CN217362556U - 一种具有强启弱恒接触器的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有强启弱恒接触器的电路，包括第一开关、第一自恢复保险丝、第二自恢复保险丝、开关器件，强启弱恒接触器包括电磁线圈、第二开关，所述第一自恢复保险丝一端与所述第一开关相连，所述第一自恢复保险丝另一端与所述电磁线圈一端相连，所述第二自恢复保险丝一端连接于所述第一开关和所述第一自恢复保险丝之间，所述第二自恢复保险丝另一端与所述开关器件相连，所述开关器件与所述电磁线圈一端相连。本实用新型的有益效果是：本实用新型的电路简单、元件少、低成本，是高可靠、高安全性的系统电路。

Description

一种具有强启弱恒接触器的电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种具有强启弱恒接触器的电路。

背景技术

强启弱恒接触器能够实现强电流启动、弱电流恒定的作用，具有强启弱恒接触器的电路可应用于工业设备电源控制电路、配电柜电源控制电路、二次线控制电路等。

具有强启弱恒接触器的电路因安装于特定的设备内部，不易拆装和维修、维护，这使设备对强启弱恒电路的可靠性、安全性、使用寿命等要求都很高。

传统的强启弱恒接触器的电路有MCU为核心的系统控制方案、也有二次控制法等主要形式。MCU单片机控制方案虽然有其固有的优势，如可通过软件来完成控制IGBT开关、软件实现保护与延时开关控制功能等，但软件代码容易受干扰出错、或挡机而给使用者带来各种麻烦，而且整体电路系统复杂、成本高、维修难度大、元器件多也会出现更多、更难排除的故障，所以除高端场所有少量应用外，同样需要设计二次硬件保护；普通应用终端因节省成本而不会采用；对于纯二次电路控制方案，其电路简单、相对成本低，但因操作繁琐、电气触头多而容易出故障，有的故障可能是致命性的，如开关、延时继电器触头粘连会导致电源短路、这是致命性故障或引起烧线而诱发火灾的故障，其结果同样给维修维护带来困难。上述的电路故障、机械故障等等，各种故障中大部分可修复，小部分是无法修复或是致命性的、或是灾难性的，而无论是否可修复，给终端使用体验者，都会带来的很大的麻烦、或寿命问题、或质量问题等，这种体验会给生产厂家和用户带来一系列的质疑，如服务成本、时间成本、器件成本等等，这仅仅讲了少部分的电控部分的控制电路情况；然而电磁接触器线圈和联动机构本身，也可能出现致命性问题：上述的所有短路问题，其结果是线圈电流突然变大失控、温度迅速升高而最终烧毁、更为严重的是：在无人看管或不知情况或不知故障状态的情况下，而导致其烧线或着火、也可能产生严重的火灾事故。使其安全性、可靠性、使用寿命大大缩短或降低。工程师在设计中虽然会考虑到，但到目前为止，并没有更多更好的防护方案来避免问题的发生，而成为产品的潜在隐患，而且上述问题到目前还具有普遍性，所以这种产品的可靠性、安全性、长寿命设计等，是生产厂家和工程师们一直以来难于避开的瓶颈难题。其高可靠性控制与驱动电路的设计，是各厂家设计生产中最难做好的瓶颈工程，到目前为止，各厂家要么应用复杂的单片机系统电路做控制、要么应用简易的电路、或者为了市场竞争节约成本，而都使用一次性玻璃管保险丝完成保护功能，这更换保险丝也是作业难题，还需要专业人士完成，结果是给使用者带来很多麻烦事，再说工程师在做玻璃管保险丝选型时都不会按照安规要求去选择适合工作电流的一次性玻璃保险丝，当真按照安规要求选择玻璃保险丝时会产生经常更换问题，而用户经常更换保险丝也会认为是产品质量问题而产生退换货问题，为了避免这种问题经常出现，工程师都选择大电流保险丝才不会产生经常更换问题，显而易见这种应用只能是对电网的保护，没有达到保护产品的目的，就算应用单片机的智能控制系统也依然如此。单片机系统电路做控制固然很好，但其电路需要采样及传感器与放大运算、以及执行机构电路等，电路复杂、元器件多、占用PCB面积大、成本高、可靠性低、同时故障率和中期失效率也会同步变高，市场竞争优势也随之而大大弱化，因消费者都需要物美价廉的产品，这种矛盾就使得理想化的设计方案变成并不理想的市场了，而简易控制电路使其在应用中的突发短路性事件无法控制，将容易导致大电流使电磁线圈产生高温损坏、寿命缩短；而省去控制电路、保护电路的产品成本低，虽能暂时满足市场需求，但其寿命和不安全的隐患大大增加、有的还出现短路起火的安全事故。经多年的市场调研，到目前都还没有一种：元件少、可靠性高、不易损坏的、既能保护产品又能保护电网的、还能有效延长其产品系统寿命的电路，来达到理想控制的方案及控制电路。所以是设计工程师们一直以来的一大难点与设计瓶颈。

实用新型内容

为了解决现有技术中电路的可靠性差、安全性低的技术问题，本实用新型提供了一种具有强启弱恒接触器的电路。

本实用新型提供了一种具有强启弱恒接触器的电路，包括第一开关、第一自恢复保险丝、第二自恢复保险丝、开关器件，强启弱恒接触器包括电磁线圈、第二开关，所述第一自恢复保险丝一端与所述第一开关相连，所述第一自恢复保险丝另一端与所述电磁线圈一端相连，所述第二自恢复保险丝一端连接于所述第一开关和所述第一自恢复保险丝之间，所述第二自恢复保险丝另一端与所述开关器件相连，所述开关器件与所述电磁线圈一端相连。

作为本实用新型的进一步改进，该电路还包括分压偏置电路，所述开关器件与所述分压偏置电路相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述开关器件为MOS管，所述MOS 管的栅极与所述分压偏置电路相连，所述MOS管的源极与所述电磁线圈一端相连，所述MOS管的漏极与所述第二自恢复保险丝另一端相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述分压偏置电路包括第一电阻、第二电阻，所述第一电阻一端连接于所述第一开关和所述第一自恢复保险丝之间，所述第一电阻另一端与所述第二电阻一端相连，所述第二电阻另一端与所述电磁线圈另一端相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一自恢复保险丝和所述第二自恢复保险丝是一种正温度系数的非线性突变的热敏电阻。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二开关为触头开关。

作为本实用新型的进一步改进，该电路还包括电源，所述电源采用 DC-100V稳压电源提供电能。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的电路简单、元件少、低成本，是高可靠、高安全性的系统电路。

附图说明

图1是本实用新型的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型公开了一种具有强启弱恒接触器的电路，包括第一开关K、开关器件、自恢复保险丝(简称PPTC)，自恢复保险丝包括第一自恢复保险丝PPTC1、第二自恢复保险丝PPTC2，强启弱恒接触器 10包括电磁线圈L1、第二开关K1，所述第一自恢复保险丝PPTC1一端与所述第一开关K相连，所述第一自恢复保险丝PPTC1另一端与所述电磁线圈L1一端相连，所述第二自恢复保险丝PPTC2一端连接于所述第一开关 K和所述第一自恢复保险丝PPTC1之间，所述第二自恢复保险丝PPTC2 另一端与所述开关器件相连，所述开关器件与所述电磁线圈L1一端相连。

该电路还包括分压偏置电路，所述开关器件与所述分压偏置电路相连。

所述开关器件为MOS管MOS1，所述MOS管MOS1的栅极与所述分压偏置电路相连，所述MOS管MOS1的源极与所述电磁线圈L1一端相连，所述MOS管MOS1的漏极与所述第二自恢复保险丝PPTC2另一端相连。

所述分压偏置电路包括第一电阻R1、第二电阻R2，所述第一电阻R1 一端连接于所述第一开关K和所述第一自恢复保险丝PPTC1之间，所述第一电阻R1另一端与所述第二电阻R2一端相连，所述第二电阻R2另一端与所述电磁线圈L1另一端相连。

所述第一自恢复保险丝PPTC1和所述第二自恢复保险丝PPTC2是一种正温度系数的非线性突变的热敏电阻。

所述第二开关K1为触头开关。

该电路还包括电源，所述电源采用DC-100V稳压电源提供电能。

本实用新型的电源主要由独立的DC-100V稳压电源提供电能，在电磁线圈L1得电或失电时，驱动第二开关K1的闭合与断开。本实用新型通过巧妙而紧奏的设计组合而成，组成一个独立完成的高可靠、长寿命、低成本的控制电路系统。

本实用新型由MOS管MOS1控制电磁线圈L1驱动第二开关K1的闭合与断开，达到功率设备总线的合分功能。而第一自恢复保险丝PPTC1 和第二自恢复保险丝PPTC2应用于过电流的保护功能。完成对的电路的过荷保护、MOS管MOS1短路保护、线圈匝间短路保护功能。有效避免电路在上述问题出现时损坏或烧线、着火，并使系统控制电路简单紧奏、耗电低、节能环保、高可靠、长寿命、低成本，具有广阔的市场空间。既利于工程师的设计，又便于自动化、规模化生产。

本实用新型的工作原理如下：电源DC100V通过A+、B-两端输入，并通过第一开关K后分为两路输入给电磁线圈L1的C、D端；所述两路：分别是I1和I2两条支路。即I1支路是A+通过第一自恢复保险丝PPTC1 输入给电磁线圈L1的C端；另一路I2则是A+通过第二自恢复保险丝 PPTC2以及MOS管MOS1输入给电磁线圈L1的C端。而第一电阻R1、第二电阻R2是MOS管MOS1的分压偏置电路，使MOS管MOS1的导通量达1.2A-1.5A左右的恒定电流。但要使接触器衔铁有效吸合，必须要电磁线圈L1在启动瞬间产生强大的电磁力，这就必须要提供给电磁线圈L1 一个12A-15A的强大的瞬间大电流，而且这个电流存在的时间小于1(S) 秒，在衔铁正常吸合后只需要一个1.2A-1.5A的小电流即可让衔铁一直保持紧密的吸合状态(即：恒定电流相当于吸合电流的十分之一)，所以把这种强电流启动、弱电流稳定工作的接触器的电流状态变化称为强启弱恒接触器。上述需要的强大的瞬间启动电流的产生，是通过第一自恢复保险丝PPTC1完成的，其工作过程是：在第一开关K接通后，I1支路通过第一自恢复保险丝PPTC1的阻抗和电磁线圈L1的阻抗而产生13A-14A的大电流，同时与I2支路产生的1.2.A-1.5A电流的叠加后同时提供给电磁线圈 L1，使电磁线圈L1产生强大电磁力让衔铁吸合而使第二开关K1合闸接通。而当I1大电流通过第一自恢复保险丝PPTC1后，第一自恢复保险丝PPTC1 会因大电流的作用，使其电阻值从1欧姆左右突变到3K欧姆左右，电流被限制到不足0.1A，其变化过程不足1S，同时I2支路提供的是恒定的电流。这就能让接触器稳定在小电流下持续工作了。这里的第二自恢复保险丝PPTC2的作用是在电磁线圈L1出现短路故障和MOS管MOS1击穿短路时对电路系统的过流保护作用。而应用传统的技术方案时，则会应用 MCU控制一个大功率MOS管或采用IGBT的开关功能来达到目的，在这个过程中还需要设计延时电路、软件程序、检测、传感、放大、比较、输出执行、开关信号产生等一系列电路系统，这是一个庞大的电路系统才能完成上述第一自恢复保险丝PPTC1的功能，所以本实用新型应用第一自恢复保险丝PPTC1完全替代了上述的庞大的电路系统才能完成的功能，即应用第一自恢复保险丝PPTC1单个元件完成了上述需要的庞大的电路系统才能完成的功能，这就是本案技术创新的核心点。而事实上，传统的电路系统有其精准控制的优势，但因其所应用的元器件数量太多，无法确保电路系统的可靠性和稳定性和安全性，因大数量的元器件也会带来各种各样的设计问题、生产调试与测试人工配置问题等等。并且因元器件数量太多，故障率也随之成倍增加，不仅仅给使用终端带来的维修、维护等一系列的麻烦问题，而且生产端的元器件成本高、生产调试工艺复杂、售后服务成本也大大提高，还无法避免短路烧线、起火等灾难性事故。而本实用新型应用第一自恢复保险丝PPTC1单个元件完成瞬间的大电流提供后又能迅速关断电路，能刚好提供了大电流启动再关断的过程，还不需要更多额外的元器件参与，这给设计工程师提供了大大的便利，而且第一自恢复保险丝PPTC1在关断电路后会一直保持这种关断状态(我们又称之为第一自恢复保险丝PPTC1的保护状态)，直到工作结束而切断输入端电源后才会自动恢复为初始的低电阻值状态，显而易见当电磁线圈L1有短路大电流、或遇匝间短路大电流、或因线圈损坏大电流出现时也因第一自恢复保险丝 PPTC1的关断保护作用，而使电路系统得到保护，这就有效避免了大电流烧线或引起火灾的灾难事故的可能或隐患。同样的，当MOS管MOS1受到额外影响而击穿短路后出现大电流时，第二自恢复保险丝PPTC2在大电流作用下会迅速变为高电阻而及时保护电路系统。从上述可见如果采用传统设计，如果没有额外的保护电路，是达不到保护的，所以第一自恢复保险丝PPTC1和第二自恢复保险丝PPTC2的设计与应用，大大提高了系统电路方案的可靠性和安全性。第一自恢复保险丝PPTC1/第二自恢复保险丝 PPTC2可完成大电流的保护限流作用：是因当有大电流经过第一自恢复保险丝PPTC1或第二自恢复保险丝PPTC2时，在大电流的作用下，会迅速发热、温度迅速升高，这时PPTC在高温(超过居里点)后产生由低电阻到高电阻值的突变，从而限制了大电流的通过，这就是PPTC的保护原理、也是第一自恢复保险丝PPTC1/第二自恢复保险丝PPTC2在该电路系统的工作原理。从上述原理、以及在强启弱恒接触器10的实际装联、应用情况中，会有多种情况出现大电流、特大短路电流，这些大电流、特大电流不仅会使设备自身烧毁、烧电线，严重的会出现引起火灾的安全事故。现在采用一种全新的、而且是最简单、元器件最少的单个自恢复保险丝就可以达到及时保护限流的目的。元器件越少、电路的可靠性越高，这已是工程师们的共识。本设计的创新方案中，应用单个元件来完成限流保护的功能。用单个PPTC替代传统的多元器件的庞大电路块，是本方案的核心创新点。而且无论什么情况产生的大电流，都会因自恢复保险丝的存在而得到限流保护，并且PPTC的保护是提前保护的、是在设备损坏之前保护的，不像以往的其它保护方式，如玻璃管保险丝等都是在设备损坏后才会烧断，还有，PPTC的保护，并不是只保护某一个器件的问题，而是当PPTC产生保护动作后，是对整个系统的保护，当故障排除、或是偶发性异常大电流消失后，整个系统又恢复正常工作状态，而不影响工作。这里的PPTC是一种正温度系数的非线性突变的热敏电阻，我们通常也叫做聚合物开关或万次保险丝，起到过流、过温的保护控制作用。其PPTC发挥作用的机理，主要是通过聚合物的热胀冷缩，使纳米导电粒子的电流通路达到高温断开和低温重新接通的目的。在电路正常工作时，PPTC因通过的正常工作电流会一直呈低电阻状态而正常工作。当大电流通过PPTC后，PPTC内部发热温度升高，在设定温度范围内，其电阻值会在一个小范围内变化，当 PPTC因内部发热、外温度叠加后(外温指MOS管及其偏置电阻发热传导给PPTC的热量)，PPTC将产生热膨胀，使PPTC内部的大部分导电链路断开，电阻值会呈阶跃式突变到高电阻，如果遇到环境温度更高(如 MOS管发热等)、再加上大电流使其内部发热更多，则PPTC电阻值会突变为几KΩ或几十KΩ而阻断电流；当PPTC温度降低，产生遇冷收缩，导电链路会重新接通，PPTC又恢复到初始低阻状态，而且在电路没有大电流但PPTC靠近热源而由热源的高温也会使其突变为高阻限流，降温后恢复，这是PPTC的特性，我们的所有应用都基于其特性的正确应用。从上述设计方案、元器件布局、工作过程的分析与描述可以看出：可能的故障特点、电路的大电流产生的原因、温度环境产生的原因、PPTC的电阻值变化的条件与过程、PPTC限流过程和结果等，所有过程的变化会让 PPTC的电阻值变化、或变高限流、或直接变为很高电阻值的限流、断流状态。其所有参量变化、稳定过程的核心是通过PPTC的内阻变化而发挥作用的，不仅能完成对上述各种原因所引起的灾难性大电流的及时限制保护，还能对整个接触器电路系统完成生产与安装工程中人为、非人为的短路、以及产品在自然失效短路等情况的自适应控制与智能保护。所以PPTC 能在接触器电路系统有短路、或各种大电流产生后不会因短路、大电流而烧坏电路、更不会产生严重火灾的情况。

本实用新型这种巧妙的PPTC自适应设计，不仅能解决强启弱恒接触器10的电路系统的大电流出现的及时控制，还能对强启弱恒接触器10的电路系统完成生产过程中人为、非人为的短路保护，以避免因短路烧坏电路板、或产生严重火灾的情况。解决了强启弱恒接触器10生产厂家及工程师设计工作中的难题，并且使用元器件少，占用的空间小、成本低、可靠性高、不会改变既有设备的整体外观、使得产品具有真正的安全保障、有效延长强启弱恒接触器10的可使用寿命、直接提升了生产厂家的市场竞争优势。

本实用新型的特点在于：1.供电电压高，使用DC-100V供电，有利于电磁线圈L1的大电流启动要求；2.启动电流大，电磁线圈L1的启的动瞬间电流I1需要达到12A-15A。3、电磁线圈L1的启动吸合时间短，设计在 1S内启动并使衔铁吸合第二开关K1导通，如果这个大电流时间长了，电磁线圈L1会发热烧毁，所以必须要在电磁线圈L1启动衔铁吸合后，快速降低电流，而稳定工作。4、其稳定工作电流I2由MOS管MOS1提供 1.2A-1.5A的恒定小电流，这种设计能很好的完成强电流启动、弱电流恒定的工作。整个方案的巧妙设计、巧妙的排板布局、所有元器件、结构件均通过紧奏的设计成为一个整体，以实现规模化、自动化批量生产，所述方案的巧妙设计：指适配的元器件少、电路简洁、自适应控制准确、可靠性高、生产与维护成本低、占用的空间小、易于微型化生产和安装使用，使其具有非智能的智能化使用体验。而且系统控制电路简单紧奏、耗电低、节能环保、高可靠、长寿命、低成本，具有广阔的市场空间。不仅更有利于工程师的设计，而且可采用自动化、规模化生产。

综上，本实用新型不仅电路简单、能及时完成在背景技术各种短路问题、各种故障出现时，提供及时的保护、或提前的电流限制、既能保护产品系统也能保护电网系统。而且还会让该系统产品不仅仅更安全、可靠、还能大大延长产品的使用寿命、使用的元器件少(因去掉了不需要的：采样电路、放大电路、运算电路、执行控制电路等)、缩小了整体安装体积、成本降低、可靠性提高。既能很好的解决与避免背景技术中系统电路与电控器件的所有问题和隐患，也是对长期的困惑与瓶颈问题解决方案的大突破，并让维修维护变得更简单、使产品的市场竞争优势会显著提高，还能改变工程师的相关设计思路、给厂家带来多重利益。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有强启弱恒接触器的电路，其特征在于：包括第一开关(K)、第一自恢复保险丝(PPTC1)、第二自恢复保险丝(PPTC2)、开关器件，强启弱恒接触器(10)包括电磁线圈(L1)、第二开关(K1)，所述第一自恢复保险丝(PPTC1)一端与所述第一开关(K)相连，所述第一自恢复保险丝(PPTC1)另一端与所述电磁线圈(L1)一端相连，所述第二自恢复保险丝(PPTC2)一端连接于所述第一开关(K)和所述第一自恢复保险丝(PPTC1)之间，所述第二自恢复保险丝(PPTC2)另一端与所述开关器件相连，所述开关器件与所述电磁线圈(L1)一端相连。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：该电路还包括分压偏置电路，所述开关器件与所述分压偏置电路相连。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于：所述开关器件为MOS管(MOS1)，所述MOS管(MOS1)的栅极与所述分压偏置电路相连，所述MOS管(MOS1)的源极与所述电磁线圈(L1)一端相连，所述MOS管(MOS1)的漏极与所述第二自恢复保险丝(PPTC2)另一端相连。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述分压偏置电路包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)，所述第一电阻(R1)一端连接于所述第一开关(K)和所述第一自恢复保险丝(PPTC1)之间，所述第一电阻(R1)另一端与所述第二电阻(R2)一端相连，所述第二电阻(R2)另一端与所述电磁线圈(L1)另一端相连。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：所述第一自恢复保险丝(PPTC1)和所述第二自恢复保险丝(PPTC2)是一种正温度系数的非线性突变的热敏电阻。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：所述第二开关(K1)为触头开关。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电路，其特征在于：该电路还包括电源，所述电源采用DC-100V稳压电源提供电能。

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