接觸器的線圈驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及交流接觸器領域，具體設及一種接觸器的線圈驅動電路及線圈驅 動電流的控制方法。
【背景技術】
[0002] 傳統接觸器操作系統由線圈、靜鐵屯、、銜鐵和反力彈黃組成。當接觸器線圈通電 后，靜鐵屯、和銜鐵之間產生吸力，當吸力大于彈黃反作用力時，銜鐵被吸向靜鐵屯、，直到與 靜鐵屯、接觸為止，運時主觸頭閉合，運個過程稱為吸合過程。線圈持續通電，銜鐵與靜鐵屯、 保持接觸，主觸頭保持閉合狀態的過程，稱為吸持過程。當線圈中電流減少或中斷時，靜鐵 屯、對銜鐵的吸力減小，當吸力小于彈黃反作用里時，銜鐵返回打開位置，主觸頭分開，運個 過程稱為釋放過程。
[0003] 接觸器用于頻繁地接通和分斷交、直流電路，且可W遠距離控制的低壓電器。其主 要控制對象是電動機，也可W用于控制電熱器、電焊機和照明燈等電力負載。目前全國接觸 器的使用量巨大，中大容量的接觸器在吸持狀態時，每臺消耗的有功功率平均約為60W，功 率因數只有0.3左右。降低接觸器的能耗對節能減排有重大貢獻。
[0004] 目前已有的接觸器節電器采用交流轉直流，大電流吸合，小電流保持的方式，大大 降低了電磁線圈鐵損、銅損和短路環的損耗，可W減小90% W上的有功功耗。但運些技術還 有一定的缺陷，只解決的有功功耗的問題，對于功率因數的提高卻無能為力，某些節電技術 還會使得功率因數降低。如申請號為200510029373.2的專利中，采用脈沖形式給電磁線圈 供電，使電磁線圈W恒定的小電流工作;采用該方式工作，不僅會產生大量的諧波，而且輸 入電流的有效值不跟隨輸入電壓，導致功率因素很低，按照該技術制作樣機，實際PF值小于 0.3。申請號201210196762.4和201010040019.9的專利的技術，在輸入交流電壓過零附近給 電磁線圈勵磁，使得輸入電流與輸出電壓處于一種類似反相的狀態，按照該技術制作樣機， 功率因數小于0.1。
[000引在國家標準GB21518-2008中，根據接觸器線圈損耗分為Ξ個能效等級。一般傳統 接觸器為3級能效，而帶節電技術的接觸器可W做到2級能效。對于容量為100AW上的接觸 器，為了達到1級能效需要需要把線圈吸持功耗降到1VAW下。目前的接觸器節電技術絕大 部分沒有考慮過功率因數的問題，采用現有的節電技術，很難做到1級能效。
[0006] 針對現有技術所存在的上述的缺陷，本實用新型提供了一種交流接觸器的節電電 路，在降低接觸器線圈有功功耗的同時可W提高功率因數，使得傳統接觸器達到1級能效。 【實用新型內容】
[0007] 本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種采樣及電路工作狀態切換靈活，且 易于設計實現的線圈驅動電路。
[0008] 相應的，本實用新型另一個要解決的技術問題是，提供一種采樣及電路工作狀態 切換靈活，且易于設計實現的線圈驅動電流的控制方法。
[0009] 為了實現上述實用新型目的，本實用新型提供一種接觸器的線圈驅動電路，適用 于方波發生器來控制調節線圈的驅動電流，所述線圈驅動電路，由二極管D3、N-M0S管Q2、電 阻R1、電阻R2和電阻R3組成，二極管D3的陰極與接觸器線圈的入端相連，二極管D3的陰極還 引出作為線圈驅動電路的第一輸入端;二極管D3的陽極分別與N-M0S管Q2的漏極及接觸器 線圈的出端相連，N-M0S管Q2的源極分別與電阻R3的一端及電阻R1的一端相連，電阻R3的另 一端接地；電阻R1的另一端通過電阻R2接地;N-M0S管Q2的柵極引出作為第二輸入端，用于 與方波發生器的方波信號輸出端相連；電阻R3的一端引出作為吸持電流檢測端；電阻R1的 另一端引出作為吸合電流檢測端;其中，由時鐘窄脈沖信號CLK形成方波信號的上升沿，用 W控制線圈驅動電路的N-M0S管Q2導通，在接觸器的吸合階段，通過方波發生器自吸合電流 檢測端檢測線圈的吸合電流Ics2,進行比較運算后輸出方波信號的下降沿，與時鐘窄脈沖 信號CLK所形成的方波信號的上升沿一起構成吸合占空比信號，用W控制線圈驅動電路的 N-M0S管Q2的通斷，直到接觸器進入吸持階段;在接觸器的吸持階段，通過方波發生器自吸 持電流檢測端檢測線圈的吸持電流Icsl，進行比較運算后輸出方波信號的下降沿，與時鐘 窄脈沖信號化K所形成的方波信號的上升沿一起形成吸持占空比信號，用W控制線圈驅動 電路的N-M0S管Q2的通斷。
[0010] 優選的，所述線圈驅動電路的吸合電流Ics2是吸持電流Icsl的10至20倍。
[0011] 優選的，所述線圈驅動電路的吸合電流Ics2的電流峰值為吸持電流 Icsl的電流峰值為 Jvj
[0012] 優選的，所述方波發生器，包括信號發生模塊和第一邏輯電路，第一邏輯電路的第 一輸入端接延時信號DELAY,第一邏輯電路的第二輸入端與信號發生模塊的輸出相連，第一 邏輯電路的輸出作為方波發生器的第一方波輸出端GATE1;其中，信號發生模塊用于產生控 制N-M0S管Q1的占空比信號SIGN1，W控制N-M0S管Q1的通斷;延時信號DELAY,在吸合階段， 用于控制第一邏輯電路屏蔽信號SIGN1，使得方波發生器的第一方波輸出端不輸出信號，用 W讓PFC電路不工作;在吸持階段，控制第一邏輯電路不屏蔽信號SIGN1，使得方波發生器的 第一方波輸出端輸出信號，用W控制PFC電路工作。
[0013] 優選的，所述方波發生器，包括時鐘發生模塊、第一比較器、第二比較器、延時信號 發生模塊及第二邏輯電路，其具體連接關系是，第一比較器的第一輸入端與線圈驅動電路 的吸持電流檢測端相連，第一比較器的第二輸入端與第一電壓基準相連;第二比較器的第 一輸入端與線圈驅動電路的吸合電流檢測端相連，第二比較器的第二輸入端與第二電壓基 準相連;時鐘發生模塊的輸出、第一比較器的輸出、第二比較器的輸出和延時信號發生模塊 的輸出分別與第二邏輯電路的輸入相連，第二邏輯電路的輸出作為方波發生器的第二方波 輸出端。
[0014] 本實用新型還提供一種接觸器線圈驅動電流的控制方法，所述線圈的驅動電流通 過采用峰值電流控制方式控制線圈驅動電路的N-M0S管Q2的占空比來調節，所述線圈驅動 電路的N-M0S管Q2的占空比控制，包括如下步驟，時鐘控制開關管導通階段，由時鐘窄脈沖 信號化K形成方波信號的上升沿，用W控制線圈驅動電路的N-M0S管Q2導通，在接觸器的吸 合階段，通過方波發生器檢測線圈的吸合電流Ics2,進行比較運算后輸出方波信號的下降 沿，與時鐘窄脈沖信號CLK所形成的方波信號的上升沿一起構成吸合占空比信號，用W控制 線圈驅動電路的N-MOS管Q2的通斷，直到接觸器進入吸持階段;在接觸器的吸持階段，通過 方波發生器檢測線圈的吸持電流Icsl，進行比較運算后輸出方波信號的下降沿，與時鐘窄 脈沖信號化K所形成的方波信號的上升沿一起形成吸持占空比信號，用W控制線圈驅動電 路的N-MOS管Q2的通斷。
[0015] 優選的，所述方波發生器的比較運算步驟是，在接觸器的吸合階段，延時信號 DELAY控制第二邏輯電路屏蔽第一比較器C0M1，不屏蔽第二比較器COM2;通過方波發生器檢 測的吸合電流ICS2傳輸給第二比較器COM2，當吸合電流ICs2等于第二電壓基準時，第二比 較器COM2輸出高電平信號，控制第二邏輯電路輸出低電平，W產生方波信號的下降沿;在接 觸器的吸持階段，延時信號DELAY控制第二邏輯電路屏蔽第二比較器COM2,不屏蔽第一比較 器C0M1，通過方波發生器檢測的吸持電流Icsl傳輸給第一比較器C0M1，當吸持電流Icsl等 于第一電壓基準時，由第一比較器C0M1輸出高電平信號，控制第二邏輯電路輸出低電平，W 產生方波信號的下降沿。
[0016] 相對于現有技術而言，本實用新型的有益效果是，可W比較方便地設置接觸器線 圈的吸合電流和吸持電流，同時使得控制電路的簡單，減少了元器件，降低了成本和體積。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型第一實施例接觸器的線圈驅動電路應用于節電電路的整體電路 原理圖；
[0018] 圖2為圖1所示電路中關鍵節點的波形圖；
[0019] 圖3為方波發生器內部PF地路中開關管占空比的控制邏輯框圖；
[0020] 圖4為圖3所示邏輯框圖所實現的PFC電路中開關管占空比相關的關鍵信號的邏輯 時序圖；
[0021] 圖5為方波發生器內部線圈驅動電路中開關管占空比的控制邏輯框圖；
[0022] 圖6為圖5所示邏輯框圖所實現的線圈驅動電路中開關管占空比的關鍵信號的邏 輯時序圖；
[0023] 圖7為方波發生器內部供電部分的控制邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0024] 第一實施例
[0025] 實施電路圖如圖1所示，一種交流接觸器的節電電路，包括線圈驅動電路，還包括 整流濾波電路、PFC電路、輔助供電電路和方波發生器。
[0026] 所述整流濾波電路，用于把輸入交流電整流成脈動的直流電；并把輸入窄脈沖電 流濾為平滑的電流后，W消除50Hz的工頻分量W外的其他高次諧波分量后，輸出給PFC電 路，包括電感L1、整流橋DB1與電容C1，其具體連接關系是，電感L1串聯在交流電輸入端與整 流橋DB1的輸入端之間，整流橋DB1的輸出端與電容C1并聯后引出作為整流濾波電路的輸出 玉山 乂而。
[0027] 所述PFC電路，用于接收整流濾波后的電能，讓輸入電流的有效值跟隨輸入電壓變 化，并輸出給線圈驅動電路及輔助供電電路，包括變壓器TUN-M0S管Q1、二極管D2與電容 C3，變壓器包括原邊繞組與副邊繞組，其具體連接關系是，原邊繞組同名端與整流濾波電路 的輸出端連接，原邊繞組異名端分別與N-MOS管Q1漏極及二極管D2的陽極相連，二極管D2的 陰極通過電容C3接地，二極管D2的陰極還引出作為PFC電路的輸出端;N-MOS管Q1柵極與方 波發生器的第一輸出端相連，N-MOS管Q1源極接地;副邊繞組接輔助供電電路。
[0028] 所述輔助供電電路，用于在接觸器吸持階段，為方波發生器提供電能，由二極管D1 與第二電容C2組成，其具體連接關系是，第一二極管D1的陽極與PFC電路相連，二極管D1的 陰極通過電容C2接地，二極管D1的陰極還引出作為輔助電源電路的輸出端V孤。
[0029] 所述線圈驅動電路，用來控制接觸器線圈的電流，由二極管D3、N-M0S管Q2、電阻 R