[发明专利]宽操作范围继电器控制器

说明书

本公开提供了一种能够与继电器控制电路一起操作的经改进的双稳态继电器，该继电器控制电路包括用于切换双稳态继电器的升压转换器和储能装置。在一些实施方案中，双稳态继电器包括由多个线圈绕组缠绕的螺线管。导电板(例如，汇流条)可耦接到螺线管的柱塞，并且在导电板的每一端上设置有触点。导电板被配置为在相应地将功率施加到螺线管上时与螺线管电接合和脱离接合。当由脉冲选择性地通电以使柱塞的导电板抵靠螺线管移动并保持时，控制电路使螺线管保持在断开位置，从而允许宽操作电压和低操作功率。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月8日提交的美国专利申请号15/701,724的权益，该申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及电路保护装置领域，并且更具体地，涉及具有宽操作范围的双稳态螺线管开关。

背景技术

电气继电器是能够使两个电极之间建立连接以便传输电流的装置。一些继电器包括线圈和磁开关。当电流流过线圈时，形成与电流成比例的磁场。在预先确定的点处，磁场足够强，以将开关的可动触点从其静止位置或断电位置拉到其压靠开关的固定触点的致动位置或通电位置。当施加到线圈的电力下降时，磁场的强度下降，从而释放可动触点并允许该可动触点返回至其初始断电位置。当继电器的触点被断开或闭合时，存在被称为电弧放电的放电，这可引起触点的加热和燃烧，并且通常导致随时间的推移触点劣化并最终损坏。

螺线管是一种特定类型的高电流电磁继电器。螺线管操作的开关被广泛地用于响应于向螺线管供应的相对低水平的控制电流而向负载装置供应功率。螺线管可用于多种应用中。例如，螺线管可用于电动起动器中以便利地启动各种车辆，包括常规汽车、卡车、草坪拖拉机、大型割草机等。

常开继电器是一种开关，该开关在供应电力时保持其触点闭合，并在功率源断开时断开其触点。目前，大多数常开继电器具有有限的操作电压范围。例如，常开继电器限于以标称12伏特或24伏特的范围操作。如今其他继电器可在较宽的电压范围内操作，例如在5v和32v之间。然而，在电压范围的低端，常开继电器可由于弱磁吸持力而颤动。在电压范围的高端，继电器将消耗大量能量并且由于电流在线圈绕组中恒定流动而产生过量热量。这导致与类似额定的双稳态继电器相比，该继电器的总体尺寸增大，这是由于需要支持恒定电流所需的线圈绕组。

因此，需要一种具有能够以恒定电流模式操作的恒定电流源的改进的双稳态电螺线管开关，从而允许宽操作电压范围和较低的操作功率。关于这些和其他考虑因素，提供了目前的改进。

发明内容

在一种方法中，根据本公开，继电器控制器包括具有第一端子和第二端子的双稳态继电器、能够与第一端子和第二端子一起操作的导电板，以及耦接到导电板以用于相对于第一端子和第二端子致动导电板的柱塞。继电器控制器还包括与双稳态继电器连通的模拟电路，该模拟电路包括：被电配置为将第一电压供应水平升压至第二电压供应水平的升压转换器，第二电压供应水平高于第一电压供应水平；与升压转换器电耦合的储能装置；以及与升压转换器和储能装置电耦合的闭合继电器驱动电路和断开继电器驱动电路。闭合继电器驱动电路向双稳态继电器提供第一信号，并且其中断开继电器驱动电路向双稳态继电器提供第二信号。

在另一种方法中，根据本公开，双稳态继电器控制电路包括：被电配置为将第一电压供应水平升压至第二电压供应水平的升压转换器，第二电压供应水平高于第一电压供应水平；以及与升压转换器电耦合的储能装置。该双稳态继电器控制电路还包括与升压转换器和储能装置电耦合的闭合继电器驱动电路和断开继电器驱动电路，其中该闭合继电器驱动电路向双稳态继电器提供第一信号，并且其中断开继电器驱动电路向双稳态继电器提供第二信号。