CN2872566Y - 一种过零开关控制电路 - Google Patents
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Abstract
一种过零开关控制电路，包括继电器、继电器驱动电路、电源电路、控制电路、过零点采样电路和可控硅；所述电源电路用于为继电器和控制电路供电。过零点采样电路用于检测交流电压的过零点，并把过零点讯号传递给控制电路；控制电路用于控制可控硅的导通以及用于控制继电器驱动电路的导通使继电器通电；可控硅第一、二阳极和继电器触点并联后与负载串接再连接到交流电路中。该电路结合可控硅和继电器优点，用可控硅辅助继电器实现过零开断控制，避免了继电器在通断过程中出现的电弧对继电器的损坏，同时减小了继电器开断过程中产生的浪涌电流，解决了EMC问题，并在正常工作时仅使用继电器，避免了可控硅的功率损耗，解决了可控硅的发热问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电器产品的开关控制电路，尤其涉及一种过零开关控制电路。
背景技术
为了追求和体现产品的高性能，现在的电器产品(如电熨斗、电热水器、电烤箱等)，越来越要求电器产品的开关控制具有良好的精确性和稳定性。目前，普遍采用继电器或可控硅来对电器产品进行开关控制。
继电器是一个机械的电磁开关，其基本原理是在给线圈通电时，其产生的磁场会将衔铁从一个常闭触点上吸下来转到常开触点上，因为是金属触点，所以继电器具有导通电阻非常小的特点，可以应用在大功率控制的场合。但因为是机械动作，所以继电器的动作时间就会比较长，一般在5-30mS左右，而且这时间还具有很大的随机性，所以很难控制其开关时间，无法实现过零开关，并且继电器在开关的时候可能会产生很大的浪涌电流，对电网造成干扰。因此采用继电器的电器产品可能无法通过电磁兼容(EMC)测试中的传导实验。另一方面，继电器随机性开关会产生触点打火，影响的触点寿命。通常功率继电器机械寿命一般都在100万次以上，而满负载的寿命一般只有5-10万次。
可控硅可以实现比较精确的过零开关控制，不会造成EMC问题，但可控硅导通时其两端会有大约1V左右的管压降，如果通过5A的电流就会有5瓦功率损耗。所以在大功率开关控制中，可控硅的发热是比较严重的问题，一般小家电产品是无法接受的。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种过零开关控制电路，该过零开关控制电路结合可控硅和继电器优点，用可控硅辅助继电器实现过零开断控制，避免了继电器在通断过程中出现电弧导致继电器的损坏，同时解决了继电器电磁干扰的EMC问题，并在正常工作时仅使用继电器，避免了可控硅的功率损耗，解决了可控硅的发热问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种过零开关控制电路，包括继电器1、继电器驱动电路2、电源电路3、其特征在于：还包括控制电路4、过零点采样电路5、可控硅6；
其中，电源电路3、继电器驱动电路2，继电器1串接构成一个继电器供电电路；并且电源电路3与控制电路4连接，为其工作时供电；
过零点采样电路5输入端连接交流电，输出端连接控制电路4，用于检测交流电压的过零点，并把过零点讯号传递给控制电路4；
控制电路4的一输出端连接可控硅6的控制极，用于控制可控硅6的导通，另一输出端连接继电器驱动电路2的控制端，用于控制继电器驱动电路2的导通使继电器1通电；
可控硅6的第一、二阳极和继电器1触点11并联后与负载7串接再连接到交流电路中。
所述控制电路4为控制IC电路。
所述继电器驱动电路2可以集成到控制IC电路中。
所述过零点采样电路5也可以集成到控制IC电路中。
所述控制IC电路中含有脚ZC，脚TRIAC，脚RELAY，脚VEE，脚COM，所述脚COM连接到交流电的零线81，脚ZC连接过零点采样电路5的输出端，过零点采样电路5的输入端连接交流电的火线82，脚TRIAC作为控制IC电路的一输出端连接可控硅6的控制极，脚RELAY作为控制IC电路的另一输出端连接继电器驱动电路2的控制端，脚VEE连接电源电路3。
所述控制IC电路4的脚TRIAC经过一电阻R6连接可控硅6控制极。
所述继电器驱动电路2可以单独由三级管Q2构成，其中三级管Q2的基极作为继电器驱动电路2的控制端连接控制IC电路的脚RELAY，三级管Q2的发射极连接零线81，集电极连接继电器1。另外，三级管Q2的基极也可以经过一电阻R5连接控制IC电路。
所述过零点采样电路5由电容C1和电阻R1构成，其中电阻R1的一端作为过零点采样电路5的输入端连接交流电的火线82，另一端作为过零点采样电路5的输出端连接控制IC电路的脚ZC，电容C1一端接地，一端连接到控制IC电路的脚ZC和电阻R1之间的结点上。
采用上述技术方案，当控制电路根据判断需要打开继电器时，先去检测过零信号，在过零点触发可控硅，同时打开继电器，当继电器的触点真正吸合时可控硅已经处于导通状态，之后就是由继电器驱动负载工作，如此整个通电过程在第一个过零点负载已经开始工作；而在需要断开的时候继电器先断开，而可控硅继续导通，使继电器真正断开的时候可控硅还在导通，而在下一个过零点时可控硅才断开，从而实现了电路打开和关闭都在过零点切换。由于在继电器触点接通时其两端的电压只是可控硅的管压降，不会产生很大的浪涌电流，也不会出现电弧；继电器导通以后，可控硅两端没有了电压，也就没有了功耗损耗；继电器释放后，两个触点间的压降只是可控硅的管压降，所以也不会产生拉弧现象，可控硅在20mS后失去触发信号，在下一个过零点关闭，所以也不产生很大的浪涌电流来干扰电网。
因此，本实用新型的一种过零开关控制电路所具有的优点是，它结合可控硅和继电器优点，用可控硅辅助继电器实现过零开断控制，避免了继电器在通断过程中出现电弧导致继电器的损坏，同时减小了继电器通断产生的电磁干扰，解决了EMC问题，并在正常工作时仅使用继电器，避免了可控硅的功率损耗，解决了可控硅的发热问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明：
图1为本实用新型电路结构方框图；
图2为本实用新型实施例1的电路图；
图3为本实用新型实施例2的电路图；
图4为本实用新型实施例3的电路图；
图5为本实用新型继电器和可控硅的工作时序图。
图中：
1，继电器 2，继电器驱动电路 3，电源电路 4，控制电路11，触点 5，过零点采样电路 6，可控硅 7，负载 81，零线82，火线
具体实施方式
如图1所示一种过零开关控制电路，包括继电器1、继电器驱动电路2、电源电路3、控制电路4、过零点采样电路5、可控硅6；其中，电源电路3、继电器驱动电路2，继电器1串接构成一个继电器供电电路；并且电源电路3与控制电路4连接，为其工作时供电；过零点采样电路5输入端连接交流电，输出端连接控制电路4，用于检测交流电压的过零点，并把过零点讯号传递给控制电路4；控制电路4的一输出端连接可控硅6的控制极，用于控制可控硅6的导通，另一输出端连接继电器驱动电路2的控制端，用于控制继电器驱动电路2的导通使继电器1通电；可控硅6的第一、二阳极和继电器1触点11并联后与负载7串接再连接到交流电路中。其中控制电路4为控制IC电路。
实施例1
如图2所示，该电路的具体连接方式为：所述控制IC电路中含有脚ZC，脚TRIAC，脚RELAY，脚VEE，脚COM，所述脚COM连接到交流电的零线81，脚ZC连接过零点采样电路5的输出端，过零点采样电路5的输入端连接交流电的火线82，脚TRIAC作为控制IC电路的一输出端连接可控硅6的控制极，脚RELAY作为控制IC电路的另一输出端连接继电器驱动电路2的控制端，脚VEE连接电源电路3。
所述继电器驱动电路2单独由三级管Q2构成，其中三级管Q2的基极作为继电器驱动电路2的控制端连接控制IC电路的脚RELAY，三级管Q2的发射极连接零线81，集电极连接继电器1。
所述过零点采样电路5由电容C1和电阻R1构成，其中电阻R1的一端作为过零点采样电路5的输入端连接交流电的火线82，另一端作为过零点采样电路5的输出端连接控制IC电路的脚ZC，电容C1一端接地，一端连接到控制IC电路的脚ZC和电阻R1之间的结点上。
电源电路3采用电容降压，使用24V稳压管稳压得到-24V电压供给继电器1，再通过电阻降压供给控制IC。
所述控制IC电路为CMOS集成电路，主要完成同步信号的采集和时序输出处理。继电器1选用5-20A的继电器，该继电器1的开启时间一般在5-15mS。可控硅6选用中功率的可控硅即可，本实施例中选用TO-126封装的BT134，它在20mS以内可以承受25A的电流。
实施例2
如图3所示的另一种过零开关控制电路，与实施例1不同的地方在于：所述控制IC电路的脚TRIAC经过一电阻R5连接可控硅6控制极；所述继电器驱动电路2中的三级管Q2的基极经过一电阻R6连接控制IC电路。其它部分的结构与实施例1相同，这里将不再过多阐述。
实施例3
如图4所示的再一种过零开关控制电路，与实施1或实施例2不同的地方在于：继电器驱动电路2集成到控制IC电路中。其它部分的结构与实施例1或实施2相同，这里也将不再过多阐述。
当然，过零点采样电路5也可以集成到控制IC电路中。
如图5所示，上述各过零开关控制电路工作过程及时序是这样的：
在控制IC电路判断需要开启负载7时，在接下来的第一个过零点同时开启可控硅6和继电器1，可控硅6立即开始导通，而继电器1线圈通电后需要一个开启时间，大约在5-15mS内会接通，在继电器1触点11接通时其两端的电压只是可控硅6的管压降，大约在1V左右，所以不会产生很大的浪涌电流，也不会出现电弧，继电器1导通以后可控硅6两端就没有了电压，也就没有了功耗损耗，即没有发热现象。
在控制IC电路要关闭负载7时，则立即去关闭继电器1，而延时20mS再去关闭可控硅6，继电器1也需要一个释放时间，大约也在15mS以内，此时可控硅6一直有触发信号，在继电器1释放的同时可控硅6就又导通了，继电器1释放后触点间的压降只是可控硅6的管压降，所以不会产生拉弧现在，可控硅6在20mS后失去触发信号，在下一个过零点关闭，所以也不产生很大的浪涌电流来干扰电网，从而也最终实现了关闭时的过零切换。
Claims (9)
1、一种过零开关控制电路，包括继电器(1)、继电器驱动电路(2)、电源电路(3)、其特征在于：还包括控制电路(4)、过零点采样电路(5)、可控硅(6)；
其中，电源电路(3)、继电器驱动电路(2)，继电器(1)串接构成一个继电器供电电路；并且电源电路(3)与控制电路(4)连接，为其工作时供电；
过零点采样电路(5)输入端连接交流电，输出端连接控制电路(4)，用于检测交流电压的过零点，并把过零点讯号传递给控制电路(4)；
控制电路(4)的一输出端连接可控硅(6)的控制极，用于控制可控硅(6)的导通，另一输出端连接继电器驱动电路(2)的控制端，用于控制继电器驱动电路(2)的导通使继电器(1)通电；
可控硅(6)的第一、二阳极和继电器(1)触点(11)并联后与负载(7)串接再连接到交流电路中。
2、根据权利要求1所述的一种过零开关控制电路，其特征在于：所述控制电路(4)为控制IC电路。
3、根据权利要求2所述的一种过零开关控制电路，其特征在于：所述继电器驱动电路(2)集成到控制IC电路中。
4、根据权利要求2或3所述的一种过零开关控制电路，其特征在于：所述过零点采样电路(5)集成到控制IC电路中。
5、根据权利要求2所述的一种过零开关控制电路，其特征在于：所述控制IC电路中含有脚ZC，脚TRIAC，脚RELAY，脚VEE，脚COM，所述脚COM连接到交流电的零线(81)，脚ZC连接过零点采样电路(5)的输出端，过零点采样电路(5)的输入端连接交流电的火线(82)，脚TRIAC作为控制IC电路的一输出端连接可控硅(6)的控制极，脚RELAY作为控制IC电路的另一输出端连接继电器驱动电路(2)的控制端，脚VEE连接电源电路(3)。
6、根据权利要求5所述的一种过零开关控制电路，其特征在于：所述控制IC电路(4)的脚TRIAC经过一电阻R6连接可控硅(6)控制极。
7、根据权利要求5所述的一种过零开关控制电路，其特征在于：所述继电器驱动电路(2)单独由三级管Q2构成，其中三级管Q2的基极的作为继电器驱动电路(2)的控制端连接控制IC电路的脚RELAY，三级管Q2的发射极连接零线(81)，集电极连接继电器(1)。
8、根据权利要求7所述的一种过零开关控制电路，其特征在于：所述三级管Q2的基极经过一电阻R5连接控制IC电路的脚RELAY。
9、根据权利要求5所述的一种过零开关控制电路，其特征在于：所述过零点采样电路(5)由电容C1和电阻R1构成，其中电阻R1的一端作为过零点采样电路(5)的输入端连接交流电的火线(82)，另一端作为过零点采样电路(5)的输出端连接控制IC电路的脚ZC，电容C1一端接地，一端连接到控制IC电路的脚ZC和电阻R1之间的结点上。
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