CN214313063U - 直流接触器用线圈节能电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于接触器驱动电路技术领域，具体涉及一种直流接触器用线圈节能电路。直流接触器用线圈节能电路，包括单片机微处理器、驱动电路和线圈，驱动电路采用双通道N‑MOS管电路，单片机微处理器的信号输出端通过第一电阻连接双通道N‑MOS管电路，供电电源连接第一二极管的正极，第一二极管的负极连接第二二极管的负极，第二二极管的正极通过双通道N‑MOS管电路连接所述单片机微处理器，第二二极管与线圈并联。本实用新型解决了因节能电路板关断问题造成的接触器主触点释放时间延长问题。
Description
技术领域
本实用新型属于接触器驱动电路技术领域，具体涉及一种直流接触器用线圈节能电路。
背景技术
高压直流接触器是一种电磁式控制开关，是一种小电流控制大电流，小电压控制大电压的产品，广泛应用于新能源电动汽车、新能源充电桩、光伏储能等领域。在主负载功率较大的直流接触器产品中(60kw以上)，其线圈启动功率较大，而接触器产品一旦稳定吸合之后，其线圈仅需较小的功率即可保持产品处于吸合状态，即线圈保持功率较小，这就要求接触器线圈部分能够实现功率的自动切换。
一般接触器产品其线圈驱动存在额定电压的限制，即额定电压12Vdc的产品，其工作电压只能是9-16Vdc之间，一般应用于乘用车等12V系统中；额定电压24Vdc的产品，其工作电压只能在18-36Vdc之间，一般应用于大巴车等24V系统中，而在实际应用中，客户希望产品可以实现9-36Vdc进行工作。
基于此，行业内普遍采用PWM(脉冲宽度调制)调节输入电压占空比来实现线圈功耗可调，输入电压拓展的功能，从而实现接触器线圈节能控制以及降低线圈工作温升，提高线圈产品的使用寿命。其实现方式为，微处理器输出PWM方波，控制后端三极管Q1的打开与关断，从而控制接触器线圈的导通与断开。也有采用MOS管代替三极管的打开与关断来控制。但是这些设计仅使用单片机微处理器输出PWM，触发三极管或MOS管的打开与开断，且采用单个元器件控制方式，会导致接触器释放时间延长，造成产品主触点分离时电弧烧蚀严重，降低产品使用寿命，直接影响产品性能。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中采用PWM技术实现线圈功耗可调时造成的产品电弧烧蚀严重，导致使用寿命缩短的技术问题，目的在于提供一种直流接触器用线圈节能电路。
直流接触器用线圈节能电路，包括单片机微处理器、驱动电路和线圈，所述驱动电路采用双通道N-MOS管电路，所述单片机微处理器的信号输出端通过第一电阻连接所述双通道N-MOS管电路，供电电源连接第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接第二二极管的负极，所述第二二极管的正极通过所述双通道N-MOS管电路连接所述单片机微处理器，所述第二二极管与所述线圈并联。
本实用新型采用双通道N-MOS管电路设计，相当于采用2个N-MOS管共用作用，在单片机微处理器输出PWM信号来控制双通道N-MOS管电路开断时，能实现接触器瞬时释放目的，解决了接触器产品释放时间延长问题。
所述双通道N-MOS管电路包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的栅极分别通过第二电阻连接所述第一电阻、通过第三电阻接地，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的漏极连接所述第二NMOS管的源极，所述第二NMOS管的栅极通过第四电阻连接第三二极管的正极，所述第三二极管的负极连接所述第二二极管的正极，所述第三二极管和所述第二二极管的公共端通过第一电容接地；
所述第四电阻和所述第三二极管的公共端还连接所述第二NMOS管的源极，所述第四电阻分别并联第二电容和稳压二极管，所述第二NMOS管的栅极还通过第五电阻连接第五二极管的负极，所述第五二极管的正极连接所述第二二极管的正极。
所述供电电源通过耗尽型MOS管连接低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的输出端连接所述单片机微处理器的电源输入端。本实用新型通过耗尽型MOS管和低压差线性稳压器结合方式，为单片机微处理器提供一个稳定的电源，这样的设计直接接入线圈的输入电压，可以抑制各种感性负载和辐射等所造成的高瞬态电压。并且通过使用耗尽型MOS管，可以极大的拓展线性稳压器的输入电压范围。
所述供电电源连接第六二极管的正极，所述第六二极管的负极通过第六电阻接地；
所述第六二极管的负极还连接所述耗尽型MOS管的漏极，所述耗尽型MOS管的栅极连接所述单片机微处理器的电源输入端，所述耗尽型MOS管的源极连接所述低压差线性稳压器的输入端，所述低压差线性稳压器的输出端连接所述单片机微处理器的电源输入端，所述耗尽型MOS管的源极和所述低压差线性稳压器的输入端之间的公共端还接地。
还包括单片机ADC采样电路，所述单片机ADC采样电路的输入端连接所述供电电源，输出端连接所述单片机微处理器的信号输入端。通过单片机ADC采样电路实现线圈输入电压的采样，单片机微处理器可根据采样电压大小调节信号输出端PWM方波的占空比。
所述单片机ADC采样电路包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻串联后一端连接所述供电电源、另一端接地；
所述第二电阻和所述第三电阻的公共端连接所述单片机微处理器的信号输入端。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型采用直流接触器用线圈节能电路，作为接触器线圈的驱动电路，具有如下优点：
1、解决了因节能电路板关断问题造成的接触器主触点释放时间延长问题；
2、直接通过线圈的输入电压为单片机微处理器提供稳定电源；
3、通过采样电路实现线圈输入电压可调节目的。
附图说明
图1为本实用新型的一种驱动电路框图；
图2为本实用新型驱动电路的一种电路连接图；
图3为本实用新型一种供电电路连接图；
图4为本实用新型的单片机微处理器输出的PWM波示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
参照图1，直流接触器用线圈节能电路，包括单片机微处理器U1、驱动电路和线圈，驱动电路采用双通道N-MOS管电路Q2，单片机微处理器U1的信号输出端通过第一电阻R1连接双通道N-MOS管电路Q2，供电电源VCC连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接第二二极管D2的负极，第二二极管D2的正极通过双通道N-MOS管电路Q2连接单片机微处理器U1，第二二极管D2与线圈并联。本实用新型采用双通道N-MOS管电路Q2设计，相当于采用2个N-MOS管共用作用，在单片机微处理器U1输出PWM信号来控制双通道N-MOS管电路Q2开断时，能实现接触器瞬时释放目的，解决了接触器产品释放时间延长问题。
参照图2，本实用新型的驱动电路如下：
双通道N-MOS管电路包括第一NMOS管Q2A和第二NMOS管Q2B，第一NMOS管Q2A的栅极分别通过第二电阻R2连接第一电阻R1、通过第三电阻R3接地，第一NMOS管Q2A的源极接地，第一NMOS管Q2A的漏极连接第二NMOS管Q2B的源极，第二NMOS管Q2B的栅极通过第四电阻R4连接第三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极连接第二二极管D2的正极，第三二极管D3和第二二极管D2的公共端通过第一电容C1接地。第四电阻R4和第三二极管D3的公共端还连接第二NMOS管Q2B的源极，第四电阻R4分别并联第二电容C2和稳压二极管D4，其中稳压二极管D4的正极连接第二NMOS管Q2B的源极，稳压二极管D4的负极连接第二NMOS管Q2B的栅极。第二NMOS管Q2B的栅极还通过第五电阻R5连接第五二极管D5的负极，第五二极管D5的正极连接第二二极管D2的正极。
本实用新型单片机微处理器U1工作需要一个稳定的5Vdc电源，本实用新型通过采用耗尽型MOS管Q1和低压差线性稳压器U2结合的方式共同实现，这样的设计直接接入线圈的输入电压，可以抑制各种感性负载和辐射等所造成的高瞬态电压。并且通过使用耗尽型MOS管Q1，可以极大的拓展线性稳压器的输入电压范围：
供电电源VCC通过耗尽型MOS管Q1连接低压差线性稳压器U2，低压差线性稳压器U2的输出端连接单片机微处理器U1的电源输入端。
参照图3，供电电源VCC连接第六二极管D6的正极，第六二极管D6的负极通过第六电阻R6接地。第六二极管D6的负极还连接耗尽型MOS管Q1的漏极，耗尽型MOS管Q1的栅极连接单片机微处理器U1的电源输入端，耗尽型MOS管Q1的源极连接低压差线性稳压器U2的输入端，低压差线性稳压器U2的输出端连接单片机微处理器U1的电源输入端，耗尽型MOS管Q1的源极和低压差线性稳压器的输入端之间的公共端还接地。如图3中所示，低压差线性稳压器U2优选采用MIC5200稳压器，具体连接时，低压差线性稳压器U2的管脚7和8为输入端，管脚1和2为输出端，VSS为接地端，VDD即为稳压后输送给单片机微处理器U1的输出电压，在管脚5至8接地前还可以进行滤波后接地。
参照图1，RX为单片机ADC采样电路，单片机ADC采样电路的输入端连接供电电源VCC，单片机ADC采样电路的输出端连接单片机微处理器U1的信号输入端。具体的，单片机ADC采样电路包括第七电阻和第八电阻，第七电阻和第八电阻串联后一端连接供电电源VCC、另一端接地。第七电阻和第八电阻的公共端连接单片机微处理器U1的信号输入端。
参照图4，单片机微处理器U1信号输出端输出PWM方波的占空比计算公式为：
其中，T＝Ton+Toff，Ton为高电平，Toff为低电平。
通过单片机ADC采样电路实现线圈输入电压的采样，单片机微处理器U1可根据采样电压大小调节信号输出端PWM方波的占空比。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种直流接触器用线圈节能电路，包括单片机微处理器、驱动电路和线圈，其特征在于，所述驱动电路采用双通道N-MOS管电路，所述单片机微处理器的信号输出端通过第一电阻连接所述双通道N-MOS管电路，供电电源连接第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接第二二极管的负极，所述第二二极管的正极通过所述双通道N-MOS管电路连接所述单片机微处理器，所述第二二极管与所述线圈并联。
2.如权利要求1所述的直流接触器用线圈节能电路，其特征在于，所述双通道N-MOS管电路包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的栅极分别通过第二电阻连接所述第一电阻、通过第三电阻接地，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的漏极连接所述第二NMOS管的源极，所述第二NMOS管的栅极通过第四电阻连接第三二极管的正极，所述第三二极管的负极连接所述第二二极管的正极，所述第三二极管和所述第二二极管的公共端通过第一电容接地；
所述第四电阻和所述第三二极管的公共端还连接所述第二NMOS管的源极，所述第四电阻分别并联第二电容和稳压二极管，所述第二NMOS管的栅极还通过第五电阻连接第五二极管的负极，所述第五二极管的正极连接所述第二二极管的正极。
3.如权利要求1所述的直流接触器用线圈节能电路，其特征在于，所述供电电源通过耗尽型MOS管连接低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的输出端连接所述单片机微处理器的电源输入端。
4.如权利要求3所述的直流接触器用线圈节能电路，其特征在于，所述供电电源连接第六二极管的正极，所述第六二极管的负极通过第六电阻接地；
所述第六二极管的负极还连接所述耗尽型MOS管的漏极，所述耗尽型MOS管的栅极连接所述单片机微处理器的电源输入端，所述耗尽型MOS管的源极连接所述低压差线性稳压器的输入端，所述低压差线性稳压器的输出端连接所述单片机微处理器的电源输入端，所述耗尽型MOS管的源极和所述低压差线性稳压器的输入端之间的公共端还接地。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的直流接触器用线圈节能电路，其特征在于，还包括单片机ADC采样电路，所述单片机ADC采样电路的输入端连接所述供电电源，输出端连接所述单片机微处理器的信号输入端。
6.如权利要求5所述的直流接触器用线圈节能电路，其特征在于，所述单片机ADC采样电路包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻串联后一端连接所述供电电源、另一端接地；
所述第二电阻和所述第三电阻的公共端连接所述单片机微处理器的信号输入端。
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