接触器的线圈驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及交流接触器领域，具体设及一种接触器的线圈驱动电路及线圈驱 动电流的控制方法。
【背景技术】
[0002] 传统接触器操作系统由线圈、静铁屯、、衔铁和反力弹黃组成。当接触器线圈通电 后，静铁屯、和衔铁之间产生吸力，当吸力大于弹黃反作用力时，衔铁被吸向静铁屯、，直到与 静铁屯、接触为止，运时主触头闭合，运个过程称为吸合过程。线圈持续通电，衔铁与静铁屯、 保持接触，主触头保持闭合状态的过程，称为吸持过程。当线圈中电流减少或中断时，静铁 屯、对衔铁的吸力减小，当吸力小于弹黃反作用里时，衔铁返回打开位置，主触头分开，运个 过程称为释放过程。
[0003] 接触器用于频繁地接通和分断交、直流电路，且可W远距离控制的低压电器。其主 要控制对象是电动机，也可W用于控制电热器、电焊机和照明灯等电力负载。目前全国接触 器的使用量巨大，中大容量的接触器在吸持状态时，每台消耗的有功功率平均约为60W，功 率因数只有0.3左右。降低接触器的能耗对节能减排有重大贡献。
[0004] 目前已有的接触器节电器采用交流转直流，大电流吸合，小电流保持的方式，大大 降低了电磁线圈铁损、铜损和短路环的损耗，可W减小90% W上的有功功耗。但运些技术还 有一定的缺陷，只解决的有功功耗的问题，对于功率因数的提高却无能为力，某些节电技术 还会使得功率因数降低。如申请号为200510029373.2的专利中，采用脉冲形式给电磁线圈 供电，使电磁线圈W恒定的小电流工作;采用该方式工作，不仅会产生大量的谐波，而且输 入电流的有效值不跟随输入电压，导致功率因素很低，按照该技术制作样机，实际PF值小于 0.3。申请号201210196762.4和201010040019.9的专利的技术，在输入交流电压过零附近给 电磁线圈励磁，使得输入电流与输出电压处于一种类似反相的状态，按照该技术制作样机， 功率因数小于0.1。
[000引在国家标准GB21518-2008中，根据接触器线圈损耗分为Ξ个能效等级。一般传统 接触器为3级能效，而带节电技术的接触器可W做到2级能效。对于容量为100AW上的接触 器，为了达到1级能效需要需要把线圈吸持功耗降到1VAW下。目前的接触器节电技术绝大 部分没有考虑过功率因数的问题，采用现有的节电技术，很难做到1级能效。
[0006] 针对现有技术所存在的上述的缺陷，本实用新型提供了一种交流接触器的节电电 路，在降低接触器线圈有功功耗的同时可W提高功率因数，使得传统接触器达到1级能效。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种采样及电路工作状态切换灵活，且 易于设计实现的线圈驱动电路。
[0008] 相应的，本实用新型另一个要解决的技术问题是，提供一种采样及电路工作状态 切换灵活，且易于设计实现的线圈驱动电流的控制方法。
[0009] 为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种接触器的线圈驱动电路，适用 于方波发生器来控制调节线圈的驱动电流，所述线圈驱动电路，由二极管D3、N-M0S管Q2、电 阻R1、电阻R2和电阻R3组成，二极管D3的阴极与接触器线圈的入端相连，二极管D3的阴极还 引出作为线圈驱动电路的第一输入端;二极管D3的阳极分别与N-M0S管Q2的漏极及接触器 线圈的出端相连，N-M0S管Q2的源极分别与电阻R3的一端及电阻R1的一端相连，电阻R3的另 一端接地；电阻R1的另一端通过电阻R2接地;N-M0S管Q2的栅极引出作为第二输入端，用于 与方波发生器的方波信号输出端相连；电阻R3的一端引出作为吸持电流检测端；电阻R1的 另一端引出作为吸合电流检测端;其中，由时钟窄脉冲信号CLK形成方波信号的上升沿，用 W控制线圈驱动电路的N-M0S管Q2导通，在接触器的吸合阶段，通过方波发生器自吸合电流 检测端检测线圈的吸合电流Ics2,进行比较运算后输出方波信号的下降沿，与时钟窄脉冲 信号CLK所形成的方波信号的上升沿一起构成吸合占空比信号，用W控制线圈驱动电路的 N-M0S管Q2的通断，直到接触器进入吸持阶段;在接触器的吸持阶段，通过方波发生器自吸 持电流检测端检测线圈的吸持电流Icsl，进行比较运算后输出方波信号的下降沿，与时钟 窄脉冲信号化K所形成的方波信号的上升沿一起形成吸持占空比信号，用W控制线圈驱动 电路的N-M0S管Q2的通断。
[0010] 优选的，所述线圈驱动电路的吸合电流Ics2是吸持电流Icsl的10至20倍。
[0011] 优选的，所述线圈驱动电路的吸合电流Ics2的电流峰值为吸持电流 Icsl的电流峰值为 Jvj
[0012] 优选的，所述方波发生器，包括信号发生模块和第一逻辑电路，第一逻辑电路的第 一输入端接延时信号DELAY,第一逻辑电路的第二输入端与信号发生模块的输出相连，第一 逻辑电路的输出作为方波发生器的第一方波输出端GATE1;其中，信号发生模块用于产生控 制N-M0S管Q1的占空比信号SIGN1，W控制N-M0S管Q1的通断;延时信号DELAY,在吸合阶段， 用于控制第一逻辑电路屏蔽信号SIGN1，使得方波发生器的第一方波输出端不输出信号，用 W让PFC电路不工作;在吸持阶段，控制第一逻辑电路不屏蔽信号SIGN1，使得方波发生器的 第一方波输出端输出信号，用W控制PFC电路工作。
[0013] 优选的，所述方波发生器，包括时钟发生模块、第一比较器、第二比较器、延时信号 发生模块及第二逻辑电路，其具体连接关系是，第一比较器的第一输入端与线圈驱动电路 的吸持电流检测端相连，第一比较器的第二输入端与第一电压基准相连;第二比较器的第 一输入端与线圈驱动电路的吸合电流检测端相连，第二比较器的第二输入端与第二电压基 准相连;时钟发生模块的输出、第一比较器的输出、第二比较器的输出和延时信号发生模块 的输出分别与第二逻辑电路的输入相连，第二逻辑电路的输出作为方波发生器的第二方波 输出端。
[0014] 本实用新型还提供一种接触器线圈驱动电流的控制方法，所述线圈的驱动电流通 过采用峰值电流控制方式控制线圈驱动电路的N-M0S管Q2的占空比来调节，所述线圈驱动 电路的N-M0S管Q2的占空比控制，包括如下步骤，时钟控制开关管导通阶段，由时钟窄脉冲 信号化K形成方波信号的上升沿，用W控制线圈驱动电路的N-M0S管Q2导通，在接触器的吸 合阶段，通过方波发生器检测线圈的吸合电流Ics2,进行比较运算后输出方波信号的下降 沿，与时钟窄脉冲信号CLK所形成的方波信号的上升沿一起构成吸合占空比信号，用W控制 线圈驱动电路的N-MOS管Q2的通断，直到接触器进入吸持阶段;在接触器的吸持阶段，通过 方波发生器检测线圈的吸持电流Icsl，进行比较运算后输出方波信号的下降沿，与时钟窄 脉冲信号化K所形成的方波信号的上升沿一起形成吸持占空比信号，用W控制线圈驱动电 路的N-MOS管Q2的通断。
[0015] 优选的，所述方波发生器的比较运算步骤是，在接触器的吸合阶段，延时信号 DELAY控制第二逻辑电路屏蔽第一比较器C0M1，不屏蔽第二比较器COM2;通过方波发生器检 测的吸合电流ICS2传输给第二比较器COM2，当吸合电流ICs2等于第二电压基准时，第二比 较器COM2输出高电平信号，控制第二逻辑电路输出低电平，W产生方波信号的下降沿;在接 触器的吸持阶段，延时信号DELAY控制第二逻辑电路屏蔽第二比较器COM2,不屏蔽第一比较 器C0M1，通过方波发生器检测的吸持电流Icsl传输给第一比较器C0M1，当吸持电流Icsl等 于第一电压基准时，由第一比较器C0M1输出高电平信号，控制第二逻辑电路输出低电平，W 产生方波信号的下降沿。
[0016] 相对于现有技术而言，本实用新型的有益效果是，可W比较方便地设置接触器线 圈的吸合电流和吸持电流，同时使得控制电路的简单，减少了元器件，降低了成本和体积。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型第一实施例接触器的线圈驱动电路应用于节电电路的整体电路 原理图；
[0018] 图2为图1所示电路中关键节点的波形图；
[0019] 图3为方波发生器内部PF地路中开关管占空比的控制逻辑框图；
[0020] 图4为图3所示逻辑框图所实现的PFC电路中开关管占空比相关的关键信号的逻辑 时序图；
[0021] 图5为方波发生器内部线圈驱动电路中开关管占空比的控制逻辑框图；
[0022] 图6为图5所示逻辑框图所实现的线圈驱动电路中开关管占空比的关键信号的逻 辑时序图；
[0023] 图7为方波发生器内部供电部分的控制逻辑框图。
【具体实施方式】
[0024] 第一实施例
[0025] 实施电路图如图1所示，一种交流接触器的节电电路，包括线圈驱动电路，还包括 整流滤波电路、PFC电路、辅助供电电路和方波发生器。
[0026] 所述整流滤波电路，用于把输入交流电整流成脉动的直流电；并把输入窄脉冲电 流滤为平滑的电流后，W消除50Hz的工频分量W外的其他高次谐波分量后，输出给PFC电 路，包括电感L1、整流桥DB1与电容C1，其具体连接关系是，电感L1串联在交流电输入端与整 流桥DB1的输入端之间，整流桥DB1的输出端与电容C1并联后引出作为整流滤波电路的输出 玉山 乂而。
[0027] 所述PFC电路，用于接收整流滤波后的电能，让输入电流的有效值跟随输入电压变 化，并输出给线圈驱动电路及辅助供电电路，包括变压器TUN-M0S管Q1、二极管D2与电容 C3，变压器包括原边绕组与副边绕组，其具体连接关系是，原边绕组同名端与整流滤波电路 的输出端连接，原边绕组异名端分别与N-MOS管Q1漏极及二极管D2的阳极相连，二极管D2的 阴极通过电容C3接地，二极管D2的阴极还引出作为PFC电路的输出端;N-MOS管Q1栅极与方 波发生器的第一输出端相连，N-MOS管Q1源极接地;副边绕组接辅助供电电路。
[0028] 所述辅助供电电路，用于在接触器吸持阶段，为方波发生器提供电能，由二极管D1 与第二电容C2组成，其具体连接关系是，第一二极管D1的阳极与PFC电路相连，二极管D1的 阴极通过电容C2接地，二极管D1的阴极还引出作为辅助电源电路的输出端V孤。
[0029] 所述线圈驱动电路，用来控制接触器线圈的电流，由二极管D3、N-M0S管Q2、电阻 R