机械开关装置与火花消除装置的制作方法

本发明涉及一种开关技术，特别是涉及一种具有消除切换火花功能的机械开关装置与其火花消除装置。

背景技术：

1、现有的电控开关种类主要有触点开关及无触点开关二种，有触点开关在切换过程中时常会有火花出现，其原因在于触点上有电流通过，因此无论开关导通瞬间或断开瞬间，只要电流够大，在触点接触的瞬间或是触点离开的瞬间在两个触点很接近又没有碰触到的情况下就会游离放电产生火花，使得有触点开关在切换过程中产生火花放电现象。再以无触点开关而言，在连续导通模式下，内部的功率晶体管将因长期处于导通状态而发烫，因此其机构设计上需要加装散热片解决散热问题。

2、因此，现有的电控开关主要有以下缺点：一、有触点开关在切换过程中因触点上有电流通过放电产生火花，进而降低使用寿命。二、无触点开关的机构设计需加装散热片，因此体积庞大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有消除切换火花功能的机械开关装置。

2、本发明机械开关装置，包含机械开关与火花消除装置。

3、本发明所述火花消除装置，电连接于负载、机械开关及负载电源，该负载电源具有用以输出负载电压的第一电源端与接地的第二电源端，该负载具有电连接该第一电源端以接收该负载电压的第一负载端与第二负载端，该机械开关包括电连接该第二负载端的第一机械端、接地的第二机械端，及第三机械端，能受控制切换于导通状态与不导通状态之间，且火花消除装置包括电控单元与数位开关。

4、电控单元具有电连接该机械开关的第三机械端的第一输入端，电连接该第一机械端的第二输入端与输出控制信号的输出端，该电控单元用以接收来自该第一机械端的第一信号与来自该第三机械端的第二信号，且根据该第一信号与该第二信号产生该控制信号，该第一信号相关于该第一机械端与该第二机械端之间的跨压，该第二信号相关于该第二机械端与该第三机械端之间的跨压；

5、数位开关具有电连接该第二负载端的第一端、接地的第二端，及电连接该电控单元的输出端以接收该控制信号的控制端，且该数位开关根据该控制信号切换于导通与不导通之间。

6、当该机械开关由该不导通状态切换至导通状态的过程，该电控单元根据该第二信号的电压瞬间变化产生该控制信号，而在该机械开关完全导通前，该控制信号使该数位开关领先该机械开关切换成导通。

7、较佳的，当所述机械开关由所述导通状态切换至不导通状态的过程，所述电控单元根据所述第一信号的电压瞬间变化产生所述控制信号，而当所述机械开关完全不导通前，所述控制信号使所述数位开关同步导通。

8、较佳的，所述机械开关还包括电连接所述第一机械端的第一触点、电连接所述第二机械端的第二触点、电连接所述第三机械端的第三触点，当所述晶体管导通时，所述第二负载端提供第一电流流经所述晶体管，当所述机械开关导通时所述第一触点及第二触点闭合时，所述负载的第二端提供第二电流流经所述机械开关，所述第一电流与所述第二电流总和为所述负载接收所述负载电压时对应形成的电流值。

9、较佳的，所述数位开关包括n型金氧半场效晶体管，所述第一端是漏极，所述第二端是源极，所述控制端是栅极。

10、较佳的，所述数位开关包括p型金氧半场效晶体管，所述第一端是源极，所述第二端是漏极，所述控制端是栅极。

11、较佳的，所述数位开关包括双极性接面型晶体管。

12、较佳的，所述数位开关包括双向晶闸管。

13、较佳的，所述机械开关还包括电连接所述第一机械端的第一触点、电连接所述第二机械端的第二触点、电连接所述第三机械端的第三触点，所述电控单元根据所述第二信号，与所述电控单元的接地端、及所述负载形成回路且产生共振，取得电能所产生的所述控制信号驱动所述数位开关导通并持续导通，直到所述机械开关的所述第一触点与所述第二触点闭合，所述共振失效后共振能量消失，使得所述数位开关不导通。

14、较佳的，所述机械开关还包括电连接所述第一机械端的第一触点、电连接所述第二机械端的第二触点、电连接所述第三机械端的第三触点，电连接所述第三机械端的第四触点、当所述机械开关由导通转成不导通过程，所述第二触点先开始离开所述第四触点，再离开所述第一触点，使得所述第一机械端产生瞬间电压变化，而由所述第三机械端电连至所述电控单元的第一输入端和所述第一机械端电连至所述电控单元的第二输入端，与所述负载电源与所述负载形成共振回路。

15、较佳的，当所述机械开关由不导通转成导通过程，所述第二触点与所述第三触点开始离开，且所述第二触点开始朝所述第一触点接近但尚未闭合，由所述第二输入端与所述负载电源与所述负载形成所述共振回路，再来所述第二触点与所述第一触点闭合后，所述第二触点与该第四触点闭合。

16、本发明的有益的效果在于：利用机械开关打开瞬间的电压电流变化和关闭瞬间的电压电流变化，提前使数位开关导通以吸收原本应该大部分流经机械开关的导通电流，因此该机械开关切换时不会产生触点火花，进而提升使用寿命。

技术特征：

1.一种火花消除装置，电连接于负载、机械开关及负载电源，所述负载电源具有用以输出负载电压的第一电源端与接地的第二电源端，所述负载具有电连接所述第一电源端以接收所述负载电压的第一负载端与第二负载端，所述机械开关包括电连接所述第二负载端的第一机械端、接地的第二机械端，及第三机械端，能受控制切换于导通状态与不导通状态之间；其特征在于：火花消除装置包含：

2.根据权利要求1所述的火花消除装置，其特征在于：当所述机械开关由所述导通状态切换至不导通状态的过程，所述电控单元根据所述第一信号的电压瞬间变化产生所述控制信号，而当所述机械开关完全不导通前，所述控制信号使所述数位开关同步导通。

3.根据权利要求1所述的火花消除装置，其特征在于：所述机械开关还包括电连接所述第一机械端的第一触点、电连接所述第二机械端的第二触点、电连接所述第三机械端的第三触点，当所述晶体管导通时，所述第二负载端提供第一电流流经所述晶体管，当所述机械开关导通时所述第一触点及第二触点闭合时，所述负载的第二端提供第二电流流经所述机械开关，所述第一电流与所述第二电流总和为所述负载接收所述负载电压时对应形成的电流值。

4.根据权利要求1所述的火花消除装置，其特征在于：所述数位开关包括n型金氧半场效晶体管，所述第一端是漏极，所述第二端是源极，所述控制端是栅极。

5.根据权利要求1所述的火花消除装置，其特征在于：所述数位开关包括p型金氧半场效晶体管，所述第一端是源极，所述第二端是漏极，所述控制端是栅极。

6.根据权利要求1所述的火花消除装置，其特征在于：所述数位开关包括双极性接面型晶体管。

7.根据权利要求1所述的火花消除装置，其特征在于：所述数位开关包括双向晶闸管。

8.根据权利要求1所述的火花消除装置，其特征在于：所述机械开关还包括电连接所述第一机械端的第一触点、电连接所述第二机械端的第二触点、电连接所述第三机械端的第三触点，所述电控单元根据所述第二信号，与所述电控单元的接地端、及所述负载形成回路且产生共振，取得电能所产生的所述控制信号驱动所述数位开关导通并持续导通，直到所述机械开关的所述第一触点与所述第二触点闭合，所述共振失效后共振能量消失，使得所述数位开关不导通。

9.根据权利要求1所述的火花消除装置，其特征在于：所述机械开关还包括电连接所述第一机械端的第一触点、电连接所述第二机械端的第二触点、电连接所述第三机械端的第三触点，电连接所述第三机械端的第四触点、当所述机械开关由导通转成不导通过程，所述第二触点先开始离开所述第四触点，再离开所述第一触点，使得所述第一机械端产生瞬间电压变化，而由所述第三机械端电连至所述电控单元的第一输入端和所述第一机械端电连至所述电控单元的第二输入端，与所述负载电源与所述负载形成共振回路。

10.根据权利要求9所述的火花消除装置，其特征在于：当所述机械开关由不导通转成导通过程，所述第二触点与所述第三触点开始离开，且所述第二触点开始朝所述第一触点接近但尚未闭合，由所述第二输入端与所述负载电源与所述负载形成所述共振回路，再来所述第二触点与所述第一触点闭合后，所述第二触点与该第四触点闭合。

11.一种具有消除切换火花功能的机械开关装置，电连接负载，所述负载具有接收负载电压的第一负载端与第二负载端；其特征在于：包含：

技术总结
一种机械开关装置与火花消除装置，所述火花消除装置包含电控单元与数位开关，电控单元用以接收来自第一机械端的第一信号与来自第三机械端的第二信号，且根据第一信号与第二信号的一者产生该控制信号，第一信号相关于第一机械端与第二机械端间的跨压，第二信号相关于第二机械端与第三机械端间的跨压；数位开关根据控制信号切换于导通与不导通之间，当机械开关由不导通状态切换至导通状态的过程，电控单元根据所述第二信号的电压瞬间变化产生控制信号，而在所述机械开关完全导通前，控制信号使数位开关领先机械开关切换成导通。提前使数位开关导通以吸收原本应该大部分流经机械开关的电流，使机械开关切换时不会产生触点火花，进而提升使用寿命。

技术研发人员：黄国洪,江桂香,黄翊,黄千硕
受保护的技术使用者：黄国洪
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15