一種大容量電容充電消弧電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種大容量電容充電消弧電路，包括大容量電容和第一限流電阻，第一限流電阻的一端引出作為消弧電路輸入端觸點(diǎn)，第一限流電阻的另一端連接大容量電容的正極性端，在第一限流電阻與大容量電容正極性端之間引出消弧電路輸出端觸點(diǎn)；在第一限流電阻的兩端并聯(lián)一功率開關(guān)管，功率開關(guān)管的控制端與功率開關(guān)管的輸出端間連接有開啟電路單元，功率開關(guān)管的控制端與功率開關(guān)管的輸入端間連接有穩(wěn)壓電路單元。本消弧電路通過在大容量電容充電電路中串入第一限流電阻，同時(shí)通過控制并聯(lián)在第一限流電阻兩端的功率開關(guān)管的定時(shí)開通，既消除了蓄電池接入電路時(shí)觸點(diǎn)處的拉弧問題，又在電路正常時(shí)避免第一限流電阻浪費(fèi)電能，電路結(jié)構(gòu)合理，簡(jiǎn)潔可靠。
【專利說明】
一種大容量電容充電消弧電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及電子電路領(lǐng)域，涉及一種消弧電路，尤其涉及一種大功率直流供 電電源接入存在大容量電容的直流電源電路時(shí)的電弧電火花消除電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在使用可拆卸式蓄電池(或大功率直流電源)供電的設(shè)備上，其設(shè)備端電源電路的 輸入端一般都存在大容量電容。當(dāng)蓄電池接入設(shè)備端電源電路輸入接口的瞬間，由于大容 量電容的充電作用會(huì)在蓄電池觸點(diǎn)和電源輸入端觸點(diǎn)間存在拉弧現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生電弧電火 花。所產(chǎn)生的電弧電火花將會(huì)燒蝕觸點(diǎn)造成接觸不良，同時(shí)也增加了蓄電池與電源間的接 觸電阻而導(dǎo)致電能損耗，造成不必要的電能浪費(fèi)而影響蓄電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種大容量電容充電消弧電路，電路中通過一限流電 阻與功率開關(guān)管并聯(lián)后再與大容量電容進(jìn)行串聯(lián)連接，通過控制并聯(lián)在限流電阻兩端的功 率開關(guān)管的定時(shí)開通，既消除了蓄電池接入電路時(shí)觸點(diǎn)處的拉弧問題，又在電路正常時(shí)避 免第一限流電阻浪費(fèi)電能，電路結(jié)構(gòu)合理，簡(jiǎn)潔可靠。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為，一種大容量電容充電消弧電 路，包括大容量電容和第一限流電阻，所述第一限流電阻的一端引出作為消弧電路的輸入 端觸點(diǎn)，第一限流電阻的另一端連接大容量電容的正極性端，所述大容量電容的負(fù)極性端 接入?yún)⒖嫉?，在第一限流電阻與大容量電容正極性端之間引出消弧電路的輸出端觸點(diǎn)；在 所述第一限流電阻的兩端并聯(lián)一功率開關(guān)管，所述功率開關(guān)管包括控制端、輸出端和輸入 端，所述功率開關(guān)管的輸出端連接消弧電路輸出端觸點(diǎn)，功率開關(guān)管的輸入端連接消弧電 路的輸入端觸點(diǎn);功率開關(guān)管的控制端與功率開關(guān)管的輸出端間連接有用于開啟功率開關(guān) 管的開啟電路單元，功率開關(guān)管的控制端與功率開關(guān)管的輸入端間連接有用于為功率開關(guān) 管提供穩(wěn)定持續(xù)電壓的穩(wěn)壓電路單元，所述開啟電路單元與穩(wěn)壓電路單元串聯(lián)連接。
[0005] 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述開啟電路單元包括第一穩(wěn)壓二極管、第二限流 電阻、光電親合器，所述第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極連接所述功率開關(guān)管的輸出端，第一穩(wěn)壓二 極管的正極連接所述光電耦合器的陽極端，光電耦合器的陰極端接入?yún)⒖嫉?，光電耦合?的集電極端連接所述功率開關(guān)管的控制端，光電耦合器的發(fā)射極端連接所述第二限流電阻 的一端，第二限流電阻的另一端接入?yún)⒖嫉?。所述光電耦合器的型?hào)為TLP521。
[0006] 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述穩(wěn)壓電路單元包括第二穩(wěn)壓二極管、第三限流 電阻和充電電容，所述第二穩(wěn)壓二極管的正極連接所述功率開關(guān)管的控制端，第二穩(wěn)壓二 極管的負(fù)極連接功率開關(guān)管的輸入端，所述第三限流電阻和充電電容均并聯(lián)連接在所述第 二穩(wěn)壓二極管的兩端。
[0007] 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述功率開關(guān)管采用功率M0S管，所述控制端為M0S 管的柵極，所述功率開關(guān)管輸出端為M0S管的漏極，所述功率開關(guān)管輸入端為M0S管的源極。
[0008] 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述功率開關(guān)管采用P溝道增強(qiáng)型M0SFET管。
[0009] 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述第二穩(wěn)壓二極管的正極連接所述光電耦合器 的集電極端。
[0010] 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述開啟電路單元上還設(shè)有第四限流電阻，所述第 四限流電阻的一端連接所述第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極，另一端連接所述功率開關(guān)管的輸出 端。
[0011] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所提出的消弧電路通過在大容量電容上串聯(lián)第一限 流電阻，并在第一限流電阻兩端并聯(lián)一功率開關(guān)管，并通過大容量電容充電延時(shí)控制兩個(gè) 穩(wěn)壓二極管和光電耦合器的工作，進(jìn)而延時(shí)閉合功率開關(guān)管，將第一限流電阻短路，從而實(shí) 現(xiàn)設(shè)備端電源電路加電初期，大容量電容充電電流較小，不會(huì)造成蓄電池觸點(diǎn)與設(shè)備端電 源電路輸入端觸點(diǎn)間產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象;此外，在大容量電容已經(jīng)充入一部分電量后，功率開關(guān) 管被持續(xù)開啟將第一限流電阻短路，使得蓄電池的供電電流直接經(jīng)過功率開關(guān)管供給設(shè)備 端電源電路，從而也避免了設(shè)備端電源電路在正常工作時(shí)，第一限流電阻給電源增加額外 負(fù)載，造成能源浪費(fèi)或影響電路功能;整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)合理，簡(jiǎn)單可靠。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實(shí)用新型所提出的大容量電容充電消弧電路的電路圖。
[0013]圖中，1-穩(wěn)壓電路單元，2-開啟電路單元。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解和認(rèn)識(shí)，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述 和介紹。
[0015] 如圖1所示，一種大容量電容充電消弧電路，包括大容量電容C1和第一限流電阻 R1，所述第一限流電阻R1的一端引出作為消弧電路的輸入端觸點(diǎn)Vin，該觸點(diǎn)為從蓄電池取 電用。第一限流電阻R1的另一端連接大容量電容C1的正極性端，所述大容量電容C1的負(fù)極 性端接入?yún)⒖嫉谿ND(即蓄電池負(fù)輸入端），在第一限流電阻R1與大容量電容C1正極性端之 間引出消弧電路的輸出端觸點(diǎn)Vout。在所述第一限流電阻R1的兩端并聯(lián)一功率開關(guān)管Q1， 所述功率開關(guān)管Q1包括控制端、輸出端和輸入端，所述功率開關(guān)管Q1的輸出端連接消弧電 路輸出端觸點(diǎn)Vout，功率開關(guān)管Q1的輸入端連接消弧電路輸入端觸點(diǎn)Vin。功率開關(guān)管Q1的 控制端與功率開關(guān)管Q1輸出端間連接有用于開啟功率開關(guān)管Q1的開啟電路單元2,功率開 關(guān)管Q1的控制端與功率開關(guān)管Q1輸入端間連接有用于為功率開關(guān)管Q1提供穩(wěn)定持續(xù)電壓 的穩(wěn)壓電路單元1，所述開啟電路單元2與穩(wěn)壓電路單元1串聯(lián)連接。
[0016] 其中，所述開啟電路單元2包括第一穩(wěn)壓二極管Z1、第二限流電阻R2、光電耦合器 U1，所述第一穩(wěn)壓二極管Z1的負(fù)極連接所述功率開關(guān)管Q1的輸出端，第一穩(wěn)壓二極管Z1的 正極連接所述光電耦合器U1的陽極端，光電耦合器U1的陰極端接入?yún)⒖嫉谿ND，光電耦合器 U1的集電極端連接所述功率開關(guān)管Q1的控制端，光電耦合器U1的發(fā)射極端連接所述第二限 流電阻R2的一端，第二限流電阻R2的另一端接入?yún)⒖嫉谿ND。另外，所述開啟電路單元2上還 設(shè)有第四限流電阻R4,所述第四限流電阻R4的一端連接所述第一穩(wěn)壓二極管Z1的負(fù)極，另 一端連接所述功率開關(guān)管Q1的輸出端。
[0017] 所述大容量電容Cl的正極性端、第一限流電阻R1、第四限流電阻R4以及功率開關(guān) 管Q1的輸出端接于一處（即圖1中的T0節(jié)點(diǎn)），從T0節(jié)點(diǎn)引出消弧電路的輸出端觸點(diǎn)Vout。
[0018] 所述穩(wěn)壓電路單元1包括第二穩(wěn)壓二極管Z2、第三限流電阻R3和充電電容C2,所述 第二穩(wěn)壓二極管Z2的正極連接所述功率開關(guān)管Q1的控制端，第二穩(wěn)壓二極管Z2的負(fù)極連接 功率開關(guān)管Q1的輸入端，所述第三限流電阻R3和充電電容C2均并聯(lián)連接在所述第二穩(wěn)壓二 極管Z2的兩端。
[0019] 所述第二穩(wěn)壓二極管Z2的正極連接所述光電耦合器U1的集電極端，從而將開啟電 路單元2與穩(wěn)壓電路單元1實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接。
[0020] 優(yōu)選地，所述功率開關(guān)管Q1采用P溝道增強(qiáng)型M0SFET管，其中，功率開關(guān)管的控制 端為M0S管的柵極，功率開關(guān)管的輸出端為M0S管的漏極，功率開關(guān)管的輸入端為M0S管的源 極。
[0021] -般，電弧產(chǎn)生的條件是觸點(diǎn)間電壓不小于10V，通過電流不小于80mA。在設(shè)備端 電源電路的輸入端設(shè)置第一限流電阻R1與大容量電容C1串聯(lián)，當(dāng)輸入端加電時(shí)，功率開關(guān) 管Q1未閉合，被限流后的電流通過第一限流電阻R1給大容量電容C1充電，此時(shí)因電流不滿 足電弧產(chǎn)生條件，故在蓄電池觸點(diǎn)和電源電流輸出端觸點(diǎn)間不能產(chǎn)生電弧。實(shí)用中可根據(jù) 電源電壓值，調(diào)整第一限流電阻R1的值，使充電時(shí)流過的電流不滿足電弧產(chǎn)生條件。
[0022]由上述內(nèi)容可知，雖然在設(shè)備端電源電路中串入一個(gè)限流電阻R1即可消除電弧， 但是在設(shè)備端電源電路正常工作時(shí)，仍在設(shè)備端電源電路中串入此限流電阻R1，將會(huì)給電 源增加額外負(fù)載，造成能源浪費(fèi)，甚至?xí)绊懺O(shè)備端電源電路的功能。
[0023] 因此，為了克服上述的只使用限流電阻R1消弧的缺陷，本實(shí)用新型選用功率開關(guān) 管Q1與限流電阻R1并聯(lián)，同時(shí)為功率開關(guān)管Q1配備開啟和穩(wěn)壓的電路單元，經(jīng)由大容量電 容C1充電延時(shí)控制穩(wěn)壓二極管和光電耦合器U1工作，進(jìn)而延時(shí)開啟功率開關(guān)管Q1，將限流 電阻R1短路，這樣就實(shí)現(xiàn)設(shè)備端電源電路加電初期，大容量電容C1充電電流較小，不會(huì)造成 蓄電池觸點(diǎn)與設(shè)備端電源電路輸入觸點(diǎn)間拉弧，另外在大容量電容C1已經(jīng)充入一部分電量 后，功率開關(guān)管Q1會(huì)將限流電阻R1短路，使供電電流直接經(jīng)功率開光管供給設(shè)備端電源電 路，而不必經(jīng)限流電阻R1。
[0024] 使用時(shí)，將本消弧電路連接在蓄電池和設(shè)備端電源電路之間，當(dāng)消弧電路的輸入 端觸點(diǎn)Vin加電后，功率開關(guān)管Q1未閉合，電流沿第一限流電阻R1構(gòu)成的第一線路給大容量 電容C1充電，充電電流被第一限流電阻R1限制在50mA內(nèi)，實(shí)現(xiàn)這一功能的電路元器件的型 號(hào)與參數(shù)參見下表1。
[0025]表1為供電電壓最高為DC42V時(shí)的各元件參數(shù)：
[0026]表 1
[0028] 雖然蓄電池觸點(diǎn)和設(shè)備端電源電路輸入端觸點(diǎn)間仍存在可產(chǎn)生電弧的電壓差，但 產(chǎn)生電弧的電流條件不滿足，從而避免給電路加電時(shí)觸點(diǎn)間產(chǎn)生電弧。
[0029] 隨著大容量電容C1充電的進(jìn)行，T0結(jié)點(diǎn)電壓上升到大于第一穩(wěn)壓二極管Z1的開通 電壓后，Z1開通，光電耦合器U1開始工作，光電耦合器U1輸入端導(dǎo)通，功率開關(guān)管Q1柵極端 電壓達(dá)到開通電壓，功率開關(guān)管Q1閉合開啟，將第一限流電阻R1短路，蓄電池經(jīng)Q1直接向設(shè) 備端電源電路供電。另外第二穩(wěn)壓二極管Z2給功率開關(guān)管Q1柵極端提供穩(wěn)定持續(xù)的電壓， 保證功率開關(guān)管Q1的正常閉合。
[0030] 需要說明的是，在權(quán)利要求中，單詞第一、第二以及第三等的使用不表示任何順 序，可將這些單詞解釋為名稱。
[0031] 本實(shí)用新型方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還 包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤 飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大容量電容充電消弧電路，其特征在于:包括大容量電容和第一限流電阻，所述 第一限流電阻的一端引出作為消弧電路的輸入端觸點(diǎn)，第一限流電阻的另一端連接大容量 電容的正極性端，所述大容量電容的負(fù)極性端接入?yún)⒖嫉兀诘谝幌蘖麟娮枧c大容量電容 正極性端之間引出消弧電路的輸出端觸點(diǎn)；在所述第一限流電阻的兩端并聯(lián)一功率開關(guān) 管，所述功率開關(guān)管包括控制端、輸出端和輸入端，所述功率開關(guān)管的輸出端連接消弧電路 輸出端觸點(diǎn)，功率開關(guān)管的輸入端連接消弧電路輸入端觸點(diǎn)；功率開關(guān)管的控制端與功率 開關(guān)管的輸出端間連接有開啟電路單元，功率開關(guān)管的控制端與功率開關(guān)管的輸入端間連 接有穩(wěn)壓電路單元，所述開啟電路單元與穩(wěn)壓電路單元串聯(lián)連接。2. 如權(quán)利要求1所述的一種大容量電容充電消弧電路，其特征在于，所述開啟電路單元 包括第一穩(wěn)壓二極管、第二限流電阻、光電耦合器，所述第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極連接所述功 率開關(guān)管的輸出端，第一穩(wěn)壓二極管的正極連接所述光電親合器的陽極端，光電親合器的 陰極端接入?yún)⒖嫉兀怆婑詈掀鞯募姌O端連接所述功率開關(guān)管的控制端，光電耦合器的 發(fā)射極端連接所述第二限流電阻的一端，第二限流電阻的另一端接入?yún)⒖嫉亍?. 如權(quán)利要求1所述的一種大容量電容充電消弧電路，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路單元 包括第二穩(wěn)壓二極管、第三限流電阻和充電電容，所述第二穩(wěn)壓二極管的正極連接所述功 率開關(guān)管的控制端，第二穩(wěn)壓二極管的負(fù)極連接功率開關(guān)管的輸入端，所述第三限流電阻 和充電電容均并聯(lián)連接在所述第二穩(wěn)壓二極管的兩端。4. 如權(quán)利要求2所述的一種大容量電容充電消弧電路，其特征在于，所述開啟電路單元 上設(shè)有第四限流電阻，所述第四限流電阻的一端連接所述第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極，另一端 連接所述功率開關(guān)管的輸出端。5. 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種大容量電容充電消弧電路，其特征在于，所述功率 開關(guān)管采用功率MOS管，所述控制端為MOS管的柵極，所述功率開關(guān)管的輸入端為MOS管的源 極，所述功率開關(guān)管的輸出端為MOS管的漏極。6. 如權(quán)利要求5所述的一種大容量電容充電消弧電路，其特征在于，所述功率開關(guān)管采 用P溝道增強(qiáng)型MOSFET管。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK205646933SQ201620461220
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】劉峰, 胡亞男, 王戀
【申請(qǐng)人】南京快輪智能科技有限公司