简述“一种双端电子开关电路”应用模块系列
摘要:文章简单论述发明专利“一种双端电子开关电路”技术,介绍基于该基础性、关踺性技术的,己开发的应用模块系列的性能及应用。
1 前言
目前普遍应用的各种电器开关都是机械式:闸刀开关、锨键开关、手柄开关、波段开关、转换开关等,如各建筑内的墙壁开关、家用电器开关、建筑施工电器(电钻、打夯机、吊车、行车、水泵等)等。机械式开关的优点在于:“双端”与负载相串联,使用简便,省线。但缺点太多,特别是由此造成的火灾、爆炸、人身伤亡事故时有发生。其原因在于:①用触点直接接通、断开高压(220伏)、大电流的负载回路,在开、关瞬间,触点打火;②触点易被烧损,弹簧机构易疲劳损坏;③开关与电源火线相联,如有损坏漏电,与墙壁地间打火,进而导致短路事故,或电器外壳带电而造成人身伤亡事故;④不智能。因人的疏忽可能造成电的浪费或发生短路而诱发火灾爆炸事故,设备无法自动断开。
本文所述一种双端电子开关,保留了机械式开关的优点,克服了缺点,无弹簧、无触点、电子化、人性化、智能化,是可以取代机械式电开关的新型“绿色电子器件”,也是各种电器的最佳控制与驱动器。可用于自控领域,将使之控制系统简化,优化,“低碳化”。
2 “一种双端电子开关”课题
双端电子开关,继承机械式开关的优点,克服缺点,并具备智能化,一直是业内人士研究的课题。其双端控制,尽量大的隔离驱动能力,尽量多的控制功能,它是主要研究内容。
(1)“双端控制”(单极式)的难点
1)一般电子开关电路都要求有稳定的工作电压,而“双端电子开关”要取代机械键式开关与负载相串联,其供电是与负载分压所得,在开通状态时,电源电压全部降落在负载上:在关闭状态时,负载上压降近乎零,全部高压加在电子开关电路上,负载的工作状态严重影响电子开关电路的工作电压,使之无法正常工作。所以,一般的电子开关不能与负载串联,必须单独供电,为三端或四端开关,使用麻烦,费线,而且特性不佳。
2)要求双端电子开关的开/关特性要好,即开通时压降越小越好,尽量接近零,其压降越大,正弦波形畸变越严重,产生的干扰谐波越多,这是有指标限制的,一般不能超过2.5V;在关状态时,要求静态电流、静态功耗越小越好,否则会使其串联的负载无法关闭,特别是小耗能负载,如电子荧光灯、蜂鸣器、小继电器等,静态时仍将闪烁、低鸣、振动;而且静态耗能是很大的浪费。例如现今楼道所用的各种延时照明开关,有触摸式、声光控式、感应式等,只能用于耗能大的白炽灯,均不能用于电子荧光灯等各种节能灯具,就是因为它们的开/关特性太差。而上述要求在电路设计上是互相矛盾的。
(2)“驱动”环节是电力电子开关中比较麻烦的,隔离驱动通常要借助触点控制的中间继电器,耗资、耗电且体积大;或用固体继电器,还得取用大于5V的电压,大于5毫安的直流,其体积也不小。“双端电子开关”的工作压降,限制在2.5vac以下,要自身实现很大的驱动能力并不容易。
(3)电子化可以实现许多控制功能,但由于双端开关的工作特点:开关与负载分压,互相影响,互相制约;开关电流与负载同一,相互依存,要实现各种控制功能非常难。如“调压”,要改变开关的压降来实现负载上电压的变化,而反过来负载上电压的变化,又会影响开关上的电压。
该发明揭示了“双端开关”电源环节的基础性、关键性电路,要构成各种应用的“双端电子开关”还必须反复实践,潜入其深层,解决某些难点才能成功。现已开发的应用模块系列如下文所述,可特别用于建筑智能电气。
3 万用双端电子开关模块
它是一种控制与驱动能力很强的通用性“双端电子开关模块”,其特点如下:
(1)模块引出有两个输出端子OUTPUT,与负载相串联即可取代机械式电开关,而不必改变原线路。多个控制端子CONTROL及COM(O)端子,状态指示端子。
(2)各控制端子与高压相隔离,不打火、不电人。
(3)静态功耗小于0.02W,可以控制极小耗能的负载(如电子荧光灯等节能灯具、蜂鸣器),在静态时不会闪烁、低鸣。
(4)驱动能力很强,可以直接驱动数千瓦的负载,而控制电流仅需0.2毫安(自供或它供),可与TTL开关相兼容。
(5)开、关特性好:开通压降小于2.5Vac,静态电流微安级,静态功耗小于0.02W.
(6)控制电路有短路保护。
(7)多种控制功能,并适应各种操控手段及自控需求,即可“万用”。
凡本网注明“来源:阿拉丁建筑电气网”的所有作品,版权均属于阿拉丁建筑电气网,转载请注明。