CN100514524C - 驱动继电器通断的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动继电器通断的方法，其步骤如下：(1)在继电器的一端施加0.5秒至1秒的高电平，使驱动电压逐步上升，达到50V-120V的电压，当达到继电器要求的吸合电压时(2)紧接着给频率为20KHz-49KHz的脉宽调制波形以保证继电器的吸合及吸合后所要求的维持吸合功率；(3)当加在继电器一端的波形长时间为“高电平”时，继电器断开。由于本发明是利用脉宽调制方式驱动继电器的通断，解决了习用的直流方式驱动继电器通断带来的损耗大、难以吸合、通用性差等诸多问题，具有耗电小、动作可靠、继电器吸合容易、通用性好等优点。

Description

驱动继电器通断的方法

技术领域

本发明涉及驱动继电器通断的方法。

背景技术

习用的驱动继电器的方法是用直流驱动继电器，该方法是将所需的直流电压(一般48V的继电器需加48V的直流电压，24V的继电器需加24V的直流电压)加在继电器线圈与续流二极管并联的一个端点，另一个端点施加相应的直流电平。当该端的电平为“高”时，继电器的内部线圈无电流流动。此时，如果继电器是属于“常闭型的”则继电器的两个触点相通；如果继电器是属于“常开型的”则继电器的两个触点断开。当该端的电平为“低”时，继电器的内部线圈有电流流动，此时，如果继电器是属于“常闭型的”则继电器的两个触点断开，如果继电器是属于“常开型的”则继电器的两个触点相通。

这种习用的驱动方式，继电器在工作中始终会有较大的直流电流，直流电流流经继电器中的寄生电阻，产生较大的电能损耗，损耗一般为360毫瓦；同时，由于电阻损耗了一部分能量，所以继电器吸合的可靠性就会降低。本发明即是针对继电器在工作中存在的耗电大等问题加以解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耗电小、动作可靠驱动继电器通断的方法。采用该方法可使继电器吸合容易、通用性更好。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种驱动继电器通断的方法，其步骤如下：(1)在继电器的一端施加0.5秒至1秒的高电平，使驱动电压逐步上升，达到50V-120V的电压，当达到继电器要求的吸合电压时，(2)紧接着在继电器的另一端子施加频率为20KHZ-49KHZ的脉宽调制波形，波形的幅值为50V-120V，以保证继电器的吸合和吸合后所要求的维持吸合功率；(3)当加在继电器该端的波形长时间为“高电平”时，继电器断开。

采用上述方案后，继电器的内部线圈所消耗的能量非常小，所以解决了习用的直流方式驱动继电器通断带来的耗电大、难以吸合、通用性差等诸多问题，具有耗电小、动作可靠、继电器吸合容易、通用性好等优点。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图；

图2是本发明继电器线圈的等效电路图；

图3是本发明所用的脉宽调制波形图；

图4是本发明所用的放大了的脉宽调制波形图；

具体实施方式

图1是本发明的电路示意图，它由继电器K与继电器K线圈两端并联的续流二极管VD组成。所述的继电器K可以是48V、24V、12V、9V、5V、3V继电器。采用的驱动直流电压值一般50V≤Vin≤120V。

实施例1：

一种驱动继电器通断的方法，其步骤如下：(1)在图1所示继电器的B端施加0.5秒的高电平(如图3所示的t1-t2段)，使驱动电压逐步上升到Vin＝50V；(2)紧接着给频率为20KHZ的脉宽调制波形(如图3所示t2-tn段)；(3)当加在继电器B端的波形长时间为“高电平”时(如图3所示t>tn段)，继电器断开。

实施例2：

一种驱动继电器通断的方法，其步骤如下：(1)在图1所示继电器的B端施加1秒的高电平(如图3所示的t1-t2段)，使驱动电压逐步上升到Vin＝120V；(2)紧接着给频率为49KHZ的脉宽调制波形(如图3所示t2-tn段)；(3)当加在继电器B端的波形长时间为“高电平”时(如图3所示t>tn段)，继电器断开。

实施例3：

一种驱动继电器通断的方法，其步骤如下：(1)在图1所示继电器的B端施加0.8秒的高电平(如图3所示的t1-t2段)，使驱动电压逐步上升到Vin＝90V；(2)紧接着给频率为35KHZ的脉宽调制波形(如图3所示t2-tn段)；(3)当加在继电器B端的波形长时间为“高电平”时(如图3所示t>tn段)，继电器断开。

采用本发明的脉宽调制驱动方式与传统的直流驱动方式的显著特点是：

A.将继电器的驱动分解成三个阶段，分别用相应的波形进行控制。

B.用0.5秒-1.0秒时间的高电平，提高驱动电压而降低驱动电流，以满足继电器吸合功率的要求。

C.用幅值为Vin＝50V-120V，频率为20-49KHZ的脉宽调制波形驱动，以满足继电器的吸合和吸合后维持功率要求。

D.用高电平，控制继电器断开。

E.采用脉宽调制方式驱动继电器，对继电器的实用性较好，且驱动外电路简单。

如图2所示，图中的R是继电器线圈的寄生电阻；L是线圈的理想电感；V_L、V_R分别表示加在电感和寄生电阻两端的电压。

a)吸合功率的计算：(见图4)

当t＝t₀时，V_in＝0V；t＝t₁时，V_in＝60V；t₁≤t≤t₂时，V_in保持60V；此时由于继电器线圈中无电流，所以加在继电器线圈两端的电压V_L＝0V，加在线圈中的寄生电阻两端的电压V_R＝0V；当t＝t₃时(注意t₂-t₃时间内为继电器的吸合过程)；

加在线圈两端的电压：V_L＝V_in-V_R..................(1)

加在寄生电阻两端的电压： $V_R=\frac{V_{\mathrm{in}}-V_R}{L}(t_3-t_2)R$ ...............(2)

(2)式中的

是继电器线圈流动的电流，由于此线圈与寄生电阻是串联的，所以这个电流也是流过寄生电阻的电流。由(2)式可求出V_R和V_in之间的关系式：

$V_R=\frac{V_{\mathrm{in}}}{1+\frac{L/R}{t_3-t_2}}\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(3\right)$

(3)式中的L/R代表继电器的时间常数。对48V、24V和12V的继电器而然R/L＝700:1000μS。当t₂→t₃时，t₃-t₂→0；由(3)式可以看出V_R→0。

由此可见，在脉宽调制(PWM)驱动方式过程中，且驱动波形的下降沿很陡的情况下，消耗在寄生电阻R上的功率(转化的热能)：

$P_{1W}={\∫}_0^i{V}_R\mathrm{di}=\frac{V_R^2}{R}\→0\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(4\right)$

在直流电平驱动下，消耗在寄生电阻上的功率为： $P_{2W}=\frac{V_{\mathrm{in}}^2}{R}$ 该值远远大于P_1W。

如图1、图2所示，根据能量守恒定律：输入到继电器的总电能，一部分由继电器中的线圈L转化为磁能，另一部分由线圈中的寄生电阻转化为热能。通过以上分析可知：直流驱动方式转化的磁能比采用脉宽调制方式小得多，磁能大意味着磁力大。由此可见，在相同输入功率的情况下，脉宽调制方式驱动继电器比直流驱动方式容易得多。

Claims (1)

1、一种驱动继电器通断的方法，其步骤如下：(1)在继电器的一端施加0.5秒至1秒的高电平，使驱动电压逐步上升，达到50V-120V的电压，当达到继电器要求的吸合电压时，(2)紧接着在继电器的另一端子施加频率为20KHZ-49KHZ的脉宽调制波形，波形的幅值为50V-120V，以保证继电器的吸合和吸合后所要求的维持吸合功率；(3)当加在继电器施加高电平端的波形长时间为“高电平”时，继电器断开。

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