TWI664656B - 繼電器及控制供電的方法 - Google Patents
繼電器及控制供電的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI664656B TWI664656B TW107137970A TW107137970A TWI664656B TW I664656 B TWI664656 B TW I664656B TW 107137970 A TW107137970 A TW 107137970A TW 107137970 A TW107137970 A TW 107137970A TW I664656 B TWI664656 B TW I664656B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- transistor
- terminal
- magnetic force
- relay
- load
- Prior art date
Links
Landscapes
- Relay Circuits (AREA)
Abstract
一種繼電器，電連接一負載，該繼電器包含一激磁感應線圈、一電控單元、一電晶體，及一機械開關，該激磁感應線圈接收一輸入電壓，且根據該輸入電壓產生相關的感應電壓與磁力，該電控單元電連接該激磁感應線圈以接收該感應電壓，並對應產生一控制信號，該電晶體具有一第一端、一第二端，及一控制端，該機械開關具有一電連接該負載的第一端、一第二端，及一控制端，且根據該磁力切換於導通與不導通間，當該輸入電壓大於一電壓預設值時，該控制信號使該電晶體導通後，當該磁力大於一第一磁力特定值時，該機械開關導通。
Description
本發明是有關於一種繼電器，特別是指一種應用電動力效應之繼電器。
現有的繼電器種類主要可分為有接點開關及無接點開關二種，其中，以有接點開關的繼電器來說，開關在切換過程中時常會有火花出現，其原因來自於負載的電流特性，因此無論與開關吸附或斷開，負載的過剩的電能將釋放於開關，使得開關在切換過程中產生火花放電現象。再以無接點開關而言，在連續導通模式下，內部的功率電晶體將因長期處於導通狀態而發燙，因此其機構設計上需要加裝散熱片解決散熱問題。
總結現有的繼電器種類的特性，主要有以下缺點：一、開關在切換過程中因放電產生火花，進而降低使用壽命，二、機構設計需加裝散熱片，因此體積龐大。
因此，本發明的一目的，即在提供一種可提升開關使用壽命，且可將機構設計小型化的繼電器。
於是，本發明繼電器電連接於一負載，該負載具有一接收一負載電壓的第一端及一第二端，該繼電器包含一激磁感應線圈、一電控單元、一電晶體，及一機械開關。
該激磁感應線圈接收一輸入電壓，且根據該輸入電壓的變化，產生一感應電壓與磁力。
該電控單元電連接該激磁感應線圈以接收該感應電壓，並據以產生一控制信號。
該電晶體具有一電連接該負載的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收該控制信號的控制端，且根據該控制信號切換於導通與不導通間。
該機械開關具有一電連接該負載的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一感應該磁力的控制端，且根據該磁力切換於導通與不導通間。
該控制信號先使該電晶體導通，之後，當該磁力大於一第一磁力特定值時，該機械開關導通
又，本發明的另一目的，即在提供一種可提升開關使用壽命，且可將機構設計小型化的控制供電的方法。
於是，本發明控制供電的方法由一控制一負載電源對一負載提供電能的繼電器執行，該繼電器包含一激磁感應線圈、一電控單元、一電晶體，及一機械開關，該激磁感應線圈接收一輸入電壓，且根據該輸入電壓的變化，產生一感應電壓與磁力，該電控單元電連接該激磁感應線圈以接收該感應電壓，並據以產生一控制信號，該電晶體具有一接收該控制信號的控制端，且該電晶體根據該控制信號切換於導通與不導通間，該控制供電的方法包含一步驟(A)、一步驟(B)，及一步驟(C)。
該步驟(A)為利用繼電器的該激磁感應線圈做為雙線圈，其中一組用於接收輸入電壓以做為磁力產生，另一組做為磁力變化時感應能量用。
該步驟(B)為利用感應能量的變化瞬間驅動電晶體的控制端，當繼電器接收輸入電壓時，使得電晶體提前導通，機械開關再導通，接著電晶體不導通。
該步驟(C)為當繼電器由接收輸入電壓轉為不接收輸入電壓時，感應的能量使得電晶體導通，接著機械開關不導通，再來感應能量消失，使得電晶體不導通。
本發明的功效在於：藉由該激磁感應線圈根據該輸入電壓而產生對應的感應電壓，使該電控單元控制該電晶體導通或不導通，且當該激磁感應線圈磁力上升到該第一磁力特定值後，才控制
該機械開關導通，使該電晶體導通時間早於該機械開關的導通時間。
2‧‧‧負載
21‧‧‧第一端
22‧‧‧第二端
3‧‧‧負載電源
31‧‧‧第一端
32‧‧‧第二端
4‧‧‧激磁感應線圈
41‧‧‧初級側
42‧‧‧鐵芯
7‧‧‧機械開關
71‧‧‧第一端
72‧‧‧第二端
73‧‧‧控制端
74‧‧‧彈簧
Vin‧‧‧輸入電壓
Vind‧‧‧感應電壓
Vctrl‧‧‧控制信號
VDS‧‧‧電晶體跨壓
43‧‧‧次級側
5‧‧‧電控單元
6‧‧‧電晶體
Vsw‧‧‧開關跨壓
Vout‧‧‧輸出跨壓
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明本發明繼電器的一實施例；圖2是一局部電路示意圖，輔助說明該實施例的一機械開關的作動機制；及圖3是一時序圖，輔助說明該實施例在各時間點的作動方式。
參閱圖1，本發明繼電器的一實施例，電連接於一負載2，該負載2具有一電連接一負載電源的第一端21及一電連接該繼電器的第二端22，該負載電源3根據該繼電器切換於導電或不導電而對該負載2提供或不提供一負載電壓，該負載電源3具有一電連接該負載2的該第一端21的第一端31，及一接地的第二端32，該繼電器包含一激磁感應線圈4、一電控單元5、一電晶體6，及一機械開關7。
該激磁感應線圈4具有一初級側41、一鐵芯42，及一次級側43，該初級側41用以接收一外部電源提供的輸入電壓Vin，使
該鐵芯42充磁而產生一磁力，並使該次級側43產生一大小相關於該輸入電壓Vin的感應電壓Vind。
該電控單元5電連接該激磁感應線圈4的該次級側43以接收該感應電壓Vind，並據以產生一控制信號Vctrl。
該電晶體6具有一電連接該負載的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收該控制信號Vctrl的控制端，且根據該控制信號Vctrl切換於導通與不導通間，該電晶體可為N型金氧半場效電晶體(N-type MOSFET：N-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、P型金氧半場效電晶體(P-type MOSFET：P-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、雙極性接面型電晶體(BJT：Bipolar Junction Transistor)，及雙向閘流體(TRIAC)四者其中之一，當該電晶體為N型金氧半場效電晶體時，該第一端是汲極，該第二端是源極，該控制端是閘極，當該電晶體為P型金氧半場效電晶體時，該第一端是源極，該第二端是汲極，該控制端是閘極，在本實施例中，該電晶體是以P型金氧半場效電晶體為例，當該電晶體不導通時，該第一端與該第二端間形成一不為零的電晶體跨壓VDS，當該電晶體導通時，該電晶體跨壓VDS降為零。
配合參閱圖2，該機械開關7具有一電連接該負載2的該第二端22的第一端71、一接地的第二端72、一感應該磁力的控制
端73，及一對該控制端73施加一回復力使該控制端73遠離該鐵芯42的彈簧74，且根據該磁力切換於導通與不導通間，當該機械開關7不導通時，該第一端71與該第二端72間形成一開關跨壓Vsw，當該機械開關7導通時，該開關跨壓Vsw降為零，進一步說明該機械開關的細部作動方式，當該激磁感應線圈4的該初級側41接收該輸入電壓Vin而使該鐵芯42對應產生該磁力後，該機械開關7的該控制端73受該磁力吸附於該鐵芯42，接著該控制端73連動地帶動該第二端72，並使該第二端72與該第一端71短路導通，進而使該負載電源3因迴路形成而對該負載2提供該負載電壓及電流，當該當該控制端73未感應到該鐵芯42的磁力，該控制端73因受控於該彈簧74所施加的回復力而遠離該鐵芯42，此時該機械開關7不導通，且該第一端71與該第二端72間形成該開關跨壓Vsw。
再參閱圖1，該控制信號Vctrl先使該電晶體6導通，之後，當該磁力大於一第一磁力特定值時，使該機械開關7的該第二端72與該第一端71短路導通。當該電晶體6導通時，該電晶體6的該第一端、該第二端與該負載2及該負載電源3形成導通迴路，使該負載2接收該負載電壓，該負載電源3並向該電晶體的該第一端提供一第一電流，當該機械開關接著導通時，該負載電源3向該機械開關7的該第一端71提供一第二電流，該第一電流與該第二電流總和為該負載2接收該負載電源3提供的電力時對應形成的電流值。
配合圖1並參閱圖3，進一步依序說明該實施例在各時間區間內的操作。
首先，在時間點t0，激磁感應線圈4的該初級側41接收外部電壓，該鐵芯42開始充磁，且該次級側43對應產生該感應電壓Vind，此時因電晶體與機械開關尚未導通，而於機械開關的二端形成一不為零的輸出跨壓Vout，即，該繼電器整體的輸出電壓為該輸出跨壓Vout。
在時間點t1，該電控單元5接收該感應電壓信號Vind並在執行電源儲能轉換信號後，對應產生該控制信號Vctrl，需再說明的是，由於該電控單元5必須先儲存足夠的能量，才足以產生可驅動該電晶體6導通的閘極電壓，因此，該電控單元5的該控制信號Vctrl會比該感應電壓信號Vind延遲產生，接著，該電晶體6的該控制端接收該控制信號Vctrl而使該電晶體6導通，而該電晶體6的該第一端與該第二端間的該電晶體跨壓VDS因導通而降為零，且此時該負載2、該負載電源3與該電晶體6形成導通迴路，因此該負載2的該第二端與該負載電源3的該第二端之間的該輸出跨壓Vout降為零。
在時間點t2，該激磁感應線圈4的該鐵芯42充磁到一第一特定值時，該鐵芯42吸附該機械開關7的該控制端73而使該機械開關7的該第一端71與該第二端72短路，此時該第一端71與該第二端72之間的該開關跨壓Vsw因導通而降為零。
在時間點t3，該激磁感應線圈4的該鐵芯42充磁到最大值時，該次級側43因不再產生該感應電壓Vind，該電控單元5不接收該感應電壓Vind而不產生該控制信號Vctrl，因此該電晶體6跟著不導通，該電晶體跨壓VDS回復為不為零的值，該機械開關7的該控制端73由於該激磁感應線圈4的該鐵芯42因磁場持續存在而被吸附，因此該機械開關7的該第一端71與該第二端72之間的該開關跨壓Vsw因導通而保持為零。
在時間點t4，當激磁感應線圈4的該初級側41因不接收外部電壓，該鐵芯42的磁場開始下降，該次級側43對應產生該感應電壓Vind，此時該感應電壓Vind與在時間點t0的該感應電壓Vind的極性相反。
在時間點t5，該電控單元5接收該感應電壓Vind並在執行電源儲能轉換信號後，對應產生該控制信號Vctrl，該電晶體6的該控制端接收該控制信號Vctrl而使該電晶體6導通，而該電晶體6的該第一端與該第二端間的該電晶體跨壓VDS因導通而降為零，該負載2與該負載電源3因機械式開關7的該第一端71與該第二端72持續導通而保持導通迴路，因此該負載2的該第二端22與該負載電源3的該第二端32之間的該輸出跨壓Vout保持為零。
在時間點t6，該激磁感應線圈4的該鐵芯42的磁場持續下降到一第二特定值時，該鐵芯42不吸附該機械開關7的該控制端73
而使該機械開關7的該第一端71與該第二端72開路而不導通，因此該機械開關7的該第一端71與該第二端72之間的該開關跨壓Vsw因不導通而回復為不為零的值。
在時間點t7，該激磁感應線圈4的該鐵芯42的磁場降到最小值時，該次級側43因不再產生該感應電壓Vind，該電控單元5不接收該感應電壓Vind而不產生該控制信號Vctrl，因此該電晶體6跟著不導通，該電晶體跨壓VDS回復為不為零的值，且此時該鐵芯42因不吸附該機械開關7的該控制端73，因此該機械開關7的該第一端71與該第二端72因不導通而使該開關跨壓Vsw的值保持與時間點t6時相同。
綜上所述，本發明繼電器的該實施例中，該電控單元根據該激磁感應線圈的該次級側產生的感應電壓而對應產生該控制信號，進而控制該電晶體導通，當該電晶體導通時與該負載、該負載電源形成導通迴路而使該負載電源對該負載提供電能，並對該電晶體提供迴路電流，接著當該鐵芯磁場持續上升至特定值時，該鐵芯吸附該機械開關的該控制端，使該機械開關的該第一端與該第二端短路導通，再使該負載接著提供流向該機械開關的該第一端與該第二端的該第二電流，而具有以下優點：
一、由於該電晶體是根據該感應電壓的有無，受該控制信號而切換導通/不導通，且切換至導通狀態的時間極短，因此耗
能極低，進而無需加裝散熱片即可達到散熱效果。
二、該電晶體的導通時間因早於該機械開關的導通時間，使該負載電源在導通迴路形成時先將迴路電流提供到該電晶體而消除該機械開關接點上的電壓，使得該機械開關接著導通後再接收該迴路電流部分的分流，且導通時因該機械開關的該第一端與該第二端二者的電壓已接近零伏特，因此該機械開關切換時不會產生接點火花，進而提升使用壽命，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
Claims (10)
- 一種繼電器，電連接於一負載，該負載具有電連接一負載電源的一第一端及一第二端，該繼電器包含： 一激磁感應線圈，接收一輸入電壓，且根據該輸入電壓的變化，產生一感應電壓與磁力； 一電控單元，電連接該激磁感應線圈以接收該感應電壓，並據以產生一控制信號； 一電晶體，具有一電連接該負載的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收該控制信號的控制端，且根據該控制信號切換於導通與不導通間；及 一機械開關，具有一電連接該負載的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一感應該磁力的控制端，且根據該磁力切換於導通與不導通間， 該控制信號先使該電晶體導通，之後，當該磁力大於一第一磁力特定值時，該機械開關導通。
- 如請求項1所述的繼電器，其中，當該電晶體導通時，該負載根據該負載電源提供的電力，自該第二端向該電晶體的該第一端提供一第一電流，當該機械開關導通時，自該第二端向該機械開關的該第一端提供一第二電流，該第一電流與該第二電流總和為該負載接收該負載電源提供的電力時對應形成的電流值。
- 如請求項1所述的繼電器，其中，該電晶體是一N型金氧半場效電晶體，該第一端是汲極，該第二端是源極，該控制端是閘極。
- 如請求項1所述的繼電器，其中，該電晶體是一P型金氧半場效電晶體，該第一端是源極，該第二端是汲極，該控制端是閘極。
- 如請求項1所述的繼電器，其中，該電晶體是一雙極性接面型電晶體。
- 如請求項1所述的繼電器，其中，該電晶體是一雙向閘流體，該第一端是陽極，該第二端是陰極，該控制端是閘極。
- 如請求項1所述的繼電器，其中，當該輸入電壓小於該電壓預設值時，該激磁感應線圈產生的該磁力漸減，並對應產生該感應電壓。
- 如請求項1所述的繼電器，其中，當該磁力漸減至小於一第二磁力特定值時，該機械開關不導通。
- 如請求項1所述的繼電器，其中，當該磁力達一最小磁力值時，該激磁感應線圈不產生該感應電壓，該電晶體不導通。
- 一種控制供電的方法，由一控制一負載電源對一負載提供電能的繼電器執行，該繼電器包含一激磁感應線圈、一電控單元、一電晶體，及一機械開關，該激磁感應線圈接收一輸入電壓，且根據該輸入電壓的變化，產生一感應電壓與磁力，該電控單元電連接該激磁感應線圈以接收該感應電壓，並據以產生一控制信號，該電晶體具有一接收該控制信號的控制端，且該電晶體根據該控制信號切換於導通與不導通間，該控制供電的方法包含以下步驟： （A）利用繼電器的該激磁感應線圈做為雙線圈，其中一組用於接收輸入電壓以做為磁力產生，另一組做為磁力變化時感應能量用； （B）利用感應能量的變化瞬間驅動電晶體的控制端，當繼電器接收輸入電壓時，使得電晶體提前導通，機械開關再導通，接著電晶體不導通；及 （C）當繼電器由接收輸入電壓轉為不接收輸入電壓時，感應的能量使得電晶體導通，接著機械開關不導通，再來感應能量消失，使得電晶體不導通。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW106137278 | 2017-10-30 | ||
| ??106137278 | 2017-10-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201917762A TW201917762A (zh) | 2019-05-01 |
| TWI664656B true TWI664656B (zh) | 2019-07-01 |
Family
ID=66295495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW107137970A TWI664656B (zh) | 2017-10-30 | 2018-10-26 | 繼電器及控制供電的方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109727812B (zh) |
| TW (1) | TWI664656B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW387650U (en) * | 1993-11-05 | 2000-04-11 | Vari Lite Inc | Modular lamp power supply system |
| TW466820B (en) * | 1999-04-06 | 2001-12-01 | Pit-Kin Loh | Direct conversion uninterruptible power supply |
| CN1248272C (zh) * | 2001-11-29 | 2006-03-29 | 松下电工株式会社 | 电磁开关设备 |
| TW200642240A (en) * | 2005-04-07 | 2006-12-01 | Patent Treuhand Ges Fuer Elek Sche Gluehlampen M B H | Switchable voltage converter |
| WO2017018147A1 (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | ソニー株式会社 | スイッチング装置、電動移動体及び電力供給システム |
| WO2017084634A1 (zh) * | 2014-11-25 | 2017-05-26 | 王海 | 变压器有载调压分接开关及有载调压变压器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4967309A (en) * | 1989-12-26 | 1990-10-30 | Caterpillar Inc. | Dual current sensing driver circuit |
| JPH0855551A (ja) * | 1994-06-07 | 1996-02-27 | Mitsuba Electric Mfg Co Ltd | リレー駆動回路 |
| CN102064047B (zh) * | 2010-11-23 | 2013-04-10 | 国网电力科学研究院 | 适用于高压直流场合的继电器和开关管并联电路 |
| CN103346761B (zh) * | 2013-06-27 | 2015-11-18 | 桂林航天电子有限公司 | 机械同步混合继电器及混合开关运行方法 |
| CN105553246B (zh) * | 2015-12-17 | 2018-06-05 | 华为技术有限公司 | 上下电驱动电路及其控制方法 |
-
2018
- 2018-10-26 TW TW107137970A patent/TWI664656B/zh active
- 2018-10-29 CN CN201811269020.3A patent/CN109727812B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW387650U (en) * | 1993-11-05 | 2000-04-11 | Vari Lite Inc | Modular lamp power supply system |
| TW466820B (en) * | 1999-04-06 | 2001-12-01 | Pit-Kin Loh | Direct conversion uninterruptible power supply |
| CN1248272C (zh) * | 2001-11-29 | 2006-03-29 | 松下电工株式会社 | 电磁开关设备 |
| TW200642240A (en) * | 2005-04-07 | 2006-12-01 | Patent Treuhand Ges Fuer Elek Sche Gluehlampen M B H | Switchable voltage converter |
| WO2017084634A1 (zh) * | 2014-11-25 | 2017-05-26 | 王海 | 变压器有载调压分接开关及有载调压变压器 |
| WO2017018147A1 (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | ソニー株式会社 | スイッチング装置、電動移動体及び電力供給システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109727812B (zh) | 2020-02-14 |
| CN109727812A (zh) | 2019-05-07 |
| TW201917762A (zh) | 2019-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2010035082A2 (en) | Hybrid relay and control terminal apparatus | |
| TWI404101B (zh) | 混合繼電器和控制終端裝置 | |
| TW201517472A (zh) | 軟啓動切換電源轉換裝置 | |
| US9490801B2 (en) | Rapid cutoff device and operation method for SCR AC switches | |
| WO2018131307A1 (ja) | アーク抑制装置 | |
| CN113611572B (zh) | 一种接触器的节能控制方法 | |
| CN103872894B (zh) | 功率因数校正电路和包括该功率因数校正电路的电源 | |
| KR20160140293A (ko) | 저전력 릴레이 구동 장치 | |
| US10825618B2 (en) | Power switch module | |
| TWI664656B (zh) | 繼電器及控制供電的方法 | |
| DE50013647D1 (de) | Reihenschlussmotor | |
| TW201608828A (zh) | 閘流體直流開關之快速截止裝置及其操作方法 | |
| JP2005510167A (ja) | 電気回路の確実な切り換えを行うための回路装置 | |
| CN101132150B (zh) | 具有同步整流器的返驰式电源转换器 | |
| US11152176B2 (en) | Relay control device | |
| CN107134391A (zh) | 一种继电器控制电路及汽车 | |
| TW202101890A (zh) | 功率轉換器及用於控制其之方法與控制器 | |
| KR20140062845A (ko) | 복합 스위치 및 이를 이용한 스위칭 방법 | |
| KR20170013734A (ko) | 릴레이 구동 회로 | |
| KR101054990B1 (ko) | Ｌｅｄ ｔｖ용 전원장치의 스탠바이 전원회로 | |
| CN210091984U (zh) | 一种接触器控制电路 | |
| JP6712179B2 (ja) | Ｌｅｄ電源装置 | |
| JP2007174864A (ja) | 電力変換装置 | |
| CN220821407U (zh) | 继电器驱动电路及电力控制装置 | |
| CN212338349U (zh) | 一种电磁阀节能驱动电路 |