接觸器的線圈驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及交流接觸器領(lǐng)域，具體設(shè)及一種接觸器的線圈驅(qū)動(dòng)電路及線圈驅(qū) 動(dòng)電流的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)接觸器操作系統(tǒng)由線圈、靜鐵屯、、銜鐵和反力彈黃組成。當(dāng)接觸器線圈通電 后，靜鐵屯、和銜鐵之間產(chǎn)生吸力，當(dāng)吸力大于彈黃反作用力時(shí)，銜鐵被吸向靜鐵屯、，直到與 靜鐵屯、接觸為止，運(yùn)時(shí)主觸頭閉合，運(yùn)個(gè)過(guò)程稱(chēng)為吸合過(guò)程。線圈持續(xù)通電，銜鐵與靜鐵屯、 保持接觸，主觸頭保持閉合狀態(tài)的過(guò)程，稱(chēng)為吸持過(guò)程。當(dāng)線圈中電流減少或中斷時(shí)，靜鐵 屯、對(duì)銜鐵的吸力減小，當(dāng)吸力小于彈黃反作用里時(shí)，銜鐵返回打開(kāi)位置，主觸頭分開(kāi)，運(yùn)個(gè) 過(guò)程稱(chēng)為釋放過(guò)程。
[0003] 接觸器用于頻繁地接通和分?jǐn)嘟?、直流電路，且可W遠(yuǎn)距離控制的低壓電器。其主 要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可W用于控制電熱器、電焊機(jī)和照明燈等電力負(fù)載。目前全國(guó)接觸 器的使用量巨大，中大容量的接觸器在吸持狀態(tài)時(shí)，每臺(tái)消耗的有功功率平均約為60W，功 率因數(shù)只有0.3左右。降低接觸器的能耗對(duì)節(jié)能減排有重大貢獻(xiàn)。
[0004] 目前已有的接觸器節(jié)電器采用交流轉(zhuǎn)直流，大電流吸合，小電流保持的方式，大大 降低了電磁線圈鐵損、銅損和短路環(huán)的損耗，可W減小90% W上的有功功耗。但運(yùn)些技術(shù)還 有一定的缺陷，只解決的有功功耗的問(wèn)題，對(duì)于功率因數(shù)的提高卻無(wú)能為力，某些節(jié)電技術(shù) 還會(huì)使得功率因數(shù)降低。如申請(qǐng)?zhí)枮?00510029373.2的專(zhuān)利中，采用脈沖形式給電磁線圈 供電，使電磁線圈W恒定的小電流工作;采用該方式工作，不僅會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，而且輸 入電流的有效值不跟隨輸入電壓，導(dǎo)致功率因素很低，按照該技術(shù)制作樣機(jī)，實(shí)際PF值小于 0.3。申請(qǐng)?zhí)?01210196762.4和201010040019.9的專(zhuān)利的技術(shù)，在輸入交流電壓過(guò)零附近給 電磁線圈勵(lì)磁，使得輸入電流與輸出電壓處于一種類(lèi)似反相的狀態(tài)，按照該技術(shù)制作樣機(jī)， 功率因數(shù)小于0.1。
[000引在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB21518-2008中，根據(jù)接觸器線圈損耗分為Ξ個(gè)能效等級(jí)。一般傳統(tǒng) 接觸器為3級(jí)能效，而帶節(jié)電技術(shù)的接觸器可W做到2級(jí)能效。對(duì)于容量為100AW上的接觸 器，為了達(dá)到1級(jí)能效需要需要把線圈吸持功耗降到1VAW下。目前的接觸器節(jié)電技術(shù)絕大 部分沒(méi)有考慮過(guò)功率因數(shù)的問(wèn)題，采用現(xiàn)有的節(jié)電技術(shù)，很難做到1級(jí)能效。
[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種交流接觸器的節(jié)電電 路，在降低接觸器線圈有功功耗的同時(shí)可W提高功率因數(shù)，使得傳統(tǒng)接觸器達(dá)到1級(jí)能效。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種采樣及電路工作狀態(tài)切換靈活，且 易于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的線圈驅(qū)動(dòng)電路。
[0008] 相應(yīng)的，本實(shí)用新型另一個(gè)要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種采樣及電路工作狀態(tài) 切換靈活，且易于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的線圈驅(qū)動(dòng)電流的控制方法。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供一種接觸器的線圈驅(qū)動(dòng)電路，適用 于方波發(fā)生器來(lái)控制調(diào)節(jié)線圈的驅(qū)動(dòng)電流，所述線圈驅(qū)動(dòng)電路，由二極管D3、N-M0S管Q2、電 阻R1、電阻R2和電阻R3組成，二極管D3的陰極與接觸器線圈的入端相連，二極管D3的陰極還 引出作為線圈驅(qū)動(dòng)電路的第一輸入端;二極管D3的陽(yáng)極分別與N-M0S管Q2的漏極及接觸器 線圈的出端相連，N-M0S管Q2的源極分別與電阻R3的一端及電阻R1的一端相連，電阻R3的另 一端接地；電阻R1的另一端通過(guò)電阻R2接地;N-M0S管Q2的柵極引出作為第二輸入端，用于 與方波發(fā)生器的方波信號(hào)輸出端相連；電阻R3的一端引出作為吸持電流檢測(cè)端；電阻R1的 另一端引出作為吸合電流檢測(cè)端;其中，由時(shí)鐘窄脈沖信號(hào)CLK形成方波信號(hào)的上升沿，用 W控制線圈驅(qū)動(dòng)電路的N-M0S管Q2導(dǎo)通，在接觸器的吸合階段，通過(guò)方波發(fā)生器自吸合電流 檢測(cè)端檢測(cè)線圈的吸合電流Ics2,進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出方波信號(hào)的下降沿，與時(shí)鐘窄脈沖 信號(hào)CLK所形成的方波信號(hào)的上升沿一起構(gòu)成吸合占空比信號(hào)，用W控制線圈驅(qū)動(dòng)電路的 N-M0S管Q2的通斷，直到接觸器進(jìn)入吸持階段;在接觸器的吸持階段，通過(guò)方波發(fā)生器自吸 持電流檢測(cè)端檢測(cè)線圈的吸持電流Icsl，進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出方波信號(hào)的下降沿，與時(shí)鐘 窄脈沖信號(hào)化K所形成的方波信號(hào)的上升沿一起形成吸持占空比信號(hào)，用W控制線圈驅(qū)動(dòng) 電路的N-M0S管Q2的通斷。
[0010] 優(yōu)選的，所述線圈驅(qū)動(dòng)電路的吸合電流Ics2是吸持電流Icsl的10至20倍。
[0011] 優(yōu)選的，所述線圈驅(qū)動(dòng)電路的吸合電流Ics2的電流峰值為吸持電流 Icsl的電流峰值為 Jvj
[0012] 優(yōu)選的，所述方波發(fā)生器，包括信號(hào)發(fā)生模塊和第一邏輯電路，第一邏輯電路的第 一輸入端接延時(shí)信號(hào)DELAY,第一邏輯電路的第二輸入端與信號(hào)發(fā)生模塊的輸出相連，第一 邏輯電路的輸出作為方波發(fā)生器的第一方波輸出端GATE1;其中，信號(hào)發(fā)生模塊用于產(chǎn)生控 制N-M0S管Q1的占空比信號(hào)SIGN1，W控制N-M0S管Q1的通斷;延時(shí)信號(hào)DELAY,在吸合階段， 用于控制第一邏輯電路屏蔽信號(hào)SIGN1，使得方波發(fā)生器的第一方波輸出端不輸出信號(hào)，用 W讓PFC電路不工作;在吸持階段，控制第一邏輯電路不屏蔽信號(hào)SIGN1，使得方波發(fā)生器的 第一方波輸出端輸出信號(hào)，用W控制PFC電路工作。
[0013] 優(yōu)選的，所述方波發(fā)生器，包括時(shí)鐘發(fā)生模塊、第一比較器、第二比較器、延時(shí)信號(hào) 發(fā)生模塊及第二邏輯電路，其具體連接關(guān)系是，第一比較器的第一輸入端與線圈驅(qū)動(dòng)電路 的吸持電流檢測(cè)端相連，第一比較器的第二輸入端與第一電壓基準(zhǔn)相連;第二比較器的第 一輸入端與線圈驅(qū)動(dòng)電路的吸合電流檢測(cè)端相連，第二比較器的第二輸入端與第二電壓基 準(zhǔn)相連;時(shí)鐘發(fā)生模塊的輸出、第一比較器的輸出、第二比較器的輸出和延時(shí)信號(hào)發(fā)生模塊 的輸出分別與第二邏輯電路的輸入相連，第二邏輯電路的輸出作為方波發(fā)生器的第二方波 輸出端。
[0014] 本實(shí)用新型還提供一種接觸器線圈驅(qū)動(dòng)電流的控制方法，所述線圈的驅(qū)動(dòng)電流通 過(guò)采用峰值電流控制方式控制線圈驅(qū)動(dòng)電路的N-M0S管Q2的占空比來(lái)調(diào)節(jié)，所述線圈驅(qū)動(dòng) 電路的N-M0S管Q2的占空比控制，包括如下步驟，時(shí)鐘控制開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通階段，由時(shí)鐘窄脈沖 信號(hào)化K形成方波信號(hào)的上升沿，用W控制線圈驅(qū)動(dòng)電路的N-M0S管Q2導(dǎo)通，在接觸器的吸 合階段，通過(guò)方波發(fā)生器檢測(cè)線圈的吸合電流Ics2,進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出方波信號(hào)的下降 沿，與時(shí)鐘窄脈沖信號(hào)CLK所形成的方波信號(hào)的上升沿一起構(gòu)成吸合占空比信號(hào)，用W控制 線圈驅(qū)動(dòng)電路的N-MOS管Q2的通斷，直到接觸器進(jìn)入吸持階段;在接觸器的吸持階段，通過(guò) 方波發(fā)生器檢測(cè)線圈的吸持電流Icsl，進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出方波信號(hào)的下降沿，與時(shí)鐘窄 脈沖信號(hào)化K所形成的方波信號(hào)的上升沿一起形成吸持占空比信號(hào)，用W控制線圈驅(qū)動(dòng)電 路的N-MOS管Q2的通斷。
[0015] 優(yōu)選的，所述方波發(fā)生器的比較運(yùn)算步驟是，在接觸器的吸合階段，延時(shí)信號(hào) DELAY控制第二邏輯電路屏蔽第一比較器C0M1，不屏蔽第二比較器COM2;通過(guò)方波發(fā)生器檢 測(cè)的吸合電流ICS2傳輸給第二比較器COM2，當(dāng)吸合電流ICs2等于第二電壓基準(zhǔn)時(shí)，第二比 較器COM2輸出高電平信號(hào)，控制第二邏輯電路輸出低電平，W產(chǎn)生方波信號(hào)的下降沿;在接 觸器的吸持階段，延時(shí)信號(hào)DELAY控制第二邏輯電路屏蔽第二比較器COM2,不屏蔽第一比較 器C0M1，通過(guò)方波發(fā)生器檢測(cè)的吸持電流Icsl傳輸給第一比較器C0M1，當(dāng)吸持電流Icsl等 于第一電壓基準(zhǔn)時(shí)，由第一比較器C0M1輸出高電平信號(hào)，控制第二邏輯電路輸出低電平，W 產(chǎn)生方波信號(hào)的下降沿。
[0016] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，本實(shí)用新型的有益效果是，可W比較方便地設(shè)置接觸器線 圈的吸合電流和吸持電流，同時(shí)使得控制電路的簡(jiǎn)單，減少了元器件，降低了成本和體積。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例接觸器的線圈驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用于節(jié)電電路的整體電路 原理圖；
[0018] 圖2為圖1所示電路中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的波形圖；
[0019] 圖3為方波發(fā)生器內(nèi)部PF地路中開(kāi)關(guān)管占空比的控制邏輯框圖；
[0020] 圖4為圖3所示邏輯框圖所實(shí)現(xiàn)的PFC電路中開(kāi)關(guān)管占空比相關(guān)的關(guān)鍵信號(hào)的邏輯 時(shí)序圖；
[0021] 圖5為方波發(fā)生器內(nèi)部線圈驅(qū)動(dòng)電路中開(kāi)關(guān)管占空比的控制邏輯框圖；
[0022] 圖6為圖5所示邏輯框圖所實(shí)現(xiàn)的線圈驅(qū)動(dòng)電路中開(kāi)關(guān)管占空比的關(guān)鍵信號(hào)的邏 輯時(shí)序圖；
[0023] 圖7為方波發(fā)生器內(nèi)部供電部分的控制邏輯框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 第一實(shí)施例
[0025] 實(shí)施電路圖如圖1所示，一種交流接觸器的節(jié)電電路，包括線圈驅(qū)動(dòng)電路，還包括 整流濾波電路、PFC電路、輔助供電電路和方波發(fā)生器。
[0026] 所述整流濾波電路，用于把輸入交流電整流成脈動(dòng)的直流電；并把輸入窄脈沖電 流濾為平滑的電流后，W消除50Hz的工頻分量W外的其他高次諧波分量后，輸出給PFC電 路，包括電感L1、整流橋DB1與電容C1，其具體連接關(guān)系是，電感L1串聯(lián)在交流電輸入端與整 流橋DB1的輸入端之間，整流橋DB1的輸出端與電容C1并聯(lián)后引出作為整流濾波電路的輸出 玉山 乂而。
[0027] 所述PFC電路，用于接收整流濾波后的電能，讓輸入電流的有效值跟隨輸入電壓變 化，并輸出給線圈驅(qū)動(dòng)電路及輔助供電電路，包括變壓器TUN-M0S管Q1、二極管D2與電容 C3，變壓器包括原邊繞組與副邊繞組，其具體連接關(guān)系是，原邊繞組同名端與整流濾波電路 的輸出端連接，原邊繞組異名端分別與N-MOS管Q1漏極及二極管D2的陽(yáng)極相連，二極管D2的 陰極通過(guò)電容C3接地，二極管D2的陰極還引出作為PFC電路的輸出端;N-MOS管Q1柵極與方 波發(fā)生器的第一輸出端相連，N-MOS管Q1源極接地;副邊繞組接輔助供電電路。
[0028] 所述輔助供電電路，用于在接觸器吸持階段，為方波發(fā)生器提供電能，由二極管D1 與第二電容C2組成，其具體連接關(guān)系是，第一二極管D1的陽(yáng)極與PFC電路相連，二極管D1的 陰極通過(guò)電容C2接地，二極管D1的陰極還引出作為輔助電源電路的輸出端V孤。
[0029] 所述線圈驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)控制接觸器線圈的電流，由二極管D3、N-M0S管Q2、電阻 R