CN102576626B - 用于继电器励磁线圈的发热抑制电路 - Google Patents
用于继电器励磁线圈的发热抑制电路 Download PDFInfo
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Abstract
提供一种用于继电器电路的发热抑制装置，利用该发热抑制装置，可以减少在继电器电路工作期间由励磁线圈产生的发热量。公开的发热抑制电路包括：设置在励磁线圈(Xc)与地面之间的电阻器(R1)；以及设置在第一点(p1)与点(p2)之间的二极管(D1)。在开关(SW1)已经接通之后即刻直到继电器触点(Xa)闭合之前，励磁电流(Ia)经由二极管(D1)朝向地面流动，从而施加于励磁线圈的电压变为基本等于电源电压(VB)，并且能够可靠地使继电器触点闭合。此外，当继电器触点(Xa)闭合时，励磁电流(Ia)经由电阻器(R1)流向地面，从而施加于励磁线圈(Xc)的电压降低，并且能够减少发热量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于抑制设置在继电器电路中的励磁线圈发热的发热抑制电路。
背景技术
例如，用于控制例如安装在车辆上的灯和电机的各种负载的驱动和停止的继电器电路在被安装在PCB基板的状态下使用。在这种继电器电路中，当为用于励磁继电器触点的励磁线圈提供电流时，产生功率损耗。该功率损耗转化成热能而使PCB基板的温度升高。在高周围温度的发动机舱内使用PCB基板的情况下，由于这种使用导致安装在PCB基板上的各种装置的温度超过其允许温度，所以变得难以将许多[Jia1]继电器电路安装在PCB基板上。换言之，由于能够安装在PCB基板上的继电器电路的数量受到限制，所以PCB基板的尺寸变大。
以下，将参照图6和7来说明继电器电路的励磁线圈的发热原理。如图6所示，继电器电路RLY设置在直流电源VB(例如，安装在车辆上的蓄电池，以下简称为VB)与负载RL之间，并且该继电器电路RLY包括常开继电器Xa和励磁线圈Xc。当接通设置在励磁线圈Xc与电源VB之间的开关SW1时，励磁线圈Xc被施加有电源电压VB(由相同的标号VB表示电源VB的输出电压)，因而励磁线圈Xc被激励。从而，由于常开继电器触点Xa闭合，所以为负载电路提供电流而驱动该负载RL。
此外，如图7所示，在将开关SW1设置在励磁线圈Xc与地面之间的情况下，当接通开关SW1时，也为负载电路提供电流而驱动该负载RL。
假设励磁线圈Xc的电阻值是Ra，励磁线圈Xc的功率损耗(发热量)能够表示为VB2/Ra。为了降低发热量，需要提高励磁线圈Xc的电阻值Ra。然而，当仅仅电阻值Ra增大时，由于励磁线圈Xc中产生的磁通量减少，所以用于闭合继电器触点Xa的最小工作电压增大。从而，在通过增大电阻值Ra而减少励磁线圈Xc的发热量的方法中存在限制。以这种方式，既需要充分确保励磁线圈Xc的最小工作电压，也需要减小发热量。
为了解决这种问题，已知JP-A-2002-170466(专利文献1)中公开的技术。图8是示出了专利文献1中所描述的继电器驱动电路的构造的电路图。在该图中，当接通NPN型晶体管101时，由于PNP型晶体管102被接通而绕过电阻器R101，所以励磁线圈Xc被施加有电源VB的输出电压。从而，使继电器触点Xa闭合而使晶体管102断开，从而由于施加于励磁线圈Xc的电压降低，所以能够使励磁线圈Xc的发热量减少。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-2002-170466
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在专利文献1中公开的现有技术中，在晶体管102的断开期间，即，在负载RL的停止期间，漏电流从励磁线圈Xc经由晶体管102和电阻器R102[Jia2]流至负载RL。从而，当该技术应用于安装在车辆上的负载电路时，当电源电压VB高时，即使晶体管101被断开，继电器触点Xa也被闭合。从而，由于该事实导致停放的车辆的蓄电池耗尽，所以该技术是不利于实用的。
为了解决上述现有技术的问题而进行了本发明，并且本发明的目的是提供一种用于继电器的发热抑制电路，其能够减少在操作继电器电路时励磁线圈的发热量而不会增大继电器触点被正常闭合的最小工作电压。
解决问题的手段
为了实现上述目的，第一发明涉及一种发热抑制电路，用于抑制继电器电路(RLY)中的所述励磁线圈的发热，该继电器电路(RLY)包括：设置在直流电源(VB)与负载(RL)之间并且在该负载的驱动和停止之间切换的继电器触点，以及用于激励该继电器触点的所述励磁线圈(Xc)，所述发热抑制电路包括：
第一电阻器(R1)，该第一电阻器设置在所述励磁线圈与地面之间；
二极管(D1)，该二极管具有连接在所述励磁线圈与所述第一电阻器之间的阳极，并且具有连接在所述继电器触点与所述负载之间的阴极；以及
开关单元，该开关单元设置在所述直流电源与所述励磁线圈之间，并且在所述励磁线圈的激励与非激励之间切换。
第二发明涉及一种发热抑制电路，用于抑制继电器电路(RLY)中的所述励磁线圈的发热，该继电器电路(RLY)包括：设置在直流电源(VB)与负载(RL)之间并且在该负载的驱动和停止之间切换的继电器触点，以及用于激励该继电器触点的所述励磁线圈(Xc)，所述发热抑制电路包括：
第一电阻器(R1)，该第一电阻器设置在所述励磁线圈与地面之间；
开关单元(SW1)，该开关单元设置在所述直流电源与所述励磁线圈之间，并且在所述励磁线圈的激励与非激励之间切换；
半导体元件(T1)，该半导体元件设置成与所述第一电阻器并联，并且具有分别连接于该第一电阻器的第一端和第二端的第一电极和第二电极；以及
恒压二极管(ZD1)，该恒压二极管具有连接在所述继电器触点与所述负载之间的阴极，并且具有经由第二电阻器(R4)接地的阳极，
其中，所述半导体元件的控制端子直接或间接地连接在所述恒压二极管的阳极与第二电阻器之间；
其中，在所述开关单元接通之后直到所述继电器触点闭合，使得所述半导体元件在所述第一电极与所述第二电极之间导通，以向所述励磁线圈施加与所述直流电源的输出电压几乎相同的电压；并且
其中，在所述继电器触点闭合之后，向所述励磁线圈施加取决于所述恒压二极管的恒定电压的恒定电压。
第三发明还包括二极管(D1)，该二极管具有连接在所述励磁线圈与所述第一电阻器之间的阳极，并且具有连接在所述继电器触点与所述负载之间的阴极。
第四发明涉及一种发热抑制电路，用于抑制继电器电路(RLY)中的所述励磁线圈的发热，该继电器电路(RLY)包括：设置在直流电源(VB)与负载(RL)之间并且在该负载的驱动和停止之间切换的继电器触点，以及用于激励该继电器触点的所述励磁线圈(Xc)，所述发热抑制电路包括：
第一电阻器(R1)，该第一电阻器设置在所述励磁线圈与地面之间；以及
开关单元(SW2)，该开关单元设置在所述第一电阻器与地面之间，并且在所述励磁线圈的激励与非激励之间切换；
其中，由半导体元件(T2)和二极管(D2)形成的串联连接电路连接在所述继电器触点和所述负载间的点与所述励磁线圈和所述第一电阻器间的点之间；
其中，在所述开关单元接通之后直到所述继电器触点闭合，使得所述串联连接电路导通，以向所述励磁线圈施加与所述直流电源的输出电压几乎相同的电压；并且
其中，在所述继电器触点闭合之后，使得所述串联连接电路非导通，向所述励磁线圈施加低于所述直流电源的输出电压的电压。
第五发明涉及一种发热抑制电路，用于抑制继电器电路(RLY)中的所述励磁线圈的发热，该继电器电路(RLY)包括：设置在直流电源(VB)与负载(RL)之间并且在该负载的驱动和停止之间切换的继电器触点，以及用于激励该继电器触点的所述励磁线圈(Xc)，所述发热抑制电路包括：
第一电阻器(R1)，该第一电阻器设置在所述励磁线圈与地面之间；以及
开关单元(SW2)，该开关单元设置在所述第一电阻器与地面之间，并且在所述励磁线圈的激励与非激励之间切换；
其中，由恒压二极管(ZD2)、二极管(D3)和第二电阻器(R4)形成的串联连接电路连接在所述继电器触点和所述负载间的点与所述第一电阻器和所述开关单元间的点之间，
其中，半导体元件(T1)以该半导体元件的第一电极和第二电极分别连接于所述第一电阻器的第一端和第二端的方式并联连接于所述第一电阻器，
其中，在所述开关单元接通之后直到所述继电器触点闭合，使得所述半导体元件在所述第一电极与所述第二电极之间导通，以向所述励磁线圈施加与所述直流电源的输出电压几乎相同的电压，并且
其中，在所述继电器触点闭合之后，向所述励磁线圈施加取决于所述恒压二极管的恒定电压的电压。
根据第五发明，所述直流电源是待安装在车辆上的蓄电池。
本发明的效果
根据第一发明，由于在开关单元接通之后即刻直到使继电器触点闭合，励磁电流经由二极管(D1)在接地侧上流动，所以施加于励磁线圈的电压几乎等于电源电压。从而，能够确定地吸引继电器触点而切换成闭合状态。此外，当继电器触点闭合时，由于励磁电流经由第一电阻器(R1)在接地侧上流动，所以施加于励磁线圈的电压降低，因而能够减少发热量。因此，在安装在PCB基板等上的情况下，可以将许多继电器电路安装在狭窄的空间上，能够实现所需空间的减少以及成本降低。此外，由于在开关单元的断开状态下漏电流没有流动，所以能够抑制功率损耗。
根据第二发明，由于在开关单元接通之后即刻直到使继电器触点闭合，励磁电流经由半导体元件(T1)在接地侧上流动，所以施加于励磁线圈的电压几乎等于电源电压。从而，能够确定地吸引继电器触点而切换成闭合状态。此外，当继电器触点闭合时，由于半导体元件的工作，能够使施加于励磁线圈的电压保持在取决于恒压二极管的恒定电压的恒定电压。从而，通过将施加于励磁线圈的电压设定为小于电源电压的电压，能够减少发热量。此外，能够用稳定的电压来激励励磁线圈而不会受电压变化的影响，并且能够确定地保持继电器触点的闭合状态。因此，在安装在PCB基板等上的状态下，可以将许多继电器电路安装在狭窄的空间上，能够实现所需空间的减少以及成本降低。此外，由于在开关单元的断开状态下漏电流没有流动，所以能够抑制功率损耗。
根据第三发明，由于除了第二发明[Jia3]的构造外还设置了二极管(D1)，所以在开关单元接通之后即刻直到使继电器触点闭合，由于电流除了经由半导体元件(T1)外还经由二极管(D1)而在接地侧上流动，所以能够使施加于励磁线圈的电压接近电源电压。
根据第四发明，由于在开关单元接通之后即刻直到值继电器触点闭合，励磁电流经由半导体元件(T2)和二极管(D2)在接地侧上流动，所以施加于励磁线圈的电压几乎与电源电压相同。从而，能够确定地吸引继电器触点而切换成闭合状态。此外，当继电器触点闭合时，由于励磁电流没有流入半导体元件(T2)而是经由第一电阻器(R1)在接地侧上流动，所以施加于励磁线圈的电压降低，因而能够减少发热量。因此，在安装在PCB基板等上的状态下，可以将许多继电器电路安装在狭窄的空间上，能够实现所需空间的减少以及成本降低。此外，由于在开关单元的断开状态下漏电流没有流动，所以能够抑制功率损耗。
根据第五发明，由于在开关单元接通之后即刻直到继电器触点闭合，励磁电流经由半导体元件(T1)在接地侧上流动，所以施加于励磁线圈的电压几乎与电源电压相同。从而，能够确定地吸引继电器触点而切换成闭合状态。此外，当继电器触点闭合时，由于半导体元件(T1)的工作，能够使施加于励磁线圈的电压保持在取决于恒压二极管的恒定电压的恒定电压。从而，通过将施加于励磁线圈的电压设定为小于电源电压的电压，能够减少发热量。此外，能够用稳定的电压来激励励磁线圈而不会受电压变化的影响，并且能够确定地保持继电器触点的闭合状态。因此，在安装在PCB基板等上的状态下，可以将许多继电器电路安装在狭窄的空间上，能够实现所需空间的减少以及成本降低。此外，由于在开关单元的断开状态下漏电流没有流动，所以能够抑制功率损耗。
根据第六发明，由于安装在车辆上的蓄电池用作为直流电源，所以即使当发生大的电压变化时，也能够以稳定的电压来激励励磁线圈，从能够安全地切换继电器电路。
附图说明
图1是示出了上面安装了根据本发明第一实施例的发热抑制电路的负载驱动电路构造的电路图。
图2是示出了上面安装了根据本发明第二实施例的发热抑制电路的负载驱动电路构造的电路图。
图3是示出了上面安装了根据本发明第二实施例的修改实例的发热抑制电路的负载驱动电路构造的电路图。
图4是示出了上面安装了根据本发明第三实施例的发热抑制电路的负载驱动电路构造的电路图。
图5是示出了上面安装了根据本发明第四实施例的发热抑制电路的负载驱动电路构造的电路图。
图6是示出了现有技术的负载驱动电路并示出了开关设置在电源侧上的实例的电路图。
图7是示出了现有技术的负载驱动电路并示出了开关设置在接地侧上的实例的电路图。
图8是示出了专利文献1中所示的负载驱动电路的构造的电路图。
标号说明
RLY 继电器电路
Xa 继电器触点
Xc 励磁线圈
D1、D2、D3二极管
ZD 1、ZD2稳压二极管(恒压二极管)
R1 电阻器(第一电阻器)
R4 电阻器(第二电阻器)
VB 直流电源
RL 负载
SW1、SW2 开关(开关单元)
T1、T2 晶体管(半导体元件)
具体实施方式
下文中，将基于附图来说明本发明的实施例。通常，在具有常开继电器触点的继电器电路中，用于使继电器触点断开(使触点从闭合状态改变为打开状态)的最小工作电压低于用于使继电器触点接通(使触点从打开状态改变为闭合状态)的最小工作电压。即，当继电器触点一旦闭合，即使励磁线圈的电压减小，继电器触点也能维持该状态。本发明以这种方式利用该现象，使得当开关在继电器触点的打开状态下接通时，励磁线圈的两端几乎被电源电压所施加，从而确保了像现有技术一样的最小工作电压。而后，当继电器触点闭合时，将电阻器插入励磁线圈的电流路径中来限制流入励磁线圈的电流，从而抑制发热。将进行如下的详细描述。
[第一实施例]
图1是示出了上面安装了根据本发明第一实施例的发热抑制电路的负载驱动电路构造的电路图。如图1所示，负载驱动电路包括例如安装在车辆上的像灯和电机这样的负载RL，以及直流电源VB(例如，蓄电池，以下简称为“电源VB”)，并且继电器电路RLY设置在电源VB与负载RL之间。用相同的标号VB来表示电源VB的输出电压。该输出电压例如是14伏特。
继电器电路RLY包括常开继电器触点Xa和励磁线圈Xc。继电器触点Xa的一端连结于电源VB的正电极端子，而其另一端经由负载RL接地。励磁线圈Xc的电阻值是Ra。励磁线圈Xc的一端经由开关SW1(开关单元)连结于电源VB的正电极端子，而其另一端经由电阻器R1(第一电阻器)接地。
此外，二极管D1设置在励磁线圈Xc和电阻器R1间的连结点p1与继电器接点Xa和负载RL间的连结点p2之间，使得二极管D1的阳极连结于点p1侧，而其阴极连结于点p2侧。
接着，将说明根据第一实施例的发热抑制电路的作用。当继电器电路RLY处于断开状态时，即，当开关SW1处于断开状态时，由于电流没有流入励磁线圈Xc，所以常开继电器触点Xa打开。当开关SW1接通时，由于励磁电流Ia流入励磁线圈Xc，所以继电器触点Xa开始被吸引。
打开的继电器触点Xa直到被关闭，花费了1毫秒(ms)以上。在该期间，流经励磁线圈Xc的励磁电流Ia从二极管D1经由负载RL流至地面，从而与电源电压VB几乎相等的电压施加于励磁线圈Xc的两端。换言之，假设二极管D1的电压降是0.6伏特，Ia将满足Ia＝(VB-0.6)/Ra的关系。从而，继电器的最小工作电压几乎与现有技术电路(图6和7所示的电路)的相等。
而后，当继电器触点Xa闭合时，为负载RL施加电源电压VB。从而，由于二极管D1的阴极电压成为电源电压VB，所以二极管D1反向偏压，所以已经流经二极管D1的电流停止。
结果，励磁电流Ia经由电阻器R1流入地面从而在电阻器R1两端产生电压降。即，由于Ia满足Ia＝VB(Ra+R1)的关系，所以励磁电流减小。例如，当Ra被设定为与R1相等时，励磁电流Ia减小至一半。从而，在继电器触点Xa闭合之后，励磁线圈Xc的发热量与现有技术的电路相比减少。当励磁电流Ia减小时，励磁线圈Xc中产生的磁通量减少，因而继电器触点Xa的吸引力减少。然而，由于继电器触点Xa处于闭合状态，所以继电器触点Xa的接触点之间的磁电阻减小，使得能够位置继电器触点Xa的闭合状态。
以这种方式，根据第一实施例的发热抑制电路，由于在开关SW1接通之后使继电器触点Xa闭合之前，励磁电流Ia经由二极管D1在负载RL侧上流动，所以几乎与电源电压VB相等的电压能够施加于励磁线圈Xc。此外，在继电器触点Xa闭合之后，励磁电流Ia没有流经二极管D1而是流经电阻器R1。从而，为励磁线圈Xc施加通过将电阻器Ra与R1之间的电源电压VB分压而获得的电压(在Ra＝R1的情况下的一半电压)。
从而，打开状态下的继电器触点Xa能够确定地改变为闭合状态。此外，当继电器触点Xa闭合时，而后能够使继电器触点保持在闭合状态。此外，由于当继电器触点Xa闭合时，励磁电流Ia相比于现有技术减小(Ia在Ra＝R1的情况下变为一半)，所以电源VB的消耗电量能够减少，而且能够减少发热量。
从而，在将继电器电路RLY安装在PCB基板上的状态下，由于在恒定的空间内能够设置许多继电器电路，所以能够实现成本降低和所需空间的减少。
此外，由于在断开开关SW1时确定地切断连接于励磁线圈Xc的电路，所以漏电流不会流动，因而能够避免诸如蓄电池耗尽的麻烦发生。
[第二实施例]
接着，将说明根据本发明的第二实施例的发热抑制电路。
图2是示出了上面安装了根据本发明第二实施例的发热抑制电路的负载驱动电路构造的电路图。图2中所示的负载驱动电路与图1中所示的负载驱动电路的不同点在于：没有设置二极管D1，而是设置了电阻器R2、R3、R4(第二电阻器)，稳压二极管ZD1(恒压二极管)以及PNP型晶体管T1(半导体元件)。
稳压二极管ZD1的阴极连结于点p2，而其阳极经由电阻器R4(第二电阻器)接地。稳压二极管ZD1与电阻器R4之间的连接点p3经由通过电阻器R3和R2形成的晶体管T1的偏压电路连接到点p1，同时电阻器R3与R2之间的连接点连接于晶体管T1的基极。
此外，晶体管T1的发射极连接于点p1(电阻器R1的第一端)，而且集电极接地(电阻器R1的第二端)。即，半导体元件(晶体管T1)的第一电极(发射极)连结于第一电阻器的第一端，而其第二电极(集电极)连结于第一电阻器的第二端。
接着，将说明根据第二实施例的发热抑制电路的作用。当继电器电路RLY处于断开状态时，即，当开关SW1处于断开状态时，由于电流没有流入励磁线圈Xc，所以常开继电器触点打开。当开关SW1接通时，由于励磁电流Ia流入励磁线圈Xc，所以继电器触点Xa开始被吸引。
在继电器触点Xa的打开状态期间，由于晶体管T1的基极经由电阻器R3和电阻器R4接地，所以晶体管T1接通，从而流经励磁线圈Xc的励磁电流Ia在晶体管T1的发射极和集电极之间流动。从而，由于对励磁线圈Xc施加有几乎与电源电压VB相等的电压(具体地，比电源电压小了在晶体管T1处产生的几乎等于1.8伏特电压的电压)，所以能够以与现有技术电路(图6和7所示的电路)几乎相同的程度来维持能够使继电器触点Xa闭合的吸引力。
而后，当继电器触点Xa闭合时，电流从电源VB经由继电器触点Xa、稳压二极管ZD1和电阻器R4流向地面，从而引起电阻器R4两端的电压降。从而，晶体管T1的基极电压升高，因此晶体管T1的发射极电压升高。结果，PNP型晶体管T1作为发射极跟随器来工作，其中励磁线圈Xc的电阻器Ra起到发射极与电源VB之间电阻的作用。
即，当继电器触点Xa闭合时，晶体管T1继续被导通而作为发射极跟随器的工作。在该情况下，励磁线圈Xc两端间产生的电压是由在稳压二极管ZD1处产生的恒定电压所决定的恒定电压。具体地，由于电阻器R2的电压降是大约0.6伏特(相当于二极管的电压降)并且电阻器R3的电压降是由晶体管T1的基极电流所决定，所以电阻器R2和R3的电压降的和是例如大约1.6伏特。假设稳压二极管ZD1的恒定电压是6伏特，那么施加在励磁线圈Xc的两端间的电压是通过在它们之间相减得到的4.4伏特，这是取决于稳压二极管ZD1的恒定电压的恒定电压。换言之，通过决定稳压二极管ZD 1的恒定电压，能够将励磁线圈Xc的两端间产生的电压设定为任意值。
从而，在该发热抑制电路中，在开关SW1接通后直到继电器触点Xa闭合的时间段内，几乎与电源电压VB相等的电压施加于励磁线圈Xc。当继电器触点Xa闭合时，取决于稳压二极管ZD1处产生的恒定电压的恒定电压施加于励磁线圈Xc。在这种情况下，由于施加于励磁线圈Xc的电压不受电源电压VB变化的影响，所以励磁线圈Xc处产生的磁通量是恒定的。
以这种方式，根据第二实施例的发热抑制电路，由于在开关SW1接通之后使继电器触点Xa闭合之前，励磁电流Ia经由晶体管T1流入地面，所以与电源电压VB几乎相同的电压能够施加于励磁线圈Xc。而后，当继电器触点Xa闭合时，晶体管T1作为发射极跟随器来工作，从而保持施加于励磁线圈Xc的电压为低于电源电压的恒定电压(由稳压电压决定的电压)。
从而，能够确定地使打开状态下的继电器触点Xa变为闭合状态。此外，当继电器触点Xa闭合时，此后能够确定地保持该闭合状态。此外，由于当继电器触点Xa闭合时励磁电流Ia相比于现有技术减小，所以电源VB的消耗电量能够减少，而且能够减少发热量。从而，在将继电器电路RLY安装在PCB基板上的状态下，由于在恒定的空间内能够设置许多继电器电路，所以能够实现成本降低和所需空间的减少。
此外，由于能够使施加于励磁线圈Xc的电压维持在依据稳压二极管ZD1的恒定电压的恒定电压，所以即使在电源电压VB像安装在车辆上的蓄电池那样频繁降低的情况下，也能够用恒定的电压来激励励磁线圈Xc。从而，能够避免继电器触点Xa的维持功率降低。
此外，由于在开关SW1断开的状态下漏电流没有流动，所以能够避免诸如蓄电池耗尽的麻烦发生。
[第二实施例的修改实例]
接着，将说明根据第二实施例的修改实例的发热抑制电路。图3是示出了上面安装了根据本发明第二实施例的修改实例的发热抑制电路的负载驱动电路构造的电路图。如图3中所示，该负载驱动电路与图2中所示的电路的不同点在于设置了二极管D1。即，二极管D1设置成如下方式：其阳极连结于励磁线圈Xc与电阻器R1之间的连接点p1，而其阴极连结于继电器触点Xa与负载RL之间的连接点p2。
在这样构成的发热抑制电路中，在开关SW1接通后继电器触点Xa打开的时段期间，由于流入励磁线圈Xc的励磁电流Ia从二极管D1经由负载RL流向地面，所以与图2所示的发热抑制电路相比，能够将施加于励磁线圈Xc的电压设定为更接近于电源电压VB。具体地，晶体管T1的电压降是如上所述的大约1.8伏特，同时二极管D1的电压降是大约0.6伏特，使得施加于励磁线圈Xc的电压能够增加了相当于其之间的差的值。从而，能够使继电器触点Xa闭合时的吸引力增大。
[第三实施例]
接着，将说明本发明的第三实施例。图4是示出了上面安装了根据本发明第三实施例的发热抑制电路的负载驱动电路构造的电路图。如图4所示，该负载驱动电路包括例如灯和电机这样的负载RL，以及直流电源VB(例如，蓄电池)，并且继电器电路RLY设置在电源VB与负载RL之间。
继电器电路RLY包括常开继电器触点Xa和励磁线圈Xc。继电器触点Xa的一端连接于电源VB的正电极端子，而其另一端经由负载RL接地。励磁线圈Xc的一端经由连接于电源VB的正电极端子，而其另一端经由电阻器R1(第一电阻器)和开关SW2(开关单元)接地。即，第三实施例与第一和第二实施例的不同点在于：在励磁线圈Xc的接地侧上设置开关SW2。
连接点p4经由二极管D2和晶体管T2连接到励磁线圈Xc与电阻器R1之间的连接点p5[MS4]。电阻器R5连接在晶体管T2的发射极和基极之间。该晶体管的基极经由电阻器R6连接于电阻器R1与开关SW2之间的连接点。
接着，将说明根据第三实施例的发热抑制电路的作用。当继电器电路RLY处于断开状态时，即，当开关SW2处于断开状态时，由于晶体管T2关断，所以励磁电流Ia没有流入励磁线圈Xc。从而，常开继电器触点Xa打开。
当接通开关SW2时，由于晶体管T2的基极接地，所以晶体管T2导通。从而，励磁电流Ia流入励磁线圈Xc，使得继电器触点Xa开始被吸引。在继电器触点Xa打开的时段期间，励磁电流Ia从励磁线圈Xc经由晶体管T2、二极管D2和负载RL流至地面，但是不流入电阻器R1。因此，由于为励磁线圈Xc施加有与电源电压VB几乎相同的电压，所以用于使继电器触点Xa闭合的吸引力与现有技术电路(图6和7所示的电路)的几乎相同。
而后，当继电器触点Xa闭合时，由于二极管D2反向偏压，所以流入晶体管T2的电流停止，从而励磁电流Ia从电阻器R1经由开关S2流向地面。因此，由于电阻器R1两端引起电压降，所以施加于励磁线圈Xc的电压变得比电源电压VB小了相当于电阻器R1两端引起的电压降的量，使得励磁电流Ia能够减小。例如，假设R1＝Ra，能够使施加于励磁线圈Xc的电压平分。
以这种方式，根据第三实施例的发热抑制电路，由于在开关SW2接通之后使继电器触点Xa闭合之前，励磁电流Ia经由晶体管T2和二极管D2在负载RL侧流动，所以几乎与电源电压VB相同的电压能够施加于励磁线圈Xc。此外，在继电器触点Xa闭合之后，励磁电流Ia没有流经二极管D2，而是流经电阻器R1。从而，通过将电源电压VB在电阻器Ra与R1之间分压而获得的电压能够施加于励磁线圈Xc。
从而，能够确定地使处于打开状态的继电器触点Xa改变为闭合状态。此外，当继电器触点Xa闭合时，此后能够确定地使继电器触点保持在闭合状态。此外，由于当继电器触点Xa闭合时，励磁电流Ia相比于现有技术减少，所以电源VB的消耗电量能够减少，而且能够减少发热量。
从而，在将继电器电路RLY安装在PCB基板上的状态下，由于在恒定的空间内能够设置许多继电器电路，所以能够实现成本降低和所需空间的减少。
此外，由于在断开开关SW2时漏电流没有流动，所以能够避免诸如蓄电池耗尽的麻烦发生。
[第四实施例]
接下俩，将说明本发明的第四实施例。图5是示出了上面安装了根据本发明第四实施例的发热抑制电路的负载驱动电路构造的电路图。如图5所示，该负载驱动电路包括例如灯和电机这样的负载RL，以及直流电源VB，并且继电器电路RLY设置在电源VB与负载RL之间。
继电器电路RLY包括常开继电器触点Xa和励磁线圈Xc。继电器触点Xa的一端连接于电源VB的正电极端子，而其另一端经由负载RL接地。励磁线圈Xc的一端经由连接于电源VB的正电极端子，而其另一端经由电阻器R1(第一电阻器)和开关SW2(开关单元)接地。即，在第四实施例中，像第三实施例那样，在励磁线圈Xc的接地侧上设置开关SW2。
继电器触点Xa与负载RL之间的连接点p6[MS5]经由稳压二极管ZD2(恒压二极管)、二极管D3和电阻器R4(第二电阻器)连接到电阻器R1与开关SW2之间的连接点p8。在这种情况下，稳压二极管ZD2的阴极连结于点p6[MS6]，其阳极连结于二极管D2的阴极，并且二极管D3的阴极连结于电阻器R4。
此外，相对于电阻器R1设置PNP型晶体管T1。晶体管T1的发射极连接于点p7[MS7](电阻器R1的第一端)，而其集电极连接于点p8(电阻器R1的第二端)。即，半导体元件(晶体管T1)的第一电极(发射极)连结于第一电阻器的第一端，而其第二电极(集电极)连结于第一电阻器的第二端。
此外，点p7经由通过电阻器R2和R3形成而用于晶体管T1的偏压电路连接到二极管D3与电阻器R4[MS8]之间的连接点。
接着，将说明根据第四实施例的发热抑制电路的作用。当继电器电路RLY处于断开状态时，即，当开关SW2处于断开状态时，由于励磁电流Ia没有流入励磁线圈Xc，所以继电器触点Xa打开。
当接通开关SW2时，由于晶体管T1的基极接地，所以晶体管T1导通。从而，励磁电流Ia流入励磁线圈Xc，使得继电器触点Xa开始被吸引。在继电器触点Xa打开的时段期间，由于晶体管T1的基极经过从电阻器R3经由电阻器R4和开关SW2至地面的路径接地，所以晶体管T1被导通。在这种情况下，励磁电流Ia流经晶体管T1，而不流经电阻器R1。因此，由于为励磁线圈Xc施加有与电源电压VB几乎相同的电压(严格地说，低了大约1.8伏特的电压)，所以用于使继电器触点Xa闭合的吸引力与现有技术电路(图6和7所示的电路)的几乎相同。
而后，当继电器触点Xa闭合时，电流从电源VB经由继电器触点Xa、稳压二极管ZD2、二极管D3、晶体管R4和开关SW2接地，从而在电阻器R4两端间引起电压降。
从而，晶体管T1的基极电压增大，并且晶体管T1的发射极电压增大。结果，晶体管T1作为发射极跟随器来工作，其中励磁线圈Xc的电阻器Ra起到发射极与电源VB之间电阻的作用。此时励磁线圈Xc两端间的产生的电压成为取决于稳压二极管ZD2处产生的恒定电压的恒定电压。
即，在根据第四实施例的发热抑制电路中，在开关SW2接通后直到继电器触点Xa闭合，励磁线圈Xc被施加有几乎等于电源电压VB的电压。然后，当继电器触点Xa闭合时，励磁线圈Xc被施加有取决于稳压二极管ZD2的恒定电压的恒定电压(低于电源电压VB的电压)。由于施加于励磁线圈Xc的电压不取决于电源电压VB，所以即使当电源电压VB降低时，励磁线圈Xc处产生的磁通量也为恒定的。从而，继电器触点Xa总是能被恒定的吸引力吸引。
在这种方式，根据第四实施例的发热抑制电路，由于开关SW2接通之后直到继电器触点Xa闭合，励磁电流Ia经由晶体管T1流入地面，所以励磁线圈Xc能够被施加有几乎等于电源电压VB的电压。此外，在继电器触点Xa闭合之后，晶体管T1作为发射极跟随器来工作，从而使施加于励磁线圈Xc的电压保持为低于电源电压VB的恒定电压(由稳压电压决定的恒定电压)。从而，能够确定地使处于打开状态的继电器触点Xa改变为闭合状态，而后能够确定地保持该闭合状态。
此外，由于当继电器触点Xa闭合时励磁电流Ia相比于现有技术减小，所以电源VB的消耗电量能够减少，而且能够减少发热量。从而，在将继电器电路RLY安装在PCB基板上的状态下，由于在恒定的空间内能够设置许多继电器电路，所以能够实现成本降低和所需空间的减少。
此外，施加于励磁线圈Xc的电压维持在取决于稳压二极管ZD2的恒定电压的恒定电压。从而，由于即使在电源电压VB像安装在车辆上的蓄电池那样频繁降低的情况下，也能够用恒定的电压来激励励磁线圈Xc，所以能够避免继电器触点Xa的维持功率降低。
此外，由于在开关SW1断开的状态下漏电流没有流动，所以能够避免诸如蓄电池耗尽的麻烦发生。
尽管基于附图中所示的实施例说明了用于继电器中的励磁线圈的发热抑制电路，但是本发明不局限于此，并且各构造可以用具有同样功能的任意构造来替代。
例如，在每个上述实施例中，尽管对将PNP型双极晶体管(半导体元件)用作为每个晶体管T1、T2的情况进行了说明，但是本发明不局限于此，并且在此可以使用P型MOSFET(半导体元件)。而且，所述电路可以改变为具有同样功能的电路，并且可以使用NPN型双极晶体管或N型MOSFET。
对于抑制包含常开继电器触点的继电器电路的发热，本发明相当有用。
尽管参照特定实施例详细说明了本发明，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下以各种方式的变化和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。
本申请基于2009年12月21日提交的日本专利申请(日本专利申请No.2009-289678)，其内容通过引用结合于此。
Claims (6)
1.一种用于继电器中的励磁线圈的发热抑制电路，用于抑制继电器电路中的所述励磁线圈的发热，该继电器电路包括：设置在直流电源与负载之间并且在该负载的驱动和停止之间切换的继电器触点，以及用于激励该继电器触点的所述励磁线圈，所述发热抑制电路包括：
第一电阻器，该第一电阻器设置在所述励磁线圈与地之间；
二极管，该二极管具有连接在所述励磁线圈与所述第一电阻器之间的阳极，并且具有连接在所述继电器触点与所述负载之间的阴极；以及
开关单元，该开关单元设置在所述直流电源与所述励磁线圈之间，并且在所述励磁线圈的激励与非激励之间切换。
2.一种用于继电器中的励磁线圈的发热抑制电路，用于抑制继电器电路中的所述励磁线圈的发热，该继电器电路包括：设置在直流电源与负载之间并且在该负载的驱动和停止之间切换的继电器触点，以及用于激励该继电器触点的所述励磁线圈，所述发热抑制电路包括：
第一电阻器，该第一电阻器设置在所述励磁线圈与地之间；
开关单元，该开关单元设置在所述直流电源与所述励磁线圈之间，并且在所述励磁线圈的激励与非激励之间切换；
半导体元件，该半导体元件设置成与所述第一电阻器并联，并且具有分别连接于该第一电阻器的第一端和第二端的第一电极和第二电极；以及
恒压二极管，该恒压二极管具有连接在所述继电器触点与所述负载之间的阴极，并且具有经由第二电阻器而接地的阳极，
其中，所述半导体元件的控制端子直接或间接地连接在所述恒压二极管的阳极与所述第二电阻器之间；
其中，在所述开关单元接通之后直到所述继电器触点闭合，使得所述半导体元件在所述第一电极与所述第二电极之间导通，以向所述励磁线圈施加与所述直流电源的输出电压几乎相同的电压；并且
其中，在所述继电器触点闭合之后，向所述励磁线圈施加取决于所述恒压二极管的恒定电压的恒定电压。
3.根据权利要求2所述的发热抑制电路，还包括：
二极管，该二极管具有连接在所述励磁线圈与所述第一电阻器之间的阳极，并且具有连接在所述继电器触点与所述负载之间的阴极。
4.一种用于继电器中的励磁线圈的发热抑制电路，用于抑制继电器电路中的所述励磁线圈的发热，该继电器电路包括：设置在直流电源与负载之间并且在该负载的驱动和停止之间切换的继电器触点，以及用于激励该继电器触点的所述励磁线圈，所述发热抑制电路包括：
第一电阻器，该第一电阻器设置在所述励磁线圈与地之间；以及
开关单元，该开关单元设置在所述第一电阻器与地之间，并且在所述励磁线圈的激励与非激励之间切换；
其中，由半导体元件和二极管形成的串联连接电路连接在所述继电器触点和所述负载间的点与所述励磁线圈和所述第一电阻器间的点之间；
其中，在所述开关单元接通之后直到所述继电器触点闭合，使得所述串联连接电路导通，以向所述励磁线圈施加与所述直流电源的输出电压几乎相同的电压；并且
其中，在所述继电器触点闭合之后，使得所述串联连接电路非导通，以向所述励磁线圈施加低于所述直流电源的输出电压的电压。
5.一种用于继电器中的励磁线圈的发热抑制电路，用于抑制继电器电路中的所述励磁线圈的发热，该继电器电路包括：设置在直流电源与负载之间并且在该负载的驱动和停止之间切换的继电器触点，以及用于激励该继电器触点的所述励磁线圈，所述发热抑制电路包括：
第一电阻器，该第一电阻器设置在所述励磁线圈与地之间；以及
开关单元，该开关单元设置在所述第一电阻器与地之间，并且在所述励磁线圈的激励与非激励之间切换；
其中，由恒压二极管、二极管和第二电阻器形成的串联连接电路连接在所述继电器触点和所述负载间的点与所述第一电阻器和所述开关单元间的点之间；
其中，半导体元件并联连接于所述第一电阻器，并且该半导体元件具有分别连接于该第一电阻器的第一端和第二端的第一电极和第二电极；
其中，在所述开关单元接通之后直到所述继电器触点闭合，使得所述半导体元件在所述第一电极与所述第二电极之间导通，以向所述励磁线圈施加与所述直流电源的输出电压几乎相同的电压；并且
其中，在所述继电器触点闭合之后，向所述励磁线圈施加取决于所述恒压二极管的恒定电压的电压。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的发热抑制电路，其中，所述直流电源是待安装在车辆上的蓄电池。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141105 Termination date: 20161221 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |