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专利名称：开关器件闭合不良检测电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关器件闭合不良检测电路，属于电气电子应用技术领域。
背景技术：
在如变频器、感应加热、不间断电源等带有交流-直流转换电路的电力电子系统 中，为了平滑整流电压波形、减少直流电压纹波，直流侧一般需要连接较大容量的电解电 容。电解电容在电源投入前两端电压几乎为零，这样开关合闸瞬间将会产生很大的浪涌冲 击电流。该浪涌电流容易造成整流桥、电解电容等的损坏。为此，一般在开关两端并联一个 浪涌电流抑制电阻，如附图1所示。在投电瞬间，开关SW断开，电流经过浪涌电流抑制电阻 Rin给电解电容和负载电路充电。由于电阻的存在，浪涌电流被大大减小。待电容电压上升 到一定值后，合上开关，系统进入正常供电状态。然而，由于开关器件本身质量问题或者使用场所的环境恶劣等因素影响，开关在 合上后，其上下触点可能会产生闭合不良的现象，导致接触电阻增大。当有大电流流过时， 开关器件上的功耗将急剧增加，引起开关触点烧坏，严重时，开关元件发热时间过长，会引 燃器件本身和周围电路、电线等物件，造成火灾事故。为了防止这类事故的发生，有些系统选用自带触点吸合检测功能的开关元件，有 些系统选用质量上乘的国际名牌开关。这些方案的确可以提高开关电路的安全性，但会大 大增加系统的成本。
发明内容本实用新型旨在提供一种简单实用的开关器件闭合状况检测电路，在开关器件工 作不良或失效时发出报警信号。电路构成简单、成本低廉，可有效提高开关电路的可靠性。本实用新型电路并联在开关器件SW两端，包括限流电路、过电流保护电路和触发 电路三个电路单元。上述限流电路单元由电阻Rl组成，其一端与开关器件SW的a触点相连，另一端与 所述过电流保护电路中的电阻R2连接。上述过电流保护电路单元包括电阻R2、三极管Ql和Ql的基极驱动电路G1。所述 电阻R2的一端连接Ql基极驱动电路并连接到电阻R1，另一端连接Ql的集电极。三极管 Ql的发射极和Ql基极驱动电路的负极连接到开关SW的b触点。上述触发电路单元包括三极管Q2、Q2的基极驱动电路G2、光电耦合器PC、直流电 源VCC-GND和电阻R3。所述光电耦合器PC的发光侧正极与上述过电流保护电路单元三极管 Ql的集电极相连，PC的发光侧负极与所述三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的发射极连 接三极管Ql的发射极。光电耦合器PC的受光侧正极通过电阻R3连接到直流电源VCC-GND 的正极VCC并作为本实用新型的信号输出端，PC受光侧的负极接到电源VCC-GND的负极 GND。Q2基极驱动电路G2 —端连接在光电耦合器PC的发光侧正极，另一端连接到三极管 Q2的发射极。
3[0010]上述触发单元的另一种电路形态是电路仅由三极管Q2、Q2的基极驱动电路G2、 电阻R3和直流电源VCC-GND组成。所述三极管Q2的集电极通过电阻R3连接到直流电源 VCC-GND的正极VCC，并作为本实用新型的信号输出端，Q2的发射极与直流电源VCC-GND的 负极GND相连，并共同连接到开关器件SW的b触点。Q2基极驱动电路G2 —端连接在三极 管Q2的集电极，另一端连接到Q2的发射极。本实用新型的工作原理是当开关器件SW工作中产生闭合不良的现象时，其两端 电压在由电阻R1、电阻R2、三极管Q2的基极驱动电路G2形成的回路中产生电流，当该电流 达到一定值时，G2驱动三极管Q2导通，光电耦合器PC发光侧有电流流过而发光，PC受光侧 接收到此光电信号后其内部三极管导通，受光侧正极电平由高变低，亦即本实用新型的输 出信号由高电平变为低电平。通过检查该信号电平的变化，可判断开关器件是否存在闭合 不良的现象。对于触发单元没有光电耦合器的电路形态，三极管Q2导通后其集电极电平由 高变为低，同样导致本实用新型输出信号的电平变化。电阻Rl用于限制流过触发电路元器 件上的电流。电阻R2用于检测流过触发单元的电流，当此电流达到过电流保护阈值时，三 极管Ql的基极驱动电路工作，驱动三极管Ql导通，使大电流通过电阻Rl和三极管Ql回到 开关SW侧主电路中去，从而保护触发电路免受大电流冲击。

图1 电源投入时带有浪涌电流抑制功能的交流整流系统。图2 本实用新型涉及的一种带有光电耦合器(亦即所谓的绝缘型)开关闭合状 况检测电路图例。图3 本实用新型涉及的一种不带光电耦合器(亦即所谓的非绝缘型)开关闭合 状况检测电路图例。
具体实施方式
如图2所示，一种开关器件闭合不良检测电路，包括限流电路单元、过电流保护 电路单元和触发电路单元。限流电路单元包括电阻Rl (IOkQ)；过电流保护电路单元包 括电阻R2(20Q)、三极管Q1(2SC2712)和Ql基极驱动电路G2 ；触发单元包括光电耦合器 PC(TLP181GR)、三极管Q2 (2SC6026)和Q2基极驱动电路G2、电阻R3 (2. 2k Ω )、直流电源 VCC(5V)。将本实用新型电路与开关元件SW(PCD124D1M)和浪涌电流抑制电阻Rin (75 Ω ) 并联，检测电路的输出端接至同样由直流电源VCC供电的DSP或MCU等控制芯片。当开关 合上后控制芯片检测到输入信号电平反转时，即表明检测电路检测到了开关闭合不良之故 障。为了防止触发电路因电路噪声产生错误的报警信号或者过流保护电路的误保护动作， 在检测电路输出端与直流电源GND之间或者在保护电路电阻R2两端可能需要但不是必须 各增加一个陶瓷滤波电容(InF)。本电路适合于开关器件供给的负载为容性负载或有源性可控负载，即开关断开状 态没有高电压持续存在于开关器件两端。所述开关器件可以是继电器、接触器、断路器等各 种用于电路通断控制的开关器件。
权利要求1.开关器件闭合不良检测电路，其特征是所述电路并联在开关器件SW两端，由限流电 路、过电流保护电路和触发电路等三个电路单元组成。
2.根据权利要求1中所述的开关器件闭合不良检测电路，其特征是限流电路包括一个 电阻R1，R1 —端连接开关器件SW的a触点，另一端连接所述过电流保护电路中的电阻R2。
3.根据权利要求1中所述的开关器件闭合不良检测电路，其特征是过电流保护电路包 括电阻R2和三极管Ql以及Ql的基极驱动电路G1，电阻R2的一端连接上述电阻Rl和Ql 基极驱动电路G1，另一端连接Ql的集电极，Ql的发射极和Ql基极驱动电路的负极连接到 开关器件SW的b触点。
4.根据权利要求1中所述的开关器件闭合不良检测电路，其特征是触发电路输出端有 绝缘和非绝缘两种电路形态，绝缘型检测电路包括光电耦合器PC、三极管Q2、Q2的基极驱 动电路G2、电阻R3和直流电源VCC-GND等组成，光电耦合器PC的发光侧正极连接上述电 阻R2的一端，负极连接到三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接三极管Ql的发射 极并共同连接到开关器件SW的b触点，光电耦合器PC的受光侧正极通过电阻R3连接到 直流电源VCC-GND的正极VCC，作为本实用新型的信号输出端，受光侧负极连接到直流电源 VCC-GND的负极GND ；非绝缘型检测电路包括三极管Q2、Q2的基极驱动电路、电阻R3和直 流电源VCC-GND等组成，三极管Q2的集电极通过电阻R3连接到直流电源VCC-GND的正极 VCC，作为本实用新型的信号输出端，三极管Q2的发射极连接直流电源VCC-GND的负极GND 并共同连接到开关器件SW的b触点。
专利摘要本实用新型提供了一种用于检测开关器件(电子式或机械式)闭合状况良否的电路，属于电气电子应用技术领域。该检测电路并联在开关器件的两端，由限流电路单元、过电流保护电路单元和触发电路单元三部分组成。当开关器件工作中因触点闭合不良而使其两端电压超过一定值时，检测电路输出信号电平发生反转，给主电路控制器报警，使其切断电源，防止开关和周围器件发热烧损乃至整个电路燃烧事故的发生。该检测电路结构简单、所用元器件数量少、成本低廉，可有效提高开关电路工作的可靠性。
文档编号G01R31/02GK201780345SQ200920284578
公开日2011年3月30日 申请日期2009年12月12日 优先权日2009年12月12日
发明者周亚军, 孔小明, 戴政 申请人:江苏仁源电气有限公司