CN102624223B - 一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法，该电路包括：电源；并联连接的至少一个继电器电路，每个继电器电路包括开关管、继电器，同时开关管、继电器的线圈、电源串联连接；CPU控制电路，其输出继电器控制信号到开关管的控制极；DC/DC变换器，其串接在电源与每个继电器的线圈之间，输入端连接于每个继电器的线圈，输出端连接于电源，PWM信号控制端连接于CPU控制电路。第零时刻，系统刚上电，PWM信号输出占空比为1的高电平，继电器控制信号为低电平；第一时刻，继电器控制信号输出高电平；第二时刻，CPU控制电路的PWM信号输出占空比为D的高频方波信号；第三时刻，PWM信号输出占空比不变。

Description

一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法

技术领域

本发明涉及电气设备控制领域，尤指一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法。 

背景技术

继电器是一种通过弱电信号来控制强电信号的控制开关，因此在工业控制领域中大量实用。由于继电器在簧片触点断开状态能可靠的断开电路，在簧片触点吸合时只有很小的接触电阻，所以在光伏发电领域大量用于逆变器与网侧和PV阵列侧的通断控制。 

现有技术常采用如图1所示的继电器控制方案。其工作原理是：当控制电平为低时，开关管Q1截止，继电器初级线圈无电流流过，继电器簧片分离；当控制电平CON为高时，开关管Q1导通，继电器初级线圈流过电流，继电器簧片吸合，当CON保持高电平时，继电器线圈有维持电流，继电器簧片一直保持吸合状态。现有方案中，由于继电器的保持电压与吸合电压一样大，继电器初级线圈的能耗较大，发热严重，缩短继电器使用寿命。 

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种低能耗继电器驱动电源的驱动方法，用以解决现有驱动控制技术在继电器正常使用时，继电器发热严重、系统效率低的问题，在保证继电器可靠工作的同时，降低了继电器正常吸合后的功耗，延长了继电器的使用寿命，提高了整个系统的效率。 

本发明是这样实现的，一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法，所述低能耗继电器驱动电源电路包括：电源；至少一个继电器电路，每个继电器电 路并联连接，且在每个继电器电路中，包括开关管以及继电器，同时该开关管、该继电器的线圈、该电源串联连接；CPU控制电路，其输出至少一个继电器控制信号到该至少一个开关管的控制极；DC/DC变换器，其串接在该电源与每个继电器的线圈之间，该DC/DC变换器包括输入端、输出端以及PWM信号控制端，该DC/DC变换器的输入端连接于每个继电器的线圈，该DC/DC变换器的输出端连接于该电源，该CPU控制电路输出PWM信号至该DC/DC变换器的PWM信号控制端控制该DC/DC变换器的运行， 

其中，该DC/DC变换器为BOOST变换器，该BOOST变换器包括二极管、第一电感、第一电容、第二电容以及变换器开关管，该二极管的阳极连接于该第一电感的一端，该第一电感的另一端为该DC/DC变换器的输入端，该二极管的阴极连接于该电源的正极，该第一电容并联于该电源，该变换器开关管的一端连接于该二极管的阳极与该第一电感之间，该变换器开关管的另一端连接于该电源的负极为该DC/DC变换器的输出端，该第二电容的一端连接于该DC/DC变换器的输入端，该第二电容的另一端连接于该DC/DC变换器的输出端，该变换器开关管的控制极连接于该CPU控制电路为该DC/DC变换器的PWM信号控制端； 

所述低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法为：第零时刻（t0），系统刚上电，该PWM信号输出占空比为1的高电平，继电器控制信号为低电平，该变换器开关管（Q1）一直导通，该开关管（K1）关断；第一时刻（t1），继电器控制信号驱动该开关管（K1）闭合，此时流过该继电器的线圈（RC1）的电流路径为：电源-开关管（K1）-继电器的线圈（RC1）-第一电感（L1）-变换器开关管（Q1）-电源，继电器的簧片（RL1）吸合，二极管（D1）承受反向电压截止；第二时刻（t2），继电器的簧片（RL1）完成吸合且进入稳定工作状态，该CPU控制电路的PWM信号输出占空比为D的高频方波信号，该占空比D的值根据该继电器的维持电压确定，该DC/DC变换器开始工作，第二电容（C2）两端的电压值（V2）开始由零上升，继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3） 开始下降；第三时刻（t3），PWM信号输出占空比不变，该DC/DC变换器工作稳定，第二电容（C2）两端的电压值（V2）和继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）均保持不变。 

本发明还提供一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法，所述低能耗继电器驱动电源电路包括：电源；至少一个继电器电路，每个继电器电路并联连接，且在每个继电器电路中，包括开关管以及继电器，同时该开关管、该继电器的线圈、该电源串联连接；CPU控制电路，其输出至少一个继电器控制信号到该至少一个开关管的控制极；DC/DC变换器，其串接在该电源与每个继电器的线圈之间，该DC/DC变换器包括输入端、输出端以及PWM信号控制端，该DC/DC变换器的输入端连接于每个继电器的线圈，该DC/DC变换器的输出端连接于该电源，该CPU控制电路输出PWM信号至该DC/DC变换器的PWM信号控制端控制该DC/DC变换器的运行； 

其中，该DC/DC变换器为SEPIC变换器，该SEPIC变换器包括二极管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第三电容以及变换器开关管，该二极管的阳极经由该第三电容连接于该第一电感的一端，该第一电感的另一端为该DC/DC变换器的输入端，该二极管的阴极连接于该电源的正极，该第一电容并联于该电源，该变换器开关管的一端连接于该第三电容与该第一电感之间，该变换器开关管的另一端连接于该电源的负极为该DC/DC变换器的输出端，该第二电感的一端连接于该二极管的阳极与该第三电容之间，该第二电感的另一端连接于该电源的负极，该第二电容的一端连接于该DC/DC变换器的输入端，该第二电容的另一端连接于该DC/DC变换器的输出端，该变换器开关管的控制极连接于该CPU控制电路为该DC/DC变换器的PWM信号控制端； 

所述低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法为：第零时刻（t0），系统刚上电，该PWM信号输出占空比为1的高电平，继电器控制信号为低电平，该变换器开关管（Q1）一直导通，该开关管（K1）关断；第一时刻（t1），继电器控制信号驱动该开关管（K1）闭合，此时流过该继电器的线圈（RC1）的电流 路径为：电源-开关管（K1）-继电器的线圈（RC1）-第一电感（L1）-变换器开关管（Q1）-电源，继电器的簧片（RL1）吸合，二极管（D1）承受反向电压截止；第二时刻（t2），继电器的簧片（RL1）完成吸合且进入稳定工作状态，该CPU控制电路的PWM信号输出占空比为D的高频方波信号，该占空比D的值根据该继电器的维持电压确定，该DC/DC变换器开始工作，第二电容（C2）两端的电压值（V2）开始由零上升，继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）开始下降；第三时刻（t3），PWM信号输出占空比不变，该DC/DC变换器工作稳定，第二电容（C2）两端的电压值（V2）和继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）均保持不变。 

本发明还提供一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法，所述低能耗继电器驱动电源电路包括：电源；至少一个继电器电路，每个继电器电路并联连接，且在每个继电器电路中，包括开关管以及继电器，同时该开关管、该继电器的线圈、该电源串联连接；CPU控制电路，其输出至少一个继电器控制信号到该至少一个开关管的控制极；DC/DC变换器，其串接在该电源与每个继电器的线圈之间，该DC/DC变换器包括输入端、输出端以及PWM信号控制端，该DC/DC变换器的输入端连接于每个继电器的线圈，该DC/DC变换器的输出端连接于该电源，该CPU控制电路输出PWM信号至该DC/DC变换器的PWM信号控制端控制该DC/DC变换器的运行； 

其中，该DC/DC变换器为Flyback变换器，该Flyback变换器包括二极管、变压器、第一电容、第二电容以及变换器开关管，该变压器的一次侧与二次侧的线圈匝数比为1:1，该二极管的阳极连接于该变压器的二次侧的一端，该二次侧的另一端电性接地，该二极管的阴极连接于该电源的正极，该变压器的一次侧的一端为该DC/DC变换器的输入端，该一次侧的另一端连接于该变换器开关管一端，该变换器开关管的另一端连接于该电源的负极为该DC/DC变换器的输出端，该第一电容并联于该电源，该第二电容的一端连接于该DC/DC变换器的输入端，该第二电容的另一端连接于该DC/DC变换器的输出端，该变换器开关 管的控制极连接于该CPU控制电路为该DC/DC变换器的PWM信号控制端； 

所述低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法为：第零时刻（t0），系统刚上电，该PWM信号输出占空比为1的高电平，继电器控制信号为低电平，该变换器开关管（Q1）一直导通，该开关管（K1）关断；第一时刻（t1），继电器控制信号驱动该开关管（K1）闭合，此时流过该继电器的线圈（RC1）的电流路径为：电源-开关管（K1）-继电器的线圈（RC1）-第一电感（L1）-变换器开关管（Q1）-电源，继电器的簧片（RL1）吸合，二极管（D1）承受反向电压截止；第二时刻（t2），继电器的簧片（RL1）完成吸合且进入稳定工作状态，该CPU控制电路的PWM信号输出占空比为D的高频方波信号，该占空比D的值根据该继电器的维持电压确定，该DC/DC变换器开始工作，第二电容（C2）两端的电压值（V2）开始由零上升，继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）开始下降；第三时刻（t3），PWM信号输出占空比不变，该DC/DC变换器工作稳定，第二电容（C2）两端的电压值（V2）和继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）均保持不变。 

作为上述任意一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法的方案改进，该CPU控制电路包括CPU，该CPU设置有PWM信号输出端以及至少一个继电器控制信号输出端，该PWM信号输出端连接至该DC/DC变换器的PWM信号控制端，该至少一个继电器控制信号输出端连接至相应开关管的控制极。 

作为上述方案的进一步改进，该CPU控制电路还包括第一电压检测单元与第二电压检测单元，该第一电压检测单元的一端连接于该DC/DC变换器输入端，该第一电压检测单元的另一端连接于该CPU，该第二电压检测单元的一端连接于该CPU，该第二电压检测单元的另一端连接于该电源与每个开关管之间。 

作为上述方案的进一步改进，当继电器的簧片RL1吸合稳定后，每隔固定时间T，让PWM信号输出一个时长为ΔT、占空比为1的高电平，也就是说每隔固定时间T，继电器的线圈RC1的两端都会加上一个时长为ΔT的高电压，然后再次执行第二时刻（t2）执行的操作。 

本发明的特点在于：当继电器初级线圈有电流流过时产生磁场，把磁性材料吸合，另一头由于机械联动是簧片部分接触，吸合时由于磁性材料距离较远，需要克服弹簧应力做功，因此需要有较大的电流才能让簧片吸合，之后如果继续维持吸合状态，只需要较小的维持电流即可，由此在继电器吸合之初，给继电器线圈两端加一高压，等继电器可靠吸合后，通过控制电路降低继电器线圈两端保持电压。本发明的优点在于： 

1、采用了一个简单可靠的继电器驱动电源电路，解决了继电器吸合后保持功耗较大的问题，在保证继电器正常工作的前提下，降低了继电器线圈的保持电压，从而降低了线圈的能耗和发热量，极大提高了继电器供电电源的整体效率。 

2、使用本发明后，整个继电器驱动电源的节能效果可大幅提高，在提倡节约能源的今天，有极大的推广价值。 

3、在工业控制和汽车领域中，继电器使用数量多，其工作环境温度高、振动强度大，且要求高可靠性，本发明尤其适用。 

附图说明

图1为现有技术原理电路示意图； 

图2为本发明提供的基于DC/DC变换器的低能耗继电器驱动电源电路示意图； 

图3为本发明提供的基于Boost变换器的低能耗继电器驱动电源电路示意图； 

图4为本发明提供的基于Sepic变换器的低能耗继电器驱动电源电路示意图； 

图5为本发明提供的基于Flyback变换器的低能耗继电器驱动电源电路示意图； 

图6为本发明提供的低能耗继电器驱动电源电路的控制信号波形图； 

图7为本发明提供的低能耗继电器驱动电源电路在汽车等其他领域使用时的控制信号波形图。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

本发明所提出的低能耗继电器驱动电源的核心：当继电器初级线圈有电流流过时产生磁场，把磁性材料吸合，另一头由于机械联动是簧片部分接触，吸合时由于磁性材料距离较远，需要克服弹簧应力做功，因此需要有较大的电流才能让簧片吸合，之后如果继续维持吸合状态，只需要较小的维持电流即可，由此可以降低继电器线圈的保持的电压。 

本发明设计是这样实现的：在继电器线圈供电回路中增加了一个电流型DC/DC变换器，继电器线圈两端的电压值由电源电压和DC/DC变换器共同控制，通过改变该DC/DC变换器的变换器开关管的占空比来改变继电器的线圈两端的电压。在继电器吸合初期，这个DC/DC变换器中的变换器开关管一直倒通，让继电器线圈两端有较高的电压以保证其可靠吸合；当继电器吸合稳定后，该DC/DC变换器开始工作，继电器线圈两端的电压从电源电压下降到继电器的保持电压，降低了继电器稳定工作时的功耗。 

下面结合具体实施例来说明本发明的技术方案，这里将n个负载继电器简化为一个继电器来进行说明。 

请参阅图2，低能耗继电器驱动电源电路包括：电源；至少一个继电器电路（在本实施方式中继电器电路的数量以n个为例进行举例说明），每个继电器电路并联连接，且在每个继电器电路中，包括开关管K以及继电器，同时该开关管K、该继电器的线圈RC、该电源串联连接；CPU控制电路30，其输出继电器控制信号CON1、CON2、……、CONn分别接到开关管K1、K2、……、 Kn的控制极；DC/DC变换器U1，其串接在该电源与每个继电器的线圈RC之间，该DC/DC变换器U1包括输入端、输出端以及PWM信号控制端，该DC/DC变换器U1的输入端连接于每个继电器的线圈RC，该DC/DC变换器U1的输出端连接于该电源，该CPU控制电路30输出PWM信号至该DC/DC变换器U1的PWM信号控制端控制该DC/DC变换器U1的运行。 

在本实施方式中，CPU控制电路30为闭环控制回路，其包括CPU、第一电压检测单元31以及第二电压检测单元33。CPU设置有PWM信号输出端以及n个继电器控制信号输出端，PWM信号输出端输出PWM信号，n个继电器控制信号输出端分别输出n个继电器控制信号CON1、CON2、……、CONn。该PWM信号输出端连接至该DC/DC变换器U1的PWM信号控制端，n个继电器控制信号输出端分别连接至相应开关管K的控制极。第一电压检测单元31的一端串接在DC/DC变换器U1的输入端与每个继电器的线圈RC之间形成节点b，第一电压检测单元31的另一端连接于该CPU，第二电压检测单元33的一端连接于该CPU，第二电压检测单元33的另一端连接于该电源与每个开关管K之间形成节点a。当然在其它实施方式中，CPU控制电路30还可以为开环控制回路而缺少设置第一电压检测单元31与第二电压检测单元33。 

该CPU控制该两个电压检测单元31、33测量每个继电器两端的电压而得到每个继电器电压（即继电器线圈RC1两端的电压值V3）的动态电压，并根据该动态电压输出相应的PWM信号至该DC/DC变换器的PWM信号控制端。 

请结合图3，DC/DC变换器为Boost变换器，包括变换器开关管Q1、第一电感L1、二极管D1、第一电容C1、第二电容C2。二极管D1的阳极连接于第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端为DC/DC变换器U1的输入端，二极管D1的阴极连接于该电源的正极，第一电容C1并联于该电源，变换器开关管Q1的一端连接于二极管D1的阳极与第一电感L1之间，变换器开关管Q1的另一端连接于该电源的负极为DC/DC变换器U1的输出端，第二电容C2的一端连接于DC/DC变换器U1的输入端，第二电容C2的另一端连接于DC/DC变换 器U1的输出端，变换器开关管Q1的控制极连接于CPU控制电路30为DC/DC变换器U1的PWM信号控制端。 

图3的关键信号波形图如图6所示。此时，该低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法如下所述。 

第零时刻t0，系统刚上电，该PWM信号输出占空比为1高电平，继电器控制信号CON1为低电平，变换器开关管Q1一直导通，开关管K1关断，第二电容C2两端的电压V2等于0，继电器的线圈RC1两端的电压V3等于0。 

第一时刻t1，继电器控制信号CON1驱动该开关管K1闭合，此时流过该继电器的线圈RC1的电流路径为：电源-开关管K1-继电器的线圈RC1-第一电感L1-变换器开关管Q1-电源，相当于电源直接加在继电器的线圈RC1两端，该继电器两端的电压V3等于电源电压V1，继电器的簧片RL1吸合，二极管D1承受反向电压截止。 

第二时刻t2，继电器的簧片RL1完成吸合且进入稳定工作状态，CPU控制电路30的PWM信号输出占空比为D的高频方波信号，该D的高频方波信号根据该继电器的维持电压确定，该BOOST变换器开始工作，第二电容C2两端的电压值V2开始由零上升，继电器的线圈RC1两端的电压值V3开始下降。 

第三时刻t3，该BOOST变换器工作稳定，第二电容C2两端的电压值V2和继电器的线圈RC1两端的电压值V3均保持不变，此时，由BOOST变换器的特性可推导出V2=V1*(1-D)，V3=V1-V2=D*V1，其中，V2为第二电容C2两端的电压值，V1为电源的电压值，V3为继电器的线圈RC1两端的电压值。 

第三时刻t3之后，PWM信号输出占空比不变，BOOST变换器工作稳定，V2和V3的值均保持不变。由此可知继电器稳定工作时RC1的保持电压低于初始的吸合电压，实现了继电器节能降耗的目的。 

请一并参阅图2及图4，DC/DC变换器为SEPIC变换器，SEPIC变换器包括开关管Q1、第一电感L1、第二电感L2、二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3。二极管D1的阳极经由第三电容C3连接于第一电感L1 的一端，第一电感L1的另一端为DC/DC变换器U1的输入端，二极管D1的阴极连接于该电源的正极，第一电容C1并联于该电源，变换器开关管Q1的一端连接于第三电容C3与第一电感L1之间，变换器开关管Q1的另一端连接于该电源的负极为DC/DC变换器U1的输出端，第二电感L2的一端连接于二极管D1的阳极与该第三电容之间，第二电感L2的另一端连接于该电源的负极，第二电容C2的一端连接于DC/DC变换器U1的输入端，第二电容C2的另一端连接于DC/DC变换器U1的输出端，变换器开关管Q1的控制极连接于CPU控制电路30为该DC/DC变换器的PWM信号控制端。 

图4的关键信号波形图如图6所示。此时，该低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法如下所述。 

第零时刻t0，系统刚上电，该PWM信号输出占空比为1高电平，继电器控制信号CON1为低电平，变换器开关管Q1一直导通，开关管K1关断，第二电容C2两端的电压V2等于0，继电器的线圈RC1两端的电压V3等于0。 

第一时刻t1，继电器控制信号CON1驱动开关管K1闭合，此时流过该继电器的线圈RC1的电流路径为：电源-开关管K1-继电器的线圈RC1-第一电感L1-变换器开关管Q1-电源，相当于电源直接加在继电器的线圈RC1两端，该继电器两端的电压V3等于电源电压V1，继电器的簧片RL1吸合，二极管D1承受反向电压截止。 

第二时刻t2，继电器的簧片RL1完成吸合且进入稳定工作状态，该CPU控制电路30的PWM信号输出占空比为D的高频方波信号，该D的高频方波信号根据该继电器的维持电压确定，该SEPIC变换器开始工作，第二电容C2两端的电压值V2开始由零上升，继电器的线圈RC1两端的电压值V3开始下降。 

第三时刻t3，该SEPIC变换器工作稳定，第二电容C2两端的电压值V2和继电器的线圈RC1两端的电压值V3均保持不变，此时，由SEPIC变换器的特性可推导出V2=V1*(1-D)，V3=V1-V2=D*V1，其中，V2为第二电容C2两 端的电压值，V1为电源的电压值，V3为继电器的线圈RC1两端的电压值。 

第三时刻t3之后，PWM信号输出占空比不变，SEPIC变换器工作稳定，V2和V3的值均保持不变。由此可知继电器稳定工作时RC1的保持电压低于初始的吸合电压，实现了继电器节能降耗的目的。 

请一并参阅图2及图5，DC/DC变换器为Flyback变换器，Flyback变换器包括开关管Q1、变压器T1、二极管D1、第一电容C1、第二电容C2。变压器T1取代上述两个实施方式中的第一电感L1的位置，且一次侧与二次侧的线圈匝数比为1:1，二极管D1的阳极连接于变压器T1的二次侧的一端，该二次侧的另一端电性接地，二极管D1的阴极连接于该电源的正极，变压器T1的一次侧的一端为DC/DC变换器U1的输入端，该一次侧的另一端连接于变换器开关管Q1一端，变换器开关管Q1的另一端连接于该电源的负极为DC/DC变换器U1的输出端，第一电容C1并联于该电源，第二电容C2的一端连接于DC/DC变换器U1的输入端，第二电容C2的另一端连接于DC/DC变换器U1的输出端，变换器开关管Q1的控制极连接于CPU控制电路30为DC/DC变换器U1的PWM信号控制端。 

图5的关键信号波形图如图6所示。此时，该低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法如下所述。 

第零时刻t0，系统刚上电，该PWM信号输出占空比为1高电平，继电器控制信号CON1为低电平，该变换器开关管Q1一直导通，该开关管K1关断，该第二电容C2两端的电压V2等于0，该继电器的线圈RC1两端的电压V3等于0。 

第一时刻t1，继电器控制信号CON1驱动该开关管K1闭合，此时流过该继电器的线圈RC1的电流路径为：电源-开关管K1-继电器的线圈RC1-变压器T1-变换器开关管Q1-电源，相当于电源直接加在继电器的线圈RC1两端，该继电器两端的电压V3等于电源电压V1，继电器的簧片RL1吸合，二极管D1承受反向电压截止。 

第二时刻t2，继电器的簧片RL1完成吸合且进入稳定工作状态，该变换器控制电路的PWM信号输出占空比为D的高频方波信号，该D的高频方波信号根据该继电器的维持电压确定，该Flyback变换器开始工作，第二电容C2两端的电压值V2开始由零上升，继电器的线圈RC1两端的电压值V3开始下降。 

第三时刻t3，该Flyback变换器工作稳定，第二电容C2两端的电压值V2和继电器的线圈RC1两端的电压值V3均保持不变，此时，由Flyback变换器的特性可推导出V2=V1*(1-D)，V3=V1-V2=D*V1，其中，V2为第二电容C2两端的电压值，V1为电源的电压值，V3为继电器的线圈RC1两端的电压值。 

第三时刻t3之后，PWM信号输出占空比不变，Flyback变换器工作稳定，V2和V3的值均保持不变。由此可知继电器稳定工作时RC1的保持电压低于初始的吸合电压，实现了继电器节能降耗的目的。 

在汽车等一些其他震动强度大的领域，继电器工作环境恶劣，在给继电器降耗的同时，还要保证继电器吸合时的高可靠性。 

为了满足车载领域继电器高可靠性的要求，发明设计是这样实现的：继电器电源电路还是如图2-图5所示，通过改变CPU的控制策略，让PWM的输出波形如图7所示：当继电器吸合稳定后，每隔固定时间T，让PWM输出一个时长为ΔT、占空比D=1的高电平，也就是说每隔固定时间T，线圈RC1两端都会加上一个时长为ΔT的高电压，继电器的吸合力加强，这样其抗环境振动的能力明显增强。 

本发明的特点在于：当继电器初级线圈有电流流过时产生磁场，把磁性材料吸合，另一头由于机械联动是簧片部分接触，吸合时由于磁性材料距离较远，需要克服弹簧应力做功，因此需要有较大的电流才能让簧片吸合，之后如果继续维持吸合状态，只需要较小的维持电流即可，由此可以降低继电器线圈的保持的电压。本发明的优点在于： 

1、采用了一个简单可靠的继电器驱动电源电路，解决了继电器吸合后保持功耗较大的问题，在保证继电器正常工作的前提下，降低了继电器线圈的保持 电压，从而降低了线圈的能耗和发热量，极大提高了继电器供电电源的整体效率。 

2、使用本发明后，整个继电器驱动电源的节能效果可大幅提高，在提倡节约能源的今天，有极大的推广价值。 

3、在工业控制和汽车领域中，继电器使用数量多，其工作环境温度高、振动强度大，且要求高可靠性，本发明尤其适用。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法，所述低能耗继电器驱动电源电路包括：

电源；

至少一个继电器电路，每个继电器电路并联连接，且在每个继电器电路中，包括开关管以及继电器，同时该开关管、该继电器的线圈、该电源串联连接；

CPU控制电路，其输出至少一个继电器控制信号到该至少一个开关管的控制极；

DC/DC变换器，其串接在该电源与每个继电器的线圈之间，该DC/DC变换器包括输入端、输出端以及PWM信号控制端，该DC/DC变换器的输入端连接于每个继电器的线圈，该DC/DC变换器的输出端连接于该电源，该CPU控制电路输出PWM信号至该DC/DC变换器的PWM信号控制端控制该DC/DC变换器的运行；其中，该DC/DC变换器为BOOST变换器，该BOOST变换器包括二极管、第一电感、第一电容、第二电容以及变换器开关管，该二极管的阳极连接于该第一电感的一端，该第一电感的另一端为该DC/DC变换器的输入端，该二极管的阴极连接于该电源的正极，该第一电容并联于该电源，该变换器开关管的一端连接于该二极管的阳极与该第一电感之间，该变换器开关管的另一端连接于该电源的负极为该DC/DC变换器的输出端，该第二电容的一端连接于该DC/DC变换器的输入端，该第二电容的另一端连接于该DC/DC变换器的输出端，该变换器开关管的控制极连接于该CPU控制电路为该DC/DC变换器的PWM信号控制端；

其特征在于，所述低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法为：第零时刻（t0），系统刚上电，该PWM信号输出占空比为1的高电平，继电器控制信号为低电平，该变换器开关管（Q1）一直导通，该开关管（K1）关断；第一时刻（t1），继电器控制信号驱动该开关管（K1）闭合，此时流过该继电器的线圈（RC1）的电流路径为：电源-开关管（K1）-继电器的线圈（RC1）-第一电感（L1）-变换器开关管（Q1）-电源，继电器的簧片（RL1）吸合，二极管（D1）承受反向电压截止；第二时刻（t2），继电器的簧片（RL1）完成吸合且进入稳定工作状态，该CPU控制电路的PWM信号输出占空比为D的高频方波信号，该占空比D的值根据该继电器的维持电压确定，该DC/DC变换器开始工作，第二电容（C2）两端的电压值（V2）开始由零上升，继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）开始下降；第三时刻（t3），PWM信号输出占空比不变，该DC/DC变换器工作稳定，第二电容（C2）两端的电压值（V2）和继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）均保持不变。

2.一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法，所述低能耗继电器驱动电源电路包括：

电源；

至少一个继电器电路，每个继电器电路并联连接，且在每个继电器电路中，包括开关管以及继电器，同时该开关管、该继电器的线圈、该电源串联连接；

CPU控制电路，其输出至少一个继电器控制信号到该至少一个开关管的控制极；

DC/DC变换器，其串接在该电源与每个继电器的线圈之间，该DC/DC变换器包括输入端、输出端以及PWM信号控制端，该DC/DC变换器的输入端连接于每个继电器的线圈，该DC/DC变换器的输出端连接于该电源，该CPU控制电路输出PWM信号至该DC/DC变换器的PWM信号控制端控制该DC/DC变换器的运行；

其中，该DC/DC变换器为SEPIC变换器，该SEPIC变换器包括二极管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第三电容以及变换器开关管，该二极管的阳极经由该第三电容连接于该第一电感的一端，该第一电感的另一端为该DC/DC变换器的输入端，该二极管的阴极连接于该电源的正极，该第一电容并联于该电源，该变换器开关管的一端连接于该第三电容与该第一电感之间，该变换器开关管的另一端连接于该电源的负极为该DC/DC变换器的输出端，该第二电感的一端连接于该二极管的阳极与该第三电容之间，该第二电感的另一端连接于该电源的负极，该第二电容的一端连接于该DC/DC变换器的输入端，该第二电容的另一端连接于该DC/DC变换器的输出端，该变换器开关管的控制极连接于该CPU控制电路为该DC/DC变换器的PWM信号控制端；

其特征在于，所述低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法为：第零时刻（t0），系统刚上电，该PWM信号输出占空比为1的高电平，继电器控制信号为低电平，该变换器开关管（Q1）一直导通，该开关管（K1）关断；第一时刻（t1），继电器控制信号驱动该开关管（K1）闭合，此时流过该继电器的线圈（RC1）的电流路径为：电源-开关管（K1）-继电器的线圈（RC1）-第一电感（L1）-变换器开关管（Q1）-电源，继电器的簧片（RL1）吸合，二极管（D1）承受反向电压截止；第二时刻（t2），继电器的簧片（RL1）完成吸合且进入稳定工作状态，该CPU控制电路的PWM信号输出占空比为D的高频方波信号，该占空比D的值根据该继电器的维持电压确定，该DC/DC变换器开始工作，第二电容（C2）两端的电压值（V2）开始由零上升，继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）开始下降；第三时刻（t3），PWM信号输出占空比不变，该DC/DC变换器工作稳定，第二电容（C2）两端的电压值（V2）和继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）均保持不变。

3.一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法，所述低能耗继电器驱动电源电路包括：

电源；

至少一个继电器电路，每个继电器电路并联连接，且在每个继电器电路中，包括开关管以及继电器，同时该开关管、该继电器的线圈、该电源串联连接；

CPU控制电路，其输出至少一个继电器控制信号到该至少一个开关管的控制极；

DC/DC变换器，其串接在该电源与每个继电器的线圈之间，该DC/DC变换器包括输入端、输出端以及PWM信号控制端，该DC/DC变换器的输入端连接于每个继电器的线圈，该DC/DC变换器的输出端连接于该电源，该CPU控制电路输出PWM信号至该DC/DC变换器的PWM信号控制端控制该DC/DC变换器的运行；

其中，该DC/DC变换器为Flyback变换器，该Flyback变换器包括二极管、变压器、第一电容、第二电容以及变换器开关管，该变压器的一次侧与二次侧的线圈匝数比为1:1，该二极管的阳极连接于该变压器的二次侧的一端，该二次侧的另一端电性接地，该二极管的阴极连接于该电源的正极，该变压器的一次侧的一端为该DC/DC变换器的输入端，该一次侧的另一端连接于该变换器开关管一端，该变换器开关管的另一端连接于该电源的负极为该DC/DC变换器的输出端，该第一电容并联于该电源，该第二电容的一端连接于该DC/DC变换器的输入端，该第二电容的另一端连接于该DC/DC变换器的输出端，该变换器开关管的控制极连接于该CPU控制电路为该DC/DC变换器的PWM信号控制端；

其特征在于，所述低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法为：第零时刻（t0），系统刚上电，该PWM信号输出占空比为1的高电平，继电器控制信号为低电平，该变换器开关管（Q1）一直导通，该开关管（K1）关断；第一时刻（t1），继电器控制信号驱动该开关管（K1）闭合，此时流过该继电器的线圈（RC1）的电流路径为：电源-开关管（K1）-继电器的线圈（RC1）-第一电感（L1）-变换器开关管（Q1）-电源，继电器的簧片（RL1）吸合，二极管（D1）承受反向电压截止；第二时刻（t2），继电器的簧片（RL1）完成吸合且进入稳定工作状态，该CPU控制电路的PWM信号输出占空比为D的高频方波信号，该占空比D的值根据该继电器的维持电压确定，该DC/DC变换器开始工作，第二电容（C2）两端的电压值（V2）开始由零上升，继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）开始下降；第三时刻（t3），PWM信号输出占空比不变，该DC/DC变换器工作稳定，第二电容（C2）两端的电压值（V2）和继电器的线圈（RC1）两端的电压值（V3）均保持不变。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法，其特征在于，该CPU控制电路包括CPU，该CPU设置有PWM信号输出端以及至少一个继电器控制信号输出端，该PWM信号输出端连接至该DC/DC变换器的PWM信号控制端，该至少一个继电器控制信号输出端连接至相应开关管的控制极。

5.如权利要求4所述的一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法，其特征在于，该CPU控制电路还包括第一电压检测单元与第二电压检测单元，该第一电压检测单元的一端连接于该DC/DC变换器输入端，该第一电压检测单元的另一端连接于该CPU，该第二电压检测单元的一端连接于该CPU，该第二电压检测单元的另一端连接于该电源与每个开关管之间。

6.如权利要求1至3中任意一项所述的一种低能耗继电器驱动电源电路的驱动方法，其特征在于，第三时刻（t3）之后，每隔固定时间（T），让PWM信号输出一个时长为ΔT、占空比为1的高电平，然后再次执行第二时刻（t2）执行的操作。