專利名稱：開關器件閉合不良檢測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種開關器件閉合不良檢測電路，屬于電氣電子應用技術領域。
背景技術：
在如變頻器、感應加熱、不間斷電源等帶有交流-直流轉換電路的電力電子系統 中，為了平滑整流電壓波形、減少直流電壓紋波，直流側一般需要連接較大容量的電解電 容。電解電容在電源投入前兩端電壓幾乎為零，這樣開關合閘瞬間將會產生很大的浪涌沖 擊電流。該浪涌電流容易造成整流橋、電解電容等的損壞。為此，一般在開關兩端并聯一個 浪涌電流抑制電阻，如附圖1所示。在投電瞬間，開關SW斷開，電流經過浪涌電流抑制電阻 Rin給電解電容和負載電路充電。由于電阻的存在，浪涌電流被大大減小。待電容電壓上升 到一定值后，合上開關，系統進入正常供電狀態。然而，由于開關器件本身質量問題或者使用場所的環境惡劣等因素影響，開關在 合上后，其上下觸點可能會產生閉合不良的現象，導致接觸電阻增大。當有大電流流過時， 開關器件上的功耗將急劇增加，引起開關觸點燒壞，嚴重時，開關元件發熱時間過長，會引 燃器件本身和周圍電路、電線等物件，造成火災事故。為了防止這類事故的發生，有些系統選用自帶觸點吸合檢測功能的開關元件，有 些系統選用質量上乘的國際名牌開關。這些方案的確可以提高開關電路的安全性，但會大 大增加系統的成本。
發明內容本實用新型旨在提供一種簡單實用的開關器件閉合狀況檢測電路，在開關器件工 作不良或失效時發出報警信號。電路構成簡單、成本低廉，可有效提高開關電路的可靠性。本實用新型電路并聯在開關器件SW兩端，包括限流電路、過電流保護電路和觸發 電路三個電路單元。上述限流電路單元由電阻Rl組成，其一端與開關器件SW的a觸點相連，另一端與 所述過電流保護電路中的電阻R2連接。上述過電流保護電路單元包括電阻R2、三極管Ql和Ql的基極驅動電路G1。所述 電阻R2的一端連接Ql基極驅動電路并連接到電阻R1，另一端連接Ql的集電極。三極管 Ql的發射極和Ql基極驅動電路的負極連接到開關SW的b觸點。上述觸發電路單元包括三極管Q2、Q2的基極驅動電路G2、光電耦合器PC、直流電 源VCC-GND和電阻R3。所述光電耦合器PC的發光側正極與上述過電流保護電路單元三極管 Ql的集電極相連，PC的發光側負極與所述三極管Q2的集電極相連，三極管Q2的發射極連 接三極管Ql的發射極。光電耦合器PC的受光側正極通過電阻R3連接到直流電源VCC-GND 的正極VCC并作為本實用新型的信號輸出端，PC受光側的負極接到電源VCC-GND的負極 GND。Q2基極驅動電路G2 —端連接在光電耦合器PC的發光側正極，另一端連接到三極管 Q2的發射極。
3[0010]上述觸發單元的另一種電路形態是電路僅由三極管Q2、Q2的基極驅動電路G2、 電阻R3和直流電源VCC-GND組成。所述三極管Q2的集電極通過電阻R3連接到直流電源 VCC-GND的正極VCC，并作為本實用新型的信號輸出端，Q2的發射極與直流電源VCC-GND的 負極GND相連，并共同連接到開關器件SW的b觸點。Q2基極驅動電路G2 —端連接在三極 管Q2的集電極，另一端連接到Q2的發射極。本實用新型的工作原理是當開關器件SW工作中產生閉合不良的現象時，其兩端 電壓在由電阻R1、電阻R2、三極管Q2的基極驅動電路G2形成的回路中產生電流，當該電流 達到一定值時，G2驅動三極管Q2導通，光電耦合器PC發光側有電流流過而發光，PC受光側 接收到此光電信號后其內部三極管導通，受光側正極電平由高變低，亦即本實用新型的輸 出信號由高電平變為低電平。通過檢查該信號電平的變化，可判斷開關器件是否存在閉合 不良的現象。對于觸發單元沒有光電耦合器的電路形態，三極管Q2導通后其集電極電平由 高變為低，同樣導致本實用新型輸出信號的電平變化。電阻Rl用于限制流過觸發電路元器 件上的電流。電阻R2用于檢測流過觸發單元的電流，當此電流達到過電流保護閾值時，三 極管Ql的基極驅動電路工作，驅動三極管Ql導通，使大電流通過電阻Rl和三極管Ql回到 開關SW側主電路中去，從而保護觸發電路免受大電流沖擊。
圖1 電源投入時帶有浪涌電流抑制功能的交流整流系統。圖2 本實用新型涉及的一種帶有光電耦合器(亦即所謂的絕緣型)開關閉合狀 況檢測電路圖例。圖3 本實用新型涉及的一種不帶光電耦合器(亦即所謂的非絕緣型)開關閉合 狀況檢測電路圖例。
具體實施方式
如圖2所示，一種開關器件閉合不良檢測電路，包括限流電路單元、過電流保護 電路單元和觸發電路單元。限流電路單元包括電阻Rl (IOkQ)；過電流保護電路單元包 括電阻R2(20Q)、三極管Q1(2SC2712)和Ql基極驅動電路G2 ；觸發單元包括光電耦合器 PC(TLP181GR)、三極管Q2 (2SC6026)和Q2基極驅動電路G2、電阻R3 (2. 2k Ω )、直流電源 VCC(5V)。將本實用新型電路與開關元件SW(PCD124D1M)和浪涌電流抑制電阻Rin (75 Ω ) 并聯，檢測電路的輸出端接至同樣由直流電源VCC供電的DSP或MCU等控制芯片。當開關 合上后控制芯片檢測到輸入信號電平反轉時，即表明檢測電路檢測到了開關閉合不良之故 障。為了防止觸發電路因電路噪聲產生錯誤的報警信號或者過流保護電路的誤保護動作， 在檢測電路輸出端與直流電源GND之間或者在保護電路電阻R2兩端可能需要但不是必須 各增加一個陶瓷濾波電容(InF)。本電路適合于開關器件供給的負載為容性負載或有源性可控負載，即開關斷開狀 態沒有高電壓持續存在于開關器件兩端。所述開關器件可以是繼電器、接觸器、斷路器等各 種用于電路通斷控制的開關器件。
權利要求1.開關器件閉合不良檢測電路，其特征是所述電路并聯在開關器件SW兩端，由限流電 路、過電流保護電路和觸發電路等三個電路單元組成。
2.根據權利要求1中所述的開關器件閉合不良檢測電路，其特征是限流電路包括一個 電阻R1，R1 —端連接開關器件SW的a觸點，另一端連接所述過電流保護電路中的電阻R2。
3.根據權利要求1中所述的開關器件閉合不良檢測電路，其特征是過電流保護電路包 括電阻R2和三極管Ql以及Ql的基極驅動電路G1，電阻R2的一端連接上述電阻Rl和Ql 基極驅動電路G1，另一端連接Ql的集電極，Ql的發射極和Ql基極驅動電路的負極連接到 開關器件SW的b觸點。
4.根據權利要求1中所述的開關器件閉合不良檢測電路，其特征是觸發電路輸出端有 絕緣和非絕緣兩種電路形態，絕緣型檢測電路包括光電耦合器PC、三極管Q2、Q2的基極驅 動電路G2、電阻R3和直流電源VCC-GND等組成，光電耦合器PC的發光側正極連接上述電 阻R2的一端，負極連接到三極管Q2的集電極，三極管Q2的發射極連接三極管Ql的發射 極并共同連接到開關器件SW的b觸點，光電耦合器PC的受光側正極通過電阻R3連接到 直流電源VCC-GND的正極VCC，作為本實用新型的信號輸出端，受光側負極連接到直流電源 VCC-GND的負極GND ；非絕緣型檢測電路包括三極管Q2、Q2的基極驅動電路、電阻R3和直 流電源VCC-GND等組成，三極管Q2的集電極通過電阻R3連接到直流電源VCC-GND的正極 VCC，作為本實用新型的信號輸出端，三極管Q2的發射極連接直流電源VCC-GND的負極GND 并共同連接到開關器件SW的b觸點。
專利摘要本實用新型提供了一種用于檢測開關器件(電子式或機械式)閉合狀況良否的電路，屬于電氣電子應用技術領域。該檢測電路并聯在開關器件的兩端，由限流電路單元、過電流保護電路單元和觸發電路單元三部分組成。當開關器件工作中因觸點閉合不良而使其兩端電壓超過一定值時，檢測電路輸出信號電平發生反轉，給主電路控制器報警，使其切斷電源，防止開關和周圍器件發熱燒損乃至整個電路燃燒事故的發生。該檢測電路結構簡單、所用元器件數量少、成本低廉，可有效提高開關電路工作的可靠性。
文檔編號G01R31/02GK201780345SQ200920284578
公開日2011年3月30日 申請日期2009年12月12日 優先權日2009年12月12日
發明者周亞軍, 孔小明, 戴政 申請人:江蘇仁源電氣有限公司