阅读说明：本技术 一种接触器线圈隔离控制电路及其隔离控制方法 (Contactor coil isolation control circuit and isolation control method thereof ) 是由 符恩亮 尹向阳 周灿荣 于 2019-11-20 设计创作，主要内容包括：一种接触器线圈隔离控制电路及其隔离控制方法,适用于隔离或快速关断开关管,尤其适用于接触器的线圈控制。具体电路包括光耦U1,电容C1,开关管TR1,开关管TR2,二极管D1。本发明能将接触器的控制电路与开关管隔离,同时,还能实现开关管的快速关断,从而使接触器线圈快速放电,最终实现接触器的快速关断。本发明能增长接触器的使用寿命；本发明电路所用的器件较少,能小型化产品,降低成本。(A contactor coil isolation control circuit and an isolation control method thereof are suitable for isolating or quickly switching off a switch tube, and are particularly suitable for coil control of a contactor. The specific circuit comprises an optocoupler U1, a capacitor C1, a switching tube TR1, a switching tube TR2 and a diode D1. The invention can isolate the control circuit of the contactor from the switch tube, and can realize the quick turn-off of the switch tube, thereby quickly discharging the coil of the contactor and finally realizing the quick turn-off of the contactor. The invention can prolong the service life of the contactor; the circuit of the invention uses fewer devices, can miniaturize products and reduce cost.)

一种接触器线圈隔离控制电路及其隔离控制方法

技术领域

本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种接触器线圈隔离控制电路及其隔离控制方法。

背景技术

在开关电源的接触器领域，接触器断开瞬间，其触头上的大电流断开，会产生电弧，该电弧会对触头进行氧化，关断时间越慢，氧化时间越长，触头越容易损坏。所以本领域需要开关管快速关断以实现接触器电感在输入电压掉电时快速放电，最终达到接触器斜铁的快速分离效果。

传统节能型接触器的放电回路如图1所示，线圈中的能量只能通过二极管压降至0.7V续流释放，延时时间长达150ms。该延时时间直接且严重影响触头的使用寿命：延时时间越长，触头被氧化得越明显，其寿命越短。

现有快速关断电路有以下不足：

1、其控制电路没有和开关管进行隔离，当开关管栅极电压较高时，无法保护快速关断电路及与开关管有电气连接的控制芯片；

2、其快速关断原理是在线圈两端增加一个电压，电压值为稳压管稳压值，当稳压值较小时快速关断效果不明显，当稳压值太大时稳压管的成本高及体积较大。

发明内容

有鉴于此，本发明要提出一种接触器线圈隔离控制电路及其隔离控制方法，在接触器可以快速关断的同时，还可以对开关管和接触器的控制电路进行隔离，另外，达到减少器件数量、产品成本更低、体积更小的目的。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种接触器线圈的隔离控制电路，包括光耦U1，电容C1，开关管TR1，开关管TR2，二极管D1；

光耦U1含输入端与输出端，具体包括脚1、脚2、脚3、脚4，脚1、脚2是输入引脚，脚3、脚4是输出引脚；脚1连接接触器的信号端口CTRL1，脚2连接接触器的信号端口CTRL2；脚3电联接开关管TR1的栅极，脚4连接电容C1的一端、二极管D1的阳极、开关管TR1的源极；

电容C1的另一端电联接接触器的信号VDD，且连接脚3与开关管TR1的栅极的连接点；二极管D1的阴极连接接触器的输入信号Vin，其连接点作为第一连接端口；开关管TR2的漏极连接开关管TR1的漏极，其连接点作为第二连接端口，开关管TR2的栅极连接接触器的信号端口CTRL3，接入PWM信号，开关管TR2的源极接地；第一连接端口与接触器线圈的一端连接，第二连接端口与接触器线圈的另一端连接。

作为脚3电联接开关管TR1的栅极的一种方式，脚3通过电阻R1连接开关管TR1的栅极。

作为电容C1的另一端电联接接触器的信号VDD的一种方式，电容C1的另一端通过二极管D2连接接触器的信号VDD，二极管D2的阳极连接信号VDD，二极管D2的阴极连接电容C1的另一端。

本发明还提供一种适用于上述接触器线圈隔离控制电路的隔离控制方法，包括如下阶段：

第一阶段，当接触器吸合或吸持时，通过连接输入引脚的信号端口CTRL1和信号端口CTRL2控制光耦U1的输出引脚呈高阻抗断路状态，通过信号VDD控制开关管TR1处于导通状态，保证接触器正常工作；

第二阶段，当接触器关断时，通过连接输入引脚的信号端口CTRL1和信号端口CTRL2控制光耦U1的输出引脚呈低阻抗短路状态，从而控制开关管TR1快速关断，实现接触器主触头快速弹开。

作为第一阶段的具体实现过程：信号端口CTRL1和信号端口CTRL2状态保持一致，使得光耦U1的输入端没有电流流过。

作为第二阶段的具体实现过程：信号端口CTRL1和信号端口CTRL2中的一个发生信号瞬变，使得光耦U1的一输入引脚电平高于另一输入引脚，光耦U1的输入端有电流流过。

优选地，连接输入引脚的信号端口CTRL1和信号端口CTRL2，均为电平瞬变端口。

术语解释：

电联接：包括直接或间接连接，并且还包括感应耦合之类的连接方式，比如，本发明中记载的“脚3电联接开关管TR1的栅极”，是直接连接，当所述脚3和开关管TR1的栅极之间再连接电阻R1时，是属于间接连接。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1.利用光耦，实现开关管的隔离与快速关断，增加接触器的使用寿命；

2.电路结构简单，使用器件较少，使产品更小型化，也降低生产成本。

附图说明

图1为现有接触器节电电路的电路原理图；

图2为本发明第一实施例的电路原理图；

图3为本发明第二实施例的电路原理图；

图4为本发明第三实施例的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明电路进行说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明电路。

第一实施例

图2为本发明第一实施例的电路原理图，如图所示，接触器线圈隔离控制电路包括光耦U1，电容C1，开关管TR1，开关管TR2，二极管D1；

光耦U1含输入端与输出端，具体包括脚1、脚2、脚3、脚4，脚1、脚2是输入引脚，脚3、脚4是输出引脚；脚1连接接触器的信号端口CTRL1，脚2连接接触器的信号端口CTRL2；脚3连接开关管TR1的栅极，脚4连接电容C1的一端、二极管D1的阳极、开关管TR1的源极；

电容C1的另一端连接接触器的信号VDD，且连接脚3与开关管TR1的栅极的连接点；二极管D1的阴极连接接触器的输入信号Vin和接触器线圈L1的一端；开关管TR2的漏极连接开关管TR1的漏极和接触器线圈L1的另一端，开关管TR2的栅极连接接触器的信号端口CTRL3，接入PWM信号，开关管TR2的源极接地。

本发明第一实施例的工作原理如下：

在接触器正常工作时，信号端口CTRL1和信号端口CTRL2的状态一致，光耦U1输入端不流过电流，光耦U1输出端从而截止，呈现高阻抗状态。开关管TR2导通，信号VDD给电容C1进行充电，其中信号VDD电压大于开关管TR1的开通的阈值电压，开关管TR1在正常工作时处于一致导通状态，对线圈进行续流。

当接触器电源信号关断时，开关管TR2关断，同时，信号端口CTRL1和信号端口CTRL2中的一个，其信号状态发生翻转，使光耦U1的脚3、脚4导通，短路开关管TR1的栅、源极，使开关管TR1快速关断，为线圈提供一个高阻抗通路，使线圈能量快速释放，接触器快速断开。

具体的，信号端口CTRL1和信号端口CTRL2都为高电平，在接触器正常工作时，光耦U1的脚1和脚2输出信号同为高电平，光耦U1输入端不流过电流，输出端高阻抗状态。在接触器电源关断瞬间，信号端口CTRL2电平状态发生翻转，变为低电平，信号端口CTRL1状态不变，使得光耦U1的输入端流过电流，输出端呈低阻抗通路，开关管TR1断开，为线圈提供高阻抗通路。线圈能量瞬间释放，接触器快速断开。

当信号端口CTRL1和信号端口CTRL2同为低电平时，与上述过程不同的是，关断时信号发生翻转的是信号端口CTRL2。

本实施例中，第一开关管TR1具体实现方式可以是MOS管，也可以是三极管；控制信号端口可以是以上几种方式，但不限于上面的几种。

第二实施例

图3为本发明第二实施例电路原理，如图所示，与第一实施例不同的是，接触器线圈隔离控制电路还包括电阻R1，脚3通过电阻R1连接开关管TR1的栅极。

增加电阻R1后，可以控制流过光耦U1输出端的电流，保证光耦不损坏。同时可以调整开关管TR1的断开时间。更好地控制线圈关断时间。

本发明第二实施例的原理同第一实施例。

第三实施例

图4为本发明第三实施例电路原理，如图所示，与第二实施例不同的是，接触器线圈隔离控制电路还包括二极管D2，电容C1的另一端通过二极管D2连接接触器的信号VDD，二极管D2的阳极连接信号VDD，二极管D2的阴极连接电容C1的另一端。

增加了二极管D2，对开关管TR1栅极的高电压进行隔离，有效的减小了信号VDD的耐压。

本发明第三实施例的原理同第一实施例。

以上仅是本发明的优选实施方式，需要特别指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，凡是运用了本发明思路的电路都在本发明的权利范围内。