[发明专利]用于隔离高压功率控制元件的方法和装置

说明书

本申请是申请日为2012年7月27日、发明名称为“用于隔离高压功率控制元件的方法和装置”的专利申请201210319438.7的分案申请。

相关申请

本申请要求于2011年7月27日提交的同时待审的美国临时专利申请61/512323的优先权。

技术领域

以下所描述的本发明涉及电控制领域，更具体地，涉及对于控制电负载的高压继电器驱动电路的控制。

背景技术

为了安全操作，需要对高压继电器进行物理隔离。保险公司实验室(Underwriters Laboratories)最近提高了其对于347VAC系统的间距和测试要求。保险公司实验室要求在高压与任何可能和人(例如，安装人员或用户)接触到的部件之间存在特定的物理间距。通常，保险公司实验室认为通常小于等于42.5VDC和小于等于30VAC的低压电路可与人接触。因为从低压线圈接触部到高压继电器接触部的距离通常小于所要求的最小间距，所以普通商用继电器不符合该高压间距要求。

现有的特殊继电器是保险公司实验室所列出的用于347VAC操作的继电器，但是这些继电器比所要满足的间距要求大得多，成本是普通商用继电器的三至四倍，并且通常是不期望的闩锁型继电器。

在继电器控制电路中，例如6-24V直流或交流的低压线圈由低压控制电路驱动以在该线圈中形成电流，从而形成将连接至一个高压接触部的继电器接触部衔铁拉向另一开路高压接触部的磁场，从而使继电器接触部闭合并形成闭合高压电路。这使得一个继电器接触部上的高压电源可以连接至与其它接触部连接的负载以便控制至负载的功率。在照明控制中，24VDC是非常普通的操作电压，因此发现由24V电源驱动的继电器线圈是很常见的。大多数商用继电器是保险公司实验室对于普通美国操作电压(例如，120VAC或277VAC)所列出或定级的继电器，这是因为低压线圈与高压继电器接触部之间的物理间隔符合保险公司实验室对于间距的要求，但是这些间距并不适合于对347VAC的控制。

发明内容

以下所描述的设备和方法用于使用商用低压和低成本继电器的高压控制电路。使用商用开关继电器的低压控制系统用于通过隔离层控制并切换隔离低压电源。所述隔离低压电源用于驱动控制施加至高压负载的高压功率的商用开关继电器。增加通过隔离层控制的所述隔离低压电源，使得可以使用商用低压部件来切换诸如347VAC等高压功率而不违背保险公司实验室的间隔或测试要求。

在所描述的隔离高压控制电路中，例如24VDC，从概念上说，隔离控制功率电路中的所有元件都暴露于来自保险公司实验室测试观点的高压。使用隔离的24VDC电源而不是使用暴露的低压电源，来对隔离功率电路的继电器线圈进行供电。为了仍然允许由低压控制电路进行控制，光隔离器或其它合适的隔离部件用于从暴露的低压系统发送控制信号穿过例如光隔离等合适的隔离阻挡至隔离高压系统，以控制“热”继电器线圈。由于认为隔离继电器线圈和隔离继电器接触部两者均位于电路的高压侧，因此可以在隔离高压应用中使用普通商用继电器。这节省了大量成本并且允许使用较小的商用继电器，从而可以使产品制造得更小，例如，适合于如某些地方性建筑法规所要求的那样安装在标准接线盒内部。

附图说明

图1是多层隔离功率控制系统的框图。

图2是图1的隔离低压电源的示意图。

具体实施方式

在图1中，多层功率控制系统10包括第一控制系统12，第一控制系统12是通过隔离元件16来控制高压功率系统14的低压控制系统。低压控制系统12包括低压电源12P和产生低压控制信号13的控制元件17。控制元件17可以是任何适合的用户控制装置，诸如按钮、开关、继电器或其它电开关装置等。可以将低压控制系统12的一些或全部元件封装在常规接线盒或开关盒中。隔离元件16可以是任何合适的控制信号隔离器，诸如光隔离器等。隔离元件16将低压控制信号13隔离并转化为施加至高压功率系统14的一个或多个隔离控制信号13H。

高压功率系统14是包括隔离低压电源18和诸如继电器19等的隔离开关或控制元件的控制系统。隔离控制元件可以是诸如继电器19等单个元件，或者可以是任何合适的开关或控制电路，诸如晶体管开关电路、三端双向可控硅开关元件开关电路、可控硅开关电路或光隔离器开关电路等。