开关操作线圈的多额定电压控制电路和控制装置

技术领域

本发明涉及开关操作线圈应用技术领域，特别涉及一种开关操作线圈的多额定电压控制电路以及一种具有该多额定电压控制电路的控制装置。

背景技术

相关技术中，同一开关操作线圈，例如接触器线圈一般只有一种额定电压，假设额定控制电压为AC24V的接触器，其正常工作的最大电压范围是AC18V-AC30V；然而，实际应用中，不同接触器线圈之间具有不同的额定电压规格，由于接触器线圈的电压多样性，从而增加了库存浪费，且不便维修更换，并且导致接触器线圈本身功耗存在较大的浪费。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种开关操作线圈的多额定电压控制电路，通过根据不同输入电压选择不同回路以输出能够满足多种不同额定电压的开关操作线圈工作的电压，从而一种额定电压线圈适用于其他多种额定电压，进而减少了开关库存及运维成本。

本发明的另一个目的在于提出一种控制装置。

为达到上述目的，本发明一方面提出的一种开关操作线圈的多额定电压控制电路，包括：整流滤波单元，所述整流滤波单元对输入电压进行整流滤波处理，以输出直流电压；主控制单元，所述主控制单元的输入端与所述整流滤波单元的输入端相连，所述主控制单元通过检测所述输入电压以自适应判断所述输入电压的电压状态，并输出对应的控制信号；DC-DC降压单元，所述DC-DC降压单元的输入端与所述整流滤波单元的输出端相连，以对所述直流电压进行降压处理；开关切换单元，所述开关切换单元的输入端分别与所述整流滤波单元的输出端和所述DC-DC降压单元的输出端相连，所述开关切换单元的输出端与开关操作线圈的第一端相连，以便控制所述直流电压直接给所述开关操作线圈供电或者所述直流电压通过所述DC-DC降压单元进行降压处理后再给所述开关操作线圈供电。

根据本发明提出的开关操作线圈的多额定电压控制电路，通过整流滤波单元对输入电压进行整流滤波处理，以输出直流电压，主控制单元通过检测输入电压以判断输入电压的电压状态，并输出对应的控制信号，DC-DC降压单元对直流电压进行降压处理，开关切换单元控制直流电压直接给开关操作线圈供电或者直流电压通过DC-DC降压单元进行降压处理后再给开关操作线圈供电；由此通过根据不同输入电压选择不同回路以输出能够满足开关操作线圈工作的电压，从而拓宽了开关操作线圈的额定电压范围，使一种额定电压线圈可替代其他多种额定电压线圈，进而减少了库存及运维成本。

另外，根据本发明上述提出的开关操作线圈的多额定电压控制电路还可以具有如下附加的技术特征：

可选地，所述开关切换单元根据所述主控制单元输出的对应控制信号控制所述直流电压直接给所述开关操作线圈供电或者所述直流电压通过所述DC-DC降压单元进行降压处理后再给所述开关操作线圈供电。

可选地，所述主控制单元通过检测所述输入电压的大小，当所述输入电压小于预先设置的第一阈值时，则控制所述直流电压直接给所述开关操作线圈供电；当所述输入电压大于等于预先设置的第一阈值时，则控制所述直流电压通过所述DC-DC降压单元进行降压处理后再给所述开关操作线圈供电。

可选地，所述开关操作线圈的多额定电压控制电路还包括：多路检测单元，所述多路检测单元的输入端连接到电压输入端，所述多路检测单元的输出端与所述主控制单元的输入端相连接，所述多路检测单元对输入电压进行分路处理，以输出对应每路的电压值，所述主控制单元对接收到的所述每路的电压值进行自适应筛选，以将选中的电压值判定为最终的输入电压。

可选地，所述主控制单元预先定义每路对应接收到的输入电压范围，以便在接收到每路的电压值时，根据接收到的每路的电压值判断是否在对应的输入电压范围内，如果是，则将对应在输入电压范围内的电压值判定为最终的输入电压。

可选地，所述开关切换单元根据手动切换信号控制所述直流电压直接给所述开关操作线圈供电或者所述直流电压通过所述DC-DC降压单元进行降压处理后再给所述开关操作线圈供电。

可选地，所述开关操作线圈的多额定电压控制电路还包括：供电单元，所述供电单元的输入端与所述整流滤波单元的输出端相连接，所述供电单元用于对所述直流电压进行降压处理，以便为所述主控制单元和所述开关切换单元提供稳定的驱动电压。

可选地，所述开关操作线圈的多额定电压控制电路还包括：驱动单元，所述驱动单元的输入端与所述主控制单元的第一输出端相连，所述驱动单元的输出端与所述开关操作线圈的第二端相连，所述驱动单元根据所述主控制单元输出的控制信号控制所述开关操作线圈的通断状态。

可选地，所述主控制单元通过检测所述输入电压的大小，并根据所述输入电压大小确定对应的额定电压，当所述输入电压大于所述对应的额定电压的第二阈值时，或者小于等于所述对应的额定电压的第三阈值时，则控制所述开关操作线圈释放，否则控制所述开关操作线圈吸合；其中，所述主控制单元还在所述开关操作线圈释放时产生反向电势消磁以加速所述开关操作线圈释放。

可选地，所述主控制单元通过PWM控制信号控制所述开关操作线圈通断。

可选地，所述开关操作线圈的多额定电压控制电路还包括：显示单元，所述显示单元的输入端与所述主控制单元的第二输出端相连，所述显示单元用于显示当前电源、电压和线圈的工作状态。

为达到上述目的，本发明另一方面还提出了一种控制装置，其包括上述的开关操作线圈的多额定电压控制电路。

根据本发明提出的控制装置，通过上述的开关操作线圈的多额定电压控制电路，根据不同输入电压选择不同回路以输出能够满足开关操作线圈工作的电压，从而拓宽了开关操作线圈的额定电压范围，使一种额定电压线圈适用于多种额定电压，进而减少了开关库存及运维成本。

附图说明

图1为根据本发明实施例的开关操作线圈的多额定电压控制电路的方框示意图；

图2为根据本发明实施例的开关操作线圈的多额定电压控制电路中多路检测单元的电路原理图；

图3为根据本发明实施例的开关操作线圈的多额定电压控制电路中供电单元的方框示意图；

图4为根据本发明实施例的控制装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

下面就参照附图来描述本发明实施例的开关操作线圈的多额定电压控制电路以及具有该多额定电压控制电路的控制装置。

参考图1所示，本发明实施例提出的开关操作线圈的多额定电压控制电路，包括整流滤波单元10、主控制单元20、DC-DC降压单元30和开关切换单元40。

其中，整流滤波单元10对输入电压进行整流滤波处理，以输出直流电压；主控制单元20的输入端与整流滤波单元10的输入端相连，主控制单元20通过检测输入电压以自适应判断输入电压的电压状态，并输出对应的控制信号；DC-DC降压单元30的输入端与整流滤波单元10的输出端相连，以对直流电压进行降压处理；开关切换单元40的输入端分别与整流滤波单元10的输出端和DC-DC降压单元30的输出端相连，开关切换单元40的输出端与开关操作线圈的第一端相连，以便控制直流电压直接给开关操作线圈供电或者直流电压通过DC-DC降压单元30进行降压处理后再给开关操作线圈供电。

作为一个实施例，上述开关操作线圈可为接触器线圈。

也就是说，DC-DC降压单元30根据输入电压切换供电回路，使得输入电压经过整流滤波单元10进行处理后，直接给接触器线圈供电；或者输入电压经过整流滤波单元10进行处理后，再经过DC-DC降压单元30进行降压处理后，再给接触器线圈供电。

作为一个实施例，开关切换单元40根据主控制单元20输出的对应控制信号控制直流电压直接给开关操作线圈供电或者直流电压通过DC-DC降压单元30进行降压处理后再给开关操作线圈供电。

也就是说，通过主控制单元20实时对输入电压信号进行监测以获取输入电压大小，并根据输入电压大小自适应判断输入电压的状态，并输出对应的控制信号，以控制开关切换单元40进行对应的回路切换。

作为一个具体实施例，主控制单元20通过检测输入电压的大小，当输入电压小于预先设置的第一阈值时，则控制直流电压直接给开关操作线圈供电；当输入电压大于等于预先设置的第一阈值时，则控制直流电压通过DC-DC降压单元30进行降压处理后再给开关操作线圈供电。

作为一个示例，预先设置的第一阈值可以为50V，本发明对此不作具体限定。

也就是说，当主控制单元20获取的输入电压小于50V则判断该输入电压的电压状态为低压，则主控制单元20输出控制信号给开关切换单元40，以便开关切换单元40切换至低压供电回路，使得输入电压经过整流滤波单元10进行处理后，直接给接触器线圈供电；当主控制单元20获取的输入电压大于等于50V则判断该输入电压的电压状态为高压，则主控制单元20输出控制信号给开关切换单元40，以便开关切换单元40切换至高压供电回路，使得输入电压经过整流滤波单元10进行处理后，再经过DC-DC降压单元30进行降压处理后，再给接触器线圈供电。

需要说明的是，通过在DC-DC降压单元30上并联一路低电压直通供电回路，从而实现两路供电方式，将高压和低压分开处理，使得在输入电压较低的情况下，接触器线圈也有足够的动作电压值，因此具备了更低电压的控制性能，进而适应了多种不同额定电压的接触器操作控制。

作为一个实施例，上述的开关操作线圈的多额定电压控制电路还包括多路检测单元，多路检测单元的输入端连接到电压输入端，多路检测单元的输出端与主控制单元20的输入端相连接，多路检测单元对输入电压进行分路处理，以输出对应每路的电压值，主控制单元20对接收到的每路的电压值进行自适应筛选，以将选中的电压值判定为最终的输入电压。

需要说明的是，主控制单元20预先定义每路对应接收到的输入电压范围，以便在接收到每路的电压值时，根据接收到的每路的电压值判断是否在对应的输入电压范围内，如果是，则将对应在输入电压范围内的电压值判定为最终的输入电压。

作为一个具体实施例，如图2所示，输入电压通过多路检测单元分为三路，每一路通过对应的比较器连接到主控制单元20的输入端，假设输入电压的总范围为0-300V，则预先在主控制单元20内定义每一路对应的输入电压范围，例如定义第一路对应的输入电压范围为0-100V，第二路对应的输入电压范围为101-200V，第三路对应的输入电压范围为201-300V。

假设此时实际输入电压为120V，则120V输入电压通过多路检测单元进行分路处理后，通过主控制单元20分别获取每一路对应的电压值，假设，此时主控制单元20通过第一路接收到的电压值为110V、通过第二路接收到的电压值为120V、通过第三路接收到的电压值为115V，则主控制单元20根据接收到的每一路电压值判断该电压值是否在对应的输入电压范围内，如果是则将该电压值判定为最终的输入电压，显然，由上述可知，第二路接收到的电压值为120V在第二路对应的输入电压范围101-200V内，而其他路接收到电压值不在对应的输入电压范围内，所以将120V判定为最终的输入电压。

需要说明的是，假设主控制单元20接收到的三路电压值处于临界状态，例如接收到的第一路电压值为190V、接收到的第二路电压值为199V、接收到的第三路电压值为201V，则第二路和第三路接收到的电压值都在对应的输入电压范围内，则可选取第二路电压值和第三路电压值中的较大值，即201V，为最终的输入电压；由于这种临界状态的电压值存在的偏差较小，所以选取哪个电压值为最终的输入电压影响不大。

另外，本发明对上述多路检测单元将输入电压分为几路处理不作具体限定，可根据实际需要进行设定。

需要说明的是，由于本发明可输入的输入电压范围较宽，使得输入电压的检测电路也需要具备宽泛的检测范围，然而范围越宽，精度越低；为此本发明通过上述多路检测单元实现单路输入电压多路输出信号的方式，将较宽范围的输入电压分段进行处理，从而大大提高了检测精度，使主控制单元检测到的输入电压更为接近实际的输入电压。

作为一个实施例，开关切换单元40根据手动切换信号控制直流电压直接给开关操作线圈供电或者直流电压通过DC-DC降压单元30进行降压处理后再给开关操作线圈供电。

也就是说，在电源开启之前，用户可以根据额定电压输入通过手动拨动开关切换单元40的转换开关，从而选择对应的供电回路。

需要说明的是，因为用户事先知道输入电压大小，所以在接通电源之前可以预先通过手动切换开关切换单元40的转换开关，从而选择对应的供电回路。

因此，通过上述的多额定电压控制电路可使其开关操作线圈的额定电压范围由现有的AC18V-AC30V增大到AC16V-300V(或DC16V-425V)，从而实现一种低额定电压线圈适用于多种额定电压，减少了开关库存及运维成本。

作为一个实施例，如图3所示，上述开关操作线圈的多额定电压控制电路，还包括供电单元，供电单元的输入端与整流滤波单元10的输出端相连接，供电单元用于对直流电压进行降压处理，以便为主控制单元20和开关切换单元40提供稳定的驱动电压。

作为一个示例，如图3所示，上述供电单元通过在基于buck降压电路的基础上增添了一些附属及反馈电路，使得在输入电压范围较宽时，能稳定输出驱动电压给主控制单元20和开关切换单元40供电。

需要说明的是，受开关电源MOS内阻和上电输出时间的影响，一般宽电压电路的输入电压支持范围仅有85-265V；而本发明的输入电压支持16V-300V的宽范围；在低电压时，为了保证驱动开关操作线圈的可靠动作，需要大功率的输出能力。

因此，通过本发明提出的开关操作线圈的多额定电压控制电路可在输入低压时保持大功率输出。

作为一个实施例，如图1所示，上述开关操作线圈的多额定电压控制电路，还包括驱动单元50，驱动单元的输入端与主控制单元20的第一输出端相连，驱动单元20的输出端与开关操作线圈的第二端相连，驱动单元50根据主控制单元20输出的控制信号控制开关操作线圈的通断状态。

作为一个具体实施例，主控制单元20通过检测输入电压的大小，并根据输入电压大小确定对应的额定电压，当输入电压大于对应的额定电压的第二阈值时，或者小于等于对应的额定电压的第三阈值时，则控制开关操作线圈释放，否则控制开关操作线圈吸合；其中，主控制单元还在开关操作线圈释放时产生反向电势消磁以加速开关操作线圈释放。

也就是说，主控制单元20实时对输入电压信号进行监测以获取输入电压大小，并根据输入电压大小判断输入电压的状态，并输出对应的控制信号，当主控制单元20获取输入电压大小后，根据输入电压大小确定对应的额定电压，当输入电压大于对应的额定电压的第二阈值时，则判断该输入电压的电压状态为过压，则控制接触器线圈释放；当输入电压小于等于对应的额定电压的第三阈值时，则判断该输入电压的电压状态为欠压，则控制接触器线圈释放；否则判断该输入电压的电压状态即非过压，也非欠压，则控制接触器线圈吸合；其中，主控制单元还在开关操作线圈释放时产生反向电势消磁以加速开关操作线圈释放。

需要说明的是，在设备通电后，主控制单元20获取到第一次输入电压后，根据第一次输入电压大小确定对应的额定电压，并可将该对应的额定电压设置为固定额定电压，以便设备每次通断电后均以该固定额定电压判断输入电压的电压状态是否为过压或者欠压；也可不对该额定电压进行固定设置，每次设备通断电后，重新根据输入电压确定对应的额定电压，并根据该额定电压判断输入电压的电压状态是否为过压或者欠压。

作为一个示例，预先设置多档位的额定电压，例如10V、20V、30V和40V，以及设置输入电压范围对应的额定电压，例如输入电压为15-25V，则对应的额定电压为20V；超过25V并至35V，则对应的额定电压为30V；超过35V并至45V，则对应的额定电压为40V，以此类推；假设主控制单元20获取到输入电压为35.5V，则对应的额定电压为40V，其中第二阈值为该对应的额定电压的+35％，即54V；第三阈值为该对应的额定电压的-35％，即26V；当主控制单元20实时获取的输入电压大于54V则判断该输入电压的电压状态为过压，则控制接触器线圈释放；当主控制单元20实时获取的输入电压小于等于26时，则判断该输入电压的电压状态为欠压，则控制接触器线圈释放。

需要注意的是，上述±35％根据实际需要进行预先设置，另外，接触器线圈的额定电压由实际接入的接触器线圈决定，本发明对此不作具体限定。

因此，通过上述的多额定电压控制电路可对输入电压进行实时监测，在出现过压或欠压时，进行断开保护，从而大大增加了多额定电压控制电路在使用过程的安全性能。

作为一个实施例，驱动单元包括场效应管(MOSFET)，主控制单元20将处理后的直流低电压通过MOSFET输出至开关操作线圈，并通过PWM控制信号控制所述开关操作线圈通断。

因此，通过低PWM占空比保持，从而实现节能的效果。

作为一个实施例，上述开关操作线圈的多额定电压控制电路，还包括显示单元60，显示单元60的输入端与主控制单元20的第二输出端相连，显示单元60用于显示当前电源、电压和线圈的工作状态。

作为一个具体实施例，如图1所示，显示单元60的红灯用于显示电源状态，当电源开启后显示单元60的红灯点亮，否则熄灭；显示单元60的黄灯用于显示电压的异常状态，当电压出现异常，例如过压或者欠压，则黄灯点亮，否则熄灭；显示单元60的绿灯用于显示工作状态，当接触器线圈吸合时，绿灯点亮，当接触器线圈释放时，绿灯熄灭。

因此，通过增加显示单元可以让用户更直观清楚的了解电源、电压状态和线圈工作状态，从而大大提高了用户体验。

综上所述，根据本发明提出的开关操作线圈的多额定电压控制电路，通过整流滤波单元对输入电压进行整流滤波处理，以输出直流电压，主控制单元通过检测输入电压以判断输入电压的电压状态，并输出对应的控制信号，DC-DC降压单元对直流电压进行降压处理，开关切换单元控制直流电压直接给开关操作线圈供电或者直流电压通过DC-DC降压单元进行降压处理后再给开关操作线圈供电；由此通过根据不同输入电压选择不同回路以输出能够满足开关操作线圈工作的电压，从而拓宽了开关操作线圈的额定电压范围，使一种额定电压线圈适用于多种额定电压，进而减少了开关库存及运维成本。

此外，如图4所示，本发明实施例还提出了一种控制装置100，其包括上述的开关操作线圈的多额定电压控制电路200。

根据本发明实施例的控制装置，通过上述开关操作线圈的多额定电压控制电路，根据不同输入电压选择不同回路以输出能够满足开关操作线圈工作的电压，从而拓宽了开关操作线圈的额定电压范围，使一种额定电压线圈适用于多种额定电压，进而减少了开关库存及运维成本。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。