灭弧装置及直流开关的制作方法

本发明涉及开关保护领域，具体而言，涉及一种灭弧装置及直流开关。

背景技术：

1、由于直流电远距离传输成本低、可以储存，直流电在家用电器中的应用逐渐开始普及，目前有关两线制直流防弧开关的研究较少直流开关插座面临的最大困难，是如何避免拉弧对产品的烧蚀。在400v直流输入下，墙开两线制开关在断开的瞬间会出现电弧的现象，会氧化腐蚀金属触点、增加接触阻抗、产生额外的热量，为产品的安全带来隐患，还给用户带来恐惧的心理因素。

2、相关技术中开关防弧的研究主要分为三种，一种是采用三线制设计的灭弧开关，但该方案中直流开关有输入有正极和负极，输出也有正极和负极，接线复杂；并且该类方案中一般采用双开关设计，体积大，非主流。一种是基于电子开关设计的直流防电弧，但该类方法通过增加三个触点，利用电阻逐级泄放的方式进行灭弧，结构复杂，可靠性不高，没有使用价值。一种是利用继电器进行消弧，但是继电器体积大，成本高，且继电器有延时，无法彻底消弧。

3、针对上述相关技术中两线制直流开关灭弧装置存在的结构复杂、设置成本高或灭弧效果差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种灭弧装置及直流开关，以至少解决相关技术中两线制直流开关灭弧装置存在的结构复杂、设置成本高或灭弧效果差的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种灭弧装置，应用于开关，上述开关的一端与电源正极输入端连接，上述开关的另一端与电源正极输出端连接，上述灭弧装置包括：第一绝缘栅场效应管，驱动电路，开关状态采集电路，辅助供电电路，灭弧供电电路，其中，上述第一绝缘栅场效应管上述与上述开关并联；上述驱动电路与上述第一绝缘栅场效应管连接，上述开关状态采集电路与上述电源正极输出端、上述驱动电路、上述接地端连接；上述辅助供电电路与上述电源正极输入端、上述开关状态采集电路、上述接地端连接；上述灭弧供电电路与上述电源正极输出端、上述辅助供电电路、上述接地端连接，在上述开关处于闭合状态下，上述第一绝缘栅场效应管处于断开状态，其中，上述灭弧供电电路用于在上述开关处于导通状态下为上述开关状态采集电路提供第一驱动信号；上述开关状态采集电路用于在上述开关处于导通状态下，基于上述第一驱动信号为上述驱动电路供电，以使得上述驱动电路控制上述第一绝缘栅场效应管处于预导通状态；上述辅助供电电路用于在上述开关处于断开状态下为上述开关状态采集电路提供第二驱动信号；上述开关状态采集电路还用于在上述开关处于断开状态下，基于上述第二驱动信号为上述驱动电路供电，以使得上述驱动电路控制上述第一绝缘栅场效应管处于预导通状态；上述第一绝缘栅场效应管用于在上述开关由导通状态转为断开状态的情况下，由预导通状态转为导通状态，并在上述开关状态采集电路中的储能电容内存储的电能小于预设电能阈值的情况下，由导通状态转为断开状态。

3、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种直流开关，上述直流开关包括开关、电源正极输入端、电源正极输出端，以及任意一项上述的灭弧装置，上述开关的一端与电源正极输入端连接，上述开关的另一端与电源正极输出端连接，上述灭弧装置与上述开关并联。

4、在本发明实施例中，通过设置应用于开关的灭弧装置，上述开关的一端与电源正极输入端连接，上述开关的另一端与电源正极输出端连接，上述灭弧装置包括：第一绝缘栅场效应管，驱动电路，开关状态采集电路，辅助供电电路，灭弧供电电路，其中，上述第一绝缘栅场效应管上述与上述开关并联；上述驱动电路与上述第一绝缘栅场效应管连接，上述开关状态采集电路与上述电源正极输出端、上述驱动电路、上述接地端连接；上述辅助供电电路与上述电源正极输入端、上述开关状态采集电路、上述接地端连接；上述灭弧供电电路与上述电源正极输出端、上述辅助供电电路、上述接地端连接，在上述开关处于闭合状态下，上述第一绝缘栅场效应管处于断开状态，其中，上述灭弧供电电路用于在上述开关处于导通状态下为上述开关状态采集电路提供第一驱动信号；上述开关状态采集电路用于在上述开关处于导通状态下，基于上述第一驱动信号为上述驱动电路供电，以使得上述驱动电路控制上述第一绝缘栅场效应管处于预导通状态；上述辅助供电电路用于在上述开关处于断开状态下为上述开关状态采集电路提供第二驱动信号；上述开关状态采集电路还用于在上述开关处于断开状态下，基于上述第二驱动信号为上述驱动电路供电，以使得上述驱动电路控制上述第一绝缘栅场效应管处于预导通状态；上述第一绝缘栅场效应管用于在上述开关由导通状态转为断开状态的情况下，由预导通状态转为导通状态，并在上述开关状态采集电路中的储能电容内存储的电能小于预设电能阈值的情况下，由导通状态转为断开状态，达到在开关断开的瞬间通过控制旁路(第一绝缘栅场效应管)的短暂导通消纳电路中的残余电流，避免电弧的出现的目的，从而实现了简化直流开关灭弧装置结构的同时，提升灭弧效果的技术效果，进而解决了相关技术中两线制直流开关灭弧装置存在的结构复杂、设置成本高或灭弧效果差的技术问题。

技术特征：

1.一种灭弧装置，其特征在于，应用于开关，所述开关的一端与电源正极输入端连接，所述开关的另一端与电源正极输出端连接，所述灭弧装置包括：第一绝缘栅场效应管，驱动电路，开关状态采集电路，辅助供电电路，灭弧供电电路，其中，所述第一绝缘栅场效应管与所述开关并联；所述驱动电路与所述第一绝缘栅场效应管连接，所述开关状态采集电路与所述电源正极输出端、所述驱动电路、接地端连接；所述辅助供电电路与所述电源正极输入端、所述开关状态采集电路、所述接地端连接；所述灭弧供电电路与所述电源正极输出端、所述辅助供电电路、所述接地端连接，在所述开关处于闭合状态下，所述第一绝缘栅场效应管处于断开状态，其中，

2.根据权利要求1所述的灭弧装置，其特征在于，所述灭弧装置还包括开关控制电路，所述灭弧供电电路包括运放电路、第一稳压电路，所述开关控制电路与所述运放电路连接，所述运放电路与所述第一稳压电路连接，其中，

3.根据权利要求2所述的灭弧装置，其特征在于，所述开关控制电路包括：第二绝缘栅场效应管、第一稳压二极管、第一电阻，其中，

4.根据权利要求3所述的灭弧装置，其特征在于，所述运放电路包括：第一电容、第二电阻、第一三极管、第三电阻、第一运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管、第二二极管、第二稳压二极管、第二电容、第一电解电容，其中，

5.根据权利要求4所述的灭弧装置，其特征在于，所述第一稳压电路包括：第二电解电容、第二运算放大器、第三电容、第三二极管，其中，

6.根据权利要求2所述的灭弧装置，其特征在于，所述辅助供电电路包括第二稳压电路和第三稳压电路，所述第二稳压电路与所述开关状态采集电路连接，所述第二稳压电路与所述第三稳压电路和所述运放电路连接，其中，

7.根据权利要求6所述的灭弧装置，其特征在于，所述第二稳压电路包括：第四电容、第四二极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第三稳压二极管、第二三极管、第三三极管，其中，

8.根据权利要求7所述的灭弧装置，其特征在于，所述第三稳压电路包括：第三电解电容、第五电容、第三运算放大器、第四电解电容、第六电容，其中，

9.根据权利要求1所述的灭弧装置，其特征在于，所述驱动电路包括：第四三极管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第五三极管、第四稳压二极管，其中，

10.根据权利要求9所述的灭弧装置，其特征在于，所述开关状态采集电路包括：第五二极管、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第七电容、第六三极管，其中，

11.一种直流开关，其特征在于，所述直流开关包括开关、电源正极输入端、电源正极输出端，以及权利要求1-10中任意一项所述的灭弧装置，所述开关的一端与电源正极输入端连接，所述开关的另一端与电源正极输出端连接，所述灭弧装置与所述开关并联。

技术总结
本发明公开了一种灭弧装置及直流开关。其中，该灭弧装置包括：第一绝缘栅场效应管，驱动电路，开关状态采集电路，辅助供电电路，灭弧供电电路，灭弧供电电路用于在开关处于导通状态下为开关状态采集电路提供第一驱动信号；开关状态采集电路在开关处于导通状态下，基于第一驱动信号为驱动电路供电；辅助供电电路在开关处于断开状态下为开关状态采集电路提供第二驱动信号；开关状态采集电路还在开关处于断开状态下，基于第二驱动信号为驱动电路供电；第一绝缘栅场效应管用于在开关由导通状态转为断开状态的情况下维持短暂导通以消纳电弧。本发明解决了相关技术中两线制直流开关灭弧装置存在的结构复杂、设置成本高或灭弧效果差的技术问题。

技术研发人员：王友兵,邱军,胡文涛
受保护的技术使用者：宁波公牛电器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13