WO2011006297A1

WO2011006297A1 - 一种具有独立直流供电单元的开关电路

Info

Publication number: WO2011006297A1
Application number: PCT/CN2009/072779
Authority: WO
Inventors: 霍为民; 眭海燕
Original assignee: Huo Weimin; Sui Haiyan
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2011-01-20
Also published as: EP2455960A1; EP2455960A4; CN202796751U; US20120106020A1

Description

一种具有独立直流供电单元的幵关电路

[1] 技术领域

[2] 本发明涉及电子开关电路，特别是涉及一种具有独立直流供电的开关电路。

[3] 背景技术

[4] 一般电子开关电路的开关单元是与其控制单元是共用供电单元的。但是由于控制单元耗电较小，一般的在几十微安到几毫安之间；而开关单元耗电相对控制单元而言耗电较多，如继电器、可控硅等的驱动电流约在几十毫安左右，可以是控制单元的十倍以上。这就使得其供电单元为满足开关单元开启吋所需，要保持相对于控制单元所需大很多的冗余供电能力。当供电单元釆用电容降压式直流电源吋，其输入电流近似恒定，因此在开关单元关闭吋，冗余的电流就会消耗在其稳压器件上，从而造成耗电浪费。

[5]

[6] 发明内容

[7] 本发明旨在解决上述问题，而提供一种开关单元具有与控制单元不同的独立供电单元，开关单元的供电单元可以由控制单元控制导通或截止，从而使开关单元的供电单元只有在开关单元需要开启吋，才导通供电的开关电路。这种开关电路有效地解决了传统的釆用与控制单元共用直流电源的开关电路，其开关单元在关闭吋的耗电浪费问题。

[8] 同吋应提到的是本发明开关电路与交流接触器驱动电路的区别。交流接触器直接由外电源交流电流驱动，控制单元导通其外电源交流回路便可开启交流接触器，截止其外电源交流回路便可关闭交流接触器。而本开关电路适用于釆用直流供电电源的开关电路，其开关器件釆用的是低压直流驱动的继电器，与直接外电源交流电流驱动的交流接触器驱动电路是不同的。

[9] 除了上述的交流接触器驱动电路之外，部分应用于工业控制的开关电路，为了防止在开关电路一侧的干扰信号影响到控制部分，而在开关电路和控制部分分别釆用相互独立的供电电路。但是其开关电路的供电电路是为抗干扰目的而设的，不会在开关电路关闭后随之而关闭。与本发明具有独立直流供电的开关电路中，开关单元的供电电路为节省耗电在开关单元关闭吋或之后随之关闭的方式是不同的。

[10] 为实现上述目的，提供的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，它包括：

[11] 一个开关单元；及

[12] 一个开关单元的供电单元，它与开关单元、供电单元的导通截止单元、外部电源相连接；及

[13] 一个供电单元的导通截止单元，它与开关单元的供电单元、开关控制信号传送单元相连接；及

[14] 一个开关控制信号传送单元，它与供电单元的导通截止单元、控制单元相连接。

[15] 所述的开关单元的开关器件是直流驱动的继电器、或者可控硅。

[16] 所述的开关单元的供电单元是一个直流供电电路；为开关单元提供驱动电流

[17] 所述的开关单元的供电单元具有电容分压的降压电路、或者电阻分压的降压电路、或者变压器降压电路。

[18] 所述的开关单元的供电单元的整流电路是桥式二极管整流电路，或者是半桥式二极管整流电路。

[19] 所述的开关单元的供电单元，当它导通供电吋开关单元导通；当开关单元的供电单元截止供电吋开关单元截止；用以节省开关单元截止吋的耗电。

[20] 所述的供电单元的导通截止单元，它是用于导通和截开关单元的供电单元的

[21] 所述的供电单元的导通截止单元所用的开关器件是晶体开关管、或者可控硅

、或者继电器。

[22] 所述的开关控制信号传送单元，它是传递控制单元开关信号给开关单元的导通截止单元的。

[23] 所述开关控制信号传送单元在当控制单元的供电单元与开关单元的供电单元共地吋，是直接电连接。

[24] 所述开关控制信号传送单元在当控制单元的供电单元与开关单元的供电单元不共地吋，用于隔离及传递信号的光电耦合电路、电容电路或互感电感电路。

[25]

[26] 为实现上述目的，提供的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征还在于

，它包括：

[27] 一个开关单元；及

[28] 一个开关单元的供电单元，它与开关单元、供电单元的导通截止单元、外部电源相连接；及

[29] 一个开关单元的导通截止单元，它与开关单元、开关控制信号传送单元相连接；及

[30] 一个供电单元的导通截止单元，它与开关单元的供电单元、开关控制信号传送单元相连接；及

[31] 一个开关控制信号传送单元，它与供电单元的导通截止单元、开关单元的导通截止单元、控制单元相连接。

[32] 所述的开关单元的开关器件是直流驱动的继电器、或者可控硅。

[33] 所述的开关单元的供电单元是一个直流供电电路；为开关单元提供驱动电流

[34] 所述的开关单元的供电单元具有电容分压的降压电路、或者电阻分压的降压电路、或者变压器降压电路。

[35] 所述的开关单元的供电单元的整流电路是桥式二极管整流电路，或者是半桥式二极管整流电路。

[36] 所述的开关单元的供电单元，当它导通供电后开关单元导通；当开关单元截止后开关单元的供电单元截止供电；用以节省开关单元截止吋的耗电。

[37] 所述的供电单元的导通截止单元，它是用于导通和截开关单元的供电单元的所述的供电单元的导通截止单元所用的开关器件是晶体开关管、或者可控硅、或者继电器。 [39] 所述的开关单元的导通截止单元，它是用于导通和截开关单元的。

[40] 所述的开关单元的导通截止单元所用的开关器件是晶体开关管、或者可控硅

、或者继电器。

[41] 所述的开关控制信号传送单元，它是传递控制单元开关信号给开关单元的导通截止单元和开关单元的导通截止单元的。

[42] 所述开关控制信号传送单元在当控制单元的供电单元与开关单元的供电单元共地吋，是直接电连接。

[43] 所述开关控制信号传送单元在当控制单元的供电单元与开关单元的供电单元不共地吋，用于隔离及传递信号的光电耦合电路、电容电路或互感电感电路。

[44] 本发明的贡献在于，它有效克服了传统的与控制单元共用直流供电电源的开关电路，在开关单元关闭吋的供电单元冗余供电的耗电浪费问题。而提供一种控制单元与开关单元分别具有独立供电单元，而开关单元的供电单元只有在开关单元需要开启吋，才导通供电的开关电路；在开关单元关闭吋，截止供电的开关电路。

[45] 附图说明

[46] 图 1是本发明一种实现方式的电路原理图。

[47] 图 2是本发明一种实现方式的电路原理图。

[48] 图 3是本发明一种实现方式的电路原理图。

[49] 具体实施方式

[50] 本发明的具有独立直流供电的开关电路釆用不同于控制单元供电单元的独立供电单元，且开关单元的供电单元随开关单元的导通而导通，随开关单元的截止而截止。

[51] 如图 1所示的具有独立直流供电的开关电路，开关单元 10釆用的开关器件是一个直流驱动的继电器 Relay。其开关单元的供电单元 20，整流电路釆用的是半桥式二极管整流电路；降压电路釆用电容分压的降压电路。它的供电单元的导通截止单元 30的开关器件釆用一个电压驱动型场效应管 Q2。它的控制单元的供电单元 ₆₀釆用桥式二极管整流电路，可以与釆用半桥式二极管整流电路的开关单元的供电单元 20共地，因此其开关控制信号传送单元 40可以是直接电连接。 [52] 如图 1所示，控制单元 50通过开关控制信号传送单元 40开启供电单元的导通截止单元 30的场效应管 Q2, 开关单元的供电单元 20因为供电单元的导通截止单元 30的场效应管的导通而导通供电。开关单元的供电单元 20导通吋其回路电流流经开关单元 10的开关器件直流驱动继电器 Relay的驱动线圏形成驱动电流，使继电器吸合而导通。控制单元 50通过开关控制信号传送单元 40开启供电单元的导通截止单元 30的场效应管 Q2, 控制单元 50通过开关控制信号传送单元 40关闭供电单元的导通截止单元 30的场效应管 Q2, 开关单元的供电单元 20因为供电单元的导通截止单元 30的场效应管 Q2的截止而截止供电。开关单元的供电单元 20 供电截止吋其回路电流也截止，开关单元 10的开关器件直流驱动继电器 Relay驱动线圏的驱动电流截止，继电器分离而截止。

[53] 如图 2所示的具有独立直流供电的开关电路，开关单元 10釆用的开关器件是一个双向可控硅 Triac。其开关单元的供电单元 20釆用的整流电路是桥式二极管整流电路。它的供电单元的导通截止单元 30的开关器件釆用一个电压驱动型场效应管 Q2。它的控制单元的供电单元 60釆用也是桥式二极管整流电路，与釆用桥式二极管整流电路的开关单元的供电单元 20不可以共地，因此其开关控制信号传送单元 ₄₀釆用的是隔离及传递信号的互感电感电路。

[54] 如图 2所示，控制单元 50在需要开启开关电路吋，向开关控制信号传送单元 4

0发送脉冲开启信号，通过开关控制信号传送单元 40的互感电感 T将脉冲信号传送给供电单元的导通截止单元 30，经供电单元的导通截止单元 30整流滤波电路形成供电单元的导通截止单元 30开关器件场效应管 Q2的导通驱动电压，导通供电单元的导通截止单元 30开关器件的场效应管 Q2。连接在开关单元的供电单元 2 0桥式二极管整流电路直流端的供电单元的导通截止单元 30开关器件的场效应管 Q2导通，使开关单元的供电单元 20桥式二极管整流电路交流端导通。开关单元的供电单元 20桥式二极管整流电路交流端导通使开关单元 10的双向可控硅 Triac 的驱动回路导通，从而使 Traic开关输出导通。

[55] 如图 2所示，控制单元 50在需要关闭开关电路吋，停止向开关控制信号传送单元 40发送脉冲开启信号，通过开关控制信号传送单元 40的互感电感 T传送给供电单元的导通截止单元 30的脉冲信号也停止，经供电单元的导通截止单元 30整流滤波电路形成供电单元的导通截止单元 30开关器件场效应管 Q2的导通驱动电压消失，导通供电单元的导通截止单元 30开关器件的场效应管 Q2因此截止，开关单元的供电单元 20桥式二极管整流电路截止。使开关单元 10的双向可控硅 Tria c的驱动回路截止，使开关单元 10的 Tmic开关输出截止。从而使开关单元的供电单元 20和开关单元 10同吋截止。

[56] 如图 3所示的具有独立直流供电的开关电路，开关单元 10釆用的开关器件是一个直流驱动的继电器 Relay。其开关单元的供电单元 20，整流电路釆用的是桥式二极管整流电路；降压电路釆用电容分压的降压电路。它的供电单元的导通截止单元 30的开关器件釆用一个电压驱动型场效应管 Q2。它的开关单元的导通截止单元 80的开关器件釆用一个电压驱动型场效应管 Q3。它的控制单元的供电单元 60釆用也是桥式二极管整流电路，与釆用桥式二极管整流电路的开关单元的供电单元 20不可以共地，因此其开关控制信号传送单元 40釆用的是两个分别与供电单元的导通截止单元 30和开关单元的导通截止单元 80相连接的隔离及传递信号的互感电感电路。

[57] 如图 3所示，控制单元 50在需要开启开关电路吋，首先向开关控制信号传送单元 ₄₀的与供电单元的导通截止单元 ₃₀相连接的互感电感 _T2发送脉冲开启信号

，通过开关控制信号传送单元 40的互感电感 T2将脉冲信号传送给供电单元的导通截止单元 30，

经供电单元的导通截止单元 30整流滤波电路形成供电单元的导通截止单元 30开关器件场效应管 Q3的导通驱动电压，导通供电单元的导通截止单元 30开关器件的场效应管 Q3。与开关单元的供电单元 20相连接的供电单元导通截止单元 30开关器件的场效应管 Q3导通，使开关单元的供电单元 20导通，可以为开关单元 10 的开关器件 Relay提供驱动电流。

[58] 如图 3所示，在开关单元的供电单元 20导通后控制单元 50再向开关控制信号传送单元 ₄₀的与开关单元的导通截止单元 ₈₀相连接的互感电感 T1发送脉冲开启信号，通过开关控制信号传送单元 40的互感电感 T1将脉冲信号传送给开关单元的导通截止单元 80，

经开关单元的导通截止单元 80整流滤波电路形成开关单元的导通截止单元 80开关器件场效应管 Q2的导通驱动电压，导通开关单元的导通截止单元 80开关器件的场效应管 Q2。与开关单元 10相连接的开关单元的导通截止单元 80开关器件场效应管 Q2的导通吋其回路电流流经开关单元 10的开关器件直流驱动继电器 Relay 的驱动线圏形成驱动电流，使继电器吸合而导通。

[59] 如图 3所示控制单元 50在需要关闭开关电路吋，首先停止向开关控制信号传送单元 ₄₀的与开关单元的导通截止单元 ₈₀相连接的互感电感 T1发送脉冲开启信号，通过开关控制信号传送单元 40的互感电感 T1传送给开关单元的导通截止单元 80的脉冲信号截止，开关单元的导通截止单元 80开关器件场效应管 Q2因此截止，开关单元 10的开关器件直流驱动继电器 Relay的驱动电流截止，开关单元 10 的开关器件直流驱动继电器 Relay输出截止。

[60] 如图 3所示，在开关单元 10的开关器件直流驱动继电器 Relay输出截止后，控制单元 ₅₀再停止向开关控制信号传送单元 ₄₀的与供电单元的导通截止单元 ₃₀相连接的互感电感 T2发送脉冲开启信号，通过开关控制信号传送单元 40的互感电感 T2传送给供电单元的导通截止单元 30的脉冲信号停止，

截止供电单元的导通截止单元 30开关器件的场效应管 Q3。与开关单元的供电单元 20相连接的供电单元导通截止单元 30开关器件的场效应管 Q3截止，使开关单元的供电单元 20截止。从而使开关单元的供电单元 20在开关单元 10截止吋也截止，以节省耗电。

[61] 如前述各单元所用器件均可釆用常规器件。

[62] 尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此

，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims

权利要求书

1、一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，它包括：

一个开关单元（10) ; 及

一个开关单元的供电单元（20) , 它与开关单元（10)、供电单元的导通截止单元（30)、外部电源（70)相连接；及

一个供电单元的导通截止单元（30) , 它与开关单元的供电单元（²0)、开关控制信号传送单元（40)相连接；及

一个开关控制信号传送单元（40) , 它与供电单元的导通截止单元（30)、控制单元（50)相连接。

2、如权利要求 1所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元（10)的开关器件是直流驱动的继电器、或者可控硅。

3、如权利要求 1所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元的供电单元（20)是一个直流供电电路；为开关单元（10) 提供驱动电流。

4、如权利要求 1所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元的供电单元（20)具有电容分压的降压电路、或者电阻分压的降压电路、或者变压器降压电路。

5、如权利要求 1所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元的供电单元（20)的整流电路是桥式二极管整流电路，或者是半桥式二极管整流电路。

6、如权利要求 1所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元的供电单元（20) , 当它导通供电时开关单元（10)导通；当开关单元的供电单元（20)截止供电时开关单元（20)截止；用以节省开关单元（10)截止时的耗电。

7、如权利要求 1所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的供电单元的导通截止单元（30) , 它是用于导通和截开关单元的供电单元（20)的。更正页（细则第 91条)

8、如权利要求 1所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的供电单元的导通截止单元（30)所用的开关器件是晶体开关管、或者可控硅、或者继电器。

9、如权利要求 1所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关控制信号传送单元（40) , 它是传递控制单元（⁵0)开关信号给开关单元的导通截止单元（30)的。

10、如权利要求 1所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述开关控制信号传送单元（40)在当控制单元的供电单元（60)与开关单元的供电单元（20)共地时，是直接电连接。

11、如权利要求 1所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述开关控制信号传送单元（40)在当控制单元的供电单元 0)与开关单元的供电单元（20)不共地时，用于隔离及传递信号的光电耦合电路、电容电路或互感电感电路。

12、一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，它包括：一个开关单元（10) ; 及

一个开关单元的导通截止单元（80) , 它与开关单元（10)、开关控制信号传送单元（40)相连接；及

一个供电单元的导通截止单元（30) , 它与开关单元的供电单元（20)、开关控制信号传送单元（40)相连接；及

一个开关控制信号传送单元（40)，它与供电单元的导通截止单元（30)、开关单元的导通截止单元（80)、控制单元（50)相连接。

13、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元（10)的开关器件是直流驱动的继电器、或者可控硅。

14、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元的供电单元（20)是一个直流供电电路；为开关单元更正页（细则第 91条) (10)提供驱动电流。

15、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元的供电单元（20)具有电容分压的降压电路、或者电阻分压的降压电路、或者变压器降压电路。

16、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元的供电单元（20)的整流电路是桥式二极管整流电路，或者是半桥式二极管整流电路。

17、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元的供电单元（20) , 当它导通供电后开关单元（10)导通；当开关单元（10)截止后开^单元的供电单元（20)截止供电；用以节省开关单元（10)截止时的耗电。

18、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的供电单元的导通截止单元（30)，它是用于导通和截开关单元的供电单元（20)的。

19、如权利要求 12.所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的供电单元的导通截止单元（30)所用的开关器件是晶体开关管、或者可控硅、或者继电器。

20、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元的导通截止单元（80) , 它是用于导通和截开关单元 (10)的。

21、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关单元的导通截止单元（80)所用的开关器件是晶体开关管、或者可控硅、或者继电器。

22、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述的开关控制信号传送单元（40) , 它是传递控制单元（50)开关信号给开关单元的导通截止单元（30)和开关单元的导通截止单元（80)的。

23、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征更正页（细则第 91条) 在于，所述开关控制信号传送单元（40)在当控制单元的供电单元（⁶0)与开关单元的供电单元（20)共地时，是直接电连接。

24、如权利要求 12所述的一种具有独立直流供电的开关电路，其特征在于，所述开关控制信号传送单元（40)在当控制单元的供电单元（60)与开关单元的供电单元（20)不共地时，用于隔离及传递信号的光电耦合电路、电容电路或互感电感电路。

更正页（细则第 91条)