一种软开关特性型接线电路装置的制作方法

本发明涉及一种船舶、车辆配电的软开关特性型接线电路装置，属电气设备领域。

二、

背景技术：

在船舶、车辆等使用环境中，往往涉及大功率电气设备的启闭问题。最常用的方法是在电路中串入一个机械开关，通过推动机械开关的触点启闭完成用电设备的通断。当用电设备的功率较大时，或者为非电阻性负载时，电路接通瞬间所产生的冲击往往引起开关触点烧蚀，导致用电线路故障。有一种改进方法是在交流电路中采用可控硅等固态电路技术，利用过零触发的手段，在交流电波形的零点附近接通电路，实现用电设备的软特性接入，避免电路冲击，陈家新等在《现代电子技术》2000年第7期上的一种可控硅过零触发电路的设计、张兴杰在《电子科学技术》2017年第5期上的过零调功调速调光中双向可控硅方法的应用对此作了介绍；这种方法虽能完成可靠接通，也能实现远距离控制，但固态电路在导通期间的开关压降较大，本身的发热耗能明显，这就限制了它在一些场合的应用，同时这种固态电路在关断期间还有一定的漏电流，对于移动设备中需要与人体有某些接触的时候，这种漏电流会导致安全事故的发生。

三、

技术实现要素：

为了克服目前的接线电路中存在的不足之处，本发明提供了一种软开关特性型接线电路装置。该软开关特性型接线电路装置是由：触发信号控制系统[1]、主连接器[2]、启动连接器 [3]、触控单元[4]、热保护器[5]、电源组件[6]等所组成。

新技术所用的解决方案、结构：本发明是这样实现的，在一个电源供给设备装置与用电设备装置之间连接软开关特性型接线电路装置。该软开关特性型接线电路装置的电源组件[6] 与电源供给设备装置[8]相联，取得电能后转化为软开关特性型接线电路装置本身工作所需的低压直流电，主连接器[2]可由机械触点式继电器组成，其输入端连向电源供给设备装置[8] 端，输出端连向用电设备装置[9]端，启动连接器[3]的输入端、输出端对应并联连接在主连接器[2]的输入端、输出端上，触控单元[4]与触发信号控制系统[1]相连，提供开关启动触发；触发信号控制系统[1]由单片机芯片为核心组成，其一个信号输出接到主连接器[2]的控制信号端上，另一个信号输出接到启动连接器[3]的控制信号端，提供各个连接器的启闭控制；热保护器[5]与触发信号控制系统[1]的一个输入端相接，其位置装在主连接器[2]上，检测主连接器的温度，产生相应的控制信号；启动连接器[3]内部由继电器[10]、电阻器[11]和电感器[12]串联连接组成。

采用新技术解决方案后所产生的良好效果：在电源供给设备装置与用电设备装置之间连接软开关特性型接线电路装置，当触控单元[4]收到开启信号，触发信号控制系统[1]产生相应动作，其一路输出到启动连接器[3]，启动连接器内继电器导通，使电源供给设备装置[8]通过启动连接器内部串联连接的继电器[10]、电阻器[11]和电感器[12]同用电设备装置[9]构成通路，用电设备装置负载获得经一定限流的启动电能，在一个启动时延后，触发信号控制系统 [1]的另一路输出到主连接器[2]，主连接器触头导通，把电源供给设备装置[8]与用电设备装置 [9]连成通路，用电设备装置负载获得正常电能供给，这样就减小了启动过程中电流电压剧变引起的冲击效应，减少了用电故障；热保护器[5]检测主连接器[2]的温度变化，当温度过高时，引起触发信号控制系统[1]工作，两路输出分别切断主连接器[2]、启动连接器[3]，将电源供给设备装置与用电设备装置断开，可以进一步提高电路装置的安全可靠性。

四、附图说明

图1所示为软开关特性型接线电路装置功能结构图

图2所示为启动连接器内部功能结构图

图3所示为软开关特性型接线电路装置信号时序图

图4所示为软开关特性型接线电路装置电气原理图

图5所示为软开关特性型接线电路装置增强功能结构图

图6所示为软开关特性型接线电路装置增强功能电气原理图

图1中：

1、触发信号控制系统 2、主连接器 3、启动连接器 4、触控单元 5、热保护器 6、电源组件 8、电源供给设备装置 9、用电设备装置

图2中：

10、继电器 11、电阻器 12、电感器

图5中：

1、触发信号控制系统 2、主连接器 3、启动连接器 4、触控单元 5、热保护器 6、电源组件 7、过流保护单元 8、电源供给设备装置 9、用电设备装置 13、从连接器

五、具体实施方式

在图1、图2、图3、图4中，软开关特性型接线电路装置布置在印刷电路板上，电源供给设备装置[8]为单相220V交流电，用电设备装置[9]是一个船舶电瓶充电器，功率3.5KW。电源供给设备装置引出的火线端L通过一个20安倍的限流开关FU接入到主连接器KT1的输入端，KT1输出端与用电设备装置相接；启动连接器的继电器KT2与电阻器R1和电感器 L1串联连接，然后并联接在主连接器KT1上；电源供给设备装置的零线端N与用电设备装置端对应相接，各部分的地线根据功能要求连接到PE端；触发信号控制系统以IC1集成电路为核心组成，IC1选用AT89C51芯片，以8M主频工作，当接在P1.2引脚的触控单元开关 K1闭合后，IC1系统获得一个低电位触发信号，此即为图3所示的t0时刻，IC1系统开始计时，经过约60ms的延时，到达t1时刻，IC1系统令P1.4引脚为低电位输出，比较器IC2a输出12V高电位，加到继电器KT2控制信号端，KT2的输入、输出端导通，启动连接器线路开通，用电设备装置获电进入启动状态，IC1系统经过约8ms的延时后，P1.3引脚变为低电位输出，比较器IC2b输出12V高电位，加到KT1控制信号端，KT1的输入、输出端导通，主连接器线路开通，用电设备装置进入正常工作状态，此即为t2时刻，又经过50ms延时，到达t3时刻，启动连接器因P1.4电位变高而关断；热保护器由温度传感器V1为主构成，选用 LM35，安放在主连接器KT1的金属散热部件上，当感温达到65摄氏度时，比较器IC3a输出变成低电位，IC1系统经P3.3引脚读入，把P1.3引脚变为高电位，比较器IC2b输出低电位，主连接器KT1关断，用电设备装置断电获得安全保护；根据工作需要也可以通过断开 K1开关，指令触发信号控制系统以逆序将KT1、KT2等关断；S1为12V直流电源组件，可选用TA05-T2S12型等成熟的开关电源方案，S2为串联型稳压电源，可选用LM7805，加入 RV压敏电阻可以防止线路过压、雷击等事故发生，选用10D471K型，保护电压参数470V，功率电阻R1选用10W，5.1欧姆，L1用1.8mm漆包线在直径11mm的铁氧体磁棒上平绕10 匝，KT1、KT2选用HF115F机械触点式继电器，额定电流16安培，比较器IC2、IC3选用 LM324集成运算放大器，电路中的其它元件符合常规要求即可。

图5、图6所示为一个软开关特性型接线电路装置增强功能结构，当用电设备装置因安全需要必须与电源供给设备装置完全脱离时，可考虑在电源零线上设置从连接器[13]，从连接器接于电源供给设备装置[8]和用电设备装置[9]之间，以图6所示，通电过程的其他步骤与上述图4结构电路相同，只当开关K1闭合后，IC1系统首先令P1.5引脚为低电位输出，比较器IC2c输出12V高电位，驱动从连接器KT3开通，此即为图3所示的t0时刻，经延时约 60ms到达t1时刻，IC1系统再令P1.4引脚为低电位输出，然后根据图3时序完成通断电过程的其他步骤。过流保护单元[7]由三极管V2、感流线圈L2等连接组成，V2采用3DG6三极管，L2以径向尺寸25mm的环形铁氧体磁芯绕160匝线圈，将火线穿绕过环形磁芯构成感应环路，当感流线圈L2上测到的火线电流超过18安培时，感应电流经三极管V2放大，推动比较器IC3b输出脉冲电信号，该输出信号连到IC1的P3.2引脚，经触发信号控制系统读入，强制把主连接器、启动连接器、从连接器关断，保证用电设备安全。从连接器KT3选用 HF115F机械触点式继电器。

该装置也可用于车辆需要大功率电气连接的场合。