CN102208303A - 继电器驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种继电器驱动电路，其可以实现稳定的动作。该继电器驱动电路基于从微机供给的连续脉冲，调制从连接于变压器(1)的初级线圈的直流电源向该初级线圈供给的电力，将变压器(1)的次级线圈的端子间所感应的电力供给到继电器(6)。由此，能够丰富地供给继电器(6)的驱动电流，因此，可以减小脉动成分，从而实现稳定的动作。

Description

继电器驱动电路

技术领域

本发明关于驱动电磁继电器的继电器驱动电路。

背景技术

作为燃烧炉的安全继电器，电磁继电器比半导体继电器使用得更多。这是因为，与半导体继电器的高速应答、长寿命的特征相比，更加重视电磁继电器的抗噪声性、耐环境性的特征。在现有技术中，使用如图5、图6所示的、采用电容的电路作为较安全地驱动电磁继电器的电路(例如，参照专利文献1。)。

在图5所示的电路中，仅在微型计算机所供给的脉冲信号被供给的期间，继电器闭合。即、脉冲信号变为高电平时，通过晶体管Q1处于导通的状态、电容C2，C1中流通电流，使晶体管Q2的基极和发射极间的电压超过规定的值、晶体管Q2处于导通的状态并对继电器的线圈施加直流电流。该脉冲信号变为低电平时，晶体管Q1处于断开的状态，在电容C1放电的同时，电容C2在发射极和基极之间放电，通过该放电电荷使晶体管Q2继续导通的状态。然后，为了在晶体管Q2变为断开状态之前将脉冲信号反转为高电平，控制脉冲信号使其以一定的周期交替处于高电平和低电平，使维持晶体管Q2处于一直导通的状态，对继电器的线圈施加直流电流。

即使在图6所示的电路中，继电器能够仅在供给脉冲信号的期间闭合。在图6所示的电路中，从图的右侧供给电源Vcc，且连接有使图中左端的晶体管Q3、Q4中的任意一个动作的控制部(未图示)。该控制部由例如晶体管、个人计算机或者具有类似功能的驱动器等构成，通过将控制部和与图6所示的电路的触点电压在高电平或者低电平之间切换，能够使得晶体管Q3、Q4在导通、断开之间切换。即，通过间歇性的切换控制部的高电平、低电平，使得在图6的电路中能够产生高电平、低电平的脉冲信号。这里，若脉冲信号变为高电平，则晶体管Q3为导通状态，通过触点a、电阻R7的电流经过晶体管Q3到达触点c，并经过二极管D2、触点d、电容器C3以及电阻R8，最终到达触点e。由此，电容器C3被充电。若脉冲信号变为低电平，则晶体管Q3为断开状态，而晶体管Q4为导通状态。于是，电容器C3放电，且该电流经过触点d、二极管D3到达触点f，通过电容器C4、电阻R9和继电器之后，经过触点c到达晶体管Q4。由此，电容器C4以及继电器被供给电流，因此，电容器C4被充电，继电器处于闭合的状态。若脉冲信号再次变为高电平，则如上述那样电容器C3被充电，且电容器C4放电。来自该电容器C4的电流经过触点f、继电器、电阻9向电容器C4流动。由此，继电器被供给电流，因此，继电器为闭合的状态。这样，脉冲信号以一定的周期在高电平和低电平之间反复的期间，电容器C3、C4交替进行充电、放电，继电器被持续供给直流电流，从而继电器维持闭合的状态。

这些电路的特征在于，即使该电路所包含的任一器件发生故障时都可以避免继电器处于断开状态这一危险情况的发生。例如，为了使继电器处于闭合的状态，需要从微机供给连续的脉冲，如果微机的故障导致不能供给脉冲，则继电器就会断开。另外，设计为除此以外的器件发生故障时，继电器也必然断开。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平08-145355号公报

发明内容

【发明要解决的技术问题】

但是，在图6所示的电路中，作为继电器的驱动电源仅使用存储于电容的电力，因此继电器的端子间的电压的脉动成分较大，难以满足继电器的允许脉动电压的规格，有时使得动作不稳定。

又，在图5所示的电路中，在使晶体管Q2导通时，还需要对电容C1、C2供给电力，因此，除了向电磁继电器供给的供给电力之外，还需要剩余的电力，其结果是产生电力效率(输出电力与输入电力的比)较低的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种可以实现稳定的动作的继电器驱动电路。

【解决问题的技术手段】

为了解决上述的问题，本发明的继电器驱动电路包括：变压器；连接于该变压器的初级线圈的直流电源；调制电路，其基于来自外部的控制信号，调制从该直流电源向变压器的初级线圈供给的电力；供给电路，其将变压器的次级线圈的端子间所感应的电力供给到具有机械接点的电磁继电器。

在上述继电器驱动电路中，调制电路也可以包括：与变压器的初级线圈和直流电源串联连接的、通过脉冲信号闭合、断开的开关元件。

在上述继电器驱动电路中，供给电路也可以包括：将次级线圈的端子间产生的电力整流后供给到电磁继电器的整流电路。

【发明的效果】

根据本发明，基于来自外部的控制信号调制从与变压器的初级线圈连接的直流电源向该初级线圈供给的电力，并通过将变压器的次级线圈的端子间所感应的电力供给到具有机械接点的电磁继电器，使得继电器的驱动电流能够充分地供给，因此，可以减小继电器端子间电压的脉动成分，从而实现稳定地动作。

又，根据控制信号对向变压器的初级线圈供给的电力进行调制，变压器向继电器供给电力，因此，可以根据控制信号使得晶体管导通、断开，而不使电容器充放电地向继电器供给电力，可以提高电力的效率。

进一步地，通过使用变压器和电磁继电器，使得通过继电器被驱动的设备(负荷)和直流电流之间双重地绝缘，因此，即使是在负荷发生异常的情况下，也能够将对直流电源侧的影响降到最低，从而可以提供安全的电路。

附图说明

图1是示出本发明的继电器驱动电路的结构的电路图。

图2A是示出本发明的继电器驱动电路的输入脉冲的电压波形的图。

图2B是示出本发明的继电器驱动电路的变压器的电压波形的图。

图2C是示出本发明的继电器驱动电路的继电器的驱动电压波形的图。

图3是示出现有的继电器驱动电路的继电器的驱动电压波形的一例的图。

图4是示出本发明的继电器驱动电路的继电器的驱动电压波形的一例的图。

图5是示出现有的继电器驱动电路的结构的电路图。

图6是示出现有的继电器驱动电路的结构的电路图。

符号说明

1…变压器，2…直流电源，3…开关元件，4…熔丝，5…反馈电路，6…继电器，C1、C2…电容，D1、D2…二极管，R1～R4…电阻器。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施形态进行详细地说明。

如图1所示，本实施形态的继电器驱动电路包括：变压器1、连接于变压器1的初级侧线圈的电路(初级侧电路)、连接于变压器1的次级侧线圈的电路(次级侧电路)。

初级侧电路中直流电源2串联连接。另外，在变压器1和直流电源2之间串联连接开关元件3、熔丝4、反馈电路5、电阻器R1，同时并联连接二极管D1、和与该二极管D1分别串联连接的电阻器R2和电容C1。来自微机的脉冲信号通过电阻器R3输入到开关元件3。

在次级侧电路中，一端通过整流用的二极管D2、另一端通过电阻器R4与继电器6串联连接。另外，在变压器1和继电器6之间，并联连接有平滑电容C2。这里，二极管D2和平滑电容C2构成整流电路。该整流电路使从变压器1的次级侧施加到继电器6的端子电压为恒压、对继电器6施加拟似直流电流。不具有该整流电路时，由开关元件3变换后的脉冲电压直接进入到继电器6，因此，脉冲电压相对低频时，继电器6可以反复进行断续地闭合、断开动作，但脉冲电压相对高频时，不能在1个周期内提供继电器6的驱动所需要的电流，继电器6有可能会停留在断开状态。

下面，对具有这样的结构的继电器驱动电路的动作进行说明。

来自微机(图中未显示)的连续脉冲输入到开关元件3时，通过闭合、断开的反复，使得直流电源2供给的直流电压变换为与图2A所示那样的连续脉冲同步的脉冲电压。

被变换的脉冲电压通过变压器1从初级侧传达到次级侧。此时，如图2B所示，变压器1从初级侧向次级侧传达脉冲电压。

传达到变压器1的次级侧的脉冲电压通过整流二极管D2和平滑电容C2再变换为图2C所示的直流电压。该直流电压成为继电器6的驱动电压，从微机供给脉冲时，继电器6处于闭合的状态、在脉冲的供给停止期间继电器6处于断开状态。

如果微机或者开关元件等发生故障，不能输入连续脉冲，则在本实施形态中，不能向次级侧电路供给继电器6的驱动电压。例如，由于故障，初级侧电路仅向变压器1供给低电平或者高电平的电压时，连接于初级侧电路的电源是直流电源2，因此，次级侧电路没有电流流通。在这样的本实施形态中，发生故障时，不再向次级侧电路供给继电器6的驱动电压，可以防止继电器6驱动，使得安全性较高。

这里，与现有的继电器驱动电路比较，在现有的继电器驱动电路中，仅使用存储于电容的电力作为继电器的驱动电源，如图3所示，电器驱动电压的脉动成分变大。在图3中，脉动成分约为7V。与之相对，在本实施形态中，能够将存储于变压器1的感应器和电容器的电力供给到继电器6，因此，如图2C、图4所示，可以减小脉动成分。在图4中，脉动成分为400mV。另外，在本实施形态中，也可以通过控制占空比来控制电压脉动的形状。

如上所述。根据本实施形态，能够将存储于变压器1的感应器和电容器的电力供给到继电器6，继电器6的驱动电流不由电容器的容量来控制，因此，能够丰富地供给继电器6的驱动电流，可以减小继电器6的端子间的脉动成分，因此，可以实现稳定的动作。另外，根据控制信号对向变压器1的初级线圈供给的电力进行调制，变压器1向继电器6供给电力，因此，晶体管可以根据控制信号来导通、断开，不使电容器充放电就可以对继电器6供给电力，可以提高电力的效率。

另外，在本实施形态中，通过设有变压器1，使得连接于微机的初级侧电路和设有继电器6的次级侧电路绝缘，因此，可以防止噪声传达到微机侧，从而实现稳定的控制。即、微机-负载间双重绝缘，因此，即使在产生负载短路等异常时，也可以提高安全性。另外，通过自己产生电源，可以不需要继电器6的驱动电源，且能够作为继电器6以外的如故障诊断等的其他的电路的电源供给。尤其是在继电器6的电力容量小的情况下，可以不使用电解电容等作为继电器6的驱动电源，因此，电路的寿命可以不依存于电解电容的寿命，从而可以延长电路的寿命。

另外，在本实施形态中，继电器6的驱动电压可以通过开关频率、占空比控制来设定，因此，此时能够选择各种各样的继电器。即，使用本实施形态的DC电源驱动变压器1，可以使用开关元件3或者DC/AC转换器使向变压器1的初级侧供给的电流呈脉冲状或AC电流，即需要调制，但是，通过利用调制电路对向变压器1的初级侧供给的电流波形进行适当设定，可以变更变压器1的次级侧向继电器6供给的电压。

另外，变压器1可以将比初级侧输入电压大的电压作为次级侧电压向继电器6输出(升压)。以往，必须根据供给电压来选择继电器，但是，在本实施形态中，通过设有开关元件3以及变压器1，可以产生适合于继电器的供给电压，因此，更容易地进行电路的设计。

另外，在本实施形态中，通过向微机反馈输出电压进行恒压控制，可以实现稳定的继电器控制、诊断。

【产业上利用的可能性】

本发明可以适用于包括电磁继电器的各种装置。

Claims (3)

1.一种继电器驱动电路，其特征在于，包括：

变压器；

连接于该变压器的初级线圈的直流电源；

调制电路，其基于来自外部的控制信号，调制从该直流电源向所述变压器的初级线圈供给的电力；

供给电路，其将所述变压器的次级线圈的端子间所感应的电力供给到具有机械接点的电磁继电器。

2.如权利要求1所述的继电器驱动电路，其特征在于，

所述调制电路包括：与所述变压器的初级线圈和所述直流电源串联连接的、通过脉冲信号闭合、断开的开关元件。

3.如权利要求1或2所述的继电器驱动电路，其特征在于，

所述供给电路还包括：将所述次级线圈的端子间产生的电力整流后供给到所述电磁继电器的整流电路。

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