CN215183734U - 接触器节能模块的快速释放电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种接触器节能模块的快速释放电路，属于接触器技术领域，包括线圈、直流电源输入端、与线圈串联的第一开关管、第二开关管、线圈续流电路。第一开关管的漏极连接于线圈的一端、其源极与第二开关管的漏极电连接、其栅极由一驱动电路驱动，第二开关管的源极通过一接地电阻R3后接地、其栅极由一PWM控制电路控制。第一开关管的源极与栅极之间连接有由一电阻R和电容C并联组成的RC放电电路。本实用新型通过RC放电电路大幅度加快了触头机构的释放速度、减少银点烧蚀的时间，延长触头和产品的电寿命。

Description

接触器节能模块的快速释放电路

技术领域

本实用新型涉及低压电器技术领域，更具体地说，涉及一种交流接触器的控制技术领域。

背景技术

接触器作为一种应用广泛的控制类电气产品，其工作原理是使套在静铁芯上的线圈通过电流后产生电磁场，动铁芯在磁场的作用下与静铁芯吸合在一起，从而带动动铁芯上连带的主回路触头闭合，达到小电流开关控制三相电大电流负载的通断电目的。由于接触器的主回路一直承载着大电流负载的通断，大电流在通断的过程中一定会产生电弧，电弧会烧蚀触头上的银点，致使银点表面出现细微的凹凸，导致触头的接触电阻变大。变大的接触电阻又在下一次的通断电的过程中进一步加剧了电弧的产生烧蚀银点，形成恶性循环，最终导致接触器的电寿命被大大缩短。

基于此，提出本案申请。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种接触器节能模块的快速释放电路，可以有效缩短触头释放过程的所需时间，减少电弧烧蚀银点的时间，进而延长触头银点和接触器的电寿命、提高产品性能。

为实现上述目的，本实用新型接触器节能模块的快速释放电路结构如下：包括线圈、直流电源输入端、与线圈串联的第一开关管、第二开关管、线圈续流电路。所述第一开关管的漏极连接于线圈的一端、其源极与第二开关管的漏极电连接，所述第二开关管的源极通过一接地电阻后接地、其栅极由一PWM控制电路控制。所述第一开关管的源极与栅极之间连接有由第二电阻和第一电容并联组成的RC放电电路。

在第二开关管关断时，上述技术方案中的第一开关管、线圈续流电路、线圈以及第二电阻、第一电容形成一个完成的回路，通过第二电阻可以加快线圈中储存的残余电流的消耗，提升线圈失电速度，使动铁芯与静铁芯快速释放，缩短触头释放过程的所需时间，延长银点的使用寿命，进而提升产品性能、延长接触器的使用寿命。

本实用新型进一步设置如下：所述RC放电电路中，第二电阻的阻值不小于10K，第一电容的容量小于0.1μF。

上述技术方案通过增加电阻R的阻值加强电阻R对残余电流的消耗速度，同时通过缩小第一电容的容量，减小第一电容可储存的电量，进一步加快电流消耗、释放触头。

作为上述技术方案的一种优选实施方式，RC放电电路中，所述第二电阻的阻值为200K，所述第一电容的容量为1nF。

为适于实用，本实用新型进一步设置如下：设有第二二极管与第二电阻并联连接。第二二极管用于电流采样和电路保护。

本实用新型进一步设置如下：所述驱动电路包括副电源和依次串联的第一电阻、第三二极管、双向TVS管以及RC放电电路中的第一电容，双向TVS管的两端分别连接至第一开关管的栅极和源极，所述第一电阻和第一电容组成RC积分电路。

本实用新型进一步设置如下：所述线圈续流电路为一并联于线圈的一端和第一开关管的源极之间的第一二极管，所述第一二极管的阴极与线圈的一端连接、阳极与第一开关管的源极连接。

本实用新型的有益效果如下：

一、本实用新型通过于第一开关管的源极和栅极之间设置RC放电电路，通过第二电阻与第一电容加快在第二开关管关断时残留于线圈中的电流的消耗速度，让接触器主回路的释放时间可以由现有技术中的60-110mS甚至更长时间可以缩短到24-40mS，从而大幅提升延长产品的使用寿命。

二、本实用新型中RC放电电路的结构组成简单、便于接线，并且易于根据实际需要调整第二电阻和第一电容的阻值，适于实际使用。

三、本实用新型所设计的RC放电电路设置于第一开关管的驱动电路一侧，一方面，其不影响线圈与第一开关管所在主回路的压降、保持了主回路的原有结构，另一方面其第一电容与驱动电路中的电阻共用形成积分电路，实现了一器二用，既减少了元器件的使用，也简化了电路结构。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例整体示意图。

图2为本实用新型具体实施例MOS管T2导通电流通路示意图。

图3为本实用新型具体实施例通电吸合电流通路示意图。

图4为本实用新型具体实施例断电释放电流通路示意图。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种接触器节能模块的快速释放电路，其包括线圈、直流电源输入端、与线圈串联的第一开关管、第二开关管、线圈续流电路。第一开关管的漏极连接于线圈的一端、其源极与第二开关管的漏极电连接，第二开关管的源极通过一接地电阻R3后接地从而形成主回路。第二开关管的栅极由一PWM控制电路控制。

第一开关管的源极与栅极之间连接有由一电阻R和电容C并联组成的RC放电电路，用于加快触头的释放速度、减少银点受电弧烧蚀的时间、延长触头及接触器产品的使用寿命。

实施例1本实施例提供一种接触器节能模块的快速释放电路，包括主电源(例如24V～48V直流电源)和副电源HV+，主电源用于为主控制回路提供电源。副电源HV+提供5V电压，用于为驱动电路、线圈提供电源。本实施例电路中，主电源需从外部接入使用，故设置输入端DC+、输入端DC-用于外接直流电源。由于接触器线圈在实际安装中安装于操作机构处，难以安装于线路板上，故可设置连接端JK1和连接端JK2通过导线外接至接触器线圈处、将接触器线圈串联入电路之中。

继续参见图1所示，从输入端DC+、输入端DC-处引出线路，输入端DC+引出线路后先与差模电感L1串联、再连接至整流桥DB1的一个输入端中，输入端DC-则引出线路直接连接至整流桥DB1的另一输入端中。同时，在输入端DC+和输入端DC-之间还并联有电容C1，电容C1与差模电感L1组成抗干扰性强、滤波效果好的滤波电路。靠近于整流桥DB1的输入侧的两个输入端之间还连接有压敏电阻RV1，用于防雷击浪涌，提高电路的安全性。整流桥DB1的两个输出端中，正极输出端与线圈的一个连接端JK1连接，负极输出端则接地。此外，整流桥DB1的两个输出端之间、还可以进一步连接有一接地的滤波电容C2。

本实施例中第一开关管、第二开关管均采用MOS管：接触器线圈的另一个连接端JK2与MOS管T1的漏极连接，MOS管T1的源极与MOS管T2的漏极连接，MOS管T2(主MOS管)的栅极与PWM控制电路连接、根据PWM控制电路发出的PWM控制信号控制MOS管T2的通、断。MOS管T2的源极通过一接地电阻R3后接地。

为控制MOS管T1的工作，本实施例设置了驱动电路用于驱动MOS管T1，作为一种优选方式，本实施例中，驱动电路包括电源HV和依次串联的电阻R1、二极管D3、以及双向TVS管ZD1，双向TVS管ZD1的两端分别连接至MOS管T1的栅极、源极。

并且，双向TVS管ZD1的两端还并联连接有电容C3和电阻R2，即第一开关管的源极与栅极之间设置有由电阻R2和电容C3并联组成的RC放电电路，同时，电阻R1和电容C3也组成了RC积分电路。

本实施例中，为确保RC放电电路的释放速度，电阻R2的阻值最好不小于10K，电容C3的容量最好小于0.1μF，当然，通过实际测试，其中一种较优的实施方式是电阻R2的阻值为200K，电容C3的容量为1nF，该数值下可以将现有技术中的60-110mS甚至更长时间缩短到24-40mS。

如图2所示，接触器吸合时的电流如下：电流从整流桥DB1的正输出端出发，经过滤波电容C2，通过连接端JK1流经接触器线圈，再通过连接端JK2流出线圈后依次流经MOS管T1、MOS管T2的D、S，之后通过二极管D2，经过这一完整的过程接触器完成一次吸合动作。

在吸合动作之后，需保持吸合状态。回到主回路，线圈续流电路采用二极管D1，二极管D1的阴极与线圈的连接端JK1连接、阳极与MOS管T1的源极连接。

如图3所示，在MOS管T2关断时，续流二极管D1与接触器线圈、MOS管T1形成导通的回路，驱动电路由副电源HV+供电保持栅极状态，从而使T1处于导通状态并使线圈得以持续吸合。此外，连接端JK1处也与副电源HV连接，副电源HV也为线圈供电。

如图4所示，如果需要接触器释放，在关断电源HV+的同时关断MOS管T2，在关断的过程中，线圈内会残留一定的电流，且此刻电容C3无法进行充电、储存的电能也较少，加之大电阻R2不断消耗残余电流，残余电流在通过续流二极管D1、线圈、MOS管T1的循环回路中快速消耗，致使MOS管T1无法保持导通，线圈失电使得触头机构实现快速释放。

简单来说，主MOS(T2)导通时，线圈里的电流如图2所示，是为一个通路，此时线圈通电带动机构吸合。此后，RC积分电路充电给释放MOS管T1提供GS驱动电压，使释放MOS管T1始终处于导通状态，此过程如图3所示。断电释放时，RC放电电路放电降低释放MOS的GS驱动电压，使释放MOS管T1快速处于关断状态，如图4所示。

本实施例优点如下：通电吸合时，即使98％时间主MOS(T2)关断状态，线圈中仍有电流维持机构的吸合状态，以达到节能的目的。本实施例中释放MOS管T1的驱动不受单片机控制，具有响应速度快的特点。

实施例2本实施例同样提供一种接触器的开关电路，其与实施例1的区别之处在于：MOS管T2的源极还设有用于采样、保护的二极管D4与接地电阻R3并联连接。

综上所述，本实用新型提供了一种接触器节能模块的快速释放电路，其通过削减等待线圈耗尽残余电流的等待时间，大幅度加快了触头机构的释放动作、大大缩短了银点受电弧烧蚀的时长，从而延长了触头的使用寿命、提高了产品性能。

Claims (7)

1.一种接触器节能模块的快速释放电路，其特征在于：包括线圈、直流电源输入端、与线圈串联的第一开关管、第二开关管、线圈续流电路；所述第一开关管的漏极连接于线圈的一端、其源极与第二开关管的漏极电连接、其栅极由一驱动电路驱动，所述第二开关管的源极通过一接地电阻R3后接地、其栅极由一PWM控制电路控制；所述第一开关管的源极与栅极之间连接有由一电阻R和电容C并联组成的RC放电电路。

2.如权利要求1所述的接触器节能模块的快速释放电路，其特征在于：所述RC放电电路中，电阻R的阻值不小于10K，电容C的容量小于0.1μF。

3.如权利要求2所述的接触器节能模块的快速释放电路，其特征在于：所述电阻R的阻值为200K，所述电容C的容量为1nF。

4.如权利要求1-3任一所述的接触器节能模块的快速释放电路，其特征在于：设有一二极管与接地电阻并联连接。

5.如权利要求1所述的接触器节能模块的快速释放电路，其特征在于：所述驱动电路包括副电源和依次串联的电阻R1、二极管D3、双向TVS管以及RC放电电路中的电容C，双向TVS管的两端分别连接至第一开关管的栅极和源极，所述电阻R1和电容C组成RC积分电路。

6.如权利要求1所述的接触器节能模块的快速释放电路，其特征在于：所述线圈续流电路为一并联于线圈的一端和第一开关管的源极之间的二极管D1，所述二极管D1的阴极与线圈的一端连接、阳极与第一开关管的源极连接。

7.如权利要求1所述的接触器节能模块的快速释放电路，其特征在于：所述直流电源输入端的正、负两端连接至一整流电路中，整流电路的正极与线圈连接，整流电路为一整流桥，整流桥与线圈之间还设有二级滤波电路，所述二级滤波电路包括电容C2，所述电容C2的一端与线圈的另一端连接，电容C2的另一端接地。

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