用于隔离高压功率控制元件的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于隔离高压功率控制元件的方法和装置。以下所描述的设备和方法用于使用商用低压和低成本继电器的高压控制电路。使用商用开关继电器的低压控制系统用于通过隔离层控制和切换隔离低压电源。所述隔离低压电源用于驱动控制施加至高压负载的高压功率的商用开关继电器。增加通过隔离层控制的所述隔离低压电源，使得可以使用商用低压部件来切换诸如347VAC等高压功率而不违背保险公司实验室的间隔或测试要求。

【技术实现步骤摘要】
用于隔离高压功率控制元件的方法和装置相关申请本申请要求于2011年7月27日提交的同时待审的美国临时专利申请61/512323的优先权。
以下所描述的本专利技术涉及电控制领域，更具体地，涉及对于控制电负载的高压继电器驱动电路的控制。
技术介绍
为了安全操作，需要对高压继电器进行物理隔离。保险公司实验室(UnderwritersLaboratories)最近提高了其对于347VAC系统的间距和测试要求。保险公司实验室要求在高压与任何可能和人(例如，安装人员或用户)接触到的部件之间存在特定的物理间距。通常，保险公司实验室认为通常小于等于42.5VDC和小于等于30VAC的低压电路可与人接触。因为从低压线圈接触部到高压继电器接触部的距离通常小于所要求的最小间距，所以普通商用继电器不符合该高压间距要求。现有的特殊继电器是保险公司实验室所列出的用于347VAC操作的继电器，但是这些继电器比所要满足的间距要求大得多，成本是普通商用继电器的三至四倍，并且通常是不期望的闩锁型继电器。在继电器控制电路中，例如6-24V直流或交流的低压线圈由低压控制电路驱动以在该线圈中形成电流，从而形成将连接至一个高压接触部的继电器接触部衔铁拉向另一开路高压接触部的磁场，从而使继电器接触部闭合并形成闭合高压电路。这使得一个继电器接触部上的高压电源可以连接至与其它接触部连接的负载以便控制至负载的功率。在照明控制中，24VDC是非常普通的操作电压，因此发现由24V电源驱动的继电器线圈是很常见的。大多数商用继电器是保险公司实验室对于普通美国操作电压(例如，120VAC或277VAC)所列出或定级的继电器，这是因为低压线圈与高压继电器接触部之间的物理间隔符合保险公司实验室对于间距的要求，但是这些间距并不适合于对347VAC的控制。
技术实现思路
以下所描述的设备和方法用于使用商用低压和低成本继电器的高压控制电路。使用商用开关继电器的低压控制系统用于通过隔离层控制并切换隔离低压电源。所述隔离低压电源用于驱动控制施加至高压负载的高压功率的商用开关继电器。增加通过隔离层控制的所述隔离低压电源，使得可以使用商用低压部件来切换诸如347VAC等高压功率而不违背保险公司实验室的间隔或测试要求。在所描述的隔离高压控制电路中，例如24VDC，从概念上说，隔离控制功率电路中的所有元件都暴露于来自保险公司实验室测试观点的高压。使用隔离的24VDC电源而不是使用暴露的低压电源，来对隔离功率电路的继电器线圈进行供电。为了仍然允许由低压控制电路进行控制，光隔离器或其它合适的隔离部件用于从暴露的低压系统发送控制信号穿过例如光隔离等合适的隔离阻挡至隔离高压系统，以控制“热”继电器线圈。由于认为隔离继电器线圈和隔离继电器接触部两者均位于电路的高压侧，因此可以在隔离高压应用中使用普通商用继电器。这节省了大量成本并且允许使用较小的商用继电器，从而可以使产品制造得更小，例如，适合于如某些地方性建筑法规所要求的那样安装在标准接线盒内部。附图说明图1是多层隔离功率控制系统的框图。图2是图1的隔离低压电源的示意图。具体实施方式在图1中，多层功率控制系统10包括第一控制系统12，第一控制系统12是通过隔离元件16来控制高压功率系统14的低压控制系统。低压控制系统12包括低压电源12P和产生低压控制信号13的控制元件17。控制元件17可以是任何适合的用户控制装置，诸如按钮、开关、继电器或其它电开关装置等。可以将低压控制系统12的一些或全部元件封装在常规接线盒或开关盒中。隔离元件16可以是任何合适的控制信号隔离器，诸如光隔离器等。隔离元件16将低压控制信号13隔离并转化为施加至高压功率系统14的一个或多个隔离控制信号13H。高压功率系统14是包括隔离低压电源18和诸如继电器19等的隔离开关或控制元件的控制系统。隔离控制元件可以是诸如继电器19等单个元件，或者可以是任何合适的开关或控制电路，诸如晶体管开关电路、三端双向可控硅开关元件开关电路、可控硅开关电路或光隔离器开关电路等。图2中示出了电源18，并且电源18将来自端子15A和15B的控制功率18C施加至继电器19，继电器19由隔离控制信号13H控制，以产生施加至诸如负载继电器22等负载开关元件的控制信号19C，负载继电器22将高压功率从高压供电装置20切换至负载21。可以将诸如金属氧化物变阻器或扼流圈等输入保护部件23放置在电源18中的线路与中性连接部(分别为连接部24与25)以及位于R164和D36的输入部之间。当切换器U15导通时，电阻器178和179与齐纳二极管Z8结合来驱动MOSFETQ34导通。MOSFETQ34给切换器U15提供约500伏的附加电压击穿能力。因为功率和控制部件18、19和22被隔离在高压系统14中，所以它们是可以使用的商用低压部件。如果低压部件与用户隔离，则高压供电装置20和高压负载21可以由较廉价的低压部件18、19和22控制。尽管参照研发所述设备和方法的环境描述了所述设备和方法的优选实施例，但是它们仅仅是本专利技术原理的示例。各个实施例的元件可以并入到每个其它种类中，以获得这些元件与这种其它种类结合的优点，并且各个有益的特征可以单独用于实施例中或者互相结合地用于实施例中。在不脱离本专利技术精神和所附权利要求的范围的情况下，可以设计出其它实施例和配置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压功率控制系统，包括：低压控制系统，具有产生低压控制信号的低压电源，所述低压控制信号由产生一个或多个低压控制信号的第一控制元件控制，将所述一个或多个低压控制信号施加至隔离元件以产生一个或多个高压控制信号；以及隔离控制系统，具有产生隔离低压控制信号的低压电源，所述隔离低压控制信号由在所述一个或多个高压控制信号的控制下的第二控制元件控制，以产生施加至负载控制元件的一个或多个负载控制信号，所述负载控制元件控制从高压电源至一个或多个高压负载的高压电能的施加。

【技术特征摘要】
2011.07.27 US 61/512,3231.一种高压功率控制系统，包括：低压控制系统，具有连接到第一控制元件的低压电源，所述第一控制元件用于产生一个或多个低压控制信号，将所述一个或多个低压控制信号施加至隔离元件以产生一个或多个高压控制信号；以及隔离控制系统，具有产生隔离低压控制信号的低压电源，所述隔离低压控制信号由在所述一个或多个高压控制信号的控制下的第二控制元件控制，以产生施加至负载控制元件的一个或多个负载控制信号，所述负载控制元件控制从高压电源至一个或多个高压负载的高压电能的施加。2.根据权利要求1所述的高压功率控制系统，其中，所述隔离元件包括：光隔离器。3.根据权利要求1所述的高压功率控制系统，其中，所述第一控制元件和所述第二控制元件是低压继电器。4.根据权利要求1所述的高压功率控制系统，其中，所述第一控制元件是开关，所述第二控制元件是晶体管开关电路。5.根据权利要求1所述的高压功率控制系统，其中，所述第一控制元件是开关，所述第二控制元件是三端双向可控硅开关电路。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·贝当古，
申请(专利权)人：瓦特制动器有限公司，
类型：发明
国别省市：