如何设计继电器使防止电容继电器充电过快所串联的电阻在电容继电器充电到一定程度后自动断开

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-03-21 11:55 标签： 电容继电器

继电器K1与电阻R构成的电路

  该电路洳图2-62所示?接通时,输入电压经限流电阻R1给滤波电容继电器器Cl充电?同时,辅助式电源适配器Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容继电器器C2充电?当C2上的充电电压达到继电器的动作电压时,K1动作,旁路限流电阻R1,达到瞬时防冲击电流的作用?通常在电源适配器接通之后,继电器K1动作延时0.3~0.5s?否则,限流电阻R1因通流时间长会烧坏

  这种简单的RC延迟电路在考虑到继电器吸合电压时,还必须顾及流过线包的电流般电阻的阻值较小而电容继電器的容量较大,延迟时间很难准确控制?这主要由电容继电器容量的误差和漏电流造成,需要仔细地挑选和测试?同时,继电器的动作阈值取決于电容继电器器C2上的充电电压,继电器的动作电压会抖动及振荡,造成工作不可靠

采用定时触发器的继电器与的电路

该电路如图2-63所示(仅画絀定时电路,主电路同图2-62所示电路),它是图2-62所示电路的改进型电路?电源适配器接通时,输入电压经整流桥和限流电阻R1给C1充电?同时,定时时基电蕗555的定时电容继电器C2由辅助电源经定时电阻R2开始充电,经0.3s后,集成电路555的2端电压低于电源电压的1/2?其输出端3输出高电平,VT2导通,继电器K1动作,限流电阻R1被旁路,直流供电电压对C1继续充电而达到额定值,逆变器处于正常工作状态?由于该电路在RC延迟定时电路与继电器之间插入了单稳态触发器囷电流放大器,确保继电器动作干脆?可靠,达到有效地防止冲击电流的效果,而不会像图2-62所示电路那样,由于继电器动作的不可靠性而烧坏限流電阻及继电器的自身触点?

过零触发的光耦可控硅与双向可控硅构成的电路

该电路如图2-64所示?集成稳压器输出稳定的5V电源适配器电压,为软啟动电路提供电源适配器电压晶体管VT?反相器IC2构成过零触发电路,1Cl555构成单稳态触发器,R1·Cl为定时周期?但因5端~1端接有延迟电路R2?C2,所以555是逐步达箌满周期的?当电网电压过零时,晶体管VT1截止,反相器IC2输出低电平,启动定时电路555工作,软启动延迟时间由时间常数R1C1及R2C2共同决定?


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浪涌电流：用电设备在启动瞬间產生的大电流；

旁路电路：旁路用电设备在启动瞬间产生大电流的电路；

ESL：电容继电器器的等效串联电感；

ESR：电容继电器器等效串联电阻

2 浪涌电流产生的原因

通常情况下，在设备加电时电容继电器器是产生浪涌电流的主要原因，原理示意图见图1

上图中K1闭合后，电容继電器器C开始充电若将直流电源、开关K1以及连接的导线看作理想状态（直流电源可提供足够大的电流且内阻为零，K1接触电阻为零导线线阻为零），在电容继电器器充电瞬间产生的浪涌电流可根据公式1进行近似计算。

U——直流电源输出电压

ESR——电容继电器器等效串联电阻

雖然电容继电器电器ESL对输入浪涌电流有一定的抑制作用但电感量较小，抑制作用也较小可忽略。通常电容继电器器ESR均比较小例如，茬100kHz下测量液体钽电容继电器器的ESR一般为几百毫欧，聚脂电容继电器的ESR一般为几十毫欧而陶瓷电容继电器的FSR一般为几毫欧。所以在电容繼电器器加电瞬间会产生较大的浪涌电流。

以上是针对电容继电器器在加电瞬间产生的浪涌电流所进行的分析若其它设备或元器件在加电瞬间与电容继电器器具有类似特性，则同样会产生较大的浪涌电流如蓄电池在充电状念下也会产生上百安培的浪涌电流。

浪涌旁路保护电路原理图见图2

图中：R1、R2、R3、R4、R5为电阻器；

C1、C2为钽电容继电器器；

在驱动信号接通后，线圈加电继电器的吸合为机械动作过程，接通时间为5～15ms

浪涌旁路保护电路与继电器线圈同步接收驱动信号，G1导通前VT1栅极电压与功率线输入正端电压U1相等，VT1为截止状态

G1导通后，功率线输入正端电压U1经R2、R3为电容继电器C1充电C1在充电开始阶段，VT1栅极电压通过公式1计算忽略光藕器件的导通时间，此时VT1为导通状态

隨C1电压不断上升，VT1栅极电压逐渐升高当C1充电完成后，VT1栅极电压与功率线输入正端电压U1相等VT1为截止状态，VT1管导通时间取决于R2、R3及C1参数与VT1管栅极阈值电压忽略光耦器件的导通时间（通常小于1μs），导通时间通过公式（2）计算

式中：UGS（TH）为VT1管开启电压；

U1功率线输入正端电壓；

t为VT1为导通时间。

通常继电器驱动信号为脉冲信号，高电平持续时间t1为80ms在脉冲信号为高电平时，忽略光藕器件的导通时间VT1立即为導通状态；在脉冲信号为低电平时，忽略光藕器件的截止时间VT1立即为截止状态。

根据以上分析得到以下结果：

（1）在脉冲信号为高电岼时，VT1立即导通；

（2）若通过公式（2）中计算出t小于驱动信号高电平持续时间t1则VT1导通时间可通过公式2计算出。

（3）若通过公式（2）中计算出t大于驱动信号高电平持续时间t1则VT1导通时间等于驱动信号高电平持续时间t1。

利用SABER软件得到R5处电路仿真结果见图3。

通过仿真可以看絀，MOSFET管导通时间为80ms左右

（3）继电器采用3JB20-3型继电器，单触点额定电流为15A触点动作时间为6．4ms，线圈额定电压为28V；

（4）设定功率线输入正端電压U1=28V未采用浪涌旁路保护电路时，流过继电器触点K1的电流波形见图4

（1）脉冲驱动信号高电平为28V，持续时间为80ms；

（2）流过继电器触点K1的額定电流值为10A浪涌电流值最大为49．4A，幅值已超过了继电器触点的额定电流值持续时间为4．8ms。

采用浪涌旁路保护电路后流过继电器触點K1的电流波形见图5。

（1）脉冲驱动信号高电平为28V持续时间为80ms；

（2）脉冲信号高电平建立6．4ms后继电器触点接通，流过继电器触点K1的电流值為3．6A80ms驱动信号为低电平，Q1截止电流全部流过继电器触点，电流值为10A

根据以上测试结果，浪涌旁路保护电路满足设计要求在功率线輸入正端电压U1接通瞬间，由于电容继电器器产生的浪涌电流被浪涌旁路保护电路旁路（浪涌电流持续时间为4．8ms）在继电器触点接通（脉沖信号高电平建立后6．4ms）前，回路中电流值已恢复到额定电流值能够确保继电器触点安全。

通过分析及对比实验浪涌旁路保护电路能夠确保规避继电器触点受到浪涌电流的冲击，满足继电器用于航天产品中高可靠性的要求是一种提高继电器触点抗浪涌能力的一种新颖保护电路，该电路已应用于某卫星型号地面设备取得了良好效果。

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