以降低，从而大幅减小了线圈的发热量，进而提高了直流接触器的使用寿命和可靠性。并且，本申请实施例采用的是直流驱动而不是PWM驱动，因而本申请实施方式在实现减小线圈的发热量的同时，还提高了驱动的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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。在附图中：
图1为本申请一些实施方式中直流接触器驱动电路的电路原理图；
图2为本申请另一些实施方式中直流接触器驱动电路的电路原理图；
图3为本申请另一些实施方式中直流接触器驱动电路的电路原理图；
图4为本申请另一些实施方式中直流接触器驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
参考图1所示，在本申请一实施方式中，本申请实施例的直流接触器J1可以包括线圈L1和直流接触器驱动电路。所述直流接触器驱动电路可以包括第一直流电源U1、分压电阻R1、储能电容C1和可控开关K1。所述分压电阻R1的一端与所述第一直流电源U1的输出端电性连接，所述分压电阻R1的另一端分别与所述储能电容C1的一端以及所述可控开关K1的输入端电性连接，所述储能电容C1的另一端接地，所述可控开关K1的输出端通过所述线圈L1接地。
请继续参考图1所示，在本申请另一实施方式中，所述直流接触器驱动电路还可以包括第二直流电源U2和第一二极管D1，所述第一二极管D1的正极与所述第二直流电源U2的输出端电性连接，所述第一二极管D1的负极与所述可控开关K1的输入端电性连接。
请继续参考图1所示，在本申请另一实施方式中，所述直流接触器驱动电路还可以包括第二二极管D2，所述第二二极管D2的正极与所述线圈L1的输出端电性连接，所述第二二极管D2的负极与所述线圈L1的输入端电性连接。所述第二二极管D2起到续流作用，以在所述直流接触器J1断开时，泄放所述直流接触器J1的线圈L1产生的感应电动势，从而避免所述感应电动势对所述可控开关K1造成冲击。
在本申请一实施方式中，所述第一直流电源U1为主用电源，其输出电压值一般可以为所述直流接触器J1的线圈L1的额定电压，以满足所述直流接触器J1吸合的需要。
在本申请一实施方式中，所述第一直流电源U2为备用电源，且其输出电压值可满足U2≥Umin+UD，以实现在所述第一直流电源U1输出电压过低时，维持所述直流接触器J1可靠吸合。其中，Umin为所述直流接触器J1吸合后的最小维持电压，UD为所述第一二极管D1的导通压降。
在本申请一实施方式中，所述分压电阻R1的阻值可满足：以实现在满足所述直流接触器J1可靠吸合的同时，尽可能将所述储能电容C1的电压降低至Umin，从而可大幅减小所述线圈L1的发热量，进而可以提高所述直流接触器J1的使用寿命和可靠性。其中，RJ为所述直流接触器J1的线圈L1的电阻。
在本申请一实施方式中，所述可控开关K1用于开启或断开直流接触器J1，在一些示例性实施方式中，所述可控开关K1例如可以为MOSFET、BJT、IGBT、光耦、可控硅、继电器等电子开关器件。
结合图3所示，在一示例性实施方式中，设直流接触器J1的线圈L1的额定电压为U1＝24V，最小维持电压为Umin＝4V，线圈L1的电阻为RJ＝100Ω，第一二极管D1的导通压降为UD＝0.7V，相应的，第一直流电源U1的输出电压为+24V。则根据条件U2≥Umin+UD可知U2≥4.7V，因此，本实施方式中可将第二直流电源U2的输出电压设定为U2＝5V。根据条件可知R1≤500Ω，因此，本实施方式中可设定R1＝400Ω。此外，本实施方式中可选用P型MOSFET作为可控开关。
在初始状态下，可控开关K1处于断开状态，则直流接触器J1也处于断开状态，第一直流电源U1输出的24V经过分压电阻R1对储能电容C1充电，直至储能电容C1上的电压达到24V为止。
当闭合可控开关K1，由于储能电容C1两端电压不能突变，24V电压瞬间施加在直流接触器J1的线圈L1的两端，使得直流接触器J1可迅速可靠闭合。直流接触器J1的线圈L1通电后变为阻性负载，其电阻RJ和分压电阻R1进行分压，根据电阻的分压原理可知，电阻RJ上分得电压为4.8V，即电容C1上端的电压为4.8V(忽略可控开关K1的导通内阻)，大于最小维持电压Umin，因此使得直流接触器J1能够维持吸合状态。同时由于第一二极管D1的压降为0.7V，所以第一二极管D1不导通，此时不消耗第二直流电源U2的电能。而当第一直流电源U1输出电压过低，以至于导致在线圈L1的电阻RJ上分得的电压减小至小于4.3V时，此时第一二极管D1导通，储能电容C1上端的电压变为4.3V，同样大于最小维持电压Umin，也能够继续维持直流接触器J1的可靠吸合，从而可防止由于第一直流电源U1的输出电压过低而导致直流接触器J1无法吸合的问题发生，从而保证了直流驱动电路的可靠稳定。
当可控开关K1由闭合状态变为断开状态时，在第一二极管D2的续流作用下，直流接触器J1的线圈L1产生的感应电动势被泄放掉，储能电容C1通过分压电阻R1进行充电，并将电压抬升至第一直流电源U1的输出电压，即恢复至初始状态。
结合图2所示，在本申请另一些实施方式中，作为图1所示实施方式的变形，所述可控开关K1的位置可作调整。在这些实施方式中，所述直流接触器驱动电路同样可以包括第一直流电源U1、分压电阻R1、储能电容C1和可控开关K1；所述分压电阻R1的一端与所述第一直流电源U1的输出端电性连接，所述分压电阻R1的另一端分别与所述储能电容C1的一端以及所述线圈L1的输入端电性连接，所述储能电容C1的另一端接地，所述线圈L1的输出端通过所述可控开关K1接地。
在本申请一实施方式中，所述直流接触器驱动电路还可以包括第二直流电源U2和第一二极管D1，所述第一二极管D1的正极与所述第二直流电源U2的输出端电性连接，所述第一二极管D1的负极与所述线圈L1的输入端电性连接。
在本申请一实施方式中，所述直流接触器驱动电路还可以包括第二二极管D2，所述第二二极管D2的正极与所述线圈L1的输出端电性连接，所述第二二极管D2的负极与所述线圈L1的输入端电性连接。
结合图4所示，作为图3所示直流接触器驱动电路的一种示例性实施方式，其将可控开关K1置于底端，本实施例选用N型MOSFET作为可控开关K1。由于图3和图4的实施原理与图1和图2的实施原理相同，在此不再赘述。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的部件或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种部件或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的部件或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (16)

1.一种直流接触器驱动电路，其特征在于，包括第一直流电源、分压电阻、储能电容和可控开关；所述分压电阻的一端与所述第一直流电源的输出端电性连接，所述分压电阻的另一端分别与所述储能电容的一端以及所述可控开关的输入端电性连接，所述储能电容的另一端接地，所述可控开关的输出端通过直流接触器的线圈接地。
2.如权利要求1所述的直流接触器驱动电路，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第二直流电源，所述第二直流电源与所述可控开关的输入端电性连接。
3.如权利要求2所述的直流接触器驱动电路，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第二直流电源的输出端电性连接，所述第一二极管的负极与所述可控开关的输入端电性连接。
4.如权利要求1至3任一项所述的直流接触器驱动电路，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述线圈的输出端电性连接，所述第二二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
5.一种直流接触器驱动电路，其特征在于，包括第一直流电源、分压电阻、储能电容和可控开关；所述分压电阻的一端与所述第一直流电源的输出端电性连接，所述分压电阻的另一端分别与所述储能电容的一端以及直流接触器的线圈的输入端电性连接，所述储能电容的另一端接地，所述线圈的输出端通过所述可控开关接地。
6.如权利要求5所述的直流接触器驱动电路，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第二直流电源，所述第二直流电源与所述可控开关的输入端电性连接。
7.如权利要求6所述的直流接触器驱动电路，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第二直流电源的输出端电性连接，所述第一二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
8.如权利要求5至7任一项所述的直流接触器驱动电路，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述线圈的输出端电性连接，所述第二二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
9.一种直流接触器，包括线圈和直流接触器驱动电路，其特征在于，所述直流接触器驱动电路包括第一直流电源、分压电阻、储能电容和可控开关；所述分压电阻的一端与所述第一直流电源的输出端电性连接，所述分压电阻的另一端分别与所述储能电容的一端以及所述可控开关的输入端电性连接，所述储能电容的另一端接地，所述可控开关的输出端通过所述线圈接地。
10.如权利要求9所述的直流接触器，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第二直流电源，所述第二直流电源与所述可控开关的输入端电性连接。
11.如权利要求10所述的直流接触器，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第二直流电源的输出端电性连接，所述第一二极管的负极与所述可控开关的输入端电性连接。
12.如权利要求9至11任一项所述的直流接触器，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述线圈的输出端电性连接，所述第二二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
13.一种直流接触器，包括线圈和直流接触器驱动电路，其特征在于，所述直流接触器驱动电路包括第一直流电源、分压电阻、储能电容和可控开关；所述分压电阻的一端与所述第一直流电源的输出端电性连接，所述分压电阻的另一端分别与所述储能电容的一端以及所述线圈的输入端电性连接，所述储能电容的另一端接地，所述线圈的输出端通过所述可控开关接地。
14.如权利要求13所述的直流接触器，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第二直流电源，所述第二直流电源与所述可控开关的输入端电性连接。
15.如权利要求14所述的直流接触器，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第二直流电源的输出端电性连接，所述第一二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
16.如权利要求13至15任一项所述的直流接触器，其特征在于，所述直流接触器驱动电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述线圈的输出端电性连接，所述第二二极管的负极与所述线圈的输入端电性连接。
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