一种极高可靠性中间继电器制造技术

本发明专利技术公开了一种极高可靠性中间继电器电路原理，包括宽电压低功耗电源电路，抗交流检波，信号采样、整形、滤波和启动电路，继电器恒流动作控制电路和启动功率不小于5W假负载限流切换电路。所述电路采用低功耗CMOS逻辑器件和大功率NMOS功率器件，具有主动吸收干扰，不误动也不拒动的抗外部干扰高可靠特性及电源输入电压较低时保证可靠动作，输入电压极高时保证不烧毁和过度发热的自身高可靠优点。本发明专利技术解决了常规中间继电器在某些特定场合下会性能降低或拒动和误动的弊端，最大限度的保证了中间继电器在常规和超常规条件下正确动作性能，极大的提高了中间继电器可靠性。特别适用于电力、化工、轨交车辆、船舶、军工、航天等领域关键高价值电气设备配套，应用前景广阔。应用前景广阔。应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种极高可靠性中间继电器


[0001]本专利技术涉及继电器
，具体涉及一种具备极高可靠特性中间继电器。

技术介绍

[0002]中间继电器在电气控制系统中作为一个中间元件常用来扩展触点能力和数量，是典型的有无类继电器，由于它起一个扩展触点能力和数量的中间作用，所以对它的基本要求就是尽可能跟随驱动信号的有无而动作释放（有信号尽可能快的动作，无信号尽可能快的释放）。
[0003]中间继电器应用广泛，在电力、轨交车辆、化工、船舶、军工装备等领域，因使用环境复杂，中间继电器误动或拒动将导致人身和设备安全或重大财产损失，因此对中间继电器的动作可靠性要求极高，下面列举几个典型应用场景来说明对中间继电器的可靠性需求。
[0004]场景一、中间继电器使用在500kV甚至更高电压等级的变电站，作为主变温度或瓦斯信号的扩展信号直接作用于跳主变各侧开关。由于主变的温度或瓦斯是主变本体信号，也就是说在室外和主变压器一体，而跳闸控制放在控制室，两者相距几十米远，那么必然的需要引几十米的导线到主控室，而且所引控制电缆里面不仅仅是这几根信号线，还有其它交流控制电源和一些其它信号线，长线路的电缆引线必然产生线缆间的分布电容，分布电容会将交流信号或电源耦合到其它回路，具体能耦合多少看分布电容的参数。在使用原来普通中间继电器的时候会发现个奇怪现象，只要一打雷主变各侧开关会自动跳开，检查信号的来源总是瓦斯或温度本体保护跳闸，但是检查变压器瓦斯压力也正常，本体温度也不高，并无故障产生。最后发现原来是打雷在导线上产生感应电压干扰，导致去跳闸的中间继电器误动作了！ 一般情况下500kV的变电站服务于一个中小型城市的所有供电，简单来说因为这个误动，一个中型或小型城市停电了，其经济损失是不可估量的！明显普通的中间继电器可靠性在这种场景下不足以满足其对可靠性的要求，应该有一种能够在这种情况下不误动极高可靠性的中间继电器来满足现场需求。
[0005]场景二、同样还是一个大型变电站，为了保证供电的可靠性，每年都有检修计划，一般来说把备用线路投上，检修电路退出运行来检修。检修人员忙碌的工作，免不了量量这里，测测那里，拧拧这里，拆拆那里，期间难免人为误操作造成直流控制电源误接了下地或者交流小母线与直流小母线误碰了一下，其结果是整站的主变开关又都跳闸了，整个城市停电；同样报出来的还是某些个中间继电器误动作了！同理，在这种极端重要的场合，普通的中间继电器可靠性不能满足要求，需要有一种更高可靠性的中间继电器防止这种情况的发生。
[0006]场景三、轨交动车组或地铁配电设备中上大量使用中间继电器来发信号，以使列车及时发出必要信号让高速列车安全运行。但是，装在列车上的中间继电器容易坏，故障率高，究其原因竟然是由于车载电压不稳定，其控制电压会在较大范围内波动极易造成一般中间继电器误动作或长时间过压，导致发热烧毁，有极大的安全隐患，明显的需要有一种可
靠性更高的中间继电器来满足这种需求。
[0007]场景四、船舶上的供电一般是由船载发电机提供，由于稳定性差同样会造成控制电源波动很大，同样的在比较重要的场合，普通中间继电器误动作或损坏的情况也时有发生，需要高可靠性的中间继电器来满足持续安全稳定控制。
[0008]如上所述，凡是场景特殊，控制对象又极其重要的应用场合，对中间继电器必然有不误动、不拒动和能长期工作寿命长的高可靠性要求。
[0009]现有技术，采用大功率电阻和继电器常闭触点串联，再与中间继电器电源端并联，并进行触点重动的方式，其原理是在继电器不动作时通过大电阻吸收干扰电压，并在动作后通过串接的触点切除电阻，同时再重动出口继电器，虽然起到了一定的抗干扰的作用，但存在触点切换电阻速度慢，重动出口整体动作时间长的不足之处。关键的不足是，现有技术中间继电器的线圈电压内部无稳压或恒流措施，在电源电压波动到额定电压的1.2倍及以上时，线圈发热严重，时间一长就会过压烧毁；另外当中间继电器工作在电源电压的70%~85%范围时，线圈存在吸合力不足，动作时间变长，动作不干脆的问题。因此，现有技术虽然能解决一些实际应用的干扰问题，但自身可靠性仍存在明显的不足之处。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的：在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有极高可靠特性的中间继电器电路原理，解决在极重要的场合下中间继电器既不拒动也不误动，同时在超宽的供电范围内既不降低动作性能又不因长期过压而烧毁的技术问题。
[0011]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0012]一种具有极高可靠特性的中间继电器电路原理，其特征在于：包括防反和检波电路；以极低静态功耗CMOS施密特输入非门为核心器件，实现的宽电压低功耗电源和极低功耗宽电压工作范围的信号采样、整形、滤波和启动电路；以高压大功率NMOS器件设计实现的，具有保证继电器在宽电压范围时动作特性不变和不损坏继电器的恒流驱动电路；以高压大功率NMOS器件设计的具有限流作用的启动功率不小于5W的假负载驱动电路。
[0013]进一步，所述防反和检波电路，主要作用是防止输入电源的直流电压接反，造成中间继电器损坏或误动。同时它还可以起到半波整流的作用，将错误输入的交流信号或耦合进来的交流干扰进行半波整流，这样由于负半波总是不被导通，更易获得易识别的干扰波形。
[0014]进一步，所述以极低静态功耗CMOS施密特输入非门为核心器件，实现的宽电压低功耗电源，主要作用是在额定电压50%
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200%的宽范围内，给CMOS施密特输入非门芯片提供一个稳定的芯片电源，满足在电源输入电压较低时保证可靠工作，在电源输入电压极高时不烧毁和过度发热。
[0015]进一步，所述以极低静态功耗CMOS施密特输入非门为核心器件，实现的极低功耗宽电压工作范围的信号采样、整形、滤波和启动电路，主要作用是能对电源输入的电压信号进行采样、整形、滤波和启动。若输入电压未达到中间继电器动作值，则启动假负载电路，可靠闭锁继电器电路不动作，防止误动；若输入电压达到中间继电器动作值，则启动继电器电路，可靠闭锁假负载电路不动作，防止正常工作时发热。
[0016]所述以极低静态功耗的CMOS施密特输入非门为核心器件实现的宽电压低功耗电
源和极低功耗极宽电压工作范围的信号采样、整形、滤波和启动电路，其特征在于，所述极低静态功耗的CMOS施密特输入非门器件其核心参数不超出下表。核心参数参数范围说明备注静态功耗不大于4μA标准测试条件下以实际使用电压为准逻辑功能非门输入特征具备施密特滞回比较特性输入电流不大于0.1μA
[0017]由于使用了满足上表核心参数的逻辑器件，则可以方便的实现低功耗宽电压的串联稳压电路来满足其电源供电要求；由于使用了满足上表核心参数的逻辑器件，亦可方便的实现低功耗宽电压范围的串联检波电路，且由于其自带的施密特输入特性，天然的具备一定的抗干扰功能，使后级输出的标准电平脉冲宽度更准确；由于使用了满足上表核心参数的逻辑器件，获得了宽电压工作下稳定的电平电压和准确的信号特征，这让后续进行可量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极高可靠性中间继电器电路原理，其特征是，包括以极低静态功耗CMOS施密特输入非门为核心器件，实现的宽电压低功耗电源和极低功耗极宽电压工作范围的信号采样、整形、滤波和启动电路；包括以高压大功率NMOS器件设计实现的，具有在宽电压范围时保证继电器动作特性不变和不损坏继电器的恒流驱动电路；包括以高压大功率NMOS器件设计成的具有限流作用的启动功率不小于5W的假负载驱动电路。2.根据权利要求1所述电路原理三大部分可以有机组合，从而实现不同可靠特征的中间继电器，其中以极低静态功耗的CMOS施密特输入非门为核心器件实现的宽电压低功耗电源和极低功耗极宽电压工作范围的信号采样、整形、滤波和驱动电路可以实现特别为抗（窜入）交流功能的中间继电器；以高压大功率NMOS器件设计成的恒流控制电路可以实现特征为低电压动作不降低动作性能长期过高电压工作亦不降低动作性能且不会损坏的中间继电器；以高压大功率NMOS器件设计成的具有限流作用的启动功率不小于5W的假负载驱动电路其特征为构成具有主动吸收分布电容感应电压干扰的高可靠中间继电器，上述三个特征可以有机组合，实现诸如有抗（窜入）交流宽电压工作不降低性能不损坏的高可靠中间继电器；实现有抗（窜入）交流和主动吸收分布电容感应电压干扰的高可靠中间继电器；实现有宽电压工作不降低性能不损坏和主动吸收分布电容感应电压干扰的高可靠中间继电器；实现有抗（窜入）交流宽电压工作，不降低性能不损坏和主动吸收分布电容感应电压干扰的高可靠中间继电器。3.根据权利要求1所述的一种极高可靠性中间继电器电路原理中以极低静态功耗的CMOS施密特输入非门为核心器件实现的宽电压低功耗电源和极低功耗极宽电压工作范围的信号采样、整形、滤波和启动电路，其特征在于，所述极低静态功耗的CMOS施密特输入非门器件其核心参数不超出下表：核心参数参数范围说明备注静态功耗不大于4μA标准测试条件下以实际使用电压为准逻辑功能非门输入特征具备施密特滞回比较特性输入电流不大于0.1μA由于使用了满足上表核心参数的逻辑器件，则可以方便的实现低功耗宽电压的串联稳压电路来满足其电源供电要求；由于使用了满足上表...

【专利技术属性】
技术研发人员：张陇林，杨红艳，苏国俊，畅云鹏，王秋琳，
申请(专利权)人：浙江悍客电气有限公司，
类型：发明
国别省市：