大功率抗干扰直流继电器电路的制作方法

1.本实用新型涉及继电器技术领域，具体而言涉及一种大功率抗干扰直流继电器电路。


背景技术：

2.常规的中间继电器是实现控制方与被控制方之间的控制策略的主要器件，其主要由四部分构成，分别是线圈、磁路、恢复弹簧和触点。磁路由铁芯、铁扼和衔铁构成，为线圈产生的磁通建立磁路通道。线圈通电，动铁芯在电磁力作用下动作吸合，带动动触点动作，使常闭触点分开，常开触点闭合；线圈断电，动铁芯在弹簧的作用下带动动触点复位。
3.在实际应用过程中，以直接继电器为例，其额定电压范围例如220vdc、125vdc、110vdc、48vdc以及24vdc，要求交流输入时继电器不动作，启动功率大于5w，动作时间在10-35ms范围内，传统的继电器电路设计中，在继电器的线圈上并联一电容电路、串联分压电阻，如图1所示，交流输入时，继电器线圈被电容电路断路，继电器不动作，而在直流电输入时，电容进行充电，为了实现动作时间要求需要选用合适的电容，但在测试过程中发现在同样的电容设计在不同的继电器中，充电时间较长而且不一致，导致动作时间不能保证，会出现比较大的波动和不稳定性。
4.现有技术文献：cn108288565a 一种抗干扰继电器电路。


技术实现要素：

5.本实用新型目的在于提供一种大功率抗干扰直流继电器电路，可实现交流输入不动作且继电器不响应的需求，同时满足启动功率、动作电压控制以及动作时间要求，实现优异的抗干扰效果。
6.根据本实用新型的目的的第一方面提出一种大功率抗干扰直流继电器电路，包括：
7.直流电源正极端；
8.直流电源负极端；
9.第一电容，一端与直流电源正极端连接，另一端经由第一电阻 ，并通过第一稳压二极管连接到与直流电源负极端；第一稳压二极管的正极与所述直流电源负极端连接，第一稳压二极管的负极端与第一电阻连接；
10.第一控制电路，包括前述的第一稳压二极管以及第一mos管，第一mos管的g极连接在第一稳压二极管的负极与第一电容之间，第一mos管的s极接直流电源负极端；
11.第二控制电路，包括第二mos管，第二mos管的g极与第一mos管的d极连接，第二mos管的s极接直流电源负极端；并且，第二mos管的d极经由第五电阻与继电器的线圈的一端连接，线圈的另一端经由第一二极管接入直流电源正极端；第一二极管的正极与直流电源正极端连接；
12.其中，所述第一控制电路，被设置成在直流电源正极端与直流电源负极端之间接
入交流输入时，第一mos管一直处于导通状态，使得所述第二mos管关断，继电器不产生响应和动作；
13.所述第二控制电路，被设置成在直流电源正极端与直流电源负极端之间接入直流输入时，经由第一电容进行充电，第一电容的充电电流经过第一稳压二极管使得第一mos管导通，并且等第一电容充满电后第二mos管开始导通，继电器km的线圈得电，驱动继电器的触点动作。
14.优选地，所述第一稳压二极管的负极端经由一第二电阻连接至第一mos管的g极，第一mos管的s极接直流电源负极端；所述第二电阻与第一mos管的g极之间还并联一第三电阻，第三电阻的另一端接直流电源负极端；
15.第一mos管的d极串联一第四电阻并且经过所述第一二极管，接入直流电源正极端。
16.优选地，所述第一稳压二极管的负极端与直流电源负极端之间还并联一第一调节电容。
17.优选地，所述第二控制电路还包括第二稳压二极管、第六电阻和第七电阻；
18.所述第一mos管的d极串联第六电阻后接入第二mos管的g极；所述第一mos管的d极与第六电阻之间并联第二稳压二极管，第二稳压二极管的正极接入直流电源负极端，第二稳压二极管的负极端接第一mos管的d极；
19.所述第六电阻与第二mos管的g极之间并联第七电阻，第七电阻的另一端接直流电源负极端；
20.第二mos管的s极接直流电源负极端。
21.优选地，所述第二控制电路还包括第二调节电容，一端接入直流电源负极端，另一端接入第一mos管的d极。
22.优选地，所述继电器的线圈两端还分别并联第二二极管以及第三调节电容，分别并联在第一二极管的负极与第五电阻之间。
23.优选地，第一mos管与第二mos管均为n型mos管。
24.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。
25.结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
26.附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：
27.图1是现有技术中抗干扰继电器的原理图。
28.图2是本实用新型示例性实施例的抗干扰直流继电器电路的原理图。
具体实施方式
29.为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
30.在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
31.结合图2所示的本实用新型的示例性实施例的大功率抗干扰直流继电器电路，以额定电压为220vdc的大功率直流中间继电器为例，包括直流电源正极端110和直流电源负极端120。
32.结合图1所示，第一电容c1，一端与直流电源正极端110连接，另一端经由第一电阻 r1，并通过第一稳压二极管vd1连接到与直流电源负极端120；第一稳压二极管vd1的正极与直流电源负极端120连接，第一稳压二极管vd1的负极端与第一电阻 r1连接。
33.第一控制电路130，包括前述的第一稳压二极管vd1以及第一mos管q1，第一mos管q1的g极连接在第一稳压二极管vd1的负极与第一电容c1之间，第一mos管q1的s极接直流电源负极端120。
34.第二控制电路140，包括第二mos管q2，第二mos管q2的g极与第一mos管q1的d极连接，第二mos管q2的s极接直流电源负极端120；并且，第二mos管q2的d极经由第五电阻r5与继电器km的线圈的一端连接，线圈的另一端经由第一二极管d1接入直流电源正极端110。
35.其中，第一控制电路130，被设置成在直流电源正极端110与直流电源负极端120之间接入交流输入时，第一mos管q1一直处于导通状态，使得第二mos管q2关断，继电器km不产生响应和动作。
36.第二控制电路140，被设置成在直流电源正极端110与直流电源负极端120之间接入直流输入时，经由第一电容c1进行充电，第一电容c1的充电电流经过第一稳压二极管vd1使得第一mos管q1导通，并且等第一电容c1充满电后第二mos管q2开始导通，继电器km的线圈得电，驱动继电器km的触点动作。
37.结合图2所示，第一控制电路130还包括第二电阻r2和第三电阻r3。
38.第一稳压二极管vd1的负极端经由一第二电阻r2连接至第一mos管q1的g极，第一mos管q1的s极接直流电源负极端120。
39.第二电阻r2与第一mos管q1的g极之间还并联一第三电阻r3，第三电阻r3的另一端接直流电源负极端120；第一mos管q1的d极串联一第四电阻r4并且经过第一二极管d1，接入直流电源正极端110。
40.结合图2所示，第二控制电路140还包括第二稳压二极管vd2、第六电阻r6和第七电阻r7。
41.第一mos管q1的d极串联第六电阻r6后接入第二mos管q2的g极；第一mos管q1的d极与第六电阻r6之间并联第二稳压二极管vd2，第二稳压二极管vd2的正极接入直流电源负极端120，第二稳压二极管vd2的负极端接第一mos管q1的d极；
42.第六电阻r6与第二mos管q2的g极之间并联第七电阻r7，第七电阻r7的另一端接直
流电源负极端120；
43.第二mos管q2的s极接直流电源负极端120。
44.由此实现继电器线圈两端在施加220v工频交流电压时，继电器km的触电可靠不动作，并且继电器动作电压范围为55%-70un（继电器设计额定电压） ，即线圈两端电压小于55% un或者大于un时，继电器动作，实现对输入信号扰动的有效响应。
45.在可选的实施例中，第一mos管q1与第二mos管q2均为n型mos管，可采用相同的型号参数，例如采用电压600-800v/电流0.4-1a的mos管，例如kia1n60h 型mos管。
46.第一电阻r1和第四电阻r4均作为分压电阻，采用相同的型号参数，例如100k-110k欧姆。
47.结合图2所示的示例，各个元器件可行的选型如下：
48.第一电阻r1：100k欧姆；
49.第二电阻r2：1k-1.4k欧姆，本实施例选用1k欧姆；
50.第三电阻r3：10k欧姆；
51.第四电阻r4：100k欧姆；
52.第五电阻r5：22k-28k欧姆，本实用新型选用28k欧姆；
53.第六电阻r6：1k-1.4k欧姆，本实施例选用1k欧姆；
54.第七电阻r7：10k欧姆。
55.第一电容c1：选用104型电容，容值0.1uf。
56.第一二极管d1和第二二极管d2均采用相同的型号参数，例如in4007g。
57.第一稳压二极管vd1和第二稳压二极管vd2，均采用相同的型号参数，例如in47系列稳压管，本实施例中选用1n4742a/12v或者1n4739a/9v。
58.下面结合附图2所示，描述本实用新型的抗干扰直流继电器电路的工作过程。
59.经过测试，本实用新型的抗干扰直流继电器电路在输入0-260v交流电时，继电器km不动作。
60.输入121-154v直流电时，继电器km动作，直流输入220v直流电时，km动作时间小于等于29ms。
61.结合图2所示，在直流电源正极端110和直流电源负极端120接入直流输入时，第一电容c1的充电电流流过第一稳压二极管vd1，第一mos管q1导通，等第一电容c1充满电后第二mos管q2开始导通，继电器线圈得到，继电器km动作，经测试，从上电到第二mos管导通的时间是18ms。
62.结合图2，在直流电源正极端110和直流电源负极端120接入交流输入时，交流输入上 下-时，上电后第一电容c1的充电电流经过第一稳压二极管vd1，第一mos管q1导通；当以交流输入为上-下 时，通过第一稳压二极管vd1和第一电阻r1给第一电容c1放电，第一mos管q1一直是导通状态，保证第二mos管q2一直不导通。
63.由于交流输入上-下 时，第一电容c1被反向充电，在交流电从从-到 且未到0就已经有第一电容c1的充电电流流过第一稳压二极管vd1，因此导致第一稳压二极管vd1上电压会超前交流输入，因此在本实用新型的实施例中，在第一稳压二极管vd1的负极端与直流电源负极端120之间还并联一第一调节电容c2，使第一稳压二极管vd1上电压与交流输入同步。在可选的实施例中，应当理解，如果第一调节电容c2过小则起不到同步效果，如果第一
调节电容c2过大则会导致第一稳压二极管vd1的波形落后于交流输入，因此，经过测试，第一调节电容c2选择与第一电容c1相同的设计参数，即104型电容。
64.同时，由于器件选型和偏差的存在，第一稳压二极管vd1上的电压很难完全与输入的交流电压同步一致，会导致在第一mos管不导通时，第二mos管q2会发生短时间导通的意外，因此为了避免这种意外情况的发生，本实用新型优选的实施例中，在第二稳压二极管vd2处对应地配置调节电容，即第二控制电路140还包括第二调节电容c4，一端接入直流电源负极端120，另一端接入第一mos管q1的d极。同样地，在可选的实施例中，如果第二调节电容c4过小则起不到同步效果，如果第二调节电容c4过大则会延长继电器的动作时间，因此，经过测试，第二调节电容c4选择与第一电容c1相同的设计参数，即104型电容。
65.作为可选实施例，结合图2所示，当在直流电源正极端110和直流电源负极端120接入交流输入时，继电器km的两端会有持续非常短时间的尖峰，经过测试为1ms左右的尖峰，此时虽然继电器不会做响应动作，但为了避免出现意外，在本实用新型的优选实施例中，通过增加第三调节电容c3，用于消除继电器两端的尖峰，以消除这种干扰可能造成的意外，经过测试，第三调节电容c3选择与第一电容c1相同的设计参数，即104型电容，既消除了尖峰，同时对继电器动作时间没有影响。
66.具体地，结合图2所示，继电器km的线圈两端还分别并联第二二极管d2以及第三调节电容c3，分别并联在第一二极管d1的负极与第五电阻r5之间。其中，第二二极管d2作为保护二极管，采用反接方式。
67.由此，结合本实用新型的测试结果，本实用新型上述实施例的大功率抗干扰直流继电器的额定电压un为220vdc，通过测试在500千伏以及以上的母差保护和变压器保护中的响应特性，其在输入260vac时继电器输出节点可靠不动作且继电器不响应。有效动作电压范围为55%-70%un，有效动作时间为10-35ms，启动功率大于等于5w，并且在直流输入长时间反接时继电器不烧，直流输入长时间过压10%-20%时继电器不烧。
68.虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。