專利名稱：用于交流感性負載的驅(qū)動控制裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動和控制交流感性負載的裝置及方法。更具體地涉及一種
驅(qū)動和控制具有較小的啟動電流、較大的交流工作電壓的感性負載的裝置及方法。本發(fā)明 適用的感性負載例如是接觸器或繼電器等產(chǎn)品中的螺線管等等。
背景技術：
隨著電氣自動化的發(fā)展，接觸器或繼電器等元器件在工業(yè)和一般家用電器產(chǎn)品上 得到了廣泛的應用。控制接觸器或繼電器等元器件的通/斷動作進而控制相應的電器產(chǎn)品 的期望的正確動作。接觸器或繼電器等元器件通常包括一螺線管，作為控制端；一機械開 關組件。在接觸器或繼電器等元器件的螺線管兩端施加交流電壓后(通常額定為220V或 110V)，螺線管產(chǎn)生磁場，使得機械開關組件能夠按照要求進行通/斷動作。接觸器或繼電 器等元器件的螺線管對于交流電壓來說是一種交流感性負載。 目前控制接觸器或繼電器等元器件的通/斷動作，主要是通過一光控可控硅控制 普通可控硅導通或截止進而控制接觸器或繼電器等元器件的通/斷。通過使用一光控可控 硅控制一普通可控硅完成了小驅(qū)動電壓和小控制電流控制一大負載電壓和大負載電流的 轉(zhuǎn)換。 圖1是傳統(tǒng)的用于控制上述交流感性負載的典型驅(qū)動裝置的電路示意圖。如圖1 所示。直流控制信號VDC經(jīng)由輸入電阻器Rin輸入到光控可控硅Ul的輸入端U1_1、U1_2， 光控可控硅Ul的控制輸出端Ul_4的輸出信號被輸入到可控硅SCR的門極，進而控制可控 硅SCR導通，使得感性負載L與交流供電端的火線、中線之間形成回路。并聯(lián)在交流電源的 火線和感性負載L之間的電阻器Rs和電容器Cs組成抑制器，用于抑制感性負載在通電和 斷電過程中產(chǎn)生的電磁干擾。 圖1中，驅(qū)動功耗為光控可控硅U1控制端U1—4和可控硅SCR的門極的功耗之和。 而可控硅SCR門極的電壓是交流電壓，假設220Vac，需要的控制電流最小值為5mA，則僅可 控硅門極的功耗就接近1W 圖1中傳統(tǒng)的交流感性負載的驅(qū)動電路的缺點是所使用的元器件太多，占用電路 板空間，從而導致成本增加，可靠性降低另一方面這種電路的(靜態(tài)和動態(tài))功耗很大，在 產(chǎn)品對熱要求較高的場合并不適用。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述傳統(tǒng)的交流感性負載的驅(qū)動電路的缺點和不足，為了降低成本，減少產(chǎn) 品自身的損耗，提高產(chǎn)品的可靠性，本發(fā)明提出了一種新穎的交流感性負載的驅(qū)動控制裝 置及方法。根據(jù)本發(fā)明的交流感性負載的驅(qū)動控制裝置省略了圖1中的普通可控硅，而直 接用光控可控硅來驅(qū)動感性負載。 具體地，根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供一種用于交流感性負載的驅(qū)動控制裝置，所述 驅(qū)動控制裝置包括光控可控硅，直流控制信號輸入到光控可控硅的輸入端，光控可控硅的
3高壓端連接到交流電源的正極線，其中光控可控硅的控制輸出端的輸出信號直接連接到感 性負載，控制感性負載與交流供電端的火線、中線之間形成回路。 所述驅(qū)動控制裝置還包括并聯(lián)在感性負載和交流電源的正極線之間的抑制器，用
于抑制感性負載在通電和斷電過程中產(chǎn)生的電磁干擾。 所述抑制器由串聯(lián)的電阻器和電容器組成。 根據(jù)本發(fā)明另一個方面，提供一種用于交流感性負載的驅(qū)動控制方法，其特征在 于所述驅(qū)動控制方法包括提供一光控可控硅，用于直接驅(qū)動感性負載。 所述驅(qū)動控制方法還包括提供一并聯(lián)在感性負載和交流電源的正極線之間的抑 制器，用于抑制感性負載在通電和斷電過程中產(chǎn)生的電磁干擾。 根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案，由于省略了普通可控硅驅(qū)動這一中間環(huán)節(jié)，而直接 用光控可控硅來驅(qū)動感性負載，所以根據(jù)本發(fā)明的上述技術方案不僅降低了對產(chǎn)品輸入電 源的要求，而且大大較少了產(chǎn)品的功耗，減少了產(chǎn)品電路板的面積，降低了產(chǎn)品的成本，提 高了時效性。


通過下面結(jié)合附圖對示例實施例的詳細描述，將更好地理解本發(fā)明。應當清楚地
理解，所描述的示例實施例僅僅是作為說明和示例，而本發(fā)明不限于此。本發(fā)明的精神和范
圍僅僅由所附權利要求書的具體內(nèi)容限定。下面描述附圖的簡要說明，其中 圖1是傳統(tǒng)的用于控制交流感性負載的典型驅(qū)動裝置的電路示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于控制交流感性負載的驅(qū)動裝置的電路示意圖；以及 圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于控制交流感性負載的驅(qū)動裝置的一種具體的電路圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細介紹本發(fā)明的示例實施例，其示例在附圖中示出，全部附圖中相同的
引用數(shù)字指代相同的元素。下面參照附圖描述實施例以說明本發(fā)明。 圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于控制交流感性負載的驅(qū)動裝置的電路示意圖。 本發(fā)明所關注的是能否用更簡單的電路實現(xiàn)控制交流電感負載，從而達到降低
產(chǎn)品成本、功耗并提高可靠性的目的。 在根據(jù)本發(fā)明的方案中，為了降低成本和功耗，去除了圖1中的普通可控硅SCR， 而用光控可控硅U1直接控制感性負載L，元器件的減少同時帶來了可靠性的提高。
如圖2所示，直流控制信號VDC經(jīng)由輸入電阻器Rin輸入到光控可控硅Ul的輸入 端Ulj、 U1—2，光控可控硅U1的控制輸出端U1—4的輸出信號直接連接到感性負載L，控制 感性負載L與交流供電端的火線、中線之間形成回路。光控可控硅U1的高壓端Ul—6連接 到交流電源的火線。串聯(lián)在感性負載L和火線之間的電阻器Rs和電容器Cs組成抑制器， 用于抑制感性負載在通電和斷電過程中產(chǎn)生的電磁干擾。 在傳統(tǒng)的驅(qū)動方案中，普通可控硅SCR的導通電流要維持5毫安以上才能使可控 硅SCR可靠地導通，這就增加了整個驅(qū)動電路的動態(tài)功耗。而且，普通可控硅SCR的漏電流 的存在也增加了電路的靜態(tài)功耗。而根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動方案消除了這至少5毫安的普通可 控硅的維持導通電流，同時也消除了普通可控硅的漏電流所產(chǎn)生的靜態(tài)功耗。
而就驅(qū)動功耗而言，圖2中根據(jù)本發(fā)明的用于控制交流感性負載的驅(qū)動裝置的 驅(qū)動功耗僅為光控可控硅U1的功耗，所以可以省掉圖1中可控硅SCR門極的功耗。假設 光控可控硅U1的控制電壓為3. 3V，控制電流為5mA，則光控可控硅Ul的控制功耗僅為 0. 0165W。而圖1中，假設相同的光控可控硅U1的工作參數(shù)，則驅(qū)動功耗接近為1W+0. 0165W =1. 0165W。顯然的是，根據(jù)本發(fā)明的用于控制交流感性負載的驅(qū)動裝置不僅降低了對產(chǎn)品 輸入電源的要求，而且大大較少了產(chǎn)品的功耗。 圖2中根據(jù)本發(fā)明的用于控制交流感性負載的驅(qū)動裝置的負載控制的時效性更 高。當控制信號狀態(tài)改變時，由于圖1的傳統(tǒng)方案中有普通可控硅SCR的存在，感性負載L 的工作狀態(tài)改變要延遲更多的時間。即傳統(tǒng)方案中感性負載L的控制延時二光控可控硅 Ul的延時+普通可控硅SCR的延時。而根據(jù)本發(fā)明的方案中，感性負載L的控制延時二光 控可控硅U1的延時。 圖2中根據(jù)本發(fā)明的用于控制交流感性負載的驅(qū)動裝置的成本更低，因為根據(jù)本 發(fā)明的方案省去了普通可控硅SCR和其相應的幾個限流電阻。同時元器件的減少還使得減 少了產(chǎn)品電路板的面積，這進一步降低了產(chǎn)品的成本。 圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于控制交流感性負載的驅(qū)動裝置的一種實際產(chǎn)品的具體 應用的電路圖。圖3的原理與圖2的完全一致。不再多述。
在圖3的元器件設計選擇中主要考慮兩點 1.首先是光控可控硅U401的選擇問題。光控可控硅U401的選擇應該充分考慮到 以下幾個方面的要素。
感性負載的工作電壓大小，以防止光控可控硅U401過壓損壞。
感性負載的工作電流大小，以防止光控可控硅U401過流損壞。，光控可控硅要選擇合適電壓變化率(即dv/dt參數(shù))，以防止在驅(qū)動過程中的誤動作。 2.然后就是要考慮尖峰抑制電路的設計，即圖中R401和C401的選擇。
R401和C401構(gòu)成的響應時間t選的太大，電磁干擾會導致光控可控硅U401誤動 作；響應時間t選的太小，會導致光控可控硅U401損壞。所以在設計中，需要根據(jù)所選擇 的光控可控硅U401的VDRM(VDRM為可控硅關斷狀態(tài)時兩端峰值電壓)和dv/dt的參數(shù)值 來選擇合適的R401的電阻值和C401的電容值。 在圖3中，EC401是用于交流電源線上器件的雷擊保護，而不是單純感性負載控制 器件的保護。 而對于本領域普通技術人員來說，根據(jù)實際產(chǎn)品設計的需要，可以選擇具有特定 參數(shù)的元器件來實現(xiàn)基于本發(fā)明上述思路的特定實現(xiàn)方案。 綜上所述，可以得到根據(jù)本發(fā)明的用于控制交流感性負載的驅(qū)動方法就是用光控 可控硅直接控制感性負載，而省略了傳統(tǒng)方法中的中間的普通可控硅這一驅(qū)動環(huán)節(jié)。
雖然已經(jīng)圖示和描述了所考慮的本發(fā)明的示例實施例，但是本領域技術人員可以 理解，隨著技術的進步，可以作出各種變更和修改并可以用等價物替換其元素而不背離本 發(fā)明的真實范圍。
權利要求
一種用于交流感性負載(L)的驅(qū)動控制裝置，其特征在于所述驅(qū)動控制裝置包括光控可控硅(U1)，直流控制信號(VDC)輸入到光控可控硅(U1)的輸入端(U1_1、U1_2)，光控可控硅(U1)的高壓端(U1_6)連接到交流電源的正極線，其中光控可控硅(U1)的控制輸出端(U1_4)的輸出信號直接連接到感性負載(L)，控制感性負載L與交流供電端的火線、中線之間形成回路。
2. 如權利要求1所述的驅(qū)動控制裝置，其特征在于所述驅(qū)動控制裝置還包括 并聯(lián)在感性負載(L)和交流電源的正極線之間的抑制器，用于抑制感性負載在通電和斷電過程中產(chǎn)生的電磁干擾。
3. 如權利要求l所述的驅(qū)動控制裝置，其特征在于所述抑制器由串聯(lián)的電阻器(Rs)和 電容器(Cs)組成。
4. 一種用于交流感性負載的驅(qū)動控制方法，其特征在于所述驅(qū)動控制方法包括 提供一光控可控硅(U1，U401)，用于直接驅(qū)動感性負載(L)。
5. 如權利要求4所述的驅(qū)動控制方法，其特征在于所述驅(qū)動控制方法還包括 提供一并聯(lián)在感性負載(L)和交流電源的正極線之間的抑制器，用于抑制感性負載在通電和斷電過程中產(chǎn)生的電磁干擾。
6. 如權利要求5所述的驅(qū)動控制方法，其特征在于所述抑制器由串聯(lián)的電阻器(Rs)和 電容器(Cs)組成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于交流感性負載(L)的驅(qū)動控制裝置及方法。所述驅(qū)動控制裝置包括光控可控硅(U1)，直流控制信號(VDC)輸入到光控可控硅(U1)的輸入端(U1_1、U1_2)，光控可控硅(U1)的高壓端(U1_6)連接到交流電源的正極線，其中光控可控硅(U1)的控制輸出端(U1_4)的輸出信號直接連接到感性負載(L)，控制感性負載L與交流供電端的火線、中線之間形成回路。
文檔編號H03K17/79GK101777897SQ20091000072
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權日2009年1月8日
發(fā)明者徐秀芳, 羅伙根 申請人:施耐德電器工業(yè)公司