一种无触点电力电子开关电路

本实用新型公开了一种无触点电力电子开关电路，包括输入控制信号端以及强电输出端，输入控制信号端以及强电输出端之间由光电耦合器隔离；输入控制信号端包括恒流电路，控制电压通过恒流电路加载到由发光器件与第三电阻组成的串联电路上；强电输出端包括输出端电源、二极管与功率管，功率管的阳极与阴极分别连接输出端电源的两端，输出端电源与功率管的阳极连接的一端通过二极管、光敏器件以及第五电阻连接功率管的控制极，功率管的控制极通过第六电阻连接输出端电源与功率管的阴极连接的一端。本实用新型的无触点电力电子开关电路不但可以用于交流半波可控制电路，且可以使用在脉动的直流控制电路作为开关控制，其抗浪涌电压及电流能力大大提高。

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电路领域，特别是涉及一种电力电子开关。

背景技术

[0002] 目前市场上无触点的电力电子开关应用功能单一，要么只能使用在直流控制电 路，或者要么只能使用在交流回路，无法实现既有交流又可有直流成分的控制电路。

[0003] 目前市场上的电子开关使用在既有交流又有直流的电路里非常容易损坏。特别是 使用在具有纹波的脉动直流电路里，使用场效应管或者IGBT管等做成的直流电子开关损坏 率非常之高，有的甚至上电即损坏。造成损坏的主要原因一方面是由于输出功率管不适用 于具有纹波的直流电路，另一方面是不能承受高于额定电压的反向冲击电压而损坏。

发明内容

[0004] 发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种无触点、可适应 存在浪涌电压及电流的复杂工况、寿命高的无触点电力电子开关电路。

[0005] 技术方案:为实现上述目的，本实用新型的无触点电力电子开关电路包括输入控 制信号端以及强电输出端，所述输入控制信号端以及所述强电输出端之间由光电耦合器隔 离，所述输入控制信号端连接所述光电耦合器的发光器件，所述强电输出端连接所述光电 耦合器的光敏器件;所述输入控制信号端包括恒流电路，控制电压通过所述恒流电路加载 到由所述发光器件与第三电阻组成的串联电路上;所述强电输出端包括输出端电源、二极 管与功率管，所述功率管的阳极与阴极分别连接所述输出端电源的两端，输出端电源与功 率管的阳极连接的一端通过二极管、光敏器件以及第五电阻连接所述功率管的控制极，同 时功率管的控制极通过第六电阻连接所述输出端电源与功率管的阴极连接的一端。

[0006] 进一步地，所述光电耦合器有两个，两个光电耦合器的两个发光器件串联在一起； 两个光电耦合器的光敏器件串联在一起。

[0007]进一步地，所述输入控制信号端还包括LED发光管，所述LED发光管与第二电阻组 成的串联电路与由所述发光器件与第三电阻组成的串联电路并联。

[0008]进一步地，所述光敏器件包括两个相互并联的光敏二极管，且两个所述光敏二级 管的导通方向相反。

[0009]进一步地，所述输出端电源可以为直流电源或交流电源或者直流-交流混合电源； 当所述输出端电源具有直流成分时，所述功率管的阳极与所述二极管的阳极均连接输出端 电源中直流成分的正极。

[0010]进一步地，所述恒流电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻以及第四电阻； 所述第二三极管的集电极连接所述第一三极管的基极，且其集电极同时通过所述第一电阻 连接控制电压的正极;第二三极管的基极与发射极之间连接所述第四电阻，且第二三极管 的基极连接第一三极管的发射极，第二三极管的发射极同时连接控制电压的负极；由所述 发光器件与第三电阻组成的串联电路的一端连接控制电压的正极，另一端连接所述第一三 极管的集电极。

[0011] 有益效果:本实用新型的无触点电力电子开关电路不但可以用于交流半波可控制 电路，而且可以使用在脉动的直流控制电路作为开关控制，其抗浪涌电压及电流能力大大 提高。采用本实用新型的方案无论工作电流多大都能有效保证通态压降是固定的，从而有 效的保证了功率管输出带载电流的稳定性，大大提高了开关使用寿命。

附图说明null实施方式

[0014] 下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

[0015] 如附图1所示的无触点电力电子开关电路，包括输入控制信号端1以及强电输出端 2,所述输入控制信号端1以及所述强电输出端2之间由光电耦合器3隔离，隔离电压可达到 2500VAC。所述输入控制信号端1连接所述光电耦合器3的发光器件31，所述强电输出端2连 接所述光电耦合器3的光敏器件32;所述输入控制信号端1包括恒流电路11，控制电压通过 所述恒流电路11加载到由所述发光器件31与第三电阻12组成的串联电路上;所述强电输出 端2包括输出端电源、二极管21与功率管22,所述功率管22的阳极与阴极分别连接所述输出 端电源的两端，输出端电源与功率管22的阳极连接的一端通过二极管21、光敏器件32以及 第五电阻23连接所述功率管M的控制极，同时功率管22的控制极通过第六电阻24连接所述 输出端电源与功率管22的阴极连接的一端。

[0016]功率管22为本电路的最终输出元件，二极管21、光敏器件32、第五电阻23、第六电 阻24组成的电路构成触发功率管22的驱动电路。优选地，功率管22为晶闸管。

[0017]上述光电耦合器3不仅起到输入端低电压弱信号与输出端高电压的隔离处理作 用，而且是作为导通功率管22的控制开关，为了保证可靠性，所述光电耦合器3有两个，两个 光电耦合器3的两个发光器件31串联在一起;两个光电耦合器3的光敏器件32串联在一起。 所述光敏器件32包括两个相互并联的光敏二极管，且两个所述光敏二级管的导通方向相 反，如此可实现双向导通。

[0018]作为恒流电路的一种实施例，所述恒流电路11包括第一三极管111、第二三极管 112、第一电阻II3以及第四电阻114;所述第二三极管112的集电极连接所述第一三极管ill 的基极，且其集电极同时通过所述第一电阻113连接控制电压的正极;第二三极管112的基 极与发射极之间连接所述第四电阻114，且第二三极管112的基极连接第一三极管111的发 射极，第二三极管112的发射极同时连接控制电压的负极；由所述发光器件31与第三电阻12 组成的串联电路的一端连接控制电压的正极，另一端连接所述第一三极管111的集电极。在 实际使用中，控制信号源产生的控制电压范围为4-32VDC，恒流电路11对光电耦合器3供电， 实现即使控制电压高达32VDC，输入控制的电流永远恒定在允许的范围内，避免因为电压高 而功耗大导致的控制信号源因为过载而损坏。

[0019]本电路的工作原理是：当控制电压输入端得到4-32VDC任意—控制电压值信号时， 光电耦合器3的发光器件31得到电压，光电耦合器3的光敏器件32完成双向导通工作，功率 管22的控制极通过二极管21、光敏器件32、第五电阻23得到单向的触发电流使得功率管22 导通工作。

[0020]所述输入控制信号端1还包括LED发光管I3,所述LED发光管13与第二电阻14组成 的串联电路与由所述发光器件31与第三电阻12组成的串联电路并联。LED发光管13起到信 号开启指示灯的作用，当有控制电压产生时，LED发光管13发光给操作者直观上的提醒。 [0021]所述输出端电源可以为直流电源或交流电源或者直流-交流混合电源；当所述输 出端电源具有直流成分时，所述功率管的阳极与所述二极管的阳极均连接输出端电源中直 流成分的正极。

[0022]作为本实用新型的无触点电力电子开关电路的一个应用实例，如附图2所示的电 路是对三相半波整流后得到脉动直流电压，然后经过此开关控制负载再回到相线。如果此 电路使用一般常规的直流电子开关，由于电路的特殊性电子开关上既有直流又有非常高的 交流电压，因此在工作中非常容易损坏电子开关，有的甚至一上电工作即电子开关就损坏， 给电路设计者在电路的可靠应用带来非常大的困惑，而本开发的新方案有效的解决了这一 技术问题，使用新开发的实施方案能够持续稳定的工作。

[0023]本实用新型的无触点电力电子开关电路不但可以用于交流半波可控制电路，而且 可以使用在脉动的直流控制电路作为开关控制，其抗浪涌电压及电流能力大大提高。脉动 的直流电路一般使用场效应管或IGBT管等作为输出功率管很容易损坏，有的电路甚至上电 即损坏。目前直流大电流的都是采用IGBT管作为输出功率管，IGBT管在工作中随着电流的 增大通态压降也会跟着增大，压降增大带来的发热功耗变大致使输出功率管输出有效带载 电流减小。而使用本方案无论工作电流多大都能有效保证通态压降是固定的，从而有效的 保证了功率管输出带载电流的稳定性，大大提高了开关使用寿命。

[0024]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。