CN112087136A - 关断控制电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种关断控制电路及其控制方法，电路包括非隔离DC/DC电路(101)、延时调节电路(102)和控制电路(103)，非隔离DC/DC电路(101)包括非隔离DC/DC模块电源，可以是升降压电路中的任意一种或多种组合；延时调节电路(102)包括电容C1、电阻R1和变阻器RP1，变阻器RP1是可变电阻；控制电路(103)包括电感L1、二极管D1、二极管D2、开关管Q1和开关管Q2。本发明实现接触器快速关断的同时，还可以提高PF值；在高低压情况下，可以让关断速度更加稳定；另外与现有技术相比，在实现相近的关断速度下，电路输入电压范围可以更宽，降低了成本，减小了温升。
Description
技术领域
本发明涉及接触器领域，特别涉及关断电路及其控制方法。
背景技术
目前接触器行业出现大量的接触器节电电路，但普遍存在以下问题：
1、如图1，为一种常见的节电电路原理图，在关断阶段，为了让接触器迅速关断，需要快速消耗线圈的电流，但关断时，线圈能量仅能通过续流二极管进行消耗，而续流二极管上管压降较小，导致线圈能量消耗缓慢，进而使得接触器关断非常慢。传统接触器产品中，关断时间为50ms左右，而加了节电电路的接触器产品，关断时间会上升到200ms左右，即变为原来的四倍左右。在部分应用场合中，关断时间的增大会产生致命的问题，如控制电机正逆转的接触器在关断速度变慢后，接触器主触头之间拉弧时间会加长，继而导致严重威胁接触器寿命等问题的发生。
2、公开号为CN106024521B的《一种接触器线圈控制电路》专利，其电路原理图如图2所示，在快速关断阶段，主功率开关管TR1断开，线圈电流被二极管D1和快速关断电路(即开关管TR2)快速消耗掉，达到快速关断的效果。该电路的缺点是在关断阶段，快速关断电路的开关器件工作在放大区，接触器线圈续流时,会损耗较多的能量，一方面由于给接触器线圈去磁的电压较低，导致接触器关断时间较长，增加了节电电路在关断阶段的损耗，另一方面导致快速关断电路的开关器件的温度升高、可靠性降低。同时该方案在关断过程中，线圈中的能量几乎全部消耗在开关管TR2上，在频繁通断的场合，开关管TR2会因过度发热而损坏，并且对于能量浪费严重。
3、公开号为CN201911066386.5的《一种接触器节电控制电路及其控制方法》专利，其电路原理图如图3所示，在关断时，线圈能量回馈给输入端，利用输入电压使得线圈电流迅速下降，从而达到快速关断的效果。但是此电路有以下几个缺点：①当输入电压较低时，其快速关断效果并不好，不能实现快速关断；②当输入电压波动时，关断延时也会随之有较大波动；③当输入电容容值较小时，其输入电压纹波大，关断延时存在很大差异；④当输入电压较高时，需要使用较大的MOS管，成本高。
发明内容
基于上述总结，本发明所要解决的技术问题是，提供一种关断控制电路及其控制方法，加快接触器的关断速度，且保证在不同输入电压范围下，关断延时不会有差别，关断速度保持稳定；同时在输入电压较低时，也能够实现超快关断的功能；在同一输入电压时，可实现关断延时可调功能。另外根据电磁阀对关断控制的需求及工作原理与接触器的相似性，本发明还可适用于电磁阀装置。
基于上述目的，本发明的关断控制电路及其控制方法的技术方案如下：
一种关断控制方法，适用于接触器，包括如下步骤：
通过非隔离DC/DC电路将不同输入电压变换为一个稳压的输出电压提供给接触器的控制电路；
并通过延时调节电路的可调电阻对电容C1的端电压大小进行调节，电容C1并联于非隔离DC/DC电路的输出端之间，当可调电阻调节得到的电容C1的端电压越大时，接触器的线圈电流下降得越快，即接触器关断得越快；当可调电阻调节得到的电容C1的端电压越小时，接触器的线圈电流下降得越慢，即接触器关断得越慢。
作为该方法的一种具体实施方式，一种关断控制电路，用于接触器，包括依次并联的非隔离DC/DC电路(101)、延时调节电路(102)和控制电路(103)；
非隔离DC/DC电路(101)包括非隔离DC/DC模块电源，非隔离DC/DC电路(101)的输入端用于与电磁控制装备中的整流器BD1的正极连接，非隔离DC/DC电路(101)的输出负端用于接地；
延时调节电路(102)包括电容C1、电阻R1和变阻器RP1，电容C1的一端和电阻R1的一端连接非隔离DC/DC电路(101)的输出正端，电阻R1的另一端与变阻器RP1的一端连接，变阻器RP1的另一端、变阻器RP1的活动接触点和电容C1的另一端用于接地；
控制电路(103)包括电感L1、二极管D1、二极管D2、开关管Q1和开关管Q2，电容C1的一端还连接到二极管D1的阴极与开关管Q1漏极的相交点，开关管Q1源极与电感L1的一端连接，电感L1的另一端连接到开关管Q2漏极与二极管D1的阳极的相交点，二极管D2阳极与电容C1的另一端相连，二极管D2的阴极连接到开关管Q1的源极，二极管D2的阳极和开关管Q2的源极用于接地。
优选地，非隔离DC/DC模块电源为升压BOOST电路，包括电感L2、电容C2、二极管D3、开关管Q3、电阻R2，电感L2的一端为非隔离DC/DC电路(101)的输入端，电感L2的一端还与电容C2的一端相连接，电感L2的另一端连接到二极管D3的阳极与开关管Q3的漏极的相交点，开关管Q3的源极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端，该连接点为非隔离DC/DC电路(101)的输出负端，二极管D3的阴极为非隔离DC/DC电路(101)的输出正端。
优选地，非隔离DC/DC模块电源为降压BUCK电路，包括开关管Q3、电感L2、电容C2、二极管D3、电阻R2，开关管Q3的漏极为非隔离DC/DC电路(101)的输入端，开关管Q3的漏极还与电容C2的一端相连接，开关管Q3的源极连接到电感L2的一端与二极管D3的阳极的相交点，电感L2的另一端连接到电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端，该连接点为非隔离DC/DC电路(101)的输出负端，二极管D3的阴极为非隔离DC/DC电路(101)的输出正端。
优选地，控制电路(103)还包括电阻R3，开关管Q2的源极通过电阻R3用于接地。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、通过调节电阻RP1的阻值，设计电容C1的电压，灵活调节关断速度，实现关断时间可调功能；
2、通过非隔离DC/DC电路101，电容C1两端的电压升压至较大值时，可以实现超快关断；
3、在输入电压较低时本发明也能实现快速关断，且在输入电压有波动的情况下，关断速度仍可以保持在快速的水准，关断速度稳定；
4、当输入电压较高时，通过非隔离DC/DC电路101将输入电压降低至一个合适的值，保证快速关断的同时，还可以减小后级开关管的应力，降低了成本，同时也减小了温升。
附图说明
图1为现有技术无快速关断功能的接触器节电电路原理图；
图2为现有技术带快速关断功能的接触器节电电路原理图；
图3为现有技术带快速关断功能的接触器节电电路原理图；
图4为本发明关断控制电路的控制应用原理图；
图5为本发明第二实施例电路应用原理图；
图6为本发明第三实施例电路应用原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明电路进行说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明电路。
第一实施例
如图4所示，为本发明关断控制电路的控制应用原理图，控制电路应用于接触器，接触器的电网L/N线通过整流器BD1的非极性两端串接进整流器BD1。
本实施例的控制电路包括依次并联的非隔离DC/DC电路101、延时调节电路102和控制电路103；
非隔离DC/DC电路101包括非隔离DC/DC模块电源，非隔离DC/DC模块电源的输入端与整流器BD1的正极连接，非隔离DC/DC模块电源的输出负端接地；
延时调节电路102包括电容C1、电阻R1和变阻器RP1，电容C1的一端和电阻R1的一端连接非隔离DC/DC模块电源的输出正端，电阻R1的另一端与变阻器RP1的3端连接，变阻器RP1的1端、变阻器RP1的活动接触点2和电容C1的另一端接地；
控制电路103包括电感L1、二极管D1、二极管D2、开关管Q1和开关管Q2，电容C1的一端还连接到二极管D1的阴极与开关管Q1漏极的相交点，开关管Q1源极与电感L1的一端连接，电感L1的另一端连接到开关管Q2漏极与二极管D1的阳极的相交点，二极管D2阳极与电容C1的另一端相连，二极管D2的阴极连接到开关管Q1的源极，二极管D2的阳极还和开关管Q2的源极接地。
本发明第一实施例的工作原理如下：
输入电压经过整流器BD1整流，再经过非隔离DC/DC电路101作用，被设计为在某一个电压点稳定的值，当接触器关断时，开关Q1和开关管Q2关断，线圈电流依次经过电感L1,二极管D1,电容C1,二极管D2回来进行续流，线圈电流的下降速度由电容C1两端电压决定，当电容C1两端电压越大时，线圈电流下降得越快，接触器关断得越快。
采集电阻R1与变阻器RP1的3端的连接点PL的电压，根据采集到的电压，改变可调电阻RP1阻值，增大或减小电容C1两端的电压，可以灵活的调试关断速度，实现关断速度可调功能，同时可以提高产品的PF值。
第二实施例
如图4所示，为本发明第二实施例电路应用原理图，与第一实施例相比，不同点在于，本发明第二实施例电路还包括电阻R3，电路中的非隔离DC/DC模块电源为升压BOOST电路，升压BOOST电路包括电感L2、电容C2、二极管D3、开关管Q3、电阻R2，电感L2的一端为非隔离DC/DC电路101的输入端，电感L2的一端还与电容C2的一端相连接，电感L2的另一端连接到二极管D3的阳极与开关管Q3的漏极的相交点，开关管Q3的源极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端，该连接点为非隔离DC/DC电路101的输出负端，二极管D3的阴极为非隔离DC/DC电路101的输出正端。
电阻R3为采样电阻，是实现接触器恒流的一环。
本发明第二实施例的工作原理同第一实施例，在此不作赘述。
第三实施例
如图6所示，为本发明第三实施例电路应用原理图，与第二实施例相比，本发明第三实施例电路中的非隔离DC/DC模块电源为降压BUCK电路，降压BUCK电路的器件构成与第二实施例中的升压BOOST电路相同，不同点在于，电感L2的一端为非隔离DC/DC电路101的输入正端，电感L2的一端还与电容C2的一端相连接，电感L2的另一端连接到二极管D3的阳极与开关管Q3的漏极的相交点，开关管Q3的源极连接到电阻R2的一端。
本发明第三实施例的工作原理大致相同，不同之处在于，当输入电压较高时，通过非隔离DC/DC电路101中的降压BUCK电路，能将输入电压降低至一个合适的值，保证快速关断的同时，减小了后级开关管的应力，降低了成本，同时也减小了温升。
本发明还可适用于电磁阀，其连接关系、工作原理与适用于接触器的情况大致相同，在此不作赘述。以上仅是本发明优选的实施方式，本发明所属领域的技术人员还可以对上述具体实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体控制方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (5)
1.一种关断控制电路，用于接触器，其特征在于：包括依次并联的非隔离DC/DC电路(101)、延时调节电路(102)和控制电路(103)；
非隔离DC/DC电路(101)包括非隔离DC/DC模块电源，非隔离DC/DC电路(101)的输入端用于与电磁控制装备中的整流器BD1的正极连接，非隔离DC/DC电路(101)的输出负端端用于接地；
延时调节电路(102)包括电容C1、电阻R1和变阻器RP1，电容C1的一端和电阻R1的一端连接非隔离DC/DC电路(101)的输出正端，电阻R1的另一端与变阻器RP1的一端连接，变阻器RP1的另一端、变阻器RP1的活动接触点和电容C1的另一端用于接地；
控制电路(103)包括电感L1、二极管D1、二极管D2、开关管Q1和开关管Q2，电容C1的一端还连接到二极管D1的阴极与开关管Q1漏极的相交点，开关管Q1源极与电感L1的一端连接，电感L1的另一端连接到开关管Q2漏极与二极管D1的阳极的相交点，二极管D2阳极与电容C1的另一端相连，二极管D2的阴极连接到开关管Q1的源极，二极管D2的阳极和开关管Q2的源极用于接地。
2.根据权利要求1所述的关断控制电路，其特征在于：所述的非隔离DC/DC模块电源为升压BOOST电路，包括电感L2、电容C2、二极管D3、开关管Q3、电阻R2，电感L2的一端为非隔离DC/DC电路(101)的输入端，电感L2的一端还与电容C2的一端相连接，电感L2的另一端连接到二极管D3的阳极与开关管Q3的漏极的相交点，开关管Q3的源极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端，该连接点为非隔离DC/DC电路(101)的输出负端，二极管D3的阴极为非隔离DC/DC电路(101)的输出正端。
3.根据权利要求1所述的关断控制电路，其特征在于：所述的非隔离DC/DC模块电源为降压BUCK电路，包括开关管Q3、电感L2、电容C2、二极管D3、电阻R2，开关管Q3的漏极为非隔离DC/DC电路(101)的输入端，开关管Q3的漏极还与电容C2的一端相连接，开关管Q3的源极连接到电感L2的一端与二极管D3的阳极的相交点，电感L2的另一端连接到电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端，该连接点为非隔离DC/DC电路(101)的输出负端，二极管D3的阴极为非隔离DC/DC电路(101)的输出正端。
4.根据权利要求1至3任一所述的关断控制电路，其特征在于：所述控制电路(103)还包括电阻R3，开关管Q2的源极通过电阻R3用于接地。
5.一种关断控制方法，适用于接触器，包括如下步骤：
通过非隔离DC/DC电路将不同输入电压变换为一个稳压的输出电压提供给接触器的控制电路；
并通过延时调节电路的可调电阻对电容C1的端电压大小进行调节，电容C1并联于非隔离DC/DC电路的输出端之间，当可调电阻调节得到的电容C1的端电压越大时，接触器的线圈电流下降得越快，即接触器关断得越快；当可调电阻调节得到的电容C1的端电压越小时，接触器的线圈电流下降得越慢，即接触器关断得越慢。
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