專利名稱:電開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種向權(quán)利要求1前序部分所述電開關(guān)實(shí)現(xiàn)供電的方法。本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)向權(quán)利要求2前序部分所述電開關(guān)的電源結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù):
本申請中的電開關(guān)是一種機(jī)電開關(guān),例如繼電器開關(guān)、半導(dǎo)體開關(guān)、和/或它們的組合,比如繼電器開關(guān)和半導(dǎo)體開關(guān)的并聯(lián)組合,如雙向可控硅。這種類型的開關(guān)用于接通和斷開連接到比如交流電網(wǎng)類的交流電源的電氣設(shè)備,特別是照明設(shè)備,由比如定時(shí)器、雙光開關(guān)或者移動(dòng)開關(guān)控制這些電氣設(shè)備。機(jī)電開關(guān),比如繼電器開關(guān),適合與所有類型的負(fù)載一起使用,它們可以是電阻性的、電容性的、電感性的。當(dāng)與繼電器開關(guān)并聯(lián)時(shí),可以設(shè)置一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān),例如雙向可控硅,可以利用各類負(fù)載提升負(fù)載電流,使負(fù)載電流等于繼電器開關(guān)的額定電流。
對于所述設(shè)備,也就是通過電開關(guān)調(diào)節(jié)/控制的交流電源的負(fù)載而言,使該設(shè)備實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生電網(wǎng)的相位前移線(電壓/電流的相線)和零線(地線)。如今,將加到電開關(guān)控制單元,并且可能還要加到電開關(guān)本身的電源直接設(shè)置于電網(wǎng)電源上,即布置在電開關(guān)本身與零線之間。然而,應(yīng)該指出,電網(wǎng)的零線不非總是可以利用的。例如,在內(nèi)部電線設(shè)備中、在墻壁電源插座(即開關(guān))中就是這種情況,在這種電源插座中不提供零線。在這種情況下,如果要按常規(guī)的方式向電開關(guān)以及它的控制單元提供電源,就必須在此之后安裝零線。
只能利用帶電的相線作為電源的電開關(guān)存在的問題之一在于,為了能夠正常操作,電開關(guān)的控制單元(通常還有電開關(guān)本身),在電開關(guān)斷開(即導(dǎo)通)時(shí)和在電開關(guān)接通(即不導(dǎo)通)時(shí),都需要電源。因?yàn)橹挥邢辔磺耙仆ㄟ^電開關(guān),所以不存在任何參考電位,如地電位,從而產(chǎn)生電壓差,而且,據(jù)此要將電開關(guān)布置在電開關(guān)和它的控制單元上。
在由美國專利出版物US-4,713,598公開的現(xiàn)有技術(shù)中,通過只利用帶電的相線,在沒有零線的情況下實(shí)現(xiàn)一種繼電器開關(guān),其中,加給PIR傳感器的放大器上的電源被連接到所述繼電器開關(guān)的控制器?,F(xiàn)在,繼電器開關(guān)都被用作所謂的雙線開關(guān)。繼電器開關(guān)與負(fù)載并聯(lián),并與變流器的初級(jí)繞組并聯(lián)地連接到交流電網(wǎng)。當(dāng)繼電器開關(guān)斷開(即它被導(dǎo)通)時(shí),使變流器的初級(jí)繞組的交流電壓得到整流,所得結(jié)果就是放大器電源所需的直流電壓。當(dāng)繼電器開關(guān)被接通并且電流不能通過所述開關(guān)時(shí),整流開關(guān)上的有效電壓,并產(chǎn)生放大器所需的操作電壓。
當(dāng)繼電器開關(guān)斷開并且負(fù)載電流流過開關(guān)時(shí),與負(fù)載上占優(yōu)勢的負(fù)載電壓相比,變流器的初級(jí)繞組上的電壓降是很微小的。通常情況下,這個(gè)電壓降約為負(fù)載電壓的1%。在初級(jí)繞組中占優(yōu)勢的電壓降在變流器中變換成在二次繞組上的很大的二次電壓,這個(gè)二次電壓由一個(gè)二極管完全或者部分地整流,就這個(gè)二極管而言,設(shè)置一個(gè)旁路電容器作為引導(dǎo)電壓的濾波器,并在這個(gè)二極管上獲得放大器用的整流電壓。例如,當(dāng)負(fù)載是60瓦時(shí),變流器的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的圈數(shù)W1、W2可以是W1=45和W2=2000。此外,初級(jí)繞組還包括幾個(gè)阻抗抽頭,在這種情況下,可以調(diào)節(jié)圈數(shù)比以適應(yīng)負(fù)載。
問題在于在這種結(jié)構(gòu)和這些措施當(dāng)中,特別是在圈數(shù)方面,變流器占據(jù)大量的空間。把這類變流器裝在有限的設(shè)備空間內(nèi),比如裝在電開關(guān)的安裝盒或類似電氣設(shè)備中有些麻煩。
另一個(gè)問題是,擬與變流器串聯(lián)耦合的負(fù)載大小受到限制。一般情況下,變流器都設(shè)計(jì)成用于小的負(fù)載,例如只用于一個(gè)60瓦的負(fù)載,就像上述美國專利出版物中給出的例子一樣。如果類似的變流器與一個(gè)較大的負(fù)載一起使用,變流器的物理尺寸就要猛烈地增長。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于要消除與上述電開關(guān)電源有關(guān)的那些缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)一種新的電開關(guān)電源,這種電開關(guān)電源特別適于提供用于安裝在電氣設(shè)備系統(tǒng)的安裝盒中,特別是在凹凸凹榫式安裝的安裝盒中的開關(guān)的電源。
按照本發(fā)明,用于實(shí)現(xiàn)電開關(guān)電源的方法的特征在于權(quán)利要求1中所述的特征。本發(fā)明另一方面的電開關(guān)電源結(jié)構(gòu)的特征在于權(quán)利要求2中所述的特征。從屬權(quán)利要求表示本發(fā)明電源結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例。
按照本發(fā)明的方法,為了實(shí)現(xiàn)電開關(guān)電源,將所述開關(guān)布置在交流電流源(最好是交流電流電網(wǎng))與負(fù)載之間,以便中斷和允許接通電源;并且還要將電開關(guān)布置成與變流器的初級(jí)繞組串聯(lián)。當(dāng)開關(guān)接通時(shí),在開關(guān)上取出該開關(guān)的控制單元所需以及可能還有該開關(guān)本身所需的功率,并在開關(guān)斷開而且在負(fù)載中提供功率時(shí),通過整流器,從變流器的次級(jí)繞組取出所述功率。按照本發(fā)明,將變流器布置成可以操作,以便在電網(wǎng)電流的每半個(gè)周期變流器都是飽和的,并整流所述變流器次級(jí)電路的次級(jí)電壓的飽和峰值,以便獲得當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)的直流電源。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于,能夠以小的尺寸實(shí)現(xiàn)在飽和范圍內(nèi)工作的變流器??梢员3肿兞髌鞯膶?dǎo)線匝數(shù)很小,在這種情況下,還能使變流器的尺寸明顯小于常規(guī)的變流器結(jié)構(gòu)。在必須把電開關(guān)、變流器和輔助的控制單元裝在一個(gè)很小的空間里,特別是要裝在一個(gè)電安裝盒內(nèi)時(shí),這是特別重要的。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于,可以在一個(gè)很寬的負(fù)載功率范圍內(nèi),比如25瓦-3.7千瓦的范圍內(nèi)使用變流器。在這種情況下,負(fù)載電流可以處在100mA-16A的范圍內(nèi)。
下面參照附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明,其中圖1描述本發(fā)明加給電源的電開關(guān)的原理;圖2描述本發(fā)明另一個(gè)電開關(guān)的原理和本發(fā)明電源的原理;圖3是本發(fā)明將電源實(shí)際用于電開關(guān)的示意圖;圖4A和4B表示具有兩個(gè)負(fù)載的變流器的次級(jí)電壓曲線形式。
各圖中對于相同的部件使用相同的標(biāo)號(hào)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及電控的電開關(guān)1,如機(jī)電械開關(guān)和/或半導(dǎo)體開關(guān)的電源結(jié)構(gòu),其中只設(shè)置一條線,即帶電的相線通過所述開關(guān)。
將所述電開關(guān)1布置在電流路徑中,例如在交流電流源E(最好在交流電網(wǎng)中一個(gè)相線)與負(fù)載L之間的電線J中,比如圖1和2所示那樣。就開關(guān)1而論,根據(jù)開關(guān)的位置(即在位置a開關(guān)接通和相應(yīng)的位置k開關(guān)斷開)切斷或中斷以及允許接通從交流電流源E到負(fù)載L的電源。借助于控制單元2,將電開關(guān)1設(shè)置在接通和斷開位置。最好從外部的所述控制單元(參見圖1和2中的箭頭)給出加到控制單元2的功能命令。
電開關(guān)1的電源結(jié)構(gòu)包括變流器3、整流器4和恒壓源5。將變流器3的初級(jí)電路W1布置成與電開關(guān)1串連。將所述電開關(guān)1及其的控制單元2所需的電源布置成,使得在開關(guān)處于接通a,并且電源切斷時(shí),可以在電開關(guān)1上從恒壓源5取得所述電源,并在開關(guān)處于斷開k,并將來自交流電流源E的交流電流加在負(fù)載L上時(shí),經(jīng)整流器4,從變流器3的次級(jí)電路W2取得所說的電源。
按照本發(fā)明,將變流器3布置成可以操作,以使變流器3在電網(wǎng)電流的每半個(gè)周期都處在飽和狀態(tài)。
在一種常規(guī)的理想變流器中,初級(jí)電路和次級(jí)電路的電流比反比于初級(jí)電路及次級(jí)電路的繞組匝數(shù)比。實(shí)踐中,磁化電流的大小產(chǎn)生電流比的差。為了保持在控制器中初級(jí)電路和次級(jí)電路的這個(gè)比值盡可能地準(zhǔn)確,必須使磁化電流引起的畸變減至最小,也就是必須保持磁化電流的總量盡可能地小。磁感應(yīng)越大,磁化電流越小。磁感應(yīng)的總量受繞組匝數(shù)、變壓器的尺寸和所用磁芯材料的影響。一般情況下,將傳統(tǒng)的變流器的磁化電流設(shè)計(jì)成小于待測的電流值的3%。
將常規(guī)變流器的次級(jí)電壓U的值設(shè)計(jì)成,使得保留低于閾值電壓Uk=1伏的這個(gè)次級(jí)電壓U的值,因?yàn)楦叩拇渭?jí)電壓會(huì)增加磁化電流i的值Uk=L×(di/dt) di=(dt×U)/L,其中L=變流器的電感。
出于這個(gè)理由,要將變流器的次級(jí)繞組連接到低阻抗的負(fù)載電阻器上,借助所述電阻器,將次級(jí)電壓U的值限制在一個(gè)期望的電壓值上。
在本發(fā)明的電源中,將變流器3布置成飽和的,如上面所述的那樣。在這種情況下,次級(jí)電壓U不受限制,就像常規(guī)的變流器中一樣,并且繞組層數(shù)安排得很低。所說的這兩個(gè)條件都把磁化電流的值提高到很高,以致于使變流器飽和。
對于變流器3所選的磁芯材料是一種具有高導(dǎo)磁率P的材料。其中,這些材料有純鐵(P=180,000)、鐵和鎳的某些合金,比如78坡莫合金(P=100,000)。適于用作磁芯材料并且可以在市場上得到的材料之一是NANOPERMTM。這種材料的飽和通量密度是1.2T,最大導(dǎo)磁率是80,000。變流器3的初級(jí)繞組W1的線匝數(shù)安排成小于或等于10。此外,將初級(jí)繞組線的橫截面積安排成至少0.75mm2,以便使變流器能夠處理大電流,如10A。然后,將變流器3的次級(jí)繞組W2的匝數(shù)安排成大于或等于200。通過一個(gè)螺旋管環(huán)實(shí)現(xiàn)變流器3的磁芯也是有益的。
作為說明性的實(shí)例,以下計(jì)算次級(jí)繞組W2的正弦次級(jí)電壓U的最大值,這個(gè)最大值不會(huì)使變流器3飽和。
變流器的最大通量交連是λmax=N×Ac×Bs其中N=繞組的匝數(shù) 300Ac=螺旋管環(huán)的橫截面積 0.24×10-6m2Bs=螺旋管環(huán)的飽和通量密度 1.2Tλmax≈8.644×10-3Vs另一方面,也可以由正弦次級(jí)電壓的積分計(jì)算這個(gè)通量交連0?π/ωUmaxsinωt dt=2×Umax/ωUmax=次級(jí)電壓的峰值ω=角頻率2πf現(xiàn)在,對于通量交連獲得的值應(yīng)該是λmax,即2×Umax/ω=λmax Umax=λmaxπf=8.64×10-3Vs×3.14×50Hz≈1.36V從下面將要討論的圖4A和4B顯然可以看出,對于變流器3的最小負(fù)載,次級(jí)電壓的峰值至少為9V,這明顯高于對于正弦次級(jí)電壓的上述所得最大計(jì)算值1.36V。因此,對于這個(gè)給定的初始值來說,變流器3是飽和的。
在圖2中表示的是本發(fā)明的電開關(guān)1的另一種電源結(jié)構(gòu)。在這種情況下,作為適用的開關(guān)元件,電開關(guān)1包括一個(gè)繼電器開關(guān)11,它是一個(gè)雙穩(wěn)的繼電器開關(guān)。只在雙穩(wěn)的繼電器開關(guān)的模式從接通到不接通、或者反之從不接通到接通發(fā)生變化時(shí),這種雙穩(wěn)的繼電器開關(guān)才需要電源。這樣,從功耗的觀點(diǎn)出發(fā),它是一種經(jīng)濟(jì)型的開關(guān)元件。在這個(gè)實(shí)施例中,變流器3的次級(jí)繞組W2包括串聯(lián)連接的兩個(gè)繞組W2a、W2b。整流器最好是全波整流器,整流器的數(shù)目是兩個(gè)4a、4b。第一整流器4a的輸入端只連接在第一繞組W2a,而第二整流器4b的輸入端要連接到兩個(gè)第二繞組W2a、W2b上。恒壓源5包括兩個(gè)電容器C1、C2,第一電容器C1連接到第一整流器4a的輸出端,第二電容器C2連接到第二整流器4b的輸出端。
交流電流源E,如單相的交流電流源,通過電開關(guān)的繼電器開關(guān)11加到負(fù)載上,并經(jīng)負(fù)載流到交流電流源的零點(diǎn),從而可以形成一個(gè)電路,這個(gè)電路借助于繼電器開關(guān)可以斷開和對應(yīng)地接通。當(dāng)電開關(guān)的繼電器開關(guān)11接通時(shí),也即它是不導(dǎo)通的,它代表的是一個(gè)高的阻抗?,F(xiàn)在,借助流過負(fù)載L的小電流,可以產(chǎn)生電開關(guān)元件在功能上所需要的必要的電功率。為此目的,交流電壓源5包括一個(gè)降壓電路51,降壓電路51連接到繼電器開關(guān)11上,并且連接到變流器3的初級(jí)繞組W1上。在降壓電路51中,主電源電壓E變換成合適的低的功能電壓。現(xiàn)在,電容器C1和C2通過所說的功能電壓充電。從第一電容器C1向電開關(guān)的控制單元2供電。在電容器C2中,只充電改變繼電器開關(guān)11的模式所需的能量。當(dāng)繼電器開關(guān)11處在穩(wěn)定模式的時(shí)候,電容器C2只由它自已的極低的漏電流充電。
從電開關(guān)的控制單元2發(fā)送控制命令,用以通過適宜的控制脈沖,將繼電器開關(guān)11切換成接通,即切換成導(dǎo)通模式。控制單元2比如又由一個(gè)外部傳感器(例如PIR)或者由一個(gè)定時(shí)器進(jìn)行控制。在導(dǎo)通模式,繼電器開關(guān)11具有低阻抗。當(dāng)繼電器開關(guān)11接通時(shí),負(fù)載電流開始前進(jìn),穿過繼電器開關(guān)11,在電開關(guān)上的主電壓下降到接近零。電容器C2的電壓下降到比以前低的電平,因?yàn)槔^電器開關(guān)11消耗了控制功率。電容器C1的電壓開始下降,因?yàn)榭刂茊卧?一直在給它充電。與負(fù)載電流開始穿過繼電器開關(guān)同時(shí),變流器3開始工作。由于變流器3的次級(jí)繞組W2a和W2b是串聯(lián)連接的,所以,將電容器C2的電壓設(shè)置成與從次級(jí)繞組獲得的電壓之和(扣除全波整流器4b的電壓損耗)基本上相同的電平,并且,相應(yīng)地,將電容器C1的電壓設(shè)置成從第一次級(jí)繞組W2獲得的電壓(扣除全波整流器4a的電壓損耗)的電平。在這個(gè)時(shí)間期間內(nèi),實(shí)現(xiàn)電壓平衡。這里,電容器C2的漏電流等于從變流器3獲得的充電電流?,F(xiàn)在,電容器C2的電壓依然足夠高,能夠使電開關(guān)的繼電器開關(guān)11斷開。電容器C1的電壓的電平足以維持電開關(guān)進(jìn)行操作。
從控制單元2再發(fā)送一個(gè)控制命令,以便通過一個(gè)適宜的控制脈沖切斷繼電器開關(guān)11。當(dāng)接通繼電器開關(guān)11時(shí),以與上面所述類似的方式從外部控制所述控制單元2。現(xiàn)在切斷了負(fù)載電流的通路。主電壓再一次在電開關(guān)上變?yōu)橛行У?。電容器C2的電壓電平可能略有降低,但是,電容器立刻開始通過降壓電路51充電。通過以類似的方式充電,使電容器C1的電壓電平得以被維持。
圖3表示本發(fā)明的電開關(guān)1的第三電源結(jié)構(gòu)。在這種情況下,作為適用的開關(guān)元件,電開關(guān)包括一個(gè)繼電器開關(guān)11,具體來說,是一個(gè)雙穩(wěn)的繼電器開關(guān),并包括與之并聯(lián)的雙向半導(dǎo)體開關(guān)12,本實(shí)施例中為一雙向可控硅。至于其余的部分,圖3的電開關(guān)和它的電源對應(yīng)于圖2的電開關(guān)和它的電源。在繼電器開關(guān)11的觸點(diǎn)斷開和接通時(shí),半導(dǎo)體開關(guān)12被布置成是接通的。這樣,就可以防止繼電器開關(guān)11的觸點(diǎn)形成尖峰信號(hào)。借助于半導(dǎo)體開關(guān)12,還可以實(shí)現(xiàn)所謂零點(diǎn)開關(guān)。這就意味著,在主電壓的零點(diǎn),負(fù)載的電源總是在接通和停止。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是,通過電開關(guān)可能切換和控制各類負(fù)載—電阻性的、電容性的和電感性的。
在原理方面,圖3所示的電開關(guān)和它的電源按與圖2實(shí)施例中的上述方式相同的方式工作,這里,我們參照上面給出的功能描述。圖3的電開關(guān)被表示為電容器C1、C2的連接電路以及降壓電路51幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一種舉例??刂茊卧?還被表示為兩個(gè)電路單元適宜的控制單元2a和開關(guān)部件11、12的電源單元2b。本實(shí)施例中,控制單元還由從無源紅外傳感器PIR得到的控制信號(hào)進(jìn)行控制。
降壓電路51包括第三電容器C3、電阻器R1和齊納二極管Z1。第一和第二電容器C1、C2的連接電路分別包含第一和第二二極管D1、D2。電容器C1、C2連接到對應(yīng)的整流器4a、4b的輸出端。二極管D1、D2按相反的方向連接,陰極端連接到電容器C1、C2的電壓端。二極管D1、D2的陽極端相互連接,并且還連接到齊納二極管Z1的陰極端,齊納二極管Z1經(jīng)過所提供的電阻器和第三電容器C3連接在負(fù)載L和開關(guān)11之間。齊納二極管Z1的陽極端連接到交流電壓源,即連接到相位前移端。第一電容器C1的電壓端連接到控制單元2,具體來說,連接到正確的控制單元2a,從而可以提供它的電源。第二電容器C2的電壓端還連接到控制單元2,具體來說,連接到電源單元2b。
當(dāng)電開關(guān)的繼電器開關(guān)11接通時(shí),借助負(fù)載L和降壓電路51的電容器C3、電阻器R1和齊納二極管Z1產(chǎn)生控制單元2的電源。現(xiàn)在,電容器C1、C2充電到通過齊納二極管Z1限制的電壓電位(扣除二極管D1、D2的閾值電壓)。
當(dāng)從電開關(guān)1的控制單元給出一個(gè)控制命令以使繼電器開關(guān)11接通時(shí),控制單元2首先向半導(dǎo)體開關(guān)12,并且稍后(約10毫秒以后)向繼電器開關(guān)11發(fā)送控制脈沖(持續(xù)時(shí)間約為40毫秒)。現(xiàn)在,負(fù)載電流開始通過開關(guān)11、12。
當(dāng)從電開關(guān)1的控制單元給出控制命令,以使繼電器開關(guān)11斷開時(shí),控制單元2向半導(dǎo)體開關(guān)12發(fā)送控制脈沖(持續(xù)時(shí)間約為40毫秒),并且稍后(約10毫秒以后)使繼電器開關(guān)11斷開。負(fù)載電流的通路沒有中斷,主電位再一次在電開關(guān)1上為有效的。電容器C2的充電是通過降壓電路51的電容器3和電阻器R1開始的,直到齊納二極管Z1限制電壓的升高時(shí)為止。電容器C1的電壓升高到相同的電位。
變流器3初級(jí)繞組中的線匝數(shù)約為10,或者甚至更小些。第一和第二次級(jí)繞組W2a、W2b中線匝數(shù)約為200,最好在200-400的范圍。
圖4A表示的是圖3電開關(guān)的變流器3的次級(jí)電壓脈沖,它是通過示波器測到的,所用負(fù)載電L是25瓦白熾燈。第一個(gè)次級(jí)電壓U1是在第一次級(jí)繞組W2a上測到的。第二個(gè)次級(jí)電壓U2是在兩個(gè)次級(jí)繞組W2a和W2b上測到的。根據(jù)測量,次級(jí)電壓U1、U2的飽和峰值最大電壓值分別是9V和14V。圖4B表示當(dāng)所用負(fù)載為100瓦白熾燈時(shí)對應(yīng)的次級(jí)電壓U1、U2。對于較大的負(fù)載電流,次級(jí)電壓U1、U2的飽和峰KP的持續(xù)時(shí)間縮短,但對應(yīng)的電壓電平升高?,F(xiàn)在,按照測量結(jié)果,次級(jí)電壓U1、U2的飽和峰KP的最大電壓值分別是18V、30V。
按照本發(fā)明的一種最佳實(shí)施例,電開關(guān)1及其電源結(jié)構(gòu)安裝在一個(gè)壁盒內(nèi),特別是安裝在具有有限電開關(guān)元件空間的凹凸榫式安裝的壁盒內(nèi)。電開關(guān)1的變流器3設(shè)置在外徑為20mm的螺旋管環(huán)上。所述螺旋管環(huán)所用的材料是NANOPERMTM材料(廠商MAGNETEC GmbH)?,F(xiàn)在,給出一個(gè)變流器3的繞組匝數(shù)以及所用導(dǎo)線的表格W1 6圈 0.75mm2絕緣線W2a300圈Ф0.18mm銅W2b200圈Ф0.18mm銅根據(jù)所進(jìn)行的測試可知,在期望的負(fù)載電流為100mA-10A條件下,所述電開關(guān)可以無故障地工作。
本發(fā)明不只限于上述優(yōu)選實(shí)施例,在由權(quán)利要求書限定本發(fā)明的構(gòu)思的范圍內(nèi)許多改型都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種用于實(shí)現(xiàn)對電開關(guān)(1)提供電源的方法,其中,所述開關(guān)布置在交流電流源(E),優(yōu)選為交流電流電網(wǎng)與負(fù)載(L)之間的電流路徑(J)中,以便中斷和允許接通電源,還將電開關(guān)布置成與變流器(3)的初級(jí)繞組(W1)串聯(lián),當(dāng)開關(guān)處于接通(a)時(shí),在開關(guān)上取出開關(guān)的控制單元(2)所需以及可能開關(guān)本身所需的功率,并在開關(guān)斷開和向負(fù)載(L)提供功率時(shí),通過整流器(4)從變流器的次級(jí)繞組(W2)取出所述功率,其特征在于將變流器(3)布置成可以工作使得在電網(wǎng)電流的每半個(gè)周期變流器是飽和的,并整流所述變流器的次級(jí)電路的次級(jí)電壓(W2、W2a、W2b)的飽和峰值(KP),以便獲得當(dāng)開關(guān)(1)斷開(k)時(shí)的直流電源。
2.一種用于電開關(guān)(1)的電源結(jié)構(gòu),所述開關(guān)安排在交流電流源(E),優(yōu)選為交流電流電網(wǎng)與負(fù)載(L)之間的電流路徑(J)中,以便中斷和允許接通電源,還將電開關(guān)安排成與變流器(3)的初級(jí)繞組(W1)串聯(lián),當(dāng)開關(guān)處于接通(a)并且中斷加給負(fù)載的電源時(shí),在開關(guān)上取出開關(guān)的控制單元(2)所需以及可能開關(guān)本身所需的功率,并在開關(guān)斷開和向負(fù)載(L)提供功率時(shí),通過整流器(4)從變流器的次級(jí)繞組(W2)取出所述功率其特征在于將變流器(3)布置成可以工作使得在電網(wǎng)電流的每半個(gè)周期變流器是飽和的,并整流所述變流器的次級(jí)電路的次級(jí)電壓(W2、W2a、W2b)的飽和峰值(KP),以便獲得當(dāng)開關(guān)(1)斷開(k)時(shí)的直流電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電開關(guān)的電源結(jié)構(gòu),其特征在于,所述變流器(3)的磁芯材料是具有高導(dǎo)磁率的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電開關(guān)的電源結(jié)構(gòu),其特征在于,所述變流器(3)的磁芯材料是NANOPERMTM。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于電開關(guān)的電源結(jié)構(gòu),其特征在于,所述變流器(3)的初級(jí)繞組(W1)線匝數(shù)等于或小于10。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電開關(guān)的電源結(jié)構(gòu),其特征在于,所述變流器的初級(jí)繞組(W1)導(dǎo)線的橫截面積至少是0.75mm2。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于開關(guān)的電源結(jié)構(gòu),其特征在于,所述變流器(3)的磁芯是借助螺旋管環(huán)實(shí)現(xiàn)的。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于開關(guān)的電源結(jié)構(gòu),其特征在于,所述變流器(3)的次級(jí)繞組(W2、W2a、W2b)的線匝數(shù)大于或等于200。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于開關(guān)的電源結(jié)構(gòu),其特征在于,所述變流器(3)包括兩個(gè)次級(jí)繞組(W2a、W2b),通過它們一方面將電源布置到電開關(guān)(1)的控制單元(2)上,另一方面布置到開關(guān)的本身(11、12)。
全文摘要
一種實(shí)現(xiàn)提供給電開關(guān)(1)電源的方法和電開關(guān)的相應(yīng)電源結(jié)構(gòu)。將所述開關(guān)布置在交流電流源(E),優(yōu)選為交流電流電網(wǎng)與負(fù)載(L)之間的電流路徑(J)中,以便中斷和允許接通電源。還將電開關(guān)布置成與變流器(3)的初級(jí)繞組(W1)串聯(lián)。當(dāng)開關(guān)接通(a)時(shí),在開關(guān)上取出開關(guān)的控制單元(2)所需以及可能開關(guān)本身所需的功率,并在開關(guān)斷開和向負(fù)載(L)提供功率時(shí),通過整流器(4)從變流器的次級(jí)繞組(W2)取出所述功率。本發(fā)明將變流器(3)布置成可以工作使得在電網(wǎng)電流的每半個(gè)周期變流器是飽和的,并整流所述變流器次級(jí)電路的次級(jí)電壓(W2、W2a、W2b)的飽和峰值(KP),以獲得開關(guān)(1)斷開(k)時(shí)的直流電源。
文檔編號(hào)H01H47/00GK1685458SQ03822600
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月23日
發(fā)明者奧利·薩洛寧, 馬爾蒂·賽拉寧 申請人:施耐德電器工業(yè)公司