一种接触器节电电路制造技术

本发明专利技术公开了一种接触器节电电路，包括主功率电路、比较器COM1、比较器COM2、占空比限制电路、逻辑控制电路；比较器COM1用于控制吸合阶段接触器线圈的电流，比较器COM2用于控制吸持阶段接触器线圈的电流；逻辑控制电路通过检测比较器COM1和比较器COM2的输出信号，转化为占空比在吸合阶段跟随比较器COM1、在吸持阶段跟随比较器COM2输出信号变化的驱动信号；占空比限制电路用于限制逻辑控制电路输出的驱动信号的最大占空比。本发明专利技术在吸持阶段，能保证母线过零时不会出现长通的情况，从而使得去掉现有技术的大母线电容时，接触器出现声音和功率因数低的问题得以解决。

A Power-saving Circuit for Contactors

【技术实现步骤摘要】
一种接触器节电电路
本专利技术涉及接触器领域，具体涉及接触器节电电路。
技术介绍
传统接触器操作系统由线圈、静铁心、衔铁和反力弹簧组成。接触器线圈的匝数很多，感量也很大，通常在吸持阶段接触器线圈的感量在H级别以上。当接触器线圈通电后，静铁心和衔铁之间产生吸力，当吸力大于弹簧反作用力时，衔铁被吸向静铁心，直到与静铁心接触为止，这时主触头闭合，这个过程称为吸合过程。线圈持续通电，衔铁与静铁心保持接触，主触头保持闭合状态的过程，称为吸持过程。当线圈中电流减少或中断时，静铁心对衔铁的吸力减小，当吸力小于弹簧反作用力时，衔铁返回打开位置，主触头分开，这个过程称为释放过程。通常在吸合阶段接触器线圈需要的电流较大，在吸持阶段线圈所需的电流较小。吸合阶段的时间较短，通常在30ms～150ms之间。接触器为用于频繁地接通和分断交、直流电路，且可以远距离控制的低压电器。其主要控制对象是电动机，也可以用于控制电热器、电焊机和照明灯等电力负载。目前全国接触器的使用量巨大，中大容量的接触器在吸持状态时，每台消耗的有功功率平均约为60W，功率因数只有0.3左右。降低接触器的能耗对节能减排有重大贡献。峰值电流控制广泛应用于电力电子行业中，通过电流互感器、采样电阻等方式来采样电感电流，然后与基准值比较，当电感的电流大于基准值后关断开关管，以此来限制电感的电流。在接触器节电控制的应用中也常用峰值电流控制来控制接触器线圈的电流。采用峰值电流控制，可以使得线圈的电流不跟随输入电压变化，而占空比是与输入电压呈反比关系的，输入电压越低占空比越大。当输入电压低到一定程度，占空比会出现100％的情况。通常在交流输入时，往往会在整流后的母线上加一个较大的电解电容来滤除工频的纹波。传统不带节电控制的接触器已经存在几十年，在国内近几年来才兴起带节电电路的接触器。传统的接触器内部空间有限，因此控制电路的体积不宜过大，不便于节电电路的推广。然而在一般的交流输入应用中，母线电容是必须的，而母线电容一般采用电解电容，带大母线电容的峰值电流控制电路如图1所示，工作波形如图2所示。从图2的波形可以看出，在有母线电容的情况下，母线电压变化幅度不大，驱动的占空比比较稳定。而母线电解电容一般是整个电路中体积最大的器件，而且电解电容寿命较短，大母线电容的使用，是阻碍节电电路推广的一个重要的因素。在峰值电流控制中，假如直接把母线电容去除，会引起其他有害的效果。如图3所示，假如母线无大电容，在输入电压过零附近，驱动电压会处于长通状态，这会带来两个有害的效果。第一，每次过零是长通的，相当于有一个100Hz的低频占空比，100Hz是在人耳可听到的频率范围内，因此接触器会有声音。第二，从图3的CSL波形可以看出，CSL的波形也是输入电流的波形，在过零附近占空比为100％，这就是说电流有效值在过零附近是最大的，这种输入电流跟输入电压相反的情况下功率因数是很低的，实测不到0.1。这会使得视在功率非常高。
技术实现思路
有鉴如此，本专利技术要解决的技术问题是提供一种接触器节电电路，可以把母线的大电容去除，并且不会产生上述两个有害的效果。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种接触器节电电路，其特征在于：包括主功率电路、比较器COM1、比较器COM2、占空比限制电路、逻辑控制电路；主功率电路的第一输出端与比较器COM1的正输入端相连，主功率电路的第二输出端与比较器COM2的正输入端相连，比较器COM1的负输入端用于输入第一基准信号，比较器COM2的负输入端用于输入第二基准信号，比较器COM1的输出端与逻辑控制电路的第一输入端相连，比较器COM2的输出端与逻辑控制电路的第二输入端相连，占空比限制电路的输出端与逻辑控制电路的第三输入端相连，逻辑控制电路的输出端与主功率电路的输入端相连；比较器COM1用于控制吸合阶段接触器线圈的电流，比较器COM2用于控制吸持阶段接触器线圈的电流；逻辑控制电路通过检测比较器COM1和比较器COM2的输出信号，在吸合阶段转化为占空比跟随比较器COM1输出信号变化的驱动信号，在吸持阶段转化为占空比跟随比较器COM2输出信号变化的驱动信号；占空比限制电路用于限制逻辑控制电路输出的驱动信号的最大占空比。优选地，占空比限制电路用于限制吸持阶段逻辑控制电路输出的驱动信号的最大占空比。作为主功率电路的一种具体的实施方式，其特征在于：包括整流桥DB1、二极管D1、MOS管TR1、接触器线圈、电阻R1、电阻R2和电阻R3；整流桥DB1的输入端用于输入交流电，整流桥DB1的负输出端接地，整流桥DB1的正输出端与二极管D1的阴极、接触器线圈的一端相连，二极管D1的阳极与接触器线圈的另一端、MOS管TR1的漏极相连，MOS管TR1的源极通过电阻R1接地，电阻R2和电阻R3串联后并联于电阻R1两端，MOS管TR1的源极与电阻R1、电阻R2的连接点作为主功率电路的第二输出端，电阻R2与电阻R3的连接点作为主功率电路的第一输出端，MOS管TR1的栅极作为主功率电路的输入端。作为逻辑控制电路的第一种具体的实施方式，其特征在于：包括选通器U1、RS触发器U2和与门U3；选通器U1的第一输入端作为逻辑控制电路的第一输入端，选通器U1的第二输入端作为逻辑控制电路的第二输入端，选通器U1的输出端与RS触发器U2的R输入端相连，RS触发器U2的S输入端用于输入时钟信号，RS触发器U2的输出端与与门U3的一个输入端相连，与门U3的另一个输入端作为逻辑控制电路的第三输入端，与门U3的输出端作为逻辑控制电路的输出端。作为占空比限制电路的第一种具体的实施方式，其特征在于：包括电阻R4、电容C1、比较器COM3和选通器U4；电阻R4的一端用于输入时钟信号，电阻R4的另一端分别与电容C1的一端、比较器COM3的负输入端相连，电容C1的另一端接地，比较器COM3的正输入端用于输入第三基准信号，比较器COM3的输出端与选通器U4的输入端相连，选通器U4的输出端作为占空比限制电路的输出端。作为上述占空比限制电路的第一种具体的实施方式，进一步地：在吸合阶段选通器U4输出高电平，在吸持阶段选通器U4的输出跟随比较器COM3的输出电压变化。作为逻辑控制电路的第二种具体的实施方式，其特征在于：包括选通器U1、RS触发器U2、与门U3和分频器U5；选通器U1的第一输入端作为逻辑控制电路的第一输入端，选通器U1的第二输入端作为逻辑控制电路的第二输入端，选通器U1的输出端与RS触发器U2的R输入端相连，RS触发器U2的S输入端与分频器U5的输出端相连，分频器U5的输入端用于输入时钟信号，RS触发器U2的输出端与与门U3的一个输入端相连，与门U3的另一个输入端作为逻辑控制电路的第三输入端，与门U3的输出端作为逻辑控制电路的输出端。作为占空比限制电路的第二种具体的实施方式，其特征在于：包括分频器U6和选通器U4；分频器U6的输入端用于输入时钟信号，分频器U6的输出端与选通器U4的输入端相连，选通器U4的输出端作为占空比限制电路的输出端。作为上述占空比限制电路的第二种具体的实施方式，进一步地：在吸合阶段选通器U4输出高电平，在吸持阶段选通器U4的输出跟随分频器U6的输出电压变化。作为上述逻辑控制电路的第一种和第二种具体的实施方式，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接触器节电电路，其特征在于：包括主功率电路、比较器COM1、比较器COM2、占空比限制电路、逻辑控制电路；主功率电路的第一输出端与比较器COM1的正输入端相连，主功率电路的第二输出端与比较器COM2的正输入端相连，比较器COM1的负输入端用于输入第一基准信号，比较器COM2的负输入端用于输入第二基准信号，比较器COM1的输出端与逻辑控制电路的第一输入端相连，比较器COM2的输出端与逻辑控制电路的第二输入端相连，占空比限制电路的输出端与逻辑控制电路的第三输入端相连，逻辑控制电路的输出端与主功率电路的输入端相连；比较器COM1用于控制吸合阶段接触器线圈的电流，比较器COM2用于控制吸持阶段接触器线圈的电流；逻辑控制电路通过检测比较器COM1和比较器COM2的输出信号，在吸合阶段转化为占空比跟随比较器COM1输出信号变化的驱动信号，在吸持阶段转化为占空比跟随比较器COM2输出信号变化的驱动信号；占空比限制电路用于限制逻辑控制电路输出的驱动信号的最大占空比。

【技术特征摘要】
1.一种接触器节电电路，其特征在于：包括主功率电路、比较器COM1、比较器COM2、占空比限制电路、逻辑控制电路；主功率电路的第一输出端与比较器COM1的正输入端相连，主功率电路的第二输出端与比较器COM2的正输入端相连，比较器COM1的负输入端用于输入第一基准信号，比较器COM2的负输入端用于输入第二基准信号，比较器COM1的输出端与逻辑控制电路的第一输入端相连，比较器COM2的输出端与逻辑控制电路的第二输入端相连，占空比限制电路的输出端与逻辑控制电路的第三输入端相连，逻辑控制电路的输出端与主功率电路的输入端相连；比较器COM1用于控制吸合阶段接触器线圈的电流，比较器COM2用于控制吸持阶段接触器线圈的电流；逻辑控制电路通过检测比较器COM1和比较器COM2的输出信号，在吸合阶段转化为占空比跟随比较器COM1输出信号变化的驱动信号，在吸持阶段转化为占空比跟随比较器COM2输出信号变化的驱动信号；占空比限制电路用于限制逻辑控制电路输出的驱动信号的最大占空比。2.根据权利要求1所述的接触器节电电路，其特征在于：占空比限制电路用于限制吸持阶段逻辑控制电路输出的驱动信号的最大占空比。3.根据权利要求1或2所述的接触器节电电路，其特征在于：主功率电路包括整流桥DB1、二极管D1、MOS管TR1、接触器线圈、电阻R1、电阻R2和电阻R3；整流桥DB1的输入端用于输入交流电，整流桥DB1的负输出端接地，整流桥DB1的正输出端与二极管D1的阴极、接触器线圈的一端相连，二极管D1的阳极与接触器线圈的另一端、MOS管TR1的漏极相连，MOS管TR1的源极通过电阻R1接地，电阻R2和电阻R3串联后并联于电阻R1两端，MOS管TR1的源极与电阻R1、电阻R2的连接点作为主功率电路的第二输出端，电阻R2与电阻R3的连接点作为主功率电路的第一输出端，MOS管TR1的栅极作为主功率电路的输入端。4.根据权利要求1或2所述的接触器节电电路，其特征在于：逻辑控制电路包括选通器U1、RS触发器U2和与门U3；选通器U1的第一输入端作为逻辑控制电路的第一输入端，选通器U1的第二输入端作为逻辑控制电路的第二输入端，选通器...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏俊熙，符威，
申请(专利权)人：深圳南云微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44