KR102610392B1

KR102610392B1 - 넓은 동작 범위의 릴레이 제어기

Info

Publication number: KR102610392B1
Application number: KR1020207007649A
Authority: KR
Inventors: 제임스 릴리
Original assignee: 리텔퓨즈 인코퍼레이티드
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2023-12-06
Also published as: TW201931414A; TWI739032B; WO2019055422A1; EP3682460A4; EP3682460A1; EP3682460B1; US10679811B2; US20190080868A1; KR20200047583A; CN111247615A

Abstract

쌍안정 릴레이를 스위칭하는 데 사용되는, 부스트 컨버터 및 에너지 저장 디바이스를 포함하는 릴레이 제어 회로로 동작가능한 개선된 쌍안정 릴레이가 본 명세서에 제공된다. 일부 실시예들에서, 쌍안정 릴레이는 다수의 코일 권선들로 권취된 솔레노이드를 포함한다. 전도성 플레이트(예컨대, 버스 바)는 솔레노이드의 플런저에 결합될 수 있고, 전도성 플레이트의 각 단부 상에는 접점부들이 제공된다. 전도성 플레이트는 솔레노이드에 대한 각각의 전력 인가 시에 솔레노이드와 전기적으로 맞물리도록 그리고 맞물림해제되도록 구성된다. 제어 회로는, 넓은 동작 전압 및 감소된 동작 전력을 허용하기 위해 플런저의 전도성 플레이트를 솔레노이드에 대해 이동시키기 위한 그리고 유지하기 위한 펄스에 의해 선택적으로 에너지 공급될 때 솔레노이드가 개방 위치에서 유지되게 한다.

Description

넓은 동작 범위의 릴레이 제어기

관련 출원의 상호 참조들

본 출원은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/701,724호의 이익을 주장한다.

기술분야

본 발명은 대체적으로 회로 보호 디바이스들의 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 넓은 동작 범위를 갖는 쌍안정 솔레노이드 스위치에 관한 것이다.

전기 릴레이는 전류를 전송하기 위해 2개의 전극들 사이에 접속이 이루어질 수 있게 하는 디바이스이다. 일부 릴레이들은 코일 및 자기 스위치를 포함한다. 전류가 코일을 통해 흐를 때, 전류 흐름에 비례하여 자기장이 생성된다. 사전결정된 지점에서, 자기장은 스위치의 가동 접점부를 그의 휴지 또는 에너지-차단된 위치로부터 스위치의 고정 접점부에 대해 가압된 그의 작동된 또는 에너지 공급된 위치로 끌어당기기에 충분히 강하다. 코일에 인가되는 전력이 강하될 때, 자기장의 세기는 강하되어 가동 접점부를 해제하고 그것이 그의 원래의 에너지-차단된 위치로 복귀하게 한다. 릴레이의 접점부들이 개방 또는 폐쇄됨에 따라, 아킹(arcing)으로 불리는 전기 방전이 있게 되며, 이는 접점부들의 가열 및 연소를 야기할 수 있고, 전형적으로는, 시간이 경과함에 따라 접점부들의 열화 및 궁극적인 파괴를 초래한다.

솔레노이드는 특정 타입의 고-전류 전자기 릴레이이다. 솔레노이드 동작형 스위치들은 솔레노이드에 공급되는 비교적 낮은 레벨의 제어 전류에 응답하여 부하 디바이스에 전력을 공급하는 데 널리 사용된다. 솔레노이드들은 다양한 응용들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 종래의 자동차, 트럭, 잔디 트랙터, 대형 잔디 깎기 기계 등을 포함한, 다양한 차량들의 시동의 용이성 및 편의성을 위해 전기 시동기들에서 솔레노이드들이 사용될 수 있다.

정상 개방(normally open, NO) 릴레이는, 전력을 공급받고 있는 동안 그의 접점부들을 폐쇄 상태로 유지하고 전력 공급이 차단될 때 그의 접점부들을 개방하는 스위치이다. 현재, 대부분의 정상 개방 릴레이들은 제한된 동작 전압 범위들을 갖는다. 예를 들어, 정상 개방 릴레이들은 공칭 12 또는 24 볼트 범위들에서 동작하도록 제한된다. 다른 릴레이들은, 오늘날, 더 넓은 전압 범위에 걸쳐, 예컨대 5 V와 32 V 사이에서 동작할 수 있다. 그러나, 전압 범위의 하한에서, 정상 개방 릴레이는 약한 자기 유지력(holding force)으로 인해 채터링(chatter)될 수 있다. 전압 범위의 상한에서, 릴레이는 코일 권선들에서 지속적으로 흐르는 전류로 인해 다량의 에너지를 소비할 것이고 과도한 양의 열을 생성할 것이다. 이는, 정전류를 지원하는 데 필요한 코일 권선들에 대한 필요성으로 인해 유사한 등급의 쌍안정 릴레이와 비교할 때 릴레이의 전체 크기를 증가시킨다.

따라서, 넓은 동작 전압 범위 및 더 낮은 동작 전력을 허용하는 정전류 모드에서 동작할 수 있는 정전류원을 갖는 개선된 쌍안정 전기 솔레노이드 스위치에 대한 필요성이 존재한다. 이들 및 다른 고려사항들과 관련하여 본 발명의 개선점들이 제공된다.

하나의 접근법에서, 본 발명에 따르면, 릴레이 제어기는 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 쌍안정 릴레이, 제1 단자 및 제2 단자들과 동작가능한 전도성 플레이트, 및 전도성 플레이트를 제1 및 제2 단자들에 대해 작동시키기 위해 전도성 플레이트에 결합된 플런저(plunger)를 포함한다. 릴레이 제어기는 쌍안정 릴레이와 통신하는 아날로그 회로를 추가로 포함하고, 아날로그 회로는 제1 전압 공급 레벨을 제1 전압 공급 레벨보다 높은 제2 전압 공급 레벨로 부스트하도록 전기적으로 구성된 부스트 컨버터(boost converter), 부스트 컨버터와 전기적으로 결합된 에너지 저장 디바이스, 및 부스트 컨버터 및 에너지 저장 디바이스와 전기적으로 결합된 폐쇄 릴레이 드라이버 회로 및 개방 릴레이 드라이버 회로를 포함한다. 폐쇄 릴레이 드라이버 회로는 쌍안정 릴레이에 제1 신호를 제공하고, 개방 릴레이 드라이버 회로는 쌍안정 릴레이에 제2 신호를 제공한다.

다른 접근법에서, 본 발명에 따르면, 쌍안정 릴레이 제어 회로는 제1 전압 공급 레벨을 제1 전압 공급 레벨보다 높은 제2 전압 공급 레벨로 부스트하도록 전기적으로 구성된 부스트 컨버터, 및 부스트 컨버터와 전기적으로 결합된 에너지 저장 디바이스를 포함한다. 쌍안정 릴레이 제어 회로는 부스트 컨버터 및 에너지 저장 디바이스와 전기적으로 결합된 폐쇄 릴레이 드라이버 회로 및 개방 릴레이 드라이버 회로를 추가로 포함하고, 폐쇄 릴레이 드라이버 회로는 쌍안정 릴레이에 제1 신호를 제공하고, 개방 릴레이 드라이버 회로는 쌍안정 릴레이에 제2 신호를 제공한다.

또 다른 접근법에서, 쌍안정 릴레이를 제어하기 위한 방법은 쌍안정 릴레이 제어 회로에서 단일의 활성 고입력(high input)을 수신하는 단계를 포함하고, 쌍안정 릴레이 제어 회로는 제1 전압 공급 레벨을 제2 전압 공급 레벨로 부스트하도록 전기적으로 구성된 부스트 컨버터를 포함하고, 제2 전압 공급 레벨은 제1 전압 공급 레벨보다 높다. 쌍안정 릴레이 제어 회로는 부스트 컨버터와 전기적으로 결합된 에너지 저장 디바이스, 및 부스트 컨버터 및 에너지 저장 디바이스와 전기적으로 결합된 폐쇄 릴레이 드라이버 회로 및 개방 릴레이 드라이버 회로를 추가로 포함한다. 본 방법은 단일의 활성 고입력에 응답하여 쌍안정 릴레이에 펄스를 전달하는 단계를 추가로 포함하고, 펄스는 쌍안정 릴레이의 접점부들의 세트를 개방하거나 폐쇄한다.

첨부 도면들은 지금까지 그것의 원리들의 실제 응용을 위해 고안된 개시된 실시예들의 예시적인 접근법들을 예시한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 시스템의 일부분의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 쌍안정 릴레이 및 제어 회로를 포함하는 시스템의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 3의 쌍안정 릴레이의 측면 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 제어 회로의 회로도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 쌍안정 릴레이를 제어하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도면은 반드시 축척대로 도시되는 것은 아니다. 도면은 단지 표현이며, 본 발명의 특정 파라미터들을 묘사하도록 의도되는 것은 아니다. 도면은 본 발명의 전형적인 실시예를 도시하도록 의도되며, 따라서 범주에서의 제한으로서 간주되어서는 안 된다. 도면에서, 동일한 도면 부호 부여는 동일한 요소를 나타낸다.
또한, 도면들 중 일부 내의 소정의 요소들은 예시 명확성을 위해 생략되거나 축척대로 예시되지 않을 수 있다. 또한, 명확성을 위해, 소정의 도면들에서 일부 도면 부호들이 생략될 수 있다.

이제, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더욱 충분히 설명할 것이다. 시스템/회로는 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있고, 본 명세서에 기술된 실시예들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시 내용이 완전하고 완벽하도록, 그리고 시스템 및 방법의 범주를 당업자에게 충분히 전달하도록 제공된다.

편의성 및 명확성을 위해, "상단", "하단", "상부", "하부", "수직", "수평", "측방향", 및 "종방향"과 같은 용어들은 다양한 컴포넌트들 및 그들의 구성 부품들의 상대적 배치 및 배향을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 것이다. 상기 용어는 구체적으로 언급된 단어, 그의 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함할 것이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수형으로 서술되고 부정관사("a" 또는 "an") 단어가 선행되는 요소 또는 동작은, 그러한 배제가 명시적으로 언급되지 않는 한, 복수의 요소들 또는 동작들을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 "일 실시예"에 대한 참조들은 언급된 특징부들을 또한 포함하는 추가의 실시예들의 존재를 배제하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다.

본 명세서에 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 사용자의 관점에서 정상 개방(NO) 릴레이와 유사한 쌍안정 릴레이 작업을 하기 위해 아날로그 회로부를 사용한다. 그러나, NO 릴레이와 쌍안정 릴레이 사이의 차이는 동작 시에 중요하다. NO 릴레이는 전류가 코일을 통해 흐를 때 작용하며, 전류 흐름에 비례하여 자기장이 생성된다. 쌍안정 릴레이는 2개의 휴지 지점들을 가지며, 에너지가 공급된 자기장을 사용하여 각각의 위치 사이에서 이동한다. 릴레이를 폐쇄하기 위해, 자기장은 북-남 방향(north-south)이고, 여기서 북극은 솔레노이드의 상단 부근에 있다. 릴레이를 개방하기 위해, 자기장은 반전되고, 북극은 솔레노이드의 하단 부근에 있다. 일단 릴레이의 플런저 및 버스 바 조립체가 개방 또는 폐쇄 위치들에 있으면, 전류는 릴레이에서 흐르는 것을 중단한다. 이것은 릴레이가 표준 NO 릴레이보다 상당히 적은 전력을 사용하는 방법이다. 전류는 상태가 변화하고 있을 때에만 흐른다.

본 발명은 현재의 NO 릴레이들과 달리, 본 명세서에서의 시스템이 정전류원으로서 작용하지 않기 때문에 기존의 접근법들에 비해 개선된다. 대신에, 시스템은, 넓은 범위에 걸쳐 작동하도록 입력 전압, 및 이어서, 솔레노이드를 활성화시키도록 높게 끌어당겨진 단일의 아날로그 입력을 증가시키는 부스트 컨버터를 포함한다. 단일의 입력이 배터리 양극으로부터 제거될 때, 릴레이는 쌍안정 릴레이 제어 회로 내의 회로부로 인해 개방될 것이다.

도 1은 본 발명의 적어도 일부 실시예들에 따라 배열된 시스템(10)의 블록도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 쌍안정 릴레이(12), 트리거 회로(14), 부스트 컨버터(16), 및 액추에이터(18)를 포함한다. 시스템(10)은 제1 전력 레일(20) 상에 공급되는 입력 전력으로 동작할 수 있다. 일부 예들에서, 배터리(예컨대, 12 볼트 배터리, 9 볼트 배터리 등)가 입력 전력을 공급한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "입력 전력"은 대체적으로 전력 공급부(도시되지 않음)로부터 제1 전력 레일(20) 상에서 이용가능한 전력(전압 및 전류 레벨을 가짐)을 지칭한다. 일부 예들에서, 전력 공급부는 DC 전원, AC 전원 및 정류기 회로, 배터리, 함께 접속된 다수의 배터리들 또는 대체적으로 임의의 다른 DC 전원을 포함할 수 있다.

쌍안정 릴레이(12)는 "래칭(latching) 릴레이"로도 지칭되는 임의의 적합한 쌍안정 릴레이일 수 있다. 알려진 바와 같이, 쌍안정 릴레이는 릴레이로의 전력이 차단될 때 그의 마지막 상태에서 유지되는 릴레이이다. 대체적으로, 쌍안정 릴레이(12)는 제1 단자(24)와 제2 단자(26) 사이의 전기 접점부를 개방 또는 폐쇄하기 위한 스위칭 메커니즘(22)을 포함한다. 일부 예들에서, 쌍안정 릴레이(12)는 스위칭 메커니즘(22) 접점부들을 개방 또는 폐쇄하기 위해 다양한 컴포넌트들을 동작시키는 솔레노이드로부터 형성될 수 있다. 다른 예로서, 쌍안정 릴레이(12)는 코일들이 이완되는 동안 스위칭 메커니즘(22) 접점부들을 제자리에 유지하도록 구성된 대향 코일들로부터 형성될 수 있다.

또 다른 예로서, 쌍안정 릴레이(12)는 플런저를 코일 밖으로 밀어내도록 위치된 스프링들과 함께 코일의 중심 내에 배치된, 철 플런저를 둘러싸는 한 쌍의 영구 자석들로부터 형성될 수 있다. 동작 동안, 코일이 한 방향에서 에너지를 공급받을 때, 자기장은 플런저를 영구 자석들로부터 멀리 밀어내고, 스프링들은 접점부들의 접속 및 위치설정에 따라 개방 위치 또는 폐쇄 위치 중 어느 하나에 대응할 수 있는 "해제된" 위치에서 플런저를 유지한다. 코일이 다른 방향에서 에너지를 공급받을 때, 자기장은 플런저를 다시 영구 자석들의 범위로 끌어당기고, 플런저는 자석들에 의해 제자리에 (예컨대, 스프링 힘에 대항하여) 유지된다. 추가의 예들에서, 코일은 전압원의 양극 측에 접속될 수 있는 중심-탭핑된(center-tapped) 권선을 포함할 수 있다. 이와 같이, 코일의 각각의 단부는 개방 또는 폐쇄 권선에 대응한다. 대안적인 예들에서, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 코일은 2개의 별개의 권선들, 즉 개방을 위한 권선 및 폐쇄를 위한 권선을 포함할 수 있다. 임의의 특정 구성 또는 설계로 제한되지 않지만, 쌍안정 릴레이(12)는 전력 입력 및 전력 출력을 위한 2개의 고전류 접속부들과 전력 입력, 신호 입력, 및 접지를 위한 2개 또는 3개의 저전류 접속부들을 갖는 300A 연속 직류의 단극단투형(single pole-single throw) 릴레이일 수 있다.

이어서, 시스템(10)은, 특정 조건이 발생할 때(예컨대, 제1 전력 레일(20) 상의 입력 전력이 차단됨) 쌍안정 릴레이(12) 내의 스위칭 메커니즘(22)이 개방 또는 폐쇄 상태 중 어느 하나로 진입하게 하도록 구성된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 입력 전력은, 입력 전력이 특정된 값 미만으로 떨어질 때; 입력 전력이 0으로 떨어질 때; 입력 전력이 특정된 백분율만큼 감소될 때; 입력 전력이 특정된 시간 동안 특정된 값 미만으로 떨어질 때; 또는 대체적으로 제1 전력 레일(20) 상에서 이용가능한 전력의 공급에 있어서 감소 또는 차단이 있을 때마다 차단될 수 있다.

도시된 바와 같이, 트리거 회로(14) 및 액추에이터(18)는 신호 라인(28)을 통해 함께 통신가능하게 결합된다. 동작 동안, 트리거 회로(14)는 입력 전력의 차단을 나타내는 선택된 조건을 식별하도록 제1 전력 레일(20)을 모니터링한다. 트리거 회로(14)가 선택된 조건을 식별할 때, 그것은 신호 라인(28)을 통해 액추에이터(18)로 신호를 전송한다. 액추에이터(18)는 이러한 신호에 의해 활성화되고, 쌍안정 릴레이(12)의 스위칭 메커니즘(22)이 "정상" 상태로 진입하게 한다. 달리 말하면, 트리거 회로(14)로부터의 신호에 의해 활성화될 때, 액추에이터(18)는 스위칭 메커니즘(22)이 개방되거나 폐쇄되게 하도록 쌍안정 릴레이(12)에 정확한 전기 펄스(예컨대, 충분한 전류 및 지속기간을 가짐)를 공급한다. 전술된 바와 같이, 액추에이터(18)는 쌍안정 릴레이(12)가 입력 전력의 부재 시에 상태를 변화시키게 하도록 구성된다.

액추에이터(18)는 제2 전력 레일(32)을 통해 부스트 컨버터(16)에 전기적으로 결합될 수 있다. 전술된 바와 같이, 입력 전압(예를 들어, 제1 전력 레일(20) 상에서 이용가능한 전압 레벨)은 더 높은 레벨(이하에서 더 상세히 기술됨)로 증가되며, 이러한 더 높은 레벨은 쌍안정 릴레이(12)를 동작시키는 데 그리고/또는 에너지 저장 디바이스를 충전하는 데 사용된다. 부스트 컨버터(16)는, 이어서, 제1 전력 레일(20) 상에 공급되는 전압을 "부스트"(즉, 증가)하도록 그리고 제2 전력 레일(32) 상에서 이러한 증가된 전압을 이용가능하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 제1 전력 레일(20)은 12 볼트의 전압을 갖는 전력을 공급하도록 구성된 입력 전원에 전기적으로 결합될 수 있다. 부스트 컨버터(16)는 제1 전력 레일(20) 상에 공급되는 12 볼트를, 제2 전력 레일(32) 상에서 이용가능하게 되는 30 볼트로 증가시키도록 구성될 수 있다. 많은 타입들의 부스트 컨버터들이 알려져 있다. 다양한 실시예들에서, 부스트 컨버터(16)는 아날로그 및/또는 디지털 회로 컴포넌트들로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 부스트 컨버터는 저항기들, 다이오드들, 커패시터들, 인덕터, 및 DC-DC 컨버터 회로(예컨대, ONSEMICONDUCTOR™으로부터 입수가능한 DC-DC 컨버터 NCP3064, 등)로부터 형성될 수 있다.

도 2는 도 1의 시스템(10)의 일부분들의 실시예들의 블록도이다. 더 구체적으로, 도 2는 트리거 회로(14), 액추에이터(18), 및 쌍안정 릴레이(12)의 실시예들을 예시한다. (본 명세서에 기술된 모든 실시예들과 마찬가지로) 이들 실시예들은 단지 예시를 위해 주어지며, 제한하도록 의도되는 것이 아님을 이해해야 한다. 도시된 바와 같이, 쌍안정 릴레이(12)는 스위칭 메커니즘(22)을 개방하도록 구성될 수 있는 제1 코일(34), 및 스위칭 메커니즘(22)을 폐쇄하도록 구성될 수 있는 제2 코일(36)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 따라서, 동작 동안, 제1 또는 제2 코일들(34, 36) 중 어느 하나에 에너지를 공급하는 것은 쌍안정 릴레이(12)의 상태를 변경할 수 있다.

트리거 회로(14)는 조건 검출 모듈(38)을 포함할 수 있고, 선택적으로 전력 검출 모듈(40)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 모듈들(38, 40)은 종래의 아날로그, 디지털 회로, 및/또는 프로그램가능 컴포넌트들을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 트리거 회로(14)는 고정 폭 펄스 생성기를 갖는 전압 검출 회로로부터 실현될 수 있다. 일부 예들에서, 프로그램가능 집적 회로(예컨대, 마이크로프로세서 등)가 모듈들(38, 40)을 구현하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 마이크로프로세서는 전력의 차단을 위해 제1 전력 레일(20)을 모니터링하도록 프로그래밍될 수 있고, 전력의 차단이 검출될 때, 검출 모듈(38)은 신호 라인(28)을 통해 액추에이터(18)에 신호를 보낼 수 있다. 이는 저전압 차단 특징부를 갖는 마이크로프로세서를 사용함으로써 용이하게 될 수 있으며, 여기서 저전압 차단은 제1 전력 레일(20)의 저전압 조건을 검출하고 신호 라인(28)을 통해 액추에이터(18)로 신호(예컨대, 차단)를 전송하도록 구성된다.

트리거 회로(14)는, 선택적으로, 쌍안정 릴레이(12)가 제1 전력 레일(20) 상의 전력을 검출할 때 알려진 상태로 진입하게 하도록 구성될 수 있다. 달리 말하면, 트리거 회로(14)는, 쌍안정 릴레이(12)가 초기에 파워-온될 때(또는 차단 후에 전력이 복원될 때) 쌍안정 릴레이(12)가 알려진 상태로 진입하게 하도록 구성될 수 있다. 이어서, 전력 검출 모듈(40)은, 제1 전력 레일(20)을 모니터링하고, 때때로 "임계 전압"으로 지칭되는, 전력이 이용가능하게 될 때(예컨대, 전력이 특정된 레벨 위로 상승할 때, 전력이 특정된 시간 동안 특정된 레벨 위로 상승할 때, 등)를 검출하도록 구성될 수 있다. 제1 전력 레일(20) 상의 전력을 검출할 때, 트리거 회로(14)는 전술된 바와 같이 신호 라인(28)을 통해 액추에이터(18)에 신호를 보낼 수 있다. 전력 검출 모듈(40)은 아날로그, 디지털, 및/또는 프로그램가능 로직 컴포넌트들을 사용하여 구현될 수 있다.

일부 예들에서, 트리거 회로(14)는 임계 전압을 검출하기 위한 비교기를 포함할 수 있고, 이는 이어서 정확한 시간 동안 액추에이터(18)를 펄싱하도록 원-샷 회로를 트리거할 수 있다. 일부 예들에서, 마이크로제어기 칩이 내장된 아날로그 비교기(analog comparator on-board a microcontroller chip)는 임계 전압을 검출하는 데 사용될 수 있는 반면, 타이머는 펄스 폭을 제어하는 데 사용될 수 있다. 일부 예들은, 비교기에 동작가능하게 접속되어 마이크로제어기에 대한 차단을 생성하는 브라운아웃(brownout) 전압 검출기를 포함할 수 있다.

일부 예들에서, 트리거 회로(14)는 또한, 쌍안정 릴레이(12)를 작동시키기에 충분한 에너지가 에너지 저장 디바이스(44)(예컨대, 커패시터)에 저장되는 것을 보장하도록 부스트 컨버터(16)로부터 출력된 전압을 모니터링할 수 있다. 일부 예들에서, 트리거 회로(14)는 개방(또는 폐쇄) 이벤트를 트리거하기에 충분한 에너지가 에너지 저장 디바이스(44)에 저장될 때까지 쌍안정 릴레이(12)를 폐쇄(또는 개방)하지 않도록 구성될 수 있다.

액추에이터(18)는 에너지 저장 디바이스(44) 및 릴레이 에너자이저 모듈(46)을 포함할 수 있다. 대체적으로, 릴레이 에너자이저 모듈(46)은 쌍안정 릴레이(100)가 상태를 변화시키게 하기에 충분한 에너지 펄스를 코일들(34, 36)에 공급하도록 구성된다. 더 구체적으로, 릴레이 에너자이저 모듈(46)은 조건 검출 모듈(38)에 의해 신호가 보내질 때 (쌍안정 릴레이(12)가 개방되고 있는지 또는 폐쇄되고 있는지 여부에 따라) 코일(34) 또는 코일(36) 중 어느 하나에 에너지를 공급하도록 구성될 수 있다. 릴레이 에너자이저 모듈(46)은 아날로그, 디지털, 및/또는 프로그램가능 로직 컴포넌트들을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 릴레이 에너자이저 모듈(46)은 저항기들, 다이오드들, 미니-릴레이들, BJT, IGBT, 및/또는 MOSFET 로직 컴포넌트들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 더 구체적으로, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 릴레이 에너자이저 모듈(46)은 3-잭 커넥터(54)를 통해 에너지 저장 디바이스(44) 및 부스트 컨버터(16)와 전기적으로 결합된 개방 릴레이 드라이버 회로(50) 및 폐쇄 릴레이 드라이버 회로(52)를 포함할 수 있다.

코일들(34, 36)에 충분한 에너지 펄스를 공급하기 위해, 특히 제1 전력 레일(20) 상의 입력 전력의 부재 시에, 액추에이터(18)는 에너지 저장 디바이스(44)를 포함한다. 대체적으로, 에너지 저장 디바이스(44)는 에너지를 저장할 수 있는 임의의 디바이스(예컨대, 커패시터, 충전가능 배터리 등)일 수 있다. 이어서, 에너지 저장 디바이스(44)는 제2 전력 레일(32) 상에서 이용가능한 공칭 전압 레벨(즉, 부스트된 입력 전압 레벨)로 충전된다. 후속하여, 입력 전력이 차단될 때, 에너지 저장 디바이스(44)에 저장된 에너지는 코일들(34 또는 36) 중 어느 하나에 에너지를 공급하는 데 사용된다. 이해되는 바와 같이, 커패시터에 저장된 에너지는 하기 방정식에 의해 표현될 수 있고: E=½*C*V^2, 여기서 E는 커패시터 내의 에너지이고, C는 커패시터의 커패시턴스이며, V는 커패시터가 충전되는 전압이다.

특히 예시적인 예에서, 제1 전력 레일(20)은 12 볼트의 전압 레벨을 갖는 전원에 의해 공급될 수 있다. 부스트 컨버터(16)는 12 볼트를, 제2 전력 레일(32) 상에서 이용가능한 30 볼트로 부스트할 수 있다. 에너지 저장 디바이스(44)는 2000 uFarad의 커패시턴스를 갖는 커패시터일 수 있다. 따라서, 커패시터를 30 볼트로 충전하는 것은 0.9 J(즉, 0.5* 0.002* 30^2)의 저장된 에너지 값을 초래할 것이다. 입력 전압(즉, 12 볼트)으로부터 등가의 에너지 값을 달성하는 것은 (예컨대, 13,750 uFarad보다 큰 커패시턴스를 갖는) 훨씬 더 큰 커패시터를 필요로 할 것이다. 이해되는 바와 같이, (예컨대, 부스트 컨버터(16)의 기능성으로 인해) 더 작은 커패시터를 사용하는 능력은 더 작은 커패시터의 사용을 가능하게 하며, 이는 종래의 디바이스들과 비교하여 시스템(10)에 대한 비용, 크기, 및 동작 지연을 감소시킨다.

이제 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 넓은 동작 범위의 릴레이 제어기(이하, "제어기")(105)를 포함하는 시스템(101)이 더 상세히 기술될 것이다. 시스템(101)은, 본 발명에 따른 아날로그 회로에 접속된, 전기 솔레노이드 스위치(100)일 수 있는 예시적인 쌍안정 릴레이를 포함한다. 더 구체적으로, 인쇄 회로 기판(109) 상에 조립된 쌍안정 릴레이 제어 회로(이하, "제어 회로")(107)를 포함할 수 있는 제어기(105)는, 전기 솔레노이드 스위치(100)를 수용하여 전기 솔레노이드 스위치(100), 전원, 및 다른 회로부 사이의 전기적 접속을 제공하도록 구성된다. 상세히 도시되지 않았지만, 제어 회로(107)는 전술된 트리거 회로, 부스트 컨버터, 및 액추에이터를 포함할 수 있다. 전기 솔레노이드 스위치(100)에 전력을 제공하기 위한 전기 접속부가 제공된다. 예를 들어, 코일 권선들(122)이 제어기(105)에 접속될 수 있다.

예를 들어, 전기 접점부들(114A, 114B 및 115A, 115B)과 같은 한 쌍의 전기 접점부들은 전도성 플레이트일 수 있는 버스 바(110)의 각각의 단부 상에 이동불가능하게 장착된다. 선택적으로 에너지가 공급될 때, 전기 접점부들(114A, 114B)은, 제1 단자(124) 및 제2 단자(126)와 함께 폐쇄 회로를 형성하는 제1 위치(도시된 바와 같이 폐쇄됨)에서 전기 접점부들(115A, 115B)과 같은 솔레노이드 전도성 접점부들과 상호 접촉한다. 전력의 손실에 의해 선택적으로 에너지가 차단될 때, 전기 접점부들(114A, 114B) 및 전기 접점부들(115A, 115B)은 접점부들을 제1 및 제2 위치들에서 유지시키기 위한 수단으로, 제2 위치(개방)에서 상호 분리된다. 따라서, 자기 결합 부재(106)는, 액추에이터 또는 플런저(104)가, 전기 솔레노이드 스위치(100)를 개방된 채로 유지하기 위해 코일 권선들(122)에 의해 필요한 힘을 감소시키는 것, 및 코일 권선들(122)을 정전류 모드에서 동작시켜, 넓은 동작 전압 및 더 낮은 동작 전력을 허용하는 다단 피크-앤-홀드 전류(multi-stage peak-and-hold current)를 가능하게 하는 것을 도울 수 있다.

예를 들어, 전기 솔레노이드 스위치(100)의 거동이 다음과 같이 설명될 수 있다. 전자기 코일 권선들(122)이 제어기(105)에 접속됨에 따라, 코일형 스프링일 수 있는 제1 스프링(142)의 액션들에 의해 최상부 위치(제1, 개방 위치)에서 유지되고 있었던 플런저(104)는 중앙 개구부(175) 내에서 하향으로 이동하도록 강제될 것이다. 하향 이동은, 정전류 모드 동작으로부터 에너지가 공급되었던 코일 권선들(122) 내에서 생성된 자기력의 결과이다. 플런저(104)가 자기 결합 부재(106)에 자기적으로 끌어당겨지기 때문에, 자기 결합 부재(106)는 플런저(104)의 하향 이동을 생성하는 데 그리고 플런저(104)를 이러한 폐쇄 위치에서 유지하는 데 필요한 자기력의 총량을 감소시킨다. 폐쇄 위치에서, 전기 접점부들(114A, 114B)은 폐쇄 또는 "파워-온" 위치와 같은 제1 위치에서 전기 접점부들(115A, 115B)과 같은 솔레노이드 전도성 접점부들과 상호 접촉한다.

이어서, 코일 권선들(122)에 대한 정전류의 공급이 중지됨에 따라, 플런저(104)는 플런저(104)에 인가되는 제1 스프링(142)의 복원력들에 의해 그의 초기 위치(제1 위치)로 복귀하도록 강제되면서 동시에 자기 결합 부재(106)에 대한 플런저(104)의 자기 흡인력을 극복할 것이다. 전기 접점부들(114A, 114B)은, 플런저(104)가 플런저(104)에 인가된 제1 스프링(142)의 복원력들에 의해 그의 초기 위치(제1 위치)로 복귀하도록 강제될 때 개방 또는 "파워-오프" 위치와 같은 제2 위치에서 전기 접점부들(115A, 115B)과 같은 솔레노이드 전도성 접점부들로부터 맞물림해제되었다.

더 구체적으로, 일부 실시예들에서, 예를 들어 쌍안정 전기 솔레노이드 스위치와 같은 전기 솔레노이드 스위치(100)는 솔레노이드 보빈(116)(예를 들어, 솔레노이드 보빈 하우징)을 포함할 수 있다. 솔레노이드 보빈(116)은 솔레노이드 보빈(116) 둘레에 권취된 코일 권선들(122)을 갖는 솔레노이드 본체(150) 내에 형성된다. 솔레노이드 보빈(116)은 본체 또는 연결 피스(117)를 갖는다. 연결 피스(117)는 다수의 기하학적 구성들 중 하나로 한정될 수 있다. 예를 들어, 연결 피스(117)는 사전결정된 두께 및 사전결정된 직경을 갖는 원형의 파이프 형상일 수 있다. 솔레노이드 본체(150), 또는 더 구체적으로는, 솔레노이드 보빈(116)은 내부에 한정된 중앙 개구부(175), 및 전원에 의해 맞물릴 때 자기장을 생성하는 코일 권선들(122)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 플런저(104)는, 솔레노이드 본체(150) 및 자기 결합 부재(106)에 대해 중앙 개구부(175)의 안 및 밖으로의 적어도 2개의 위치들 사이의 회전 및 축방향 왕복을 위해 중앙 개구부(175) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 플런저(104)의 일부분은 중앙 개구부(175) 내에 적어도 부분적으로 배치되는 한편, 플런저의 하부 목 부분(181)은 가동 버스 바와 같은 전도성 플레이트(110)(예컨대, 입력 전도성 플레이트)에 결합된다. 플런저(104)는 자기 결합 부재(106)를 향해 자기적으로 끌어당겨진다.

전도성 플레이트(110)는 플런저(104)에 결합되고, 전도성 플레이트(110)의 대향 단부들 상에는 하나 이상의 전기 접점부들(114A)이 제공된다. 일 실시예에서, 전기 접점부들(114A, 114B)(예컨대, 전기 접점부들)은 은-합금 접점부들이다. 전도성 플레이트(110)는 솔레노이드 본체(150)로의 각각의 전력의 인가 시에 솔레노이드 본체(150)와 전기적으로 맞물리도록 그리고 맞물림해제되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 전기 접점부들(115A, 115B)은 전기 솔레노이드 스위치(100)를 개방(파워-오프)하기 위해 그리고 폐쇄(파워-온)하기 위해 전기 접점부들(114A, 114B)과 전기적으로 맞물리도록 그리고 맞물림해제되도록 구성된다.

자기장은 전기 솔레노이드 스위치(100)의 개방 위치(파워-오프됨) 및 폐쇄 위치(파워-온됨)와 같은 적어도 2개의 위치들 사이에서 플런저(104)를 래칭 및 언래칭한다. 자기 결합 부재(106)는, 넓은 동작 전압 및 감소된 동작 전력을 허용하기 위해 정전류 모드에서 동작하도록 선택적으로 에너지가 공급될 때 솔레노이드 본체(150)가 개방 위치에서 유지되는 것을 허용하기 위해 자기장에 의해 필요한 힘을 감소시키도록 구성된다. 자기 결합 부재(106)는 적어도 2개의 위치들 중 하나에서 플런저(104)를 유지한다. 정전류 모드는 다단 피크-앤-홀드 전류를 허용한다. 넓은 동작 전압은 5 내지 32 볼트 범위 내에 있다.

전도성 플레이트(110), 코일 권선들(102), 전기 접점부들(114A, 114B 및 115A, 115B), 및 플런저(104)는 구리 또는 주석과 같은 임의의 적합한 전기 전도성 재료로 형성될 수 있고, 와이어, 리본, 금속 링크, 나선형 권취 와이어, 필름, 기판 상에 침착된 전기 전도성 코어, 또는 회로 차단(circuit interrupt) 제공하기 위한 임의의 다른 적합한 구조물 또는 구성으로서 형성될 수 있다. 전도성 재료들은 융합 특성 및 내구성에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 플런저는 강철 재료이고, 전기 접점부들(114A, 114B) 및 전기 접점부들(114A, 114B)을 덮는 스테인리스강 캡들을 포함할 수 있고/있거나 전도성 플레이트(110)의 각각의 단부 상에 위치될 수 있다. 전기 접점부들(114A, 114B) 및 전기 접점부들(114A, 114B)은 또한 스테인리스강일 수 있다.

이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 쌍안정 릴레이 제어 회로(207)가 더 상세히 기술될 것이다. 도시된 바와 같이, 쌍안정 릴레이 제어 회로(207)는 쌍안정 릴레이와 통신하는 PCB 상에 형성된 아날로그 회로일 수 있다. 쌍안정 릴레이 제어 회로(207)는 쌍안정 릴레이를 스위칭하는 데 사용되는 커패시터(244)에 에너지를 저장하기 위한 부스트 컨버터(216)를 포함한다. 예를 들어, 부스트 컨버터(216) 및 커패시터(244)는 도 1 및 도 2에 도시된 쌍안정 릴레이(10)의 스위칭 메커니즘(22)을 동작시킬 수 있다. 도시된 실시예에서, 부스트 컨버터(216)는 3-잭 커넥터(254)에 추가로 접속되는 커패시터(244)와 직렬로 접속된다.

쌍안정 릴레이 제어 회로(207)는 에너지 저장 디바이스(244) 및 부스트 컨버터(216)와 전기적으로 결합된 개방 릴레이 드라이버 회로(250) 및 폐쇄 릴레이 드라이버 회로(252)를 추가로 포함한다. 4개의 디바이스들은 3-잭 커넥터(254)를 통해 쌍안정 릴레이에 접속한다. 사용 동안, 사용자는 단일의 활성 고입력을 가질 수 있다. 배터리 양극 단자에 접속될 때, 쌍안정 릴레이(예컨대, 전술된 쌍안정 릴레이(10) 또는 전기 솔레노이드 스위치(100))의 권선들을 통해 펄스를 생성하기 위해 아날로그 회로부로부터 펄스가 생성될 것이고, 이는 쌍안정 릴레이의 플런저 (104) 및 버스 바 (110)를 폐쇄 위치로 강제하기에 충분히 강한 자기장을 생성할 것이다. 단일의 활성 고입력이 배터리 양극 단자로부터 제거될 때, 단자들(24, 26)을 개방하기 위해 쌍안정 릴레이의 2차 권선(예컨대, 제2 코일(36))을 통해 제2 펄스가 생성될 것이다. 쌍안정 릴레이 제어 회로(207)의 아날로그 회로부(예컨대, 개방 릴레이 드라이버 회로(250) 또는 폐쇄 릴레이 드라이버 회로(252))는 각각의 솔레노이드 권선에 대해 적절한 펄스 폭을 생성하여, 신호 입력이 전통적인 정상 개방 릴레이와 동일한 방식으로, 그러나 쌍안정 릴레이의 낮은 연속적인 전류 소비를 갖고서 래칭될 수 있게 한다.

이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 쌍안정 릴레이를 제어하기 위한 방법(300)이 더 상세히 기술될 것이다. 블록(301)에서, 방법(300)은 에너지 저장 디바이스, 폐쇄 릴레이 드라이버 회로, 및 개방 릴레이 드라이버 회로와 전기적으로 결합된 부스트 컨버터를 포함하는 쌍안정 릴레이 제어 회로를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 폐쇄 릴레이 드라이버 회로, 개방 릴레이 드라이버 회로, 부스트 컨버터, 및 에너지 저장 디바이스는 커넥터를 사용하여 함께 결합된다. 일부 실시예들에서, 에너지 저장 디바이스는 부스트 컨버터와 직렬로 결합된 커패시터이다.

블록(303)에서, 방법(300)은 쌍안정 릴레이 제어 회로에서 단일의 활성 고입력을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

블록(305)에서, 방법(300)은 단일의 활성 고입력에 응답하여 쌍안정 릴레이에 펄스를 전달하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 펄스는 쌍안정 릴레이의 접점부들의 세트를 개방하거나 폐쇄한다. 일부 실시예들에서, 블록(305)은 제1 펄스를 쌍안정 릴레이의 제1 권선으로 전달하여 접점부들의 세트를 폐쇄하는 단계, 및 제2 펄스를 쌍안정 릴레이의 제2 권선으로 전달하여 접점부들의 세트를 개방하는 단계를 포함한다.

블록(307)에서, 방법(300)은 단자들의 세트 사이의 전기 접점부가 제1 개방 상태와 제2 폐쇄 상태 사이에서 변화하도록 제2 전압 공급 레벨을 사용하여 쌍안정 릴레이에 에너지를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

요약하면, 본 발명의 실시예들에 의해 적어도 하기의 기술적 이점들이 달성된다. 첫 번째로, 약한 자기 유지력으로 인한 채터가 감소되는데, 이는 쌍안정 릴레이의 권선들을 통해 생성된 펄스가 릴레이의 플런저 및 버스 바를 폐쇄 위치로 강제하기에 충분히 강한 자기장을 생성할 것이기 때문이다. 두 번째로, 전압 범위의 상한에서, 릴레이는 코일 권선들에서 지속적으로 흐르는 전류로 인해 다량의 에너지를 소비하지 않고/않거나 과도한 양의 열을 생성하지 않는다. 대신에, 쌍안정 릴레이 제어 회로는 각각의 솔레노이드 권선에 대해 적절한 펄스 폭을 생성하여, 신호 입력이 전통적인 정상 개방 릴레이와 동일한 방식으로, 그러나 쌍안정 릴레이의 낮은 연속적인 전류 소비를 갖고서 래칭될 수 있게 한다.

본 발명은 소정 접근법들과 관련하여 기술되었지만, 첨부된 청구범위에 한정된 바와 같은, 본 발명의 범위 및 범주로부터 벗어남이 없이 기술된 접근법들에 대한 많은 수정, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명이 기술된 접근법들로 제한되는 것이 아니라, 본 발명이 다음의 청구범위의 언어 및 그의 등가물에 의해 한정되는 전체 범주를 갖는다는 것이 의도된다. 본 발명은 소정 접근법들과 관련하여 기술되었지만, 첨부된 청구범위에 한정된 바와 같은, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 기술된 접근법들에 대한 많은 수정, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명이 기술된 접근법들로 제한되는 것이 아니라, 본 발명이 다음의 청구범위의 언어 및 그의 등가물에 의해 한정되는 전체 범주를 갖는다는 것이 의도된다.

Claims

릴레이 제어기 시스템으로서,
쌍안정 릴레이 - 상기 쌍안정 릴레이는:
제1 단자와 제2 단자;
상기 제1 및 제2 단자들로 동작가능한 전도성 플레이트; 및
상기 제1 및 제2 단자들에 대해 상기 전도성 플레이트를 작동시키기 위해 상기 전도성 플레이트에 결합된 플런저(plunger)를 포함함 -; 및
상기 쌍안정 릴레이와 통신하는 제어 회로
를 포함하고,
상기 제어 회로는:
제1 전압 공급 레벨을 제2 전압 공급 레벨로 부스트하도록 전기적으로 구성된 부스트 컨버터 - 상기 제2 전압 공급 레벨은 상기 제1 전압 공급 레벨보다 높음 -;
상기 부스트 컨버터와 전기적으로 결합된 에너지 저장 디바이스; 및
상기 에너지 저장 디바이스와 결합된 릴레이 에너자이저 모듈
을 포함하며,
상기 에너지 저장 디바이스는 상기 제2 전압 공급 레벨에 적어도 부분적으로 기초하여 에너지를 저장하고, 상기 릴레이 에너자이저 모듈은 상기 에너지 저장 디바이스에 저장된 상기 에너지를 사용하여 상기 쌍안정 릴레이에 에너지를 공급하며,
상기 릴레이 에너자이저 모듈은,
상기 부스트 컨버터 및 상기 에너지 저장 디바이스와 전기적으로 결합된 폐쇄 릴레이 드라이버 회로 및 개방 릴레이 드라이버 회로 - 상기 폐쇄 릴레이 드라이버 회로는 상기 쌍안정 릴레이에 제1 신호를 제공하고, 상기 개방 릴레이 드라이버 회로는 상기 쌍안정 릴레이에 제2 신호를 제공함 -; 및
상기 폐쇄 릴레이 드라이버 회로, 상기 개방 릴레이 드라이버 회로, 상기 부스트 컨버터, 및 상기 에너지 저장 디바이스를 함께 결합시키는 커넥터
를 포함하는,
릴레이 제어기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 에너지 저장 디바이스 및 상기 부스트 컨버터와 전기적으로 결합된 트리거 회로를 추가로 포함하고, 상기 트리거 회로는 제1 전력 레일 상의 조건을 검출하도록 구성되고, 상기 제1 전력 레일은 상기 제1 전압 공급 레벨을 갖는, 릴레이 제어기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 폐쇄 릴레이 드라이버 회로는 상기 제2 전압 공급 레벨을 사용하여 상기 쌍안정 릴레이에 에너지를 공급하도록 구성되어, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이의 전기 접점부가 제1 개방 상태와 제2 폐쇄 상태 사이에서 변화하게 하는, 릴레이 제어기 시스템.
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제1항에 있어서, 상기 쌍안정 릴레이는,
제1 코일과 제2 코일; 및
상기 제1 및 제2 코일들로 동작가능한 스위칭 메커니즘을 포함하고, 상기 스위칭 메커니즘은 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이의 전기 접점부를 개방 또는 폐쇄하도록 구성되는, 릴레이 제어기 시스템.
제6항에 있어서, 상기 제어 회로는, 상기 폐쇄 릴레이 드라이버 회로가 상기 제1 신호를 상기 제1 코일에 제공하게 하고 상기 제2 신호를 상기 제2 코일에 제공하게 하는 단일의 활성 고입력(high input)을 포함하는, 릴레이 제어기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 에너지 저장 디바이스는 상기 부스트 컨버터와 전기적으로 직렬로 접속된 커패시터인, 릴레이 제어기 시스템.
제1항에 있어서, 인쇄 회로 기판을 추가로 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 인쇄 회로 기판 상에 배열되는, 릴레이 제어기 시스템.
쌍안정 릴레이 제어 회로로서,
제1 전압 공급 레벨을 제2 전압 공급 레벨로 부스트하도록 전기적으로 구성된 부스트 컨버터 - 상기 제2 전압 공급 레벨은 상기 제1 전압 공급 레벨보다 높음 -;
상기 부스트 컨버터와 전기적으로 결합된 에너지 저장 디바이스; 및
상기 에너지 저장 디바이스와 결합된 릴레이 에너자이저 모듈
을 포함하고,
상기 에너지 저장 디바이스는 상기 제2 전압 공급 레벨에 적어도 부분적으로 기초하여 에너지를 저장하고, 상기 릴레이 에너자이저 모듈은 상기 에너지 저장 디바이스에 저장된 상기 에너지를 사용하여 상기 쌍안정 릴레이에 에너지를 공급하며,
상기 릴레이 에너자이저 모듈은,
상기 부스트 컨버터 및 상기 에너지 저장 디바이스와 전기적으로 결합된 폐쇄 릴레이 드라이버 회로 및 개방 릴레이 드라이버 회로 - 상기 폐쇄 릴레이 드라이버 회로는 쌍안정 릴레이에 제1 신호를 제공하고, 상기 개방 릴레이 드라이버 회로는 상기 쌍안정 릴레이에 제2 신호를 제공함 -; 및
상기 폐쇄 릴레이 드라이버 회로, 상기 개방 릴레이 드라이버 회로, 상기 부스트 컨버터, 및 상기 에너지 저장 디바이스를 함께 결합시키는 커넥터
를 포함하는,
쌍안정 릴레이 제어 회로.
제10항에 있어서, 상기 에너지 저장 디바이스 및 상기 부스트 컨버터와 전기적으로 결합된 트리거 회로를 추가로 포함하고, 상기 트리거 회로는 제1 전력 레일 상의 조건을 검출하도록 구성되고, 상기 제1 전력 레일은 상기 제1 전압 공급 레벨을 갖는, 쌍안정 릴레이 제어 회로.
제10항에 있어서, 상기 폐쇄 릴레이 드라이버 회로는 상기 제2 전압 공급 레벨을 사용하여 상기 쌍안정 릴레이에 에너지를 공급하도록 구성되어, 제1 단자와 제2 단자 사이의 전기 접점부가 제1 개방 상태와 제2 폐쇄 상태 사이에서 변화하게 하는, 쌍안정 릴레이 제어 회로.
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제10항에 있어서, 상기 폐쇄 릴레이 드라이버 회로가 상기 쌍안정 릴레이의 제1 코일에 상기 제1 신호를 제공하게 하고 상기 쌍안정 릴레이의 제2 코일에 상기 제2 신호를 제공하게 하는 단일의 활성 고입력을 추가로 포함하는, 쌍안정 릴레이 제어 회로.
제10항에 있어서, 상기 에너지 저장 디바이스는 상기 부스트 컨버터와 전기적으로 직렬로 접속된 커패시터인, 쌍안정 릴레이 제어 회로.
쌍안정 릴레이를 제어하기 위한 방법으로서,
쌍안정 릴레이 제어 회로에서 단일의 활성 고입력을 수신하는 단계; 및
상기 단일의 활성 고입력에 응답하여 상기 쌍안정 릴레이에 펄스를 전달하는 단계 - 상기 펄스는 상기 쌍안정 릴레이의 접점부들의 세트를 개방하거나 폐쇄함 -
를 포함하고
상기 쌍안정 릴레이 제어 회로는:
제1 전압 공급 레벨을 제2 전압 공급 레벨로 부스트하도록 전기적으로 구성된 부스트 컨버터 - 상기 제2 전압 공급 레벨은 상기 제1 전압 공급 레벨보다 높음 -;
상기 부스트 컨버터와 전기적으로 결합된 에너지 저장 디바이스; 및
상기 에너지 저장 디바이스와 결합된 릴레이 에너자이저 모듈
을 포함하고,
상기 에너지 저장 디바이스는 상기 제2 전압 공급 레벨에 적어도 부분적으로 기초하여 에너지를 저장하고, 상기 릴레이 에너자이저 모듈은 상기 에너지 저장 디바이스에 저장된 상기 에너지를 사용하여 상기 쌍안정 릴레이에 에너지를 공급하며,
상기 릴레이 에너자이저 모듈은,
상기 부스트 컨버터 및 상기 에너지 저장 디바이스와 전기적으로 결합된 폐쇄 릴레이 드라이버 회로 및 개방 릴레이 드라이버 회로; 및
상기 폐쇄 릴레이 드라이버 회로, 상기 개방 릴레이 드라이버 회로, 상기 부스트 컨버터, 및 상기 에너지 저장 디바이스를 함께 결합시키는 커넥터
를 포함하는,
방법.
제17항에 있어서, 제1 펄스를 상기 쌍안정 릴레이의 제1 권선으로 전달하여 상기 접점부들의 세트를 폐쇄하는 단계, 및 제2 펄스를 상기 쌍안정 릴레이의 제2 권선으로 전달하여 상기 접점부들의 세트를 개방하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 접점부들의 세트 사이의 전기 접점부가 제1 개방 상태와 제2 폐쇄 상태 사이에서 변화하도록 상기 제2 전압 공급 레벨을 사용하여 상기 쌍안정 릴레이에 에너지를 공급하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 폐쇄 릴레이 드라이버 회로, 상기 개방 릴레이 드라이버 회로, 상기 부스트 컨버터, 및 상기 에너지 저장 디바이스를 커넥터를 사용하여 함께 결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.