專利名稱：車(chē)用無(wú)觸點(diǎn)喇叭、燈光、啟動(dòng)繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種汽車(chē)電器無(wú)觸點(diǎn)電子繼電器。
目前，車(chē)船使用的繼電器大部分是有觸點(diǎn)的電磁繼電器，因電流大，觸點(diǎn)易燒損，成了車(chē)船上的易損件。目前雖然有多種電子繼電器問(wèn)世，但它們有的電路中仍使用電磁繼電器，還是有觸點(diǎn)電路；有的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能與目前使用的電磁繼電器互換使用；有的只適用于阻性負(fù)載一一轉(zhuǎn)向燈；有的雖然是控制感性負(fù)載一一起動(dòng)電機(jī)，卻是控制電機(jī)的吸鐵開(kāi)關(guān)，僅起中間繼電器的作用。
本實(shí)用新型的目的是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，提供一種采用電子元件組成的適合汽車(chē)電路供電特點(diǎn)的、既能適應(yīng)電阻負(fù)載、也能適應(yīng)電感負(fù)載、并能控制較大電流的無(wú)觸點(diǎn)繼電器基本電路制成的繼電器，并使基本電路加上各種技術(shù)成熟的附加電路后組成基本電路的擴(kuò)展電路制作成車(chē)用的各種繼電器。它無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、可靠耐用，電磁相容性好，造價(jià)較低，并能與目前使用的各種汽車(chē)電磁繼電器互換使用。
本實(shí)用新型是由下列技術(shù)方案實(shí)施的(一)采用功率VMOS管為負(fù)載的開(kāi)關(guān)器件，實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。
(二)用DC-DC變換電路作為VMOS觸發(fā)電路。
(三)DC-DC變換電路中采用簡(jiǎn)單實(shí)用的振蕩電路，所用元件最少，電路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定。
(四)DC-DC變換電路中采用變壓器耦合，使振蕩電路與開(kāi)關(guān)電路是電磁耦合交連，同時(shí)可通過(guò)改變?cè)驯葷M足VMOS管要求的開(kāi)通電壓，使VMOS管上的壓降達(dá)到最小。
(五)DC-DC變換電路中的濾波電路中的電容器，既起平波作用，又利用它的儲(chǔ)能特性，在振蕩器停振時(shí)，延長(zhǎng)VMOS管的關(guān)斷時(shí)間，根據(jù)ϵ=LΔIΔt]]>，使開(kāi)關(guān)電路在關(guān)斷感性負(fù)載時(shí)，產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)較小，達(dá)到保護(hù)目的。
(六)一般保護(hù)的基本電路中采用了延長(zhǎng)關(guān)斷時(shí)間保護(hù)外，在VMOS管的柵極接有泄放電阻防止靜電擊穿，VMOS管中的寄生二極管具有反向續(xù)流作用，起保護(hù)作用。
具有過(guò)流、過(guò)壓、超溫保護(hù)的基本電路，采用了智能型VMOS管，它內(nèi)部已集成了智能邏輯電路，同時(shí)在電路中接入外圍的限流電阻、柵極穩(wěn)壓管，漏極穩(wěn)壓管，使電路具有過(guò)流、過(guò)壓、超溫保護(hù)。
(七)基本電路與其它電路配合，用各種成熟電路控制DC-DC變換電路中振蕩器的起振條件，達(dá)到各種條件下控制負(fù)載的通斷。
(八)DC-DC變換電路中，振蕩器電路中加入限流負(fù)反饋電阻，使電源電壓在6V升至24V變換時(shí)，振蕩器電流改變，則限流電阻上交、直流壓降增大，使振蕩器直流電壓增長(zhǎng)不致過(guò)高，同時(shí)交流負(fù)反饋也加大，從而使DC-DC變換電路能在6V～24V輸出不致過(guò)高，保證繼電器在6V～24V正常工作。
(九)在閃光繼電器中安裝了單向充電儲(chǔ)能平波電路，從而使VMOS管在導(dǎo)通，VMOS管兩端電壓接近零時(shí)多諧振蕩器還能繼續(xù)工作。
(十)外型結(jié)構(gòu)可借用目前使用的電磁繼電器的接插件和外殼，內(nèi)芯用環(huán)氧樹(shù)脂固封，既能適應(yīng)車(chē)船使用環(huán)境，又能直接替換目前使用的電磁繼電器?？刂拼箅娏鞯睦^電器VMOS管上要安裝散熱器。
具體電路中基本電路分兩種一種是簡(jiǎn)單保護(hù)型電路(圖2)，另一種是過(guò)流、過(guò)壓、超溫保護(hù)型電路(圖3)。
簡(jiǎn)單保護(hù)型電路的連接如下電源正極接線柱(1)出發(fā)，一路線接VMOS管漏極(D1)，另一路線接降壓電阻(R2)；降壓電阻(R2)的另一端接基極偏置電阻(R1)和振蕩變壓器(T)的初級(jí)中心抽頭；基極偏置電阻(R1)的另一端與振蕩三極管(Q1)的基極(b)、振蕩電容(C1)相接；振蕩電容(C1)的另一端接振蕩變壓器(T)初級(jí)的一端；振蕩變壓器初級(jí)的另一端接振蕩三極管(Q1)的集電極(C)；振蕩三極管的發(fā)射極(e)通過(guò)接線柱(2)接汽車(chē)上的控制開(kāi)關(guān)(S1)，并通過(guò)開(kāi)關(guān)搭鐵(接電池負(fù)極)；變壓器(T)的次級(jí)一端接整流二極管(D1)的正極，二極管(D1)的負(fù)極與濾波電容(C2)的一端、泄放電阻(R3)的一端、VMOS管(Q2)的柵極(G)聯(lián)接在一起；變壓器(T)的次級(jí)另一端與VMOS管(Q2)的源極(S)、接線柱(3)、泄放電阻的另一端相接，并通過(guò)接線柱(3)接汽車(chē)上的負(fù)載喇叭、燈或起動(dòng)電機(jī)，負(fù)載的另一端搭鐵接電池負(fù)極。
過(guò)流、過(guò)壓、超溫保護(hù)型電路，其電路特征是將簡(jiǎn)單保護(hù)型電路中的普通VMOS管改用智能型VMOS管；并在整流二極管(D1)負(fù)極與VMOS管的柵極(G)間串接一只降壓電阻(R4)；VMOS管柵、源極間并接一只穩(wěn)壓二極管(DW1)，穩(wěn)壓二極管(DW1)的正極接源極；VMOS管漏、源極間并接一只穩(wěn)壓二極管(DW2)，穩(wěn)壓二極管(DW2)的正極接源極。其余電路聯(lián)接與簡(jiǎn)單保護(hù)型電路相同。
基本電路的擴(kuò)展應(yīng)用電路如圖(4)、圖(5)。其基本特征是此類電路是由基本電路和附加電路組成，附加電路可以是各種成熟電路溫控、聲控、光控、延時(shí)控制、方波發(fā)生器、多諧振蕩器等電路。利用附加電路控制基本電路中DC-DC變換電路中振蕩電路的起振條件，從而達(dá)到控制VMOS管的導(dǎo)通和截止，進(jìn)而控制車(chē)船負(fù)載中電流的通斷。
基本電路的工作過(guò)程是當(dāng)開(kāi)關(guān)(S1)接通，振蕩器振蕩，振蕩電流經(jīng)變壓器耦合到整流電路，整流后為VMOS管的觸發(fā)電壓，使VMOS管導(dǎo)通；當(dāng)開(kāi)關(guān)(S1)斷開(kāi)，振蕩器停振，濾波電容上的儲(chǔ)能維持VMOS管開(kāi)通一段短時(shí)間后關(guān)斷。
本實(shí)用新型有下述積極效果1、摒棄觸點(diǎn)，采用電子開(kāi)關(guān)，無(wú)電弧燒熔之慮，無(wú)機(jī)械故障，具有半導(dǎo)體器件體積小、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。由于無(wú)火花，減少電磁干擾，改善電磁相容性。
2、VMOS管中存在寄生二極管，具有對(duì)反向電壓續(xù)流保護(hù)作用，加上電路中泄放電阻，減小關(guān)斷速度使電路具有保護(hù)功能。如果電路中采用智能VMOS管(如BTS240，BTS130)，該繼電器能做到過(guò)流、過(guò)壓、超溫保護(hù)。
3、VMOS管用電壓開(kāi)啟，其開(kāi)啟電流極小，無(wú)觸點(diǎn)繼電器振蕩器電流在2-4mA，遠(yuǎn)比電磁繼電器一次電路電流在250mA-4A小，節(jié)能。(摩托車(chē)起動(dòng)電機(jī)繼電器一次電路電流約4A)。
4、與電磁繼電器相比，節(jié)約金屬材料，尤其節(jié)約銅材。
5、VMOS管均流性能極佳。該電路能采用VMOS并聯(lián)運(yùn)行，使開(kāi)關(guān)電流可達(dá)上百安培，所以本實(shí)用新型適應(yīng)范圍廣泛?？捎糜谄?chē)、摩托車(chē)、輪船、拖拉機(jī)、坦克等低壓供電的車(chē)船上開(kāi)關(guān)電器之用。也可以做成直流低壓大電流繼電器，并能適應(yīng)阻性、感性負(fù)載。
6、功率VMOS管的開(kāi)通電壓在4V-20V之間有一較大范圍，所以無(wú)觸點(diǎn)繼電器可以做到6V-24V通用。電磁式繼電器則不能。
7、本實(shí)用新型充分考慮了汽車(chē)電路特點(diǎn)，能做到電路結(jié)構(gòu)、外形結(jié)構(gòu)與電磁繼電器通用。適應(yīng)一線“搭鐵”一線供電的特點(diǎn)。
8、閃爍繼電器、時(shí)間控制繼電器時(shí)間控制穩(wěn)定。
9、VMOS功率晶體管在同樣電流的功率器件中價(jià)格最便宜，用它做無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，成本可以與同類型電磁繼電器成本相比較。
10、與電磁繼電器相比，無(wú)觸點(diǎn)繼電器生產(chǎn)中工、裝具較少，尤其模具較少，生產(chǎn)易組織，省工、省時(shí)。
11、體積可以做到比同類電磁繼電器小。
12、基本電路中選擇不同規(guī)格的VMOS管，并將基本電路與各種附加電路組合，可以形成車(chē)用繼電器的整套系列產(chǎn)品。這是其它車(chē)用繼電器做不到的。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述基本電路與各種附加電路中負(fù)反饋降壓電阻(R2)是對(duì)振蕩器電流起負(fù)反饋，對(duì)直流起降壓作用。當(dāng)電源電壓在6V-24V范圍內(nèi)變動(dòng)，三極管(Q1)的集電極電流增大時(shí)，增大(R2)上的直流壓降和負(fù)反饋量，使振蕩器在6V-24V電源電壓下都能起振工作，且保證DC-DC變換電路輸出電壓都在VMOS管開(kāi)通電壓值的工作范圍?；鶚O電阻(R1)是為三極管(Q1)提供偏壓。(T)是振蕩線圈兼耦合變壓器。(C1)是振蕩正反饋耦合電容。(Q1)是振蕩三極管。(D1)是整流二極管。(C2)是濾波儲(chǔ)能電容，它一方面起整流后的濾波作用，另一方面當(dāng)振蕩器停振時(shí)，利用它儲(chǔ)存的電荷，減慢VMOS管關(guān)斷速度，減少感性負(fù)載上的反電動(dòng)勢(shì)，(R3)是泄放電阻，防止VMOS管柵極電荷積聚靜電擊穿。(Q2)是功率VMOS管，它處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，控制負(fù)載通斷。VMOS管中存在寄生二極管(D0)，作續(xù)流二極管用，在VMOS管上加反壓時(shí)起保護(hù)作用。電源(VCC)由汽車(chē)電瓶提供。負(fù)載及開(kāi)關(guān)(S1)都是汽車(chē)上原有的設(shè)施。有過(guò)流、過(guò)壓、超溫保護(hù)功能的基本電路中使用的VMOS管是智能型VMOS管，管子中已集成了智能邏輯電路具有保護(hù)功能。(R4)是限流電阻，(DW1)是柵源穩(wěn)壓二極管，(DW2)是漏源穩(wěn)壓二極管，它們組成智能VMOS管過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)的外部附加電路。


如下附圖(1)是繼電器基本電路的框圖，是一個(gè)由DC-DC變換電路作觸發(fā)電路的功率VMOS管開(kāi)關(guān)電路。DC-DC變換電路又是由振蕩電路，變壓器耦合電路、整流濾波電路組成。VMOS管開(kāi)關(guān)電路是由開(kāi)關(guān)電路與保護(hù)電路組成。圖(2)是有一般保護(hù)的繼電器基本電路。圖(3)是具有過(guò)流、過(guò)壓、超溫保護(hù)的基本電路。圖(4)是利用雙穩(wěn)態(tài)電路控制基本電路的轉(zhuǎn)向閃爍燈光繼電器電路。圖(5)是用長(zhǎng)延時(shí)電路控制基本電路延時(shí)控制電路。圖(6)是基本電路印刷電路接線圖。
本實(shí)用新型最佳實(shí)施方案是按(圖6)印刷電路裝成機(jī)芯塊后，利用各種現(xiàn)有車(chē)用電磁繼電器的外殼作為外殼，只要將機(jī)芯塊的引線，對(duì)應(yīng)焊接在現(xiàn)有車(chē)用電磁繼電器的外殼的接插件上，然后用環(huán)氧封裝即可。其中(R1)是基極偏置電阻，(R2)是降壓電阻，(R3)是泄放電阻，(C1)是振蕩電容，(C2)是濾波電容，(D1)是整流二極管，(Q1)是振蕩三極管，(Q2)是VMOS管，(T)是振蕩隔離變壓器。
權(quán)利要求1.一種車(chē)用喇叭、燈光、啟動(dòng)電子繼電器，在帶接插件的絕緣外殼中裝有繼電器芯，其特征在于繼電器芯是由無(wú)觸點(diǎn)喇叭、燈光、啟動(dòng)繼電器基本電路或其擴(kuò)展電路制作而成，基本電路可分簡(jiǎn)單保護(hù)型電路和過(guò)流、過(guò)壓、超溫保護(hù)型電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繼電器，其特征在于基本電路是以DC-DC變換、變壓器耦合為觸發(fā)電路的VMOS開(kāi)關(guān)電路，其電路程式是由DC-DC變換電路和VMOS管開(kāi)關(guān)電路組成，其中DC-DC變換電路又是由降壓負(fù)反饋電路、振蕩電路、變壓器耦合電路、整流濾波電路組成，其功能是VMOS管的觸發(fā)電路，VMOS開(kāi)關(guān)電路是由開(kāi)關(guān)電路和保護(hù)電路組成，電源由汽車(chē)上的電池提供，開(kāi)關(guān)電路的負(fù)載是汽車(chē)上的喇叭、燈或起動(dòng)電機(jī)，基本電路分兩種一種是簡(jiǎn)單保護(hù)型電路，另一種是過(guò)流、過(guò)壓、超溫保護(hù)型電路，簡(jiǎn)單保護(hù)型電路的連接如下由電源正極接線柱(1)出發(fā)，一路線接VMOS管漏極(D)，另一路線接降壓電阻(R2)，降壓電阻(R2)的另一端接基極偏置電阻(R1)和振蕩變壓器(T)的初級(jí)中心抽頭，基極偏置電阻(R1)的另一端與振蕩三極管(Q1)的基極(b)、振蕩電容(C1)相接，振蕩電容(C1)的另一端接振蕩變壓器(T)初級(jí)的一端，振蕩變壓器初級(jí)的另一端接振蕩三極管(Q1)的集電極(C)，振蕩三極管的發(fā)射極(e)通過(guò)接線柱(2)接汽車(chē)上的控制開(kāi)關(guān)(S1)，并通過(guò)開(kāi)關(guān)搭鐵接電池負(fù)極，變壓器(T)的次級(jí)一端接整流二極管(D1)的正極，二極管(D1)的負(fù)極與濾波電容(C2)的一端、泄放電阻(R3)的一端、VMOS管(Q2)的柵極(G)聯(lián)接在一起，變壓器(T)次級(jí)的另一端與VMOS管(Q2)的源極(S)、接線柱(3)、泄放電阻的另一端相接，并通過(guò)接線柱(3)接汽車(chē)上的負(fù)載喇叭、燈或起動(dòng)電機(jī)，負(fù)載的另一端搭鐵接電源負(fù)極，過(guò)流、過(guò)壓、超溫保護(hù)型電路，其電路特征是將簡(jiǎn)單保護(hù)型電路中的普通VMOS管改用智能型VMOS管，并在整流二極管(D1)負(fù)極與VMOS管的柵極(G)間串接一只降壓電阻(R4)，VMOS管柵、源極間并接一只穩(wěn)壓二極管(DW1)，穩(wěn)壓二極管(DW1)的正極接源極，VMOS管漏源極間并接一只穩(wěn)壓二極管(DW2)，穩(wěn)壓二極管(DW2)的正極接源極，其余電路聯(lián)接與簡(jiǎn)單保護(hù)型電路相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繼電器，其特征在于基本電路和附加電路組成基本電路的擴(kuò)展應(yīng)用電路，此類電路中必須包含權(quán)利要求2中所述的基本電路，而附加電路是各種成熟的溫控、聲控、光控、延時(shí)控制、方波發(fā)生器、多諧振蕩器等電路，利用附加電路控制基本電路的DC-DC變換電路中振蕩電路的起振條件，從而達(dá)到控制VMOS管的導(dǎo)通與截止，進(jìn)而控制車(chē)船負(fù)載中電流的通斷。
專利摘要本實(shí)用新型是用于汽車(chē)、摩托車(chē)等車(chē)船的無(wú)觸點(diǎn)喇叭、燈光、啟動(dòng)用電子繼電器系列。它解決了電子繼電器適應(yīng)目前汽車(chē)負(fù)極搭鐵一線供電的特點(diǎn),無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、可靠,做到電源電壓6V～24V通用。其基本電路是由DC－DC變換、變壓器隔離耦合觸發(fā)電路、VMOS管開(kāi)關(guān)電路連接組成。按基本電路和基本電路擴(kuò)展電路制成機(jī)芯裝入目前各種車(chē)船用電磁繼電器外殼中,能直接替代目前車(chē)用電磁繼電器。
文檔編號(hào)H03K17/08GK2417637SQ9921907
公開(kāi)日2001年1月31日 申請(qǐng)日期1999年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月13日
發(fā)明者胡坤濤, 顧于任 申請(qǐng)人:胡坤濤, 顧于任