一种光电隔离型交流接触器启动运行保持电路的制作方法

本实用新型涉及电气控制技术领域，尤其是一种光电隔离型交流接触器启动运行保持电路。

背景技术：

当前，交流接触器都是采用额定的交流电直接给其线圈供电，线圈流过电流产生磁场，使其触头闭合，从而启动运行，以控制负载的电器。然而，交流接触器在启动运行时消耗的电能大；同时，现有的交流接触器电隔离效果差，交流接触器内部运行电路容易与外部控制电路发生电信号的相互干扰，从而不利于交流接触器的正常快速地开关动作。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要解决当前交流接触器在启动运行时存在消耗的电能大的弊端，为此设计的一种光电隔离型交流接触器启动运行保持电路。

本实用新型本实用新型的具体方案是：一种光电隔离型交流接触器启动运行保持电路，包括有整流电路、高压快速启动电路和低压保持电路，其中高压快速启动电路采用MOS管，整流电路直流输出侧的正极连接MOS管的漏极，整流电路直流输出侧的负极连接交流接触器线圈的一端，交流接触器线圈另一端与MOS管的源极相连接；MOS管的栅极接有启动电阻，MOS管的栅极和源极之间并联有保护稳压管；低压保持电路采用直流开关电源，直流开关电源的输入侧并联在整流电路的直流输出侧，直流开关电源的输出侧并联接触器线圈；其特征是：还包括有光耦驱动电路，光耦驱动电路由延时运放电路和光电耦合器组成，其中整流电路通过稳压电路为延时运放电路提供工作电压，稳压电路由限流电阻和稳压器串联而成，延时运放电路的输出侧对应连接光电耦合器的输入端，光电耦合器的输出端对应连接MOS管的栅极和源极。

本实用新型所述延时运放电路采用运算放大器IC1，所述稳压器对应与运算放大器IC1的正、负电源端相并联，限流电阻用于连接整流电路直流输出侧的正极与稳压器，限流电阻由电阻R1、R2串联而成，运算放大器IC1的负电源端与整流电路直流输出侧的负极共地；运算放大器IC1的同相和反相输入端分别设有分压电阻R12、R16和R13、R14，其中电阻R16的两端并联有电容C5；运算放大器IC1的输出端通过电阻R11连接光电耦合器输入端的发光二极管的正极，发光二极管的负极接地。延时运放电路在通电运行时，经过电阻R12和电容C5时间常数的延时，使得运算放大器IC1输出由低电平变为高电平，从而驱动光电耦合器导通，MOS管截止，完成交流接触器由高压起动向低压保持转换的工作过程。

本实用新型还包括有快速放电电路，快速放电电路包括有三极管Q3、Q4；所述低压保持电路的输出侧设有两路输出线路，其中一路输出线路由整流二极管D5和滤波电容C11串联而成，滤波电容C11为低压保持电路输出电压，另一路输出线路由整流二极管D6和滤波电容C7串联而成；所述三极管Q3、Q4的发射极分别与电容C5、C6和滤波电容C7、C11的一端共地；所述三极管Q3的集电极连接电容C11的另一端，并且电容C5的另一端通过串联二极管D4连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的基极连接三极管Q4的集电极，并且三极管Q3由电阻R17提供偏置电流，电阻R17和电容C6组成的串联电路与滤波电容C7相并联；三极管Q4的基极通过串联电阻R5、R6连接整流电路的直流输出侧的正极。当交流接触器断电时，三极管Q4截止，滤波电容C7为三极管Q3提供偏置电压，电阻R17为三极管的基极提供偏置电流，以强制三极管Q3导通，从而快速将滤波电容C11和电容C5上残存电压放掉，为交流接触器的再次起动做好准备。

本实用新型为单相桥式不可控整流电路，整流电路的交流输入侧设有共模滤波线圈和安规电容组成的电源滤波电路。

本实用新型所述低压保持电路的直流输入侧的正极端串联有快速启动隔离二极管，并在其直流输出侧的正极端串联有高低压隔离二极管；MOS管的源极与整流电路直流输出侧的负极之间并联有反向脉冲吸收保护二极管。

本实用新型结构简单、设计巧妙、电隔离效果好，实现了交流接触器高压快速启动，并在直流低压状态下保持吸合，相对于传统的交流接触器的启动运行而言，节约电量达到80%以上，并确保了交流接触器正常快速地进行开关动作，可广泛运用于工作电压在110～380V的各种类型的交流接触器。

附图说明

图1是本实用新型的控制结构示意图；

图2是本实用新型的电气原理图。

图中：1—整流电路，2—高压快速启动电路，3—低压保持电路，4—接触器线圈，5—光耦驱动电路，5a—延时运放电路，5b—光电耦合器，6—快速放电电路，7—电源滤波电路，8—快速启动隔离二极管，9—高低压隔离二极管，10—反向脉冲吸收保护二极管。

具体实施方式

参见图1-2，本实用新型包括有整流电路1、高压快速启动电路2和低压保持电路3，其中高压快速启动电路2采用MOS管Q1，整流电路1的直流输出侧的正极连接MOS管Q1的漏极，整流电路1的直流输出侧的负极连接交流接触器线圈一端，交流接触器线圈另一端与MOS管的源极相连接；MOS管Q1的栅极接有启动电阻R3和R4，MOS管Q1的栅极和源极之间并联有保护稳压管Z1；低压保持电路采用直流开关电源，直流开关电源的输入侧并联在整流电路1的直流输出侧，直流开关电源的输出侧并联接触器线圈4；特别是：还包括有光耦驱动电路5，光耦驱动电路5由延时运放电路5a和光电耦合器5b组成，其中整流电路通过稳压电路为延时运放电路提供工作电压，稳压电路由串联电阻R1、R2和稳压器IC2串联而成，其中稳压器IC2与电容C4相并联，延时运放电路的输出侧对应连接光电耦合器U1的输入端，光电耦合器5b(在图2中用U1表示)的输出端对应连接MOS管Q1的栅极和源极，以控制M0S管的截止。

参见图 2，本实施例中所述延时运放电路5a采用运算放大器IC1，运算放大器IC1的通过限流电阻R1、R2和IC2及电容C4组成的并联稳压电路从整流电路的直流输出侧的正极取电，负电源端与整流电路直流输出侧的负极共地，IC1的同相和反相输入端分别设有分压电阻R12、R16和R13、R14，其中电阻R16的两端并联有电容C5；延时运放电路5a在通电运行时，经过电阻R12和电容C5时间常数的延时，使得运算放大器IC1输出由低电平变为高电平，从而驱动光电耦合器5b导通，MOS管截止，完成交流接触器由高压起动向低压保持转换的工作过程。

参见图2，本实施例中还包括有快速放电电路6，快速放电电路6包括有三极管Q3、Q4；所述低压保持电路的输出侧设有两路输出线路，其中一路为交流接触器低压保持电压输出，由整流二极管D5和滤波电容C11组成，通过高低压隔离二极管9(在图2中用D3表示)向接触器线圈4提供保持电压，另一路为快速放电电路6中的三极管Q3、Q4提供偏置电源，由整流二极管D6和滤波电容C7组成，并通过电阻R17在系统断电后向三极管Q3基极提供偏置电流（三极管Q4基极由于没有偏置电流而截止），强制三极管Q3导通，从而快速将滤波电容C11和电容C5上残存电压放掉，为交流接触器的再次起动做好准备。

本实施例中所述整流电路1为单相桥式不可控整流电路，整流电路1的交流输入侧设有共模滤波线圈和安规电容组成的电源滤波电路7。

本实施例中所述低压保持电路3的直流输入侧的正极端串联有快速启动隔离二极管8(在图2中用D1表示)，用以防止交流接触器停电后，低压保持电路3中电容C9和电容C10上的电压返馈到MOS管Q1的供电回路中，影响交流接触器的快速启停。在低压保持电路3的直流输出侧的正极端串联有高低压隔离二极管9，用于防止快速启动电路中的高压窜入低压保持电路，防止了高压对低压保持电路中相应的元器件造成损伤；在接触器线圈二端并联有反向脉冲吸收保护二极管10(在图2中用D2表示)，以防止在接触器线圈断电瞬间产生的反向脉冲电压对M0S管Q1造成的损坏。

本实用新型的工作原理如下：

(1)外接110～380V交流电（以接触器线圈额定电压而定）经过滤波电路7滤波处理后，由整流电路1将该交流电转换为脉动直流电，脉动直流电给MOS管Q1供电，在接通电源的瞬间，电阻R3、R4向MOS管Q1提供偏置电压，使MOS管Q1导通，交流接触器的线圈4得电闭合；

(2) MOS管Q1导通的同时，延时运放电路5a启动，延时运放电路5a中的运算放大器IC1经过阻容延时，当运算放大器IC1的同相输入端的电平高于其反相输入端的电平时，运算放大器IC1输出高电平，驱动光电耦合器U1的输出端导通，从而迫使MOS管Q1的栅极和源极短接，MOS管Q1截止；

(3)脉动直流电经过快速启动隔离二极管D1向和电容C9、C10向低压保持电路3（直流开关电源）供电，直流开关电源输出的直流低压在MOS管Q1关断后向交流接触器的线圈4提供维持电压，直流开关电源采用外置高压MOS芯片，能适应直流开关电源在宽电压范围正常工作；

(4) 快速放电电路6工作如下：当交流接触器正常运行时，整流电路1输出的直流脉动电压通过串联电阻R5、R6向三极管Q4的基极供电，三极管Q4导通，使电容C6两端的电压接近为零，三极管Q3截止；当外电源停止供电后，三极管Q4立即截止，电阻R17通过电容C7储存的电压向三极管Q3基极提供偏置电流，三极管Q3快速导通，从而将直流开关电源的输出端滤波电容C11上的电压和运算放大器IC1的同相输入端电容C5上的电压快速放掉，以保证交流接触器快速释放和快速启动运行。