一種加速繼電器開啟和降低繼電器發(fā)熱的開關(guān)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及開關(guān)電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種加速繼電器開啟和降低繼電器發(fā)熱的開關(guān)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1是現(xiàn)在市面上大部分繼電器開關(guān)所采用的電路，ACIN_L& ACIN_N輸入AC220V電壓，ACOUT_L&ACOUT_N輸出交流電壓；C4為電容降壓電容，電阻Rll為C4殘留電壓泄放電阻；R13為限流電阻，Dl橋式整流；Z1穩(wěn)壓二極管EC2濾波電容；U1穩(wěn)壓IC將12V電壓穩(wěn)壓到3V提供給模塊工作電壓；Q2為繼電器驅(qū)動晶體管，單片機U2的3腳輸出高電平時繼電器打開。該電路具有以下缺陷:一是待機功耗高，器件發(fā)熱升溫較高，220VAC/50Hz 時待機功耗計算:容抗 Z=I/(2 Π fc)=l/(2x3.14x50x0.47x10-6) =6.78Kohm，其中可提供電流是:I=U/R=220/6.78=32mA。由于純電容在AC電路不做有用功不消耗有功功率，所以電路的待機功耗取決于串聯(lián)在電容后面的Zl、Ul并聯(lián)負(fù)載。由于Ul及單片機U2消耗的電流小于3m A則剩下的電流將在Zl上消耗掉，所以消耗在Zl上待機功耗Wz=UI=12x0.032=0.38W。由于器件的偏差，實測在0.35-0.38W范圍內(nèi)。由于待機時大部份電流被Zl轉(zhuǎn)換成熱量所以Zl溫升大，實測溫升在15度左右(長時間工作2小時后比環(huán)境溫度高15度)，整機待機功耗儀器實測在0.7-0.8W。二是容易燒壞Rll，Rll為C4殘留電壓泄放電阻，正常工作時電阻兩端電壓可達220x1.41-12x1.41 ^ 293V，這個電壓直接加在Rll兩端，當(dāng)電阻的體積比較小時極易產(chǎn)生打火而燒壞。三是穩(wěn)壓IC成本較高，由于待機電路中直流電壓不能低于繼電器的工作電壓所的穩(wěn)壓芯片Ul必需選擇耐壓18-24V的芯片，而這種芯片的成本會比耐壓6V的高一倍左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種加速繼電器開啟和降低繼電器發(fā)熱的開關(guān)電路，由于繼電器在打開時的速度加快，減少觸點打開時接觸及振蕩時間延長了觸點壽命；由于繼電器在打開后采用低于繼電器工作電壓減少了線圈發(fā)熱并降低了功耗增加了穩(wěn)定性。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種加速繼電器開啟和降低繼電器發(fā)熱的開關(guān)電路，包括電路ACIN_L及ACIN_N端輸入AC220V電壓，繼電器RELl控制ACOUT_L及ACOUT_N輸出交流電壓驅(qū)動燈或其它AC負(fù)載，其特征在于，還包括降壓電路、整流電路、共模抑制電路、穩(wěn)壓電路、驅(qū)動電路和單片機控制電路，其中，單片機控制電路由單片機U2 (CS98P154)連接開關(guān)SWl和指示燈LEDl以及輸出繼電器驅(qū)動信號，穩(wěn)壓電路連接繼電器REL1、降壓電路及整流電路。
[0005]繼電器驅(qū)動電路由單片機U2 (CS98P154)的6腳連接電阻R15、R12、R8、PNP三極管Q3和NPN三極管Q4 ;單片機U2 (CS98P154)的12腳連接電阻R19、R2、Rl、R6、PNP三極管Q2和NPN三極管Ql，NPN三極管Ql連接穩(wěn)壓電路，NPN三極管Q4的發(fā)射極連接繼電器RELl，單片機U2 (CS98P154)的5腳連接電阻R17、R16、R14、R6、PNP三極管Q6和NPN三極管Q5，NPN三極管Q5連接一穩(wěn)壓管Z3，穩(wěn)壓管Z3連接穩(wěn)壓電路。
[0006]所述降壓電路包括電阻R5、R10、R11串聯(lián)與電容C4連接，為電路斷電后電容C4殘留電壓提供放電回路。
[0007]所述整流電路包括電阻R4、R13并聯(lián)，電阻R4的一端連接橋式整流器Dl (MB8S)的2腳，同時橋式整流器Dl (MB8S)的I腳連接電容C2和共模環(huán)形電感TRAN1，電容C2和共模環(huán)形電感TRANl組成共模抑制電路，減小繼電器RELl開關(guān)負(fù)載時脈沖噪聲對單片機控制電路的影響。
[0008]所述穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓管Zl、Z2，濾波電容EC2、EC3，穩(wěn)壓管Zl、Z2串聯(lián)，同時與濾波電容EC2、EC3串聯(lián)，再連接一穩(wěn)壓芯片Ul (ME6206A30)，
[0009]所述穩(wěn)壓芯片Ul (ME6206A30)的VDD端連接抗干擾磁珠FB3、FB4和電容Cl、C3。
[0010]本開關(guān)電路設(shè)計采用兩級電壓驅(qū)動，高電壓加速繼電器打開減少觸點振蕩延長觸點壽命；低電壓，維持低電壓有利于降低功耗及發(fā)熱增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。由于繼電器結(jié)構(gòu)內(nèi)含復(fù)位彈片、觸點、鐵芯及線圈，當(dāng)給繼電器線圈施加12V工作電壓線圈產(chǎn)生磁場拉動銜鐵抵消復(fù)位彈片的力然后觸點打開，因為觸點與觸點是硬表面接觸所以接觸的瞬間有一個反彈的作用力導(dǎo)致觸點往磁力反方向動運也就是斷開方向，而此時磁場的作用力還在所以這個反作用力會越來越弱直到消失達到穩(wěn)態(tài)，這段時間為繼電器的導(dǎo)通振蕩；導(dǎo)通振蕩時間不同的個體之間有差異在0.2?0.SmS范圍內(nèi)(使用100只型號GQ-SH-112L繼電器測試得到的結(jié)果)，導(dǎo)通振蕩導(dǎo)致帶負(fù)載觸點打火易粘連縮短繼電器帶載壽命；為了縮短繼電器導(dǎo)通振蕩時間，采用提升繼電器線圈工作電壓增加磁場強度從而縮短觸點的振蕩時間。
[0011]繼電器加速打開時序:單片機U2 (CS98P154)的12腳輸出低電平Ql截止Q2截止，Zl及EC2兩端開始建立15V直流電壓(50~100mS內(nèi)視輸入交流電壓的高低而變化)Zl及EC2兩端電壓上升到穩(wěn)定的15V ；150mS后單片機的6腳輸出高電平Q3導(dǎo)通Q4導(dǎo)通繼電器線圈以高于工作電壓加速打開(繼電器標(biāo)稱工作電壓為12V);繼電器打開維持150mS后單片機U2 (CS98P154)的第5腳輸出高電平，Q6導(dǎo)通Q5導(dǎo)通繼電器線圈電壓降到1V以維持繼電器打開，低的維持電壓有利于減少繼電器發(fā)熱。
[0012]串聯(lián)式穩(wěn)壓待機功耗小器件發(fā)熱溫升小，220VAC/50HZ時待機功耗計算:容抗Z=I/(2 Π fc)=l/(2x3.14x50x0.47x10-6) =6.78Kohm 提供電流 I= U/R=220/6.78=32mA;因為待機時Ql在導(dǎo)通狀態(tài)Zl兩端電壓為零不消耗功率，所以消耗在Z2上的總待機功耗約Wz=UI=3.9x0.032=0.125W ;實測在0.12-0.14W范圍內(nèi)；由于Z2兩端的電壓低所以轉(zhuǎn)換成的熱量也低溫升也就很小，實測溫升在5度左右(長時間工作2小時后比環(huán)境溫度高5度)；整機待機功耗儀器實測在0.3-0.5W。
[0013]不易燒殘留電壓泄放電阻，C4殘留電壓泄放電阻由三個電阻R5、R10、R11串聯(lián)，正常工作時三個電阻端電壓220x1.41-4.3x1.41 ~ 304V，這個電壓落在R5兩端為39V、R10兩端為86V、Rll兩端為178V，由三個電阻分配了壓降所以不易因端電壓高而產(chǎn)生打火燒壞。
[0014]穩(wěn)壓IC成本低，基于單片機工作直流電壓不超過5V，可以選用低壓降耐壓6V穩(wěn)壓IC( ME 6206A30)，其成本為0.1元，相較于現(xiàn)常用的穩(wěn)壓IC (ME 6201A30)成本約0.28元，從而節(jié)省成本。
【附圖說明】
[0015]圖1為