[其他]直流互补开关

说明书

本实用新型涉及一种直流互补开关，尤其是汽车用直流互补开关；属于有防弧和消弧装置的大电流开关。

西德专利申请DE3341947－A和中国实用新型专利申请86205676公开了一种同相控制的互补开关，利用与主触点状态相同（同相）的辅助触点控制固体开关元件的导通和关断。这种互补开关存在的问题是辅助触点的动作导至开关速度受限制，以及对固体开关元件没有设置必要的保护措施。

中国发明专利申请86107250提出的交流互补开关，采用反相控制的方案克服了上述问题。其主要特点是：在固体开关（双向可控硅）元件的第一主端子和门极之间接入串联的电阻和电容，以提供一个常设的电流回路；在第二主端子和门极之间接入一对辅助触点，并使该辅助触点的状态与主触点的状态相反（反相）。当辅助触点闭合时，固体开关门极被短接，电阻和电容被接在第一和第二主端子之间，作为吸收回路使用；当辅助触点断开时，电阻电容串联回路的电流流经门极，使固体开关导通。

反相控制允许互补开关的速度提高到等于固体开关的速度，并且为固体开关元件提供了良好的保护。但是，电阻电容串联回路的引入使得互补开关在断开状态时的漏电流变大。当把它直接用于直流互补开关，由于电容的隔直作用，而不能正常工作；另外，如果采用去掉电容仅保留电阻的办来解决，则漏电流问题依然存在，当作为汽车用继电开关使用时，由于采用蓄电池供电，这种漏电流的存在也许会成为不可忽略的缺点。

总之，已有技术中最新的互补开关都必须采用辅助触点控制固体开关元件的通断，触点的数量较多，结构也相应的复杂；并且它的控制回路会带来额外的漏电流。

本实用新型的任务是设计一种能够克服上述问题的直流互补开关，即提出一种利用主触点控制固体开关导通时序，并且控制回路不存在漏电流的直流互补开关。

本实用新型用以下特征实现了上述任务：

在具有传动定位机构、外壳、底座、动触点、静触点以及并联在触点两端的三极管和为三极管提供控制电流的电阻电容串联回路所构成的直流互补开关中，本实用新型对上述特征的相互关系作出如下安排：电阻和电容串联后接在三极管的集电极与基极之间，在基极到发射极之间反向并联一支二极管，发射极通过引线同动触点电连接。

本实用新型的三极管和二极管可以用市售的塑封晶体管元件，也可以是其管芯。将所说的三极管和电阻（R）电容（C）设置在触点的金属支架上；一般是将三极管或芯片的集电极同静触点支架焊接在一起，利用支架作散热片。但是，一般地说，管子是用不着散热的，因为它们只是瞬间工作。

为了适应不同的连接极性，例如作为汽车继电开关时，适用于不同接铁极性的车辆，可以选用不同导电极性的三极管。例如采用NPN型三极管要求静触点支架接正极；采用PNP型三极管要求静触点支架接负极。

本实用新型直流互补开关的优点是取消了用于控制固体开关元件的辅助触点，使结构进一步简化，同时也不存在控制回路（即RC串联回路）产生的持续性漏电流。更重要的是，它没有辅助触点，不存在主辅触点动作时间差问题，因此，对开关的传动定位机构要求不高，不要求必须采用具有快动特点的传动定位机构，这有利于简化互补开关的结构，对于一般电源开关来说，是尤其有利的。

这种互补开关的防弧或消弧效果有赖于这样一种现象和事实：直流开关的闭合过程一般不会产生严重的电弧，而断开过程会产生严重的电弧。尤其是当开关分断的电压不太高（例如100伏以下）和感性负载的情况下，两个过程产生电弧的差异就更加明显。因此，对于直流开关来说，防弧或消弧的重点在于其分断过程。基于上述考虑，本实用新型将直流互补开关设计为半互补状态。即在开关闭合时，由于不至产生严重电弧，不对并联的固体开关元件（三极管）基极施加激励电流，仅仅利用触点闭合瞬间因产生微弱火花而引起的电压波动，通过接在基极和发射极之间的二极管（电容放电二极管）和电容C的整流作用得到一个正向偏压，使三极管随机导通，吸收部分火花能量，起到抑制电弧的作用。在开关分断时，由于可能产生严重电弧，因此让三极管饱和导通，吸收电弧能量，起到防弧作用。

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型直流互补开关的构成和工作过程。本实用新型共有三幅附图，图1是直流互补开关的电原理图；图2是一种直流互补开关的立体图，具体的说它是一个汽车用继电器；图3是图2所示汽车继电器的一个部件槽形静触点支架〔12〕的立体图，它表明了该支架的形状和螺孔〔16〕的情况。