一種光電隔離型交流接觸器啟動運行保持電路的制作方法

本實用新型涉及電氣控制技術領域，尤其是一種光電隔離型交流接觸器啟動運行保持電路。

背景技術：

當前，交流接觸器都是采用額定的交流電直接給其線圈供電，線圈流過電流產生磁場，使其觸頭閉合，從而啟動運行，以控制負載的電器。然而，交流接觸器在啟動運行時消耗的電能大；同時，現有的交流接觸器電隔離效果差，交流接觸器內部運行電路容易與外部控制電路發生電信號的相互干擾，從而不利于交流接觸器的正常快速地開關動作。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是要解決當前交流接觸器在啟動運行時存在消耗的電能大的弊端，為此設計的一種光電隔離型交流接觸器啟動運行保持電路。

本實用新型本實用新型的具體方案是：一種光電隔離型交流接觸器啟動運行保持電路，包括有整流電路、高壓快速啟動電路和低壓保持電路，其中高壓快速啟動電路采用MOS管，整流電路直流輸出側的正極連接MOS管的漏極，整流電路直流輸出側的負極連接交流接觸器線圈的一端，交流接觸器線圈另一端與MOS管的源極相連接；MOS管的柵極接有啟動電阻，MOS管的柵極和源極之間并聯有保護穩壓管；低壓保持電路采用直流開關電源，直流開關電源的輸入側并聯在整流電路的直流輸出側，直流開關電源的輸出側并聯接觸器線圈；其特征是：還包括有光耦驅動電路，光耦驅動電路由延時運放電路和光電耦合器組成，其中整流電路通過穩壓電路為延時運放電路提供工作電壓，穩壓電路由限流電阻和穩壓器串聯而成，延時運放電路的輸出側對應連接光電耦合器的輸入端，光電耦合器的輸出端對應連接MOS管的柵極和源極。

本實用新型所述延時運放電路采用運算放大器IC1，所述穩壓器對應與運算放大器IC1的正、負電源端相并聯，限流電阻用于連接整流電路直流輸出側的正極與穩壓器，限流電阻由電阻R1、R2串聯而成，運算放大器IC1的負電源端與整流電路直流輸出側的負極共地；運算放大器IC1的同相和反相輸入端分別設有分壓電阻R12、R16和R13、R14，其中電阻R16的兩端并聯有電容C5；運算放大器IC1的輸出端通過電阻R11連接光電耦合器輸入端的發光二極管的正極，發光二極管的負極接地。延時運放電路在通電運行時，經過電阻R12和電容C5時間常數的延時，使得運算放大器IC1輸出由低電平變為高電平，從而驅動光電耦合器導通，MOS管截止，完成交流接觸器由高壓起動向低壓保持轉換的工作過程。

本實用新型還包括有快速放電電路，快速放電電路包括有三極管Q3、Q4；所述低壓保持電路的輸出側設有兩路輸出線路，其中一路輸出線路由整流二極管D5和濾波電容C11串聯而成，濾波電容C11為低壓保持電路輸出電壓，另一路輸出線路由整流二極管D6和濾波電容C7串聯而成；所述三極管Q3、Q4的發射極分別與電容C5、C6和濾波電容C7、C11的一端共地；所述三極管Q3的集電極連接電容C11的另一端，并且電容C5的另一端通過串聯二極管D4連接三極管Q3的集電極，三極管Q3的基極連接三極管Q4的集電極，并且三極管Q3由電阻R17提供偏置電流，電阻R17和電容C6組成的串聯電路與濾波電容C7相并聯；三極管Q4的基極通過串聯電阻R5、R6連接整流電路的直流輸出側的正極。當交流接觸器斷電時，三極管Q4截止，濾波電容C7為三極管Q3提供偏置電壓，電阻R17為三極管的基極提供偏置電流，以強制三極管Q3導通，從而快速將濾波電容C11和電容C5上殘存電壓放掉，為交流接觸器的再次起動做好準備。

本實用新型為單相橋式不可控整流電路，整流電路的交流輸入側設有共模濾波線圈和安規電容組成的電源濾波電路。

本實用新型所述低壓保持電路的直流輸入側的正極端串聯有快速啟動隔離二極管，并在其直流輸出側的正極端串聯有高低壓隔離二極管；MOS管的源極與整流電路直流輸出側的負極之間并聯有反向脈沖吸收保護二極管。

本實用新型結構簡單、設計巧妙、電隔離效果好，實現了交流接觸器高壓快速啟動，并在直流低壓狀態下保持吸合，相對于傳統的交流接觸器的啟動運行而言，節約電量達到80%以上，并確保了交流接觸器正常快速地進行開關動作，可廣泛運用于工作電壓在110～380V的各種類型的交流接觸器。

附圖說明

圖1是本實用新型的控制結構示意圖；

圖2是本實用新型的電氣原理圖。

圖中：1—整流電路，2—高壓快速啟動電路，3—低壓保持電路，4—接觸器線圈，5—光耦驅動電路，5a—延時運放電路，5b—光電耦合器，6—快速放電電路，7—電源濾波電路，8—快速啟動隔離二極管，9—高低壓隔離二極管，10—反向脈沖吸收保護二極管。

具體實施方式

參見圖1-2，本實用新型包括有整流電路1、高壓快速啟動電路2和低壓保持電路3，其中高壓快速啟動電路2采用MOS管Q1，整流電路1的直流輸出側的正極連接MOS管Q1的漏極，整流電路1的直流輸出側的負極連接交流接觸器線圈一端，交流接觸器線圈另一端與MOS管的源極相連接；MOS管Q1的柵極接有啟動電阻R3和R4，MOS管Q1的柵極和源極之間并聯有保護穩壓管Z1；低壓保持電路采用直流開關電源，直流開關電源的輸入側并聯在整流電路1的直流輸出側，直流開關電源的輸出側并聯接觸器線圈4；特別是：還包括有光耦驅動電路5，光耦驅動電路5由延時運放電路5a和光電耦合器5b組成，其中整流電路通過穩壓電路為延時運放電路提供工作電壓，穩壓電路由串聯電阻R1、R2和穩壓器IC2串聯而成，其中穩壓器IC2與電容C4相并聯，延時運放電路的輸出側對應連接光電耦合器U1的輸入端，光電耦合器5b(在圖2中用U1表示)的輸出端對應連接MOS管Q1的柵極和源極，以控制M0S管的截止。

參見圖 2，本實施例中所述延時運放電路5a采用運算放大器IC1，運算放大器IC1的通過限流電阻R1、R2和IC2及電容C4組成的并聯穩壓電路從整流電路的直流輸出側的正極取電，負電源端與整流電路直流輸出側的負極共地，IC1的同相和反相輸入端分別設有分壓電阻R12、R16和R13、R14，其中電阻R16的兩端并聯有電容C5；延時運放電路5a在通電運行時，經過電阻R12和電容C5時間常數的延時，使得運算放大器IC1輸出由低電平變為高電平，從而驅動光電耦合器5b導通，MOS管截止，完成交流接觸器由高壓起動向低壓保持轉換的工作過程。

參見圖2，本實施例中還包括有快速放電電路6，快速放電電路6包括有三極管Q3、Q4；所述低壓保持電路的輸出側設有兩路輸出線路，其中一路為交流接觸器低壓保持電壓輸出，由整流二極管D5和濾波電容C11組成，通過高低壓隔離二極管9(在圖2中用D3表示)向接觸器線圈4提供保持電壓，另一路為快速放電電路6中的三極管Q3、Q4提供偏置電源，由整流二極管D6和濾波電容C7組成，并通過電阻R17在系統斷電后向三極管Q3基極提供偏置電流（三極管Q4基極由于沒有偏置電流而截止），強制三極管Q3導通，從而快速將濾波電容C11和電容C5上殘存電壓放掉，為交流接觸器的再次起動做好準備。

本實施例中所述整流電路1為單相橋式不可控整流電路，整流電路1的交流輸入側設有共模濾波線圈和安規電容組成的電源濾波電路7。

本實施例中所述低壓保持電路3的直流輸入側的正極端串聯有快速啟動隔離二極管8(在圖2中用D1表示)，用以防止交流接觸器停電后，低壓保持電路3中電容C9和電容C10上的電壓返饋到MOS管Q1的供電回路中，影響交流接觸器的快速啟停。在低壓保持電路3的直流輸出側的正極端串聯有高低壓隔離二極管9，用于防止快速啟動電路中的高壓竄入低壓保持電路，防止了高壓對低壓保持電路中相應的元器件造成損傷；在接觸器線圈二端并聯有反向脈沖吸收保護二極管10(在圖2中用D2表示)，以防止在接觸器線圈斷電瞬間產生的反向脈沖電壓對M0S管Q1造成的損壞。

本實用新型的工作原理如下：

(1)外接110～380V交流電（以接觸器線圈額定電壓而定）經過濾波電路7濾波處理后，由整流電路1將該交流電轉換為脈動直流電，脈動直流電給MOS管Q1供電，在接通電源的瞬間，電阻R3、R4向MOS管Q1提供偏置電壓，使MOS管Q1導通，交流接觸器的線圈4得電閉合；

(2) MOS管Q1導通的同時，延時運放電路5a啟動，延時運放電路5a中的運算放大器IC1經過阻容延時，當運算放大器IC1的同相輸入端的電平高于其反相輸入端的電平時，運算放大器IC1輸出高電平，驅動光電耦合器U1的輸出端導通，從而迫使MOS管Q1的柵極和源極短接，MOS管Q1截止；

(3)脈動直流電經過快速啟動隔離二極管D1向和電容C9、C10向低壓保持電路3（直流開關電源）供電，直流開關電源輸出的直流低壓在MOS管Q1關斷后向交流接觸器的線圈4提供維持電壓，直流開關電源采用外置高壓MOS芯片，能適應直流開關電源在寬電壓范圍正常工作；

(4) 快速放電電路6工作如下：當交流接觸器正常運行時，整流電路1輸出的直流脈動電壓通過串聯電阻R5、R6向三極管Q4的基極供電，三極管Q4導通，使電容C6兩端的電壓接近為零，三極管Q3截止；當外電源停止供電后，三極管Q4立即截止，電阻R17通過電容C7儲存的電壓向三極管Q3基極提供偏置電流，三極管Q3快速導通，從而將直流開關電源的輸出端濾波電容C11上的電壓和運算放大器IC1的同相輸入端電容C5上的電壓快速放掉，以保證交流接觸器快速釋放和快速啟動運行。