一种降低功耗并加速继电器吸合的电路的制作方法

1.本实用新型属于配网自动化技术领域，尤其涉及一种降低功耗并加速继电器吸合的电路。


背景技术：

2.断路器在电网行业中应用广泛，是确保电网安全运行的重要设备，在电力系统正常运行或者故障状态时，在控制终端的作用下进行电力线路或者设备的通断，终端控制断路器主要通过继电器控制信号输出来实现，继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，继电器应用相当普遍，在对继电器吸合速度有较高要求的场合，因为普通继电器线圈供额定电压时触点吸合时间在几十毫秒，在一些特定的场合中需要继电器快速响应，需要加快继电器吸合，现有的电路对继电器线圈的动作时间没有深入研究，在对时间要求较高的场合，加快继电器线圈的吸合速度有利于控制断路器的通断响应速度，降低故障时的风险。
3.在继电器常开触点需要较长时间闭合的工作场合，继电器线圈发热带来的比较大的安全问题，同时继电器工作功耗也非常大。
4.如何提供一种可加速继电器吸合并能降低功耗的电路是本技术领域人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种降低功耗并加速继电器吸合的电路，以解决现有技术中电路功耗大且继电器吸合缓慢的问题。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
7.本实用新型提供了一种降低功耗并加速继电器吸合的电路，包括：mos管v1、mos管v2、二极管d1、二极管d2、二极管d3、电感l1、电容c1、继电器k1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、pwm_sy、yk_f和vdd；所述pwm_sy为所述mos管v1栅极输入端的pwm控制脉冲，所述yk_f为所述mos管v2栅极输入端的继电器线圈回路控制电压，所述vdd为供电电源；所述vdd连接所述电感l1的第二引脚，所述电感l1的第一引脚连接所述mos管v1的第二引脚，所述pwm_sy控制信号从所述电阻r2的第二引脚输入，所述电阻r2的第一引脚与所述mos管v1的第一引脚连接，所述mos管v1的第三引脚接地，所述电感l1的第一引脚和第二引脚到所述电容c1的正端之间分别连接有所述二极管d1与所述二极管d2；所述电容c1的正端与所述继电器k1的第一引脚连接，所述继电器k1的第八引脚与所述mos管v2的第二引脚连接，所述mos管v2的第一引脚与所述电阻r3的第二引脚连接，所述yk_f控制信号从所述电阻r3的第一引脚输入，所述mos管v2的第三引脚接地。
8.进一步的，所述电容c1的正端到所述mos管v2的第二引脚之间与所述继电器k1并联有所述二极管d3与所述电阻r1。
9.进一步的，所述mos管v1、mos管v2的型号为phb45nq15t。
10.进一步的，所述二极管d1、二极管d2的型号为ss110a。
11.进一步的，所述二极管d3的型号为ll4148。
12.本实用新型提供的降低功耗并加速继电器吸合的电路与现有技术相比，至少具有如下有益效果：
13.本实用新型可有效加快继电器吸合并降低电路功耗。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的图作一个简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型提供的一种降低功耗并加速继电器吸合的电路的电路图。
具体实施方式
16.除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
17.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本实用新型的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。
18.此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
19.本实用新型提供了一种降低功耗并加速继电器吸合的电路，包括：
20.mos管v1、mos管v2、二极管d1、二极管d2、二极管d3、电感l1、电容c1、继电器k1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、pwm_sy、yk_f和vdd；pwm_sy为mos管v1栅极输入端的pwm控制脉冲，yk_f为mos管v2栅极输入端的继电器线圈回路控制电压，vdd为供电电源；vdd连接电感l1的第二引脚，电感l1的第一引脚连接mos管v1的第二引脚，pwm_sy控制信号从电阻r2的第二引脚输入，电阻r2的第一引脚与mos管v1的第一引脚连接，mos管v1的第三引脚接地，电感l1的第一引脚和第二引脚到电容c1的正端之间分别连接有二极管d1与二极管d2；电容c1的正端与继电器k1的第一引脚连接，继电器k1的第八引脚与mos管v2的第二引脚连接，mos管v2的第一引脚与电阻r3的第二引脚连接，yk_f控制信号从电阻r3的第一引脚输入，mos管v2的第三引脚接地。
21.本实用新型可有效加快继电器吸合并降低电路功耗。
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
23.本实用新型提供了一种降低功耗并加速继电器吸合的电路，如图1所示，所述降低功耗并加速继电器吸合的电路包括：mos管v1、mos管v2、二极管d1、二极管d2、二极管d3、电感l1、电容c1、继电器k1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、pwm_sy、yk_f和vdd；pwm_sy为mos管v1栅极输入端的pwm控制脉冲，yk_f为mos管v2栅极输入端的继电器线圈回路控制电压，vdd为供电电源；vdd连接电感l1的第二引脚，电感l1的第一引脚连接mos管v1的第二引脚，pwm_sy控制信号从电阻r2的第二引脚输入，电阻r2的第一引脚与mos管v1的第一引脚连接，mos管v1的第三引脚接地，电感l1的第一引脚和第二引脚到电容c1的正端之间分别连接有二极管d1与二极管d2；电容c1的正端与继电器k1的第一引脚连接，继电器k1的第八引脚与mos管v2的第二引脚连接，mos管v2的第一引脚与电阻r3的第二引脚连接，yk_f控制信号从电阻r3的第一引脚输入，mos管v2的第三引脚接地。
24.在本实施例中，mos管v1、mos管v2的型号为phb45nq15t；二极管d1、二极管d2的型号为ss110a；二极管d3的型号为ll4148。
25.进一步的，本实施例中，电容c1的正端到mos管v2的第二引脚之间与继电器k1并联有二极管d3与电阻r1。
26.具体地，本实施例提供的一种降低功耗并加速继电器吸合的电路分为两个阶段：
27.第一阶段为升压储能阶段，当pwm_sy为低电平时，mos管v1瞬间导通，mos管v1的s极相当于对地短路，当瞬间的电压加到电感两端时，电感l1中就会有电流通过，电感l1中流过的电流绝大部份会转变成磁场能并暂时保存在电感l1内，当pwm_sy为高电平时，mos管v1瞬间截止，此时mos管v1的s极对地相当于开路，mos管v1截止后，存储在电感l1中的磁场无处释放，就会在电感l1两端产生很高的自感电动势，这个自感电动势经过d2并给储能电容c1充电，将这个自感的电能保存在储能电容c1中以供继电器k1线圈使用。
28.电容c1中的电压计算公式为(忽略mos管d2上压降)：
29.(忽略d2上压降)
30.遥控脉冲信号改为pwm控制，配合电感l1的作用，使得继电器k1线圈电压变的可控，控制u
c1
电压高于线圈额定电压但不大于线圈能承受的最大电压，给线圈吸合瞬间供电做准备，mos管v2导通时线圈得电吸合，mos管v2不导通时线圈失电断开。
31.第二阶段为线圈动作控制阶段，当yk
‑
f为低电平时，mos管v2导通，形成线圈吸合回路，导通瞬间电容c1上的电能给线圈供电，继电器k1快速吸合，电容c1放电完成，稳定状态下由vdd供电，即控制导通瞬间线圈两端的电压为u
c1
，工作回路依次由电容c1、继电器k1线圈第一引脚、第八引脚、mos管v2、gnd组成，当稳态时继电器k1线圈两端以vdd继续供电，工作回路依次由vdd、二极管d1、继电器k1线圈第一引脚、第八引脚、mos管v2、gnd组成，以此实现启动瞬间加大吸合电流、加速继电器吸合并在额定电压下稳定工作的目的，当yk
‑
f为高电平时，mos管v2断开，线圈失电断开，线圈电能通过二极管d3、电阻r1回路释放。之后重复第一阶段，循环往复。
32.稳定供电状态下，由vdd供电，vdd的电压值取能保证继电器吸合的最小电压，根据
继电器规格书可知，能保证继电器吸合的最小电压在一般为额定电压的2/3左右，为线圈保持电压，以24v额定电压的继电器为例，vdd取15v，回路中经过线圈的动作电流最小，使得功耗降低(线圈电阻固定，减小线圈电压保证继电器正常吸合即可)。
33.稳定吸合时线圈功率为：
34.p＝u2/r
35.线圈电阻固定的情况下，稳定吸合电压为额定电压的2/3，则功率p变为原功率的4/9，所以在继电器线圈较长时间动作的场合，可以有效降低功耗。
36.以上实施例所述的降低功耗并加速继电器吸合的电路，利用继电器线圈可以满足在额定电压值附近的较大范围内动作的特性，优化电路设计，使线圈在大电压下进行吸合动作，增大线圈回路的电流，增大继电器触点吸合力，有效加快继电器吸合并降低功耗。
37.显然，以上所描述的实施例仅仅是本实用新型较佳实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本实用新型的较佳实施例，但并不限制本实用新型的专利范围。本实用新型可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。