CN100394527C - 无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路，这个电路把无接点继电器和磁性继电器并联连接在电源和负荷之间，当作开关电路使用。有一个微处理器电路连接到无接点继电器和磁性继电器上，当该微处理器电路接到开启或切断电源的控制信号时，微处理器以设定程序按一定时间间隔有序地向无接点继电器和磁性继电器发送开/闭继电器的第一开关信号和第二开关信号，而磁性继电器的开启或者关闭，总是在无接点继电器处于开启的状态下进行，从而达到防止电子元件损伤和错误操作的目的。

Description

无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路

技术领域

本发明涉及一种电磁开关元件的电路，具体地说，是涉及一种并联连接的无接点继电器和磁性继电器，并控制它们来取得有序的电源开关方式的电路。

背景技术

无接点继电器(Solid State Relay)，或称固体继电器，简称SSR，跟普通的继电器没两样，只是用半导体材料制作，让永久的寿命和无噪音，高速运作变为可能。无接点继电器一般包括起开关作用的三端双向可控硅开关元件和它的控制部分，构成一光电耦合器的构件。无接点继电器只起到开/关作用，所以主要用在经常发生开/关动作的地方。

无接点继电器作为电源开关的电路经常用在电子产品上，这种时候无接点继电器会发热，过多的发热会损伤三端双向可控硅开关，所以需要解决这个问题。把常用的无接点继电器以发热方式的不同分类，有利用散热板散热的方式和并联连接一普通磁性继电器的方式以防止三端双向可控硅开关元件的发热，但散热型因需要加入散热片，所以产品体积会变大，很难用在追求小型化的产品上，所以一般采用第二个方式。

把无接点继电器和磁性继电器并联连接，例如构成对发热器或者发动机供电的无散热型开关电路，之前的方式是同时开关磁性继电器和无接点继电器。但同时开关这两个继电器的时候会消耗比平时更多的触发电流，会在无接点继电器上发生电火花，从而引发错误的工作，当电火花过分强烈的时候会直接损伤磁性继电器的接点和可控硅开关，让产品的整体性能降低。

图1简单表示了传统开启方式的无接点继电器-磁性继电器构成的驱动电路，图2是这个开关电路的开/闭动作时间表格。参照图1，可以看到无接点继电器(14)和磁性继电器(16)在电源和负荷(18)之间并联连接，这两个继电器的开/闭由晶体管电路(12)控制。即，对无接点继电器(14)的光电耦合器和磁性继电器(16)母线圈的电流控制，都是用晶体管电路(12)的集电器电流控制。

所以这两个开关元件，即无接点继电器(14)和磁性继电器(16)的开/闭总是同时进行。

晶体管电路(12)正如图2，从外部接到开启无接点继电器(14)和磁性继电器(16)的控制命令，同时把第一开关信号(CS1)和第二开关信号(CS2)提供给无接点继电器(14)和磁性继电器(16)。外部信号是关闭信号时也相同。根据晶体管电路提供的第一和第二开关信号(CS1，CS2)，无接点继电器(14)和磁性继电器(16)同时开启或关闭。

这样，由于无接点继电器(14)磁性继电器(16)的开/闭是由像晶体管电路(12)一样的模拟电路的输出信号控制，所以无接点继电器(14)和磁性继电器(16)难免要同时开/闭。但如果这两个电子元件(14，16)同时开/闭的时候会有很大的瞬时电流。所以两个继电器上会发生电火花现象。结果继电器的连接部分和半导体开关元件的性能会下降，寿命也会减少。而且可以引发周围的错误动作。我们需要这个问题的解决方案。

发明内容

为了解决以上的问题，本发明提出一种在无接点继电器和磁性继电器并联连接的电路中，让这两个继电器元件按一定的时间间隔，有序开/闭的无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路，以有效防止开/闭过程中发生的电火花，从而可以延长配件寿命。

为了达到以上目的，所设计的无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路，包括：连接在负荷和电源之间，随着母线圈的磁化进行开/闭动作的磁性继电器、并联磁性继电器上随着开关信号开/闭电路的无接点继电器，其特征在于具有一个微处理器电路，该微处理器电路具备分别连接到所述的无接点继电器和所述的磁性继电器控制端口的输出端口，当该微处理器电路接到控制信号时，其两个输出端口按照一定的时间间隔有序地向所述的无接点继电器和所述的磁性继电器控制端口输出第一开关信号(MCS1)和第二开关信号(MCS2)，以分别控制所述的无接点继电器和所述的磁性继电器进行开/闭动作。

以上微处理器电路如果接到开启电源的控制信号，开启电源的第一开关信号(MCS1)和第二开关信号(MCS2)，按照第一时间间隔有序地提供给无接点继电器和磁性继电器控制端口，即，当所述的微处理器电路接到开启电源的控制信号后，按照第一时间间隔先向所述的无接点继电器输出开启无接点继电器的第一开关信号(MCS1)，再向所述的磁性继电器输出开启磁性继电器的第二开关信号(MCS2)；以上微处理器电路如果接到关闭电流的控制信号，关闭磁性继电器的第二开关信号(MCS2)和关闭无接点继电器的第一开关信号(MCS1)以第二时间间隔向两个继电器发送，即，当所述的微处理器电路接到关闭电源的控制信号后，按照第二时间间隔先向所述的磁性继电器输出关闭磁性继电器的第二开关信号(MCS2)，再向所述的无接点继电器输出关闭无接点继电器的第一开关信号(MCS1)。由于是在投入无接点继电器的状态下使磁性继电器开启或关闭，可有效地防止在磁性继电器上发生电火花现象。

在以上开关驱动电路中，第一和第二时间间隔最好在100毫秒和200毫秒之间。如果接到开启电源的控制信号，第一开关信号的输出从接到信号开始在经过100毫秒以上200毫秒以内的时间之后进行；而在接到切断电源的控制信号的时候，第二开关信号的输出要在得到控制信号后马上进行。即：当所述的微处理器电路接到开启电源的控制信号后，经过100～200毫秒的时间间隔后，向所述的无接点继电器输出开启无接点继电器的第一开关信号；当所述的微处理器电路接到关闭电源的控制信号后，马上向所述的磁性继电器输出关闭磁性继电器的第二开关信号(MCS2)。

而且，为了增加稳定性，可以加设并联连接在磁性继电器上，防止电火花能量传到负荷上的电火花防止电路。

以上开关驱动电路可以是三相。为此无接点继电器和磁性继电器按三相用各自具备3个，每相有一并联的无接点继电器和磁性继电器，其中，3个无接点继电器串联，具有同一控制端口；3个磁性继电器串联，也具有同一控制端口。

本发明由于实现无接点继电器和磁性继电器有序开/闭，同时，由于磁性继电器的开启或者关闭，总是在无接点继电器处于开启的状态下进行，可以防止损伤元件的瞬时电流，结果有效防止电火花的发生，从而达到防止电子元件损伤和错误操作的目的。

附图说明

图1为传统开启方式的无接点继电器-磁性继电器构成的驱动电路框图；

图2为传统开启方式的无接点继电器-磁性继电器的开/闭动作时间图示；

图3为本发明的无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路框图；

图4为本发明的无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路的开/闭动作时间图示；

图5为本发明的无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路中的微处理器的程序流程图示；

图6为本发明的无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路的一种具体电路方式。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

图3所示的本发明的无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路框图，跟图1相比较，主要差别是以提供有序控制(通过软件)开关信号的微处理器42代替使无接点继电器14和磁性继电器16同时开/闭的晶体管电路12。

具体的说，本发明的开关驱动电路，负荷48和电源之间连接无接点继电器44和磁性继电器46，在这里两个继电器并联。无接点继电器44和磁性继电器46的控制端口连接微处理器42，连接在无接点继电器44和磁性继电器46上的微处理器42的输出端互相不同。微处理器42的输入端口连接到为了控制无接点继电器44和磁性继电器46的开/闭发送信号的外部设备(无图示)上。

微处理器42中有为外部控制信号而做出反应，并输出开/闭两个继电器的开关信号(MCS1，MCS2)的程序。这个程序控制无接点继电器44和磁性继电器46进行有序的开启或者关闭。

图5的流程图给出了微处理器42中所执行程序的图示。

按照该图示我们可以知道，微处理器42周期检查外部的控制信号。在S10阶段检查控制信号的级别，如果认定是开启信号，微处理器42就会把第一开关信号MCS1和第二开关信号MCS2分别向无接点继电器44和磁性继电器46上输出。这时候正如图4所示，微处理器42从接到控制信号开始经过一段时间(T1)后，才把第一开关信号(MCS1)发送到无接点继电器44，并且从那个时候开始经过一定时间(T2)之后把第二开关信号(MCS2)发送到磁性继电器46(S12阶段)。这样无接点继电器先投入之后再投入磁性继电器。这里所给的一定时间T1，T2控制在100毫秒和200毫秒之间。

微处理器接到外部信号是“关闭”的时候也相同。即在S14阶段如果认定控制信号是关闭信号，微处理器42把第一开关信号(MCS1)和第二开关信号(MCS2)各向无接点继电器44和磁性继电器46发送。在关闭两个继电器的时候也是，在无接点继电器正在动作的状态下关闭磁性继电器46。为此，微处理器一旦认定控制信号是关闭信号，就会先把第二开关信号(MCS2)发送到磁性继电器46的控制端口，再过一定时间(T3)之后把第一开关信号(MCS1)发送到无接点继电器44的控制端口(S16阶段)。在这里的T3也希望控制在100毫秒和200毫秒之间。

无接点继电器44和磁性继电器46接到第一，第二开关信号(MSC1，MCS2)之后，马上按照信号的级别开启或关闭流向负荷48的电流。微处理器反复以上的处理过程。

按照图4的方式发送开关信号，负荷48总是在无接点继电器44处于开启动作的状态下，磁性继电器46进行开/闭。这么做是为了磁性继电器46开/闭的时候总是有无接点继电器44在动作，从而防止电火花的产生。

因为用软件程序控制两个开关时间，所以两个开关元件44，46的开/闭时间差可以按照元件的特性适当设置。了解采用的无接点继电器44和磁性继电器46的元件性能，就可以算出两个元件不受损害地进行开/闭动作的最小时间间隔，并且把得到的时间间隔储存到微处理器42中的程序上。最好把时间间隔设定在100毫秒到200毫秒之间。如果时间间隔少于100毫秒可以引发错误的处理。

相反，超过200毫秒的时候三端双向可控硅开关元件的发热量超过标准。两个继电器44，46的动作时间间隔值是本发明人经过无数次实验和分析得来的，无法轻视。

图6是本发明的开关驱动电路的具体实施方式。无接点继电器44的光电耦合器连接到晶体管电路Q1，磁性继电器46的母线圈RL-A连接到晶体管电路Q2。微处理器42接到开启电源信号之后经过T1的时间后通过输出端口7发送第一开关信号(MCS1)，再经过T2时间后通过输出端口8发送第二开关信号(MCS2)。第一和第二开关信号(MCS1，MCS2)按照T2时间间隔先后输入到晶体管Q1，Q2的端口。从而晶体管Q1，Q2按照T2的时间间隔先后开启，三端双向可控硅开关和继电器母线圈RL-B的接点也是按照大致和T2相同的时间差进行开启。

当控制信号是关闭信号的时候，微处理器42接到该控制信号后会马上通过输出端口8发送第二开关信号(MCS2)，再经过T3时间后通过输出端口7发送第一开关信号(MCS1)。第二和第一开关信号(MCS2，MCS1)按照T3时间间隔先后输入到晶体管Q2，Q1的端口。从而晶体管Q2，Q1按照T3的时间间隔先后关闭，继电器母线圈RL-B的接点和三端双向可控硅开关也是按照大致和T3相同的时间差进行关闭动作。

为了增加稳定性，可以附加并联到磁性继电器46的继电器接点(RL-B)上，防止电火花能量传到负荷上的电火花阻止器(TNR1，C，R)。

以上是本发明的详细解说，相关领域的技术人员可以在专利法允许的范围内，即在本发明的思想以及领域许可的范围内，进行适当的变化或修改。比如说，如果具有可以有序地产生两个开关信号(MCS1，MCS2)的装置，就可用之替代微处理器42，不一定要采用微处理器(42)。本发明的开关驱动电路可以适用在三相电路上。即，每个相都有无接点继电器和磁性继电器，然后把3个光电耦合器串连，把另一端连接到晶体管(Q1)，三相用的3个母线圈并列连接，把各自的一端共同连接到晶体管(Q2)上。专利申请范围内的所有等价意义或者变化都在本发明的权利范畴内。

Claims (4)

1.一种无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路，包括：连接在负荷和电源之间，随着母线圈的磁化进行开/闭动作的磁性继电器、并联于磁性继电器上随着开关信号开/闭电路的无接点继电器，其特征在于具有一个微处理器电路，该微处理器电路具备分别连接到所述的无接点继电器和所述的磁性继电器控制端口的输出端口，当所述的微处理器电路接到开启电源的控制信号后，先向所述的无接点继电器输出开启无接点继电器的第一开关信号(MCS1)，经过第一时间间隔后，再向所述的磁性继电器输出开启磁性继电器的第二开关信号(MCS2)；当所述的微处理器电路接到关闭电源的控制信号后，先向所述的磁性继电器输出关闭磁性继电器的第二开关信号(MCS2)，经过第二时间间隔后，再向所述的无接点继电器输出关闭无接点继电器的第一开关信号(MCS1)。

2.根据权利要求1所述的无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路，其特征在于当所述的微处理器电路接到开启电源的控制信号后，先向所述的无接点继电器输出开启无接点继电器的第一开关信号，经过100～200毫秒的时间间隔后，再向所述的磁性继电器输出开启磁性继电器的第二开关信号(MCS2)；当所述的微处理器电路接到关闭电源的控制信号后，马上向所述的磁性继电器输出关闭磁性继电器的第二开关信号(MCS2)，经过100～200毫秒的时间间隔后，再向所述的无接点继电器输出关闭无接点继电器的第一开关信号(MCS1)。

3.根据权利要求1或2所述的无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路，其特征在于所述的磁性继电器并联有电火花阻止器。

4.根据权利要求1或2所述的无接点继电器-磁性继电器开关驱动电路，其特征在于用在三相电路上，每相有一并联的无接点继电器和磁性继电器，其中，3个无接点继电器串联，具有同一控制端口；3个磁性继电器串联，也具有同一控制端口。

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