CN103035444B - 继电器驱动系统及家用电器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种继电器驱动系统及家用电器，该继电器驱动系统，包括驱动电源（1）、储能模块（2）、第一开关模块（S101）、继电器（RY101）、第二开关模块（S102）、控制单元。本发明的有益效果是本发明的电路简单容易实现，电路占用空间体积小、成本低、输入电压范围宽适应波动大不稳定的电网、工作电流小、待机功耗低。采用本发明的继电器驱动系统，具有延长继电器寿命、待机功耗低至0.25W或更低的特点，非常适合小家电控制领域。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域，尤其涉及继电器驱动系统及家用电器。
背景技术
继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。
在家电控制中，传统的电磁继电器驱动方案有两种，一种是任意降压电源为基础给继电器供电，开关器件直接串联在继电器驱动供电回路中，通过接通或切断供电回路达到驱动继电器吸合或释放的目的。另一种是以阻容降压电源为基础给继电器供电，开关器件并联在继电器电源的输入端，通过短路继电器电源或不短路继电器电源达到驱动继电器释放或吸合的目的。前者通用性强适用于各种降压平台，但详细比较不难发现基缺点所在：用在开关电源平台，成本高而且EMI干扰大；用在普通的串联降压平台，无论是成本、空间还是待机功耗都不是理想的选择；用在阻容降压平台，由于阻容降压电路相当于一个恒流源（当输入电压、降压电容、输出电压固定后输出电流为一个固定值），待机时稳压电路消耗的功耗与工作时消耗的功率相同，这种驱动方案的待机功耗很难做到0.25W以下。后者在类似阻容降压等恒流源电源平台上，由于阻容降压平台特性当输入电压降低时对应的输出电流会减小，对于波动较大的电网只能通过加大降压电容的方法来兼容，加大降压电容后由于电流上升待机功耗又会随之升高，所以很难将待机功耗做到更小，这样电网波动适应性与待机耗两者不能兼顾。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种继电器驱动系统。
本发明提供了一种继电器驱动系统，包括驱动电源、储能模块、第一开关模块、继电器、第二开关模块、控制单元，所述驱动电源与所述储能模块输入端相连，所述储能模块输出端与所述第一开关模块输入端相连，所述继电器两端分别与所述第一开关模块输出端和所述第二开关模块输入端相连，所述第二开关模块输出端与所述驱动电源相连，所述控制单元分别与所述第一开关模块和所述第二开关模块相连、且控制所述第一开关模块和所述第二开关模块的开或关。
作为本发明的进一步改进，所述控制单元包括单片机，所述单片机第一输出端口与所述第一开关模块相连、且对所述第一开关模块开或关进行控制，所述单片机第二输出端口与所述第二开关模块相连、且对所述第二开关模块开或关进行控制。
作为本发明的进一步改进，所述单片机第一输入端口与所述驱动电源VCC端口相连，所述单片机第二输入端口与所述驱动电源接地端口相连。
作为本发明的进一步改进，所述控制单元包括单片机、监控模块、所述单片机第二输出端口与所述第二开关模块相连、且对所述第二开关模块开或关进行控制，所述监控模块输入端与所述储能模块相连，所述监控模块输出端与所述第一开关模块相连、且对所述第一开关模块开或关进行控制。
作为本发明的进一步改进，所述单片机第一输入端口与所述驱动电源VCC端口相连，所述单片机第二输入端口与所述驱动电源接地端口相连。
作为本发明的进一步改进，所述监控模块为定时模块或电压检测模块。
作为本发明的进一步改进，所述驱动电源为阻容降压电源。
作为本发明的进一步改进，所述储能模块包括电容。
作为本发明的进一步改进，所述继电器（RY101）为直流电磁继电器。
本发明还提供了一种具有所述继电器驱动系统的家用电器，该家用电器安装有所述继电器驱动系统。
本发明的有益效果是：本发明的电路简单容易实现，电路占用空间体积小、成本低、输入电压范围宽适应波动大不稳定的电网、工作电流小、待机功耗低。采用本发明的继电器驱动系统，具有延长继电器寿命、待机功耗低至0.25W或更低的特点，非常适合小家电控制领域。
附图说明
图1是本发明第一个实施例的原理框图。
图2是本发明第二个实施例的原理框图。
图3是本发明的驱电器驱动系统原理框图。
具体实施方式
如图3所示，本发明公开了一种继电器驱动系统，包括驱动电源1、储能模块2、第一开关模块S101、继电器RY101、第二开关模块S102、控制单元，所述驱动电源1与所述储能模块2输入端相连，所述储能模块2输出端与所述第一开关模块S101输入端相连，所述继电器RY101两端分别与所述第一开关模块S101输出端和所述第二开关模块S102输入端相连，所述第二开关模块S102输出端与所述驱动电源1相连，所述控制单元分别与所述第一开关模块S101和所述第二开关模块S102相连、且控制所述第一开关模块S101和所述第二开关模块S102的开或关。
如图1所示，作为本发明的第一个实施例，所述控制单元包括单片机3，所述单片机3第一输出端口OUT1与所述第一开关模块S101相连、且对所述第一开关模块S101开或关进行控制，所述单片机3第二输出端口OUT2与所述第二开关模块S102相连、且对所述第二开关模块S102开或关进行控制。
所述单片机3第一输入端口IN1与所述驱动电源1VCC端口相连，所述单片机3第二输入端口IN2与所述驱动电源1接地端口GND相连。
如图2所示，作为本发明的第二个实施例，所述控制单元包括单片机3、监控模块4、所述单片机3第二输出端口OUT2与所述第二开关模块S102相连、且对所述第二开关模块S102开或关进行控制，所述监控模块4输入端与所述储能模块2相连，所述监控模块4输出端与所述第一开关模块S101相连、且对所述第一开关模块S101开或关进行控制。
所述单片机3第一输入端口IN1与所述驱动电源1VCC端口相连，所述单片机3第二输入端口IN2与所述驱动电源1接地端口GND相连。
所述监控模块4为定时模块或电压检测模块。
在本发明的两个实施例中，所述驱动电源1为阻容降压电源，所述储能模块包括电容C101。所述继电器RY101为直流电磁继电器。
本发明还公开了一种家用电器，该家用电器安装有本发明的驱电器驱动系统。
在待机情况下，单片机3输信号至第二开关模块S102将继电器RY101的供应电源短接，减小阻容降压电源的电压输出，降低待机功耗。在本发明的第一个实施例中，再由单片机3输信号至第一开关模块S101截断继电器RY101驱动主回路；在本发明的第二个实施例中，由定时模块或电压检测模块输信号至第一开关模块S101截断继电器RY101驱动主回路。由于继电器RY101供能电源被短路，阻容降压输出压电可以低至VCC+1V（控制电源+管压降）左右，以降压电容220N、输入240VAC 60HZ、全桥整流、输出电压6VDC为例，理论待机功耗低至0.12W。考虑外围电路的损耗，完全满足0.25W待机功耗的要求。
需要驱动继电器RY101时，在第一个实施例中，先由单片机3输信号至第二开关模块S102，解除继电器RY101的供应电源短路。阻容降压电源开始对储能模块2进行储能，再由单片机3进行定时储能或者检测电压，当达到时间或者电压符合继电器驱动条件时，输信号至第一开关模块S101，接通继电器RY101驱动主回路，储能模块2释放能量使继电器RY101成功闭合。
需要驱动继电器RY101时，在第二个实施例中，先由单片机3输信号至第二开关模块S102，解除继电器RY101的供应电源短路。阻容降压电源开始对储能模块2进行储能，再由定时模块或电压检测模块进行定时储能或者检测电压，当达到时间或者电压符合继电器驱动条件时，输信号至第一开关模块S101，接通继电器RY101驱动主回路，储能模块2释放能量使继电器RY101成功闭合。
维持：根据电磁继电器的原理、设计及结构特点，衔铁受到的电磁力为
其中，δ为衔铁与磁芯的气隙，吸合后气隙变得非常小接近于0，吸合前后。衔铁受到的磁力相差非常大。正常情况下继电器的动作电压为超过继电器工作额定压的70%（只有更低）、继电器的释放电压为小于继电器工作额定电压的30%（10%为下限，必需释放）。根据统计学正态分布原理，继电器释放电压中心点为额定电压的30%，只要继电器的维持电压达到额定电压的50%以上，继电器100%不释放。设计时只要阻容降压输出至继电器回路的电压大于继电器工作额定电压的60%即可保持继电器的正常吸合。即使波动非常大的电网阻容降压也是很容易做到的。另外由于降压电容的容值较小，阻容电源提供电流小，使继电器工作在额定压电以下，对继电器的使用寿命起到一定的延长作用。
本发明的电路简单容易实现，电路占用空间体积小、成本低、输入电压范围宽适应波动大不稳定的电网、工作电流小、待机功耗低。采用本发明的继电器驱动系统，具有延长继电器寿命、待机功耗低至0.25W或更低的特点，非常适合小家电控制领域。
图1中VCC表示接入电路的电压，图1中VDD表示器件内部的工作电压。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种继电器驱动系统，其特征在于：包括驱动电源（1）、储能模块（2）、第一开关模块（S101）、继电器（RY101）、第二开关模块（S102）、控制单元，所述驱动电源（1）VDD端口与所述储能模块（2）输入端相连，所述储能模块（2）输出端与所述第一开关模块（S101）输入端相连，所述继电器（RY101）两端分别与所述第一开关模块（S101）输出端和所述第二开关模块（S102）输入端相连，所述第二开关模块（S102）输出端与所述驱动电源（1）VDD端口相连，所述控制单元分别与所述第一开关模块（S101）和所述第二开关模块（S102）相连、且控制所述第一开关模块（S101）和所述第二开关模块（S102）的开或关；所述第二开关模块（S102）输入端与所述驱动电源（1）VCC端口相连。
2.根据权利要求1所述的继电器驱动系统，其特征在于：所述控制单元包括单片机（3），所述单片机（3）第一输出端口（OUT1）与所述第一开关模块（S101）相连、且对所述第一开关模块（S101）开或关进行控制，所述单片机（3）第二输出端口（OUT2）与所述第二开关模块（S102）相连、且对所述第二开关模块（S102）开或关进行控制。
3.根据权利要求2所述的继电器驱动系统，其特征在于：所述单片机（3）第一输入端口（IN1）与所述驱动电源（1）VCC端口相连，所述单片机（3）第二输入端口（IN2）与所述驱动电源（1）接地端口（GND）相连。
4.根据权利要求1所述的继电器驱动系统，其特征在于：所述控制单元包括单片机（3）、监控模块（4），所述单片机（3）第二输出端口（OUT2）与所述第二开关模块（S102）相连、且对所述第二开关模块（S102）开或关进行控制，所述监控模块（4）输入端与所述储能模块（2）输出端相连，所述监控模块（4）输出端与所述第一开关模块（S101）相连、且对所述第一开关模块（S101）开或关进行控制。
5.根据权利要求4所述的继电器驱动系统，其特征在于：所述单片机（3）第一输入端口（IN1）与所述驱动电源（1）VCC端口相连，所述单片机（3）第二输入端口（IN2）与所述驱动电源（1）接地端口（GND）相连。
6.根据权利要求4所述的继电器驱动系统，其特征在于：所述监控模块（4）为定时模块或电压检测模块。
7.根据权利要求1至6任一项所述的继电器驱动系统，其特征在于：所述驱动电源（1）为阻容降压电源。
8.根据权利要求7所述的继电器驱动系统，其特征在于：所述储能模块包括电容（C101）。
9.根据权利要求8所述的继电器驱动系统，其特征在于：所述继电器（RY101）为直流电磁继电器。
10.一种具有权利要求1至9任一项所述继电器驱动系统的家用电器，其特征在于：该家用电器安装有所述继电器驱动系统。
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