用于隔離高壓功率控制元件的方法和裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種用于隔離高壓功率控制元件的方法和裝置。以下所描述的設(shè)備和方法用于使用商用低壓和低成本繼電器的高壓控制電路。使用商用開(kāi)關(guān)繼電器的低壓控制系統(tǒng)用于通過(guò)隔離層控制和切換隔離低壓電源。所述隔離低壓電源用于驅(qū)動(dòng)控制施加至高壓負(fù)載的高壓功率的商用開(kāi)關(guān)繼電器。增加通過(guò)隔離層控制的所述隔離低壓電源，使得可以使用商用低壓部件來(lái)切換諸如347VAC等高壓功率而不違背保險(xiǎn)公司實(shí)驗(yàn)室的間隔或測(cè)試要求。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
用于隔離高壓功率控制元件的方法和裝置相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求于2011年7月27日提交的同時(shí)待審的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)61/512323的優(yōu)先權(quán)。
以下所描述的本專(zhuān)利技術(shù)涉及電控制領(lǐng)域，更具體地，涉及對(duì)于控制電負(fù)載的高壓繼電器驅(qū)動(dòng)電路的控制。
技術(shù)介紹
為了安全操作，需要對(duì)高壓繼電器進(jìn)行物理隔離。保險(xiǎn)公司實(shí)驗(yàn)室(UnderwritersLaboratories)最近提高了其對(duì)于347VAC系統(tǒng)的間距和測(cè)試要求。保險(xiǎn)公司實(shí)驗(yàn)室要求在高壓與任何可能和人(例如，安裝人員或用戶(hù))接觸到的部件之間存在特定的物理間距。通常，保險(xiǎn)公司實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為通常小于等于42.5VDC和小于等于30VAC的低壓電路可與人接觸。因?yàn)閺牡蛪壕€(xiàn)圈接觸部到高壓繼電器接觸部的距離通常小于所要求的最小間距，所以普通商用繼電器不符合該高壓間距要求。現(xiàn)有的特殊繼電器是保險(xiǎn)公司實(shí)驗(yàn)室所列出的用于347VAC操作的繼電器，但是這些繼電器比所要滿(mǎn)足的間距要求大得多，成本是普通商用繼電器的三至四倍，并且通常是不期望的閂鎖型繼電器。在繼電器控制電路中，例如6-24V直流或交流的低壓線(xiàn)圈由低壓控制電路驅(qū)動(dòng)以在該線(xiàn)圈中形成電流，從而形成將連接至一個(gè)高壓接觸部的繼電器接觸部銜鐵拉向另一開(kāi)路高壓接觸部的磁場(chǎng)，從而使繼電器接觸部閉合并形成閉合高壓電路。這使得一個(gè)繼電器接觸部上的高壓電源可以連接至與其它接觸部連接的負(fù)載以便控制至負(fù)載的功率。在照明控制中，24VDC是非常普通的操作電壓，因此發(fā)現(xiàn)由24V電源驅(qū)動(dòng)的繼電器線(xiàn)圈是很常見(jiàn)的。大多數(shù)商用繼電器是保險(xiǎn)公司實(shí)驗(yàn)室對(duì)于普通美國(guó)操作電壓(例如，120VAC或277VAC)所列出或定級(jí)的繼電器，這是因?yàn)榈蛪壕€(xiàn)圈與高壓繼電器接觸部之間的物理間隔符合保險(xiǎn)公司實(shí)驗(yàn)室對(duì)于間距的要求，但是這些間距并不適合于對(duì)347VAC的控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
以下所描述的設(shè)備和方法用于使用商用低壓和低成本繼電器的高壓控制電路。使用商用開(kāi)關(guān)繼電器的低壓控制系統(tǒng)用于通過(guò)隔離層控制并切換隔離低壓電源。所述隔離低壓電源用于驅(qū)動(dòng)控制施加至高壓負(fù)載的高壓功率的商用開(kāi)關(guān)繼電器。增加通過(guò)隔離層控制的所述隔離低壓電源，使得可以使用商用低壓部件來(lái)切換諸如347VAC等高壓功率而不違背保險(xiǎn)公司實(shí)驗(yàn)室的間隔或測(cè)試要求。在所描述的隔離高壓控制電路中，例如24VDC，從概念上說(shuō)，隔離控制功率電路中的所有元件都暴露于來(lái)自保險(xiǎn)公司實(shí)驗(yàn)室測(cè)試觀(guān)點(diǎn)的高壓。使用隔離的24VDC電源而不是使用暴露的低壓電源，來(lái)對(duì)隔離功率電路的繼電器線(xiàn)圈進(jìn)行供電。為了仍然允許由低壓控制電路進(jìn)行控制，光隔離器或其它合適的隔離部件用于從暴露的低壓系統(tǒng)發(fā)送控制信號(hào)穿過(guò)例如光隔離等合適的隔離阻擋至隔離高壓系統(tǒng)，以控制“熱”繼電器線(xiàn)圈。由于認(rèn)為隔離繼電器線(xiàn)圈和隔離繼電器接觸部?jī)烧呔挥陔娐返母邏簜?cè)，因此可以在隔離高壓應(yīng)用中使用普通商用繼電器。這節(jié)省了大量成本并且允許使用較小的商用繼電器，從而可以使產(chǎn)品制造得更小，例如，適合于如某些地方性建筑法規(guī)所要求的那樣安裝在標(biāo)準(zhǔn)接線(xiàn)盒內(nèi)部。附圖說(shuō)明圖1是多層隔離功率控制系統(tǒng)的框圖。圖2是圖1的隔離低壓電源的示意圖。具體實(shí)施方式在圖1中，多層功率控制系統(tǒng)10包括第一控制系統(tǒng)12，第一控制系統(tǒng)12是通過(guò)隔離元件16來(lái)控制高壓功率系統(tǒng)14的低壓控制系統(tǒng)。低壓控制系統(tǒng)12包括低壓電源12P和產(chǎn)生低壓控制信號(hào)13的控制元件17。控制元件17可以是任何適合的用戶(hù)控制裝置，諸如按鈕、開(kāi)關(guān)、繼電器或其它電開(kāi)關(guān)裝置等。可以將低壓控制系統(tǒng)12的一些或全部元件封裝在常規(guī)接線(xiàn)盒或開(kāi)關(guān)盒中。隔離元件16可以是任何合適的控制信號(hào)隔離器，諸如光隔離器等。隔離元件16將低壓控制信號(hào)13隔離并轉(zhuǎn)化為施加至高壓功率系統(tǒng)14的一個(gè)或多個(gè)隔離控制信號(hào)13H。高壓功率系統(tǒng)14是包括隔離低壓電源18和諸如繼電器19等的隔離開(kāi)關(guān)或控制元件的控制系統(tǒng)。隔離控制元件可以是諸如繼電器19等單個(gè)元件，或者可以是任何合適的開(kāi)關(guān)或控制電路，諸如晶體管開(kāi)關(guān)電路、三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件開(kāi)關(guān)電路、可控硅開(kāi)關(guān)電路或光隔離器開(kāi)關(guān)電路等。圖2中示出了電源18，并且電源18將來(lái)自端子15A和15B的控制功率18C施加至繼電器19，繼電器19由隔離控制信號(hào)13H控制，以產(chǎn)生施加至諸如負(fù)載繼電器22等負(fù)載開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)19C，負(fù)載繼電器22將高壓功率從高壓供電裝置20切換至負(fù)載21。可以將諸如金屬氧化物變阻器或扼流圈等輸入保護(hù)部件23放置在電源18中的線(xiàn)路與中性連接部(分別為連接部24與25)以及位于R164和D36的輸入部之間。當(dāng)切換器U15導(dǎo)通時(shí)，電阻器178和179與齊納二極管Z8結(jié)合來(lái)驅(qū)動(dòng)MOSFETQ34導(dǎo)通。MOSFETQ34給切換器U15提供約500伏的附加電壓擊穿能力。因?yàn)楣β屎涂刂撇考?8、19和22被隔離在高壓系統(tǒng)14中，所以它們是可以使用的商用低壓部件。如果低壓部件與用戶(hù)隔離，則高壓供電裝置20和高壓負(fù)載21可以由較廉價(jià)的低壓部件18、19和22控制。盡管參照研發(fā)所述設(shè)備和方法的環(huán)境描述了所述設(shè)備和方法的優(yōu)選實(shí)施例，但是它們僅僅是本專(zhuān)利技術(shù)原理的示例。各個(gè)實(shí)施例的元件可以并入到每個(gè)其它種類(lèi)中，以獲得這些元件與這種其它種類(lèi)結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)，并且各個(gè)有益的特征可以單獨(dú)用于實(shí)施例中或者互相結(jié)合地用于實(shí)施例中。在不脫離本專(zhuān)利技術(shù)精神和所附權(quán)利要求的范圍的情況下，可以設(shè)計(jì)出其它實(shí)施例和配置。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高壓功率控制系統(tǒng)，包括：低壓控制系統(tǒng)，具有產(chǎn)生低壓控制信號(hào)的低壓電源，所述低壓控制信號(hào)由產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)低壓控制信號(hào)的第一控制元件控制，將所述一個(gè)或多個(gè)低壓控制信號(hào)施加至隔離元件以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)高壓控制信號(hào)；以及隔離控制系統(tǒng)，具有產(chǎn)生隔離低壓控制信號(hào)的低壓電源，所述隔離低壓控制信號(hào)由在所述一個(gè)或多個(gè)高壓控制信號(hào)的控制下的第二控制元件控制，以產(chǎn)生施加至負(fù)載控制元件的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載控制信號(hào)，所述負(fù)載控制元件控制從高壓電源至一個(gè)或多個(gè)高壓負(fù)載的高壓電能的施加。

【技術(shù)特征摘要】
2011.07.27 US 61/512,3231.一種高壓功率控制系統(tǒng)，包括：低壓控制系統(tǒng)，具有連接到第一控制元件的低壓電源，所述第一控制元件用于產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)低壓控制信號(hào)，將所述一個(gè)或多個(gè)低壓控制信號(hào)施加至隔離元件以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)高壓控制信號(hào)；以及隔離控制系統(tǒng)，具有產(chǎn)生隔離低壓控制信號(hào)的低壓電源，所述隔離低壓控制信號(hào)由在所述一個(gè)或多個(gè)高壓控制信號(hào)的控制下的第二控制元件控制，以產(chǎn)生施加至負(fù)載控制元件的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載控制信號(hào)，所述負(fù)載控制元件控制從高壓電源至一個(gè)或多個(gè)高壓負(fù)載的高壓電能的施加。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓功率控制系統(tǒng)，其中，所述隔離元件包括：光隔離器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓功率控制系統(tǒng)，其中，所述第一控制元件和所述第二控制元件是低壓繼電器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓功率控制系統(tǒng)，其中，所述第一控制元件是開(kāi)關(guān)，所述第二控制元件是晶體管開(kāi)關(guān)電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓功率控制系統(tǒng)，其中，所述第一控制元件是開(kāi)關(guān)，所述第二控制元件是三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)電路。6.根據(jù)權(quán)利要求1所...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：E·貝當(dāng)古，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：瓦特制動(dòng)器有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：