CN103928264A - 新型休眠方式电磁继电器及控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型休眠方式电磁继电器，包括有电磁继电器，电磁继电器壳内安装有休眠方式控制模块，休眠方式控制模块上设有吸合电压接入端口、吸合信号接入端口、线圈一端接入端口、接地端口、维持吸合工作电压接入端口、线圈另一端接入端口，电磁继电器线圈的二个端头分别与休眠方式控制模块的二个线圈接入端口连接，摸块上的其余四个端口分别从电磁继电器底座上引出，它包括吸合电压接入引脚、吸合信号接入引脚、接地引脚、维持吸合工作电压接入引脚。工作过程中吸合电压吸合休眠，由低于吸合电压的维持吸合工作电压维持吸合工作，这种电磁继电器休眠方式技术，使得电磁继电器实现了低电压、低功率的运行目标。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型休眠方式电磁继电器及控制装置，属于继电器技术领域。
背景技术
一直以来，传统电磁继电器吸合与维持吸合的线圈明显能耗差别，造成能源的无谓浪费。这是因为：为克服空气磁阻产生的阻力，电磁继电器动触点在吸合时，线圈要施加一个较大的驱动电流，由于施加的驱动电流不能够控制，电磁继电器将在此驱动电流下维持工作运行。电磁继电器线圈电流消耗大的这一固有缺点，已经不能适应当今提倡资源节约的环保要求，也成为其向低功率、低电压、小型化方向发展所面临的障碍。随着技术的发展和进步，小型化仪器、电子整机逐渐普及，这就意味着与之配套的元器件将向小型、薄形、塑封和贴片方向发展，小型印制板通用元器件将是未来通用元器件市场发展的主流产品。遗憾的是，目前为止，市场上各个电磁继电器企业争相推出的产品均是传统结构新款差异化产品，缺乏创新性，仍旧摆脱不了传统电磁继电器笨重，且能耗大的缺点，从创新的紧迫性、现实性和前瞻性出发，攻克传统电磁电器线圈电流消耗大之技术壁垒，力争在低功率、低电压、小型化新型电磁继电器领域实现突破备受关注。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种新型休眠方式电磁继电器及控制装置，从而攻克了传统电磁继电器线圈电流消耗大的技术壁垒，使电磁继电器实现向低功率、低电压方向发展。而且控制装置结构简单、成本低、使用方便、易于生产产业化，可用于各种传统电磁继电器。
本发明的技术方案：一种新型休眠方式电磁继电器，包括有电磁继电器，电磁继电器壳内安装有休眠方式控制模块，休眠方式控制模块上设有吸合电压接入端口、吸合信号接入端口、线圈一端接入端口、接地端口、维持吸合工作电压接入端口、线圈另一端接入端口，电磁继电器线圈的二个端头分别与休眠方式控制模块的二个线圈接入端口连接，摸块上的其余四个端口分别从电磁继电器底座上引出，它包括吸合电压接入引脚、吸合信号接入引脚、接地引脚、维持吸合工作电压接入引脚。
上述的新型休眠方式电磁继电器，所述电磁继电器的线圈一端设有吸合驱动电子开关，线圈另一端设有吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关，吸合电压电子开关由电容充电接通给电磁继电器线圈供电，实现吸合供电功能，电容开始充电接通供电，电容充电结束关断停止供电，电容还设有电容放电电子开关，电容放电电子开关由设有的电容放电控制电子开关控制，吸合信号同时驱动吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关的接通与关断；无吸合信号时，吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关、吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关关断，电容放电电子开关接通，电容处于放电状态，电磁继电器线圈无电流，电磁继电器不工作；吸合信号到来时，吸合驱动电子开关，电容放电控制电子开关接通，吸合驱动电子开关接通使维持吸合工作电压电子开关接通，电容放电控制电子开关接通使电容放电电子开关关断，电容由放电状态转变为充电，电容充电驱动吸合电压电子开关接通，电磁继电器线圈由吸合电压电子开关、维持吸合电压电子开关同时接通供电，电磁继电器工作，常开触点吸合，电容充电结束，吸合电压电子开关关断，吸合电压停止给电磁继电器线圈供电，由维持吸合工作电压继续保持供电，维持电磁继电器吸合工作期间的供电任务，吸合信号移去时，新型休眠方式电磁继电器又恢复到无吸合信号时的状态。
一种新型休眠方式电磁继电器使用的休眠方式控制模块，该休眠方式控制模块包括有用于连接电磁继电器的线圈一端的吸合驱动电子开关，用于连接线圈另一端的吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关，吸合电压电子开关由电容充电接通给电磁继电器线圈供电，实现吸合供电功能，电容开始充电接通供电，电容充电结束关断停止供电，电容还设有电容放电电子开关，电容放电电子开关由设有的电容放电控制电子开关控制，吸合信号同时驱动吸合驱动电子开关，电容放电控制电子开关的接通与关断，无吸合信号时，吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关、吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关关断，电容放电电子开关接通，电容处于放电状态，电磁继电器线圈无电流，电磁继电器不工作，吸合信号到来时，吸合驱动电子开关，电容放电控制电子开关接通，吸合驱动电子开关接通使维持吸合工作电压电子开关接通，电容放电控制电子开关接通使电容放电电子开关关断，电容由放电状态转变为充电，电容充电驱动吸合电压电子开关接通，电磁继电器线圈由吸合电压电子开关、维持吸合电压电子开关同时接通供电，电磁继电器工作，常开触点吸合，电容充电结束，吸合电压电子开关关断，吸合电压停止给电磁继电器线圈供电，由维持吸合工作电压继续保持供电，维持电磁继电器吸合工作期间的供电任务，吸合信号移去时，新型休眠方式电磁继电器又恢复到无吸合信号时的状态。
上述的新型休眠方式电磁继电器使用的休眠方式控制模块，所述休眠方式控制模块包括有吸合驱动电路、电容放电控制电路、电容放电电路、吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路以及维持吸合工作电压休眠到苏醒电路，吸合驱动电路包括有第一电阻、第二电阻和第一N—沟道TMOS场效应管，第一电阻一端与吸合信号接入端口连接，另外一端连接至第一N—沟道TMOS场效应管的栅极，第二电阻并接于第一N—沟道TMOS场效应管的栅极和源极，第一N—沟道TMOS场效应管的漏极与线圈一端接入端口连接，第一N—沟道TMOS场效应管的源极与接地端口连接；所述电容放电控制电路包括有第三电阻、第四电阻和第二三级管，第三电阻一端与吸合信号接入端口连接，另一端接第二三极管的基极，第二三极管的集电极接第四电阻的一端，第二三极管的发射极与接地端口连接，第四电阻的另一端与吸合电压接入端口连接；所述电容放电电路包括有第五电阻、第一二极管、第一电容和第三三极管，第五电阻的一端与第三三极管的发射极连接，另一端与第一二极管的正极连接，并与线圈另一端接入端口连接，第三三极管的基极与第二三极管的集电极和第四电阻的一端连接，第三三极管的集电极与第一电容的正极连接，并与吸合电压接入端口连接，第一电容的负极与第一二极管的负极连接；所述吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路包括有第一电容和第四三极管,第四三极管的基极与第一电容的负极和第一二极管的负极连接，第四三极管的集电极与吸合电压接入端口连接，第四三极管的发射极与线圈另一端接入端口连接；所述维持吸合工作电压休眠到苏醒电路包括有第六电阻、第五三极管构成，第六电阻的一端与线圈一端接入端口连接，第六电阻的另一端接第五三极管的基极，第五三极管的发射极与维持吸合工作电压接入端口连接，其集电极与线圈另一端接入端口连接。
上述的新型休眠方式电磁继电器使用的休眠方式控制模块，所述吸合驱动电路中的第一N——沟道TMOS场效应管用第一三极管置换，吸合驱动电路包括有第一电阻、第二电阻和第一三极管，第一电阻一端与吸合信号接入端口连接，另外一端接第一三极管的基极，第二电阻并接于第一三极管的基极和发射极，第一三极管的集电极与线圈一端接入端口连接，第一三极管的发射极与接地端口连接。
上述的新型休眠方式电磁继电器使用的休眠方式控制模块，所述电容放电控制电路中的第二三极管用第二N—沟道TMOS场效应管置换，电容放电控制电路部分包括有第三电阻、第四电阻和第二N—沟通TMOS场效应管，第三电阻一端与吸合信号接入端口连接，另一端接第二N—沟通TMOS场效应管的栅极，第二N—沟通TMOS场效应管的漏极接第四电阻的一端，第二N—沟通TMOS场效应管的源极与接地端口连接，第四电阻的另一端与吸合电压接入端口连接。
一种新型休眠方式电磁继电器使用的电磁继电器专用集成电路，该电磁继电器专用集成电路IC1包括有用于连接电磁继电器的线圈一端的吸合驱动电子开关，用于连接线圈另一端的吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关，吸合电压电子开关由电容充电接通给电磁继电器线圈供电，实现吸合供电功能，电容开始充电接通供电，电容充电结束关断停止供电，电容还设有电容放电电子开关，电容放电电子开关由设有的电容放电控制电子开关控制，吸合信号同时驱动吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关的接通与关断；无吸合信号时，吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关、吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关关断，电容放电电子开关接通，电容处于放电状态，电磁继电器线圈无电流，电磁继电器不工作；吸合信号到来时，吸合驱动电子开关，电容放电控制电子开关接通，吸合驱动电子开关接通使维持吸合工作电压电子开关接通，电容放电控制电子开关接通使电容放电电子开关关断，电容由放电状态转变为充电，电容充电驱动吸合电压电子开关接通，电磁继电器线圈由吸合电压电子开关、维持吸合电压电子开关同时接通供电，电磁继电器工作，常开触点吸合，电容充电结束，吸合电压电子开关关断，吸合电压停止给电磁继电器线圈供电，由维持吸合工作电压继续保持供电，维持电磁继电器吸合工作期间的供电任务，吸合信号移去时，新型休眠方式电磁继电器又恢复到无吸合信号时的状态，该电磁继电器专用集成电路IC1与电容C以及传统电磁继电器整合构成新型休眠方式电磁继电器。
上述的新型休眠方式电磁继电器使用的电磁继电器专用集成电路，所述电磁继电器专用集成电路设有吸合电压接入端口、吸合信号接入端口、线圈一端接入端口、接地端口、维持吸合工作电压接入端口、线圈另一端接入端口、电容负极接入端口和空脚，电磁继电器线圈的二个端头分别与电磁继电器专用集成电路的二个线圈接入端口连接，电磁继电器专用集成电路上的电容负极接入端口与电容的负极连接，电容的正极与电磁继电器专用集成电路的吸合电压接入端口连接，电磁继电器专用集成电路的其余四个引脚功能端口分别从电磁继电器底座上引出，它包括吸合电压接入引脚、吸合信号接入引脚、接地引脚、维持吸合工作电压接入引脚。
上述的新型休眠方式电磁继电器使用的电磁继电器专用集成电路，所述电磁继电器专用集成电路包括有吸合驱动电路、电容放电控制电路、电容放电电路、吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路以及维持吸合工作电压休眠到苏醒电路，吸合驱动电路包括有第一电阻、第二电阻和第一N—沟道TMOS场效应管，第一电阻一端与吸合信号接入端口连接，另外一端连接至第一N—沟道TMOS场效应管的栅极，第二电阻并接于第一N—沟道TMOS场效应管的栅极和源极，第一N—沟道TMOS场效应管的漏极与线圈一端接入端口连接，第一N—沟道TMOS场效应管的源极与接地端口连接；所述电容放电控制电路包括有第三电阻、第四电阻和第二三级管，第三电阻一端与吸合信号接入端口连接，另一端接第二三极管的基极，第二三极管的集电极接第四电阻的一端，第二三极管的发射极与接地端口连接，第四电阻的另一端与吸合电压接入端口连接；所述电容放电电路包括有第五电阻、第一二极管、电容和第三三极管，第五电阻的一端与第三三极管的发射极连接，另一端与第一二极管的正极连接，并与线圈另一端接入端口连接，第三三极管的基极与第二三极管的集电极和第四电阻的一端连接，第三三极管的集电极与吸合电压接入端口连接，第一二极管的负极与电磁继电器专用集成电路的电容负极接入端口连接，电容不集成在电磁继电器专用集成电路中，电容的负极与电容负极接入端口连接，其正极与电磁继电器专用集成电路的吸合电压接入端口连接；所述吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路包括有第四三极管,第四三极管的基极与第一二极管的负极连接，第四三极管的集电极与吸合电压接入端口连接，第四三极管的发射极与线圈另一端接入端口连接；所述维持吸合工作电压休眠到苏醒电路包括有第六电阻、第五三极管构成，第六电阻的一端与线圈一端接入端口连接，第六电阻的另一端接第五三极管的基极，第五三极管的发射极与维持吸合工作电压接入端口连接，其集电极与线圈另一端接入端口连接。
上述的新型休眠方式电磁继电器使用的电磁继电器专用集成电路，所述吸合驱动电路中的第一N—沟道TMOS场效应管可以用第一三极管置换；所述电容放电控制电路中的第二三极管可以用第二N—沟道TMOS场效应管进行置换。
本发明的有益效果：与传统的电磁继电器相比，加装了休眠方式控制模块或电磁继电器专用集成电路的新型休眠方式电磁继电器具有以下的优点：
1、低电压、低功率——工作过程中吸合电压吸合休眠，由低于吸合电压的维持吸合工作电压维持吸合工作，这种电磁继电器休眠方式技术，使得电磁继电器实现了低电压、低功率的运行目标，由表1以及表2的对比情况可以看出，加装了休眠控制模块的电磁继电器线圈运行过程中工作能耗降低达到80％，甚至90％以上。
2、优良的可整合性——该新型休眠方式电磁继电器不改变现有传统电磁继电器的结构，只需在传统电磁继电器壳内空间加装一块休眠方式控制模块，模块上相应的引脚对应从电磁继电器底座上引出，易于实现与现在市场上传统电磁继电器的整合。
3、使用方便——不受传统电磁继电器额定工作电压最大允许使用条件和最低允许使用条件的限制，吸合电压、维持吸合工作电压允许范围宽，使用选择方便灵活。
4、小型化——加装了该休眠方式控制模块的电磁继电器线圈温升大大降低，有利于缩小线圈与壳体之间的距离，以及线包体积减小等，利于实现电磁继电器小型化。
5、低成本——该休眠控制模块系统小型化，高性价比的特点，以及易于与现在市场上传统电磁继电器整合等优点，使得综合成本大大降低。休眠方式技术工作的独特优势，还可以使电磁继电器线圈匝数减少，线径减细，线包体积减小，额外增加的成本完全可以由节省的材料成本加以补偿。
6、与IC兼容——灵敏度高，不需另加驱动电路，可与微处理器、逻辑IC等输出端口直接连接使用。
表1新型休眠方式电磁继电器线圈能耗测试数据
表2传统电磁继电器线圈能耗测试数据
附图说明
附图1为休眠方式控制模块与传统电磁继电器整合结构示意图；
附图2为休眠方式控制模块的电路原理图；
附图3为休眠方式控制模块的电路原理图；
附图4为休眠方式控制模块的电路原理图；
附图5为电磁继电器专用集成电路与传统电磁继电器整合结构示意图；
附图6为电磁继电器专用集成电路的电路原理图；
附图7为本发明的新型休眠方式电磁继电器典型应用示意图；
附图8为本发明的新型休眠方式电磁继电器典型应用示意图；
附图9为本发明的新型休眠方式电磁继电器典型应用示意图；
附图10为本发明的新型休眠方式电磁继电器低电压应用示意图；
附图11为本发明的新型休眠方式电磁继电器应用于电池供电示意图；
附图标记：1-吸合电压接入端口，11-吸合电压接入引脚，2-吸合信号接入端口，21-吸合信号接入引脚，3-线圈一端接入端口，4-接地端口，41-接地引脚，5-维持吸合工作电压接入端口，51-维持吸合工作电压接入引脚，6-线圈另一端接入端口，7-电容负极接入端口，8-空脚。
具体实施方式
本发明的实施例：一种新型休眠方式电磁继电器，包括有电磁继电器本体，在电磁继电器的壳内部安装有一块休眠方式控制模块，其连接关系如附图1所示，休眠方式控制模块的线圈接入端口分别与电磁继电器线圈的二个端头连接，吸合电压接入端口1对应连接电磁继电器的吸合电压接入引脚11端，吸合信号接入端口2对应连接电磁继电器的吸合信号接入引脚21端，接地端口4对应连接电磁继电器的的接地引脚41端，维持吸合工作电压接入端口5对应连接电磁继电器的维持吸合工作电压接入引脚51端。
该新型休眠方式电磁继电器，其电磁继电器的线圈一端设有吸合驱动电子开关，线圈另一端设有吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关。无吸合信号时，该新型休眠方式电磁继电器通过使一个吸合驱动电子开关处于关断状态，电磁继电器线圈不能形成电流回路，电磁继电器不工作。当吸合信号到来时，吸合驱动电子开关、维持吸合电压电子开关、吸合电压电子开关同时接通，维持吸合工作电压、吸合电压同时加于电磁继电器线圈两端，电磁继电器吸合工作，吸合电压对电磁继电器线圈的供电不能够保持，待电磁继电器吸合后，吸合电压对电磁继电器线圈的供电关断，仅由维持吸合工作电压维持电磁继电器的工作。电容放电电子开关的作用是无吸合信号时，电容放电电子开关接通，如附图2-4所示，为第一电容C1两电极贮存的电荷提供由第一电容C1正极——第三三极管T3集电极——第三三极管T3发射极——第五电阻R5——第一二极管D1——第一电容C1负极放电回路，使每次吸合信号到来时，第一电容C1都能从起始状态充电，保证电磁继电器可靠吸合，电容放电控制电子开关的作用是当吸合信号到来时，控制电容放电电子开关由接通转换为关断，使第一电容C1由放电转换为充电。
一种新型休眠方式电磁继电器使用的休眠方式控制模块，该休眠方式控制模块包括有用于连接电磁继电器的线圈一端的吸合驱动电子开关，用于连接线圈另一端的吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关，吸合电压电子开关由电容充电接通给电磁继电器线圈供电，实现吸合供电功能，电容开始充电接通供电，电容充电结束关断停止供电，电容还设有电容放电电子开关，电容放电电子开关由设有的电容放电控制电子开关控制，吸合信号同时驱动吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关的接通与关断。无吸合信号时，吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关、吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关关断，电容放电电子开关接通，电容处于放电状态，电磁继电器线圈无电流，电磁继电器不工作。吸合信号到来时，吸合驱动电子开关，电容放电控制电子开关接通，吸合驱动电子开关接通使维持吸合工作电压电子开关接通，电容放电控制电子开关接通使电容放电电子开关关断，电容由放电状态转变为充电，电容充电驱动吸合电压电子开关接通，电磁继电器线圈由吸合电压电子开关、维持吸合电压电子开关同时接通供电，电磁继电器工作，常开触点吸合，电容充电结束，吸合电压电子开关关断，吸合电压停止给电磁继电器线圈供电，由维持吸合工作电压继续保持供电，维持电磁继电器吸合工作期间的供电任务，吸合信号移去时，新型休眠方式电磁继电器又恢复到无吸合信号时的状态。
该休眠方式控制模块包括有吸合驱动电路、电容放电控制电路、电容放电电路、吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路以及维持吸合工作电压休眠到苏醒电路，电路元件均采用贴片元件，采用印制板焊接，用环氧树脂胶灌封。其内部电路如附图2-4所示，吸合驱动电路包括有第一电阻R1、第二电阻R2和第一N—沟道TMOS场效应管T1，吸合信号由吸合信号接入端口2接入，经第一电阻R1与第一N—沟道TMOS场效应管T1的栅极连接，第二电阻R2并接于第一N—沟道TMOS场效应管T1的栅极和源极，第一N—沟道TMOS场效应管T1的漏极经线圈一端接入端口3接电磁继电器的线圈一端，第一N—沟道TMOS场效应管T1的源极经接地端口4接地；电容放电控制电路包括有第三电阻R3、第四电阻R4和第二三级管T2，吸合信号由吸合信号接入端口2接入，经过第三电阻R3与第二三极管T2的基极连接，第二三极管T2的集电极接第四电阻R4的一端，第二三极管T2的发射极经接地端口4接地，第四电阻R4的另一端经吸合电压接入端口1接吸合电压；电容放电电路包括有第五电阻R5、第一二极管D1、第一电容C1和第三三极管T3，第五电阻R5的一端与第三三极管T3的发射极连接，另一端与第一二极管D1的正极连接，并经线圈另一端接入端口6连接至电磁继电器的线圈另一端，第三三极管T3的基极与第二三极管T2的集电极和第四电阻R4的一端连接，第三三极管T3的集电极与第一电容C的正极连接，并与吸合电压接入端口1连接，接入吸合电压，第一电容C1的负极与第一二极管D1的负极连接；吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路包括有第一电容C1和第四三极管T4,第四三极管T4的基极与第一电容C1的负极和第一二极管D1的负极连接，第四三极管T4的集电极与吸合电压接入端口1连接，接入吸合电压，第四三极管T4的发射极经线圈另一端接入端口6与电磁继电器的线圈另一端连接；维持吸合工作电压休眠到苏醒电路包括有第六电阻R6、第五三极管T5构成，第六电阻R6的一端经线圈一端接入端口3与电磁继电器的线圈一端连接，第六电阻R6的另一端接第五三极管T5的基极，第五三极管T5的发射极与维持吸合工作电压接入端口5连接，接入维持吸合工作电压，其集电极经线圈另一端接入端口6与电磁继电器的线圈另一端连接。
如附图3所示，吸合驱动电路中的第一N——沟道TMOS场效应管T1用第一三极管T1置换，吸合驱动电路包括有第一电阻R1、第二电阻R2和第一三极管T1，第一电阻R1一端与吸合信号接入端口2连接，另外一端接第一三极管T1的基极，第二电阻R2并接于第一三极管T1的基极和发射极，第一三极管T1的集电极与线圈一端接入端口3连接，第一三极管T1的发射极与接地端口4连接。该模块功能不变，但性价比略有降低，灵敏度降低。
如附图4所示，电容放电控制电路中的第二三极管T2用第二N—沟道TMOS场效应管T2置换，电容放电控制电路部分包括有第三电阻R3、第四电阻R4和第二N—沟通TMOS场效应管T2，第三电阻R3一端与吸合信号接入端口2连接，另一端接第二N—沟通TMOS场效应管T2的栅极，第二N—沟通TMOS场效应管T2的漏极接第四电阻R4的一端，第二N—沟通TMOS场效应管T2的源极与接地端口4连接，第四电阻R4的另一端与吸合电压接入端口1连接，该模块功能不变，性价比略有上升，灵敏度高，吸合信号仅几微瓦。
一种新型休眠方式电磁继电器使用的电磁继电器专用集成电路，如附图5所示，该电磁继电器专用集成电路IC1包括有用于连接电磁继电器的线圈一端的吸合驱动电子开关，用于连接线圈另一端的吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关，吸合电压电子开关由电容充电接通给电磁继电器线圈供电，实现吸合供电功能，电容开始充电接通供电，电容充电结束关断停止供电，电容还设有电容放电电子开关，电容放电电子开关由设有的电容放电控制电子开关控制，吸合信号同时驱动吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关的接通与关断。无吸合信号时，吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关、吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关关断，电容放电电子开关接通，电容处于放电状态，电磁继电器线圈无电流，电磁继电器不工作。吸合信号到来时，吸合驱动电子开关，电容放电控制电子开关接通，吸合驱动电子开关接通使维持吸合工作电压电子开关接通，电容放电控制电子开关接通使电容放电电子开关关断，电容由放电状态转变为充电，电容充电驱动吸合电压电子开关接通，电磁继电器线圈由吸合电压电子开关、维持吸合电压电子开关同时接通供电，电磁继电器工作，常开触点吸合，电容充电结束，吸合电压电子开关关断，吸合电压停止给电磁继电器线圈供电，由维持吸合工作电压继续保持供电，维持电磁继电器吸合工作期间的供电任务，吸合信号移去时，新型休眠方式电磁继电器又恢复到无吸合信号时的状态，该电磁继电器专用集成电路IC1与电容C以及传统电磁继电器整合构成新型休眠方式电磁继电器。
该电磁继电器专用集成电路IC1制作过程中因半导体生产工艺不能集成大容量电容，故如附图2-4中的休眠方式控制模块中的第一电容C1就不能集成在该专用集成电路IC1内部，所以只能将电容C外接，电磁继电器专用集成电路IC1与电容C焊接于印制板上，电容C正极与电磁继电器专用集成电路IC1的吸合电压接入端口1连接，其负极与电磁继电器专用集成电路IC1的电容负极接入端口7连接，电磁继电器线圈的二个端头分别与电磁继电器专用集成电路IC1的二个线圈接入端口连接，电磁继电器专用集成电路IC1设有的吸合电压接入端口1对应连接电磁继电器的吸合电压接入引脚11，吸合信号接入端口2对应连接吸合信号接入引脚21、接地端口4对应连接接地引脚41、维持吸合工作电压接入端口5对应连接维持吸合工作电压接入引脚51，而空脚8则不与任何引脚连接。采用电磁继电器专用集成电路有利于电磁继电器小型化，实施更为简便。
如附图6所示，该电磁继电器专用集成电路IC1也包括有吸合驱动电路、电容放电控制电路、电容放电电路、吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路以及维持吸合工作电压休眠到苏醒电路，其电路的连接与休眠方式控制模块中的电路的连接方式大体一致，不同的地方在于电容放电电路中无电容，电容C外接，而电容放电电路的连接关系则变为：第五电阻R5的一端与第三三极管T3的发射极连接，另一端与第一二极管D1的正极连接，并与线圈另一端接入端口6连接，第三三极管T3的基极与第二三极管T2的集电极和第四电阻R4的一端连接，第三三极管T3的集电极与吸合电压接入端口1连接，第一二极管D1的负极与电磁继电器专用集成电路IC1的电容负极接入端口7连接，电容C不集成在电磁继电器专用集成电路IC1中，电容C的负极与电容负极接入端口7连接，其正极与电磁继电器专用集成电路IC1的吸合电压接入端口1连接；而吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路中第四三极管T4的基极与第一二极管D1的负极连接，第四三极管T4的集电极与吸合电压接入端口1连接，第四三极管T4的发射极与线圈另一端接入端口6连接。
该电磁继电器专用集成电路IC1中，吸合驱动电路中的第一N—沟道TMOS场效应管T1用第一三极管T1置换；电容放电控制电路中的第二三极管T2可以用第二N—沟道TMOS场效应管T2进行置换。其电路的连接关系如附图3-4所示，与休眠方式控制模块的电路的连接方式一致。
如附图7-8所示，本发明的新型休眠电磁继电器可应用于传统电磁继电器领域，具有无需另加驱动电路，低功率、低电压、灵敏度高、驱动电平低、与IC兼容的优点。驱动时如附图7所示可选择使用开关进行手动控制，也可以如附图8一样选择使用信号控制。维持吸合电压工作电压用额定工作电压的1/2-1/3时，线圈能耗降低75％-90％，在遇到设计中仅有一组高电源电压作为吸合电压，且吸合电压比传统电磁继电器额定工作电压高很多的情况时，也不必像传统电磁继电器那样需要重新设计电磁继电器专供电源，只需如附图9所示在吸合电压接入端回路接一个1/8W甚至1/16W贴片电阻就可以了，电阻Rx可由下式计算：Rx＝R线/V额(V吸-V额)，式中：R线为用于整合的传统电磁继电器线圈电阻，V额为用于整合的传统电磁继电器额定工作电压，V吸为新型休眠方式电磁继电器应用时过高的吸合电压。
如附图10所示，随着人类对环境资源节约的重视以及降低成本的要求，低功率、低电压便携式电子仪器及小型化整机逐渐普及，大多数微机IC、存储器、HCMOS逻辑IC操作能力在3V时就可以工作，甚至2V就可工作。传统电磁继电器已不能满足使用要求。通过DC-DC变换芯片将装置的低压电源升压作为吸合电压，维持吸合工作电压仍采用装置设计中的低压电源，新型休眠方式电磁继电器就可以获得满意应用，DC-DC变换器变换效率高，耗能很少，继电器维持吸合工作期间，输出为零功耗，新型休眠方式电磁继电器实际上工作于一个低压继电器的工作状态。
如附图11所示，新型休眠方式电磁继电器可应用于电池供电装置，维持吸合工作电压根据需要从串联电池组中选择，即方便又灵活，又符合电池供电电路或装置应设计成尽可能少的耗电要求，即经济又能减少频繁更换电池之苦。在电池供电装置使用中具有明显优越性。
Claims (10)
1.一种新型休眠方式电磁继电器，其特征在于：包括有电磁继电器，电磁继电器壳内安装有休眠方式控制模块，休眠方式控制模块上设有吸合电压接入端口(1)、吸合信号接入端口(2)、线圈一端接入端口(3)、接地端口(4)、维持吸合工作电压接入端口(5)、线圈另一端接入端口(6)，电磁继电器线圈的二个端头分别与休眠方式控制模块的二个线圈接入端口连接，摸块上的其余四个端口分别从电磁继电器底座上引出，它包括吸合电压接入引脚(11)、吸合信号接入引脚(21)、接地引脚(41)、维持吸合工作电压接入引脚(51)。
2.根据权利要求1所述的新型休眠方式电磁继电器，其特征在于：所述电磁继电器的线圈一端设有吸合驱动电子开关，线圈另一端设有吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关，吸合电压电子开关由电容充电接通给电磁继电器线圈供电，实现吸合供电功能，电容开始充电接通供电，电容充电结束关断停止供电，电容还设有电容放电电子开关，电容放电电子开关由设有的电容放电控制电子开关控制，吸合信号同时驱动吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关的接通与关断；无吸合信号时，吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关、吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关关断，电容放电电子开关接通，电容处于放电状态，电磁继电器线圈无电流，电磁继电器不工作；吸合信号到来时，吸合驱动电子开关，电容放电控制电子开关接通，吸合驱动电子开关接通使维持吸合工作电压电子开关接通，电容放电控制电子开关接通使电容放电电子开关关断，电容由放电状态转变为充电，电容充电驱动吸合电压电子开关接通，电磁继电器线圈由吸合电压电子开关、维持吸合电压电子开关同时接通供电，电磁继电器工作，常开触点吸合，电容充电结束，吸合电压电子开关关断，吸合电压停止给电磁继电器线圈供电，由维持吸合工作电压继续保持供电，维持电磁继电器吸合工作期间的供电任务，吸合信号移去时，新型休眠方式电磁继电器又恢复到无吸合信号时的状态。
3.一种新型休眠方式电磁继电器使用的休眠方式控制模块，其特征在于：该休眠方式控制模块包括有用于连接电磁继电器的线圈一端的吸合驱动电子开关，用于连接线圈另一端的吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关，吸合电压电子开关由电容充电接通给电磁继电器线圈供电，实现吸合供电功能，电容开始充电接通供电，电容充电结束关断停止供电，电容还设有电容放电电子开关，电容放电电子开关由设有的电容放电控制电子开关控制，吸合信号同时驱动吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关的接通与关断；无吸合信号时，吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关、吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关关断，电容放电电子开关接通，电容处于放电状态，电磁继电器线圈无电流，电磁继电器不工作；吸合信号到来时，吸合驱动电子开关，电容放电控制电子开关接通，吸合驱动电子开关接通使维持吸合工作电压电子开关接通，电容放电控制电子开关接通使电容放电电子开关关断，电容由放电状态转变为充电，电容充电驱动吸合电压电子开关接通，电磁继电器线圈由吸合电压电子开关、维持吸合电压电子开关同时接通供电，电磁继电器工作，常开触点吸合，电容充电结束，吸合电压电子开关关断，吸合电压停止给电磁继电器线圈供电，由维持吸合工作电压继续保持供电，维持电磁继电器吸合工作期间的供电任务，吸合信号移去时，新型休眠方式电磁继电器又恢复到无吸合信号时的状态。
4.根据权利要求3所述的新型休眠方式电磁继电器使用的休眠方式控制模块，其特征在于：所述休眠方式控制模块包括有吸合驱动电路、电容放电控制电路、电容放电电路、吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路以及维持吸合工作电压休眠到苏醒电路，吸合驱动电路包括有第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第一N—沟道TMOS场效应管(T1)，第一电阻(R1)一端与吸合信号接入端口(2)连接，另外一端连接至第一N—沟道TMOS场效应管(T1)的栅极，第二电阻(R2)并接于第一N—沟道TMOS场效应管(T1)的栅极和源极，第一N—沟道TMOS场效应管(T1)的漏极与线圈一端接入端口(3)连接，第一N—沟道TMOS场效应管(T1)的源极与接地端口(4)连接；所述电容放电控制电路包括有第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第二三级管(T2)，第三电阻(R3)一端与吸合信号接入端口(2)连接，另一端接第二三极管(T2)的基极，第二三极管(T2)的集电极接第四电阻(R4)的一端，第二三极管(T2)的发射极与接地端口(4)连接，第四电阻(R4)的另一端与吸合电压接入端口(1)连接；所述电容放电电路包括有第五电阻(R5)、第一二极管(D1)、第一电容(C1)和第三三极管(T3)，第五电阻(R5)的一端与第三三极管(T3)的发射极连接，另一端与第一二极管(D1)的正极连接，并与线圈另一端接入端口(6)连接，第三三极管(T3)的基极与第二三极管(T2)的集电极和第四电阻(R4)的一端连接，第三三极管(T3)的集电极与第一电容(C1)的正极连接，并与吸合电压接入端口(1)连接，第一电容(C1)的负极与第一二极管(D1)的负极连接；所述吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路包括有第一电容(C1)和第四三极管(T4),第四三极管(T4)的基极与第一电容(C1)的负极和第一二极管(D1)的负极连接，第四三极管(T4)的集电极与吸合电压接入端口(1)连接，第四三极管(T4)的发射极与线圈另一端接入端口(6)连接；所述维持吸合工作电压休眠到苏醒电路包括有第六电阻(R6)、第五三极管(T5)构成，第六电阻(R6)的一端与线圈一端接入端口(3)连接，第六电阻(R6)的另一端接第五三极管(T5)的基极，第五三极管(T5)的发射极与维持吸合工作电压接入端口(5)连接，其集电极与线圈另一端接入端口(6)连接。
5.根据权利要求4所述的新型休眠方式电磁继电器使用的休眠方式控制模块，其特征在于：所述吸合驱动电路中的第一N——沟道TMOS场效应管(T1)用第一三极管(T1)置换，吸合驱动电路包括有第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第一三极管(T1)，第一电阻(R1)一端与吸合信号接入端口(2)连接，另外一端接第一三极管(T1)的基极，第二电阻(R2)并接于第一三极管(T1)的基极和发射极，第一三极管(T1)的集电极与线圈一端接入端口(3)连接，第一三极管(T1)的发射极与接地端口(4)连接。
6.根据权利要求4所述的新型休眠方式电磁继电器使用的休眠方式控制模块，其特征在于：所述电容放电控制电路中的第二三极管(T2)用第二N—沟道TMOS场效应管(T2)置换，电容放电控制电路包括有第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第二N—沟通TMOS场效应管(T2)，第三电阻(R3)一端与吸合信号接入端口(2)连接，另一端接第二N—沟通TMOS场效应管(T2)的栅极，第二N—沟通TMOS场效应管(T2)的漏极接第四电阻(R4)的一端，第二N—沟通TMOS场效应管(T2)的源极与接地端口(4)连接，第四电阻(R4)的另一端与吸合电压接入端口(1)连接。
7.一种新型休眠方式电磁继电器使用的电磁继电器专用集成电路，其特征在于：该电磁继电器专用集成电路(IC1)包括有用于连接电磁继电器的线圈一端的吸合驱动电子开关，用于连接线圈另一端的吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关，吸合电压电子开关由电容充电接通给电磁继电器线圈供电，实现吸合供电功能，电容开始充电接通供电，电容充电结束关断停止供电，电容还设有电容放电电子开关，电容放电电子开关由设有的电容放电控制电子开关控制，吸合信号同时驱动吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关的接通与关断；无吸合信号时，吸合驱动电子开关、电容放电控制电子开关、吸合电压电子开关、维持吸合工作电压电子开关关断，电容放电电子开关接通，电容处于放电状态，电磁继电器线圈无电流，电磁继电器不工作；吸合信号到来时，吸合驱动电子开关，电容放电控制电子开关接通，吸合驱动电子开关接通使维持吸合工作电压电子开关接通，电容放电控制电子开关接通使电容放电电子开关关断，电容由放电状态转变为充电，电容充电驱动吸合电压电子开关接通，电磁继电器线圈由吸合电压电子开关、维持吸合电压电子开关同时接通供电，电磁继电器工作，常开触点吸合，电容充电结束，吸合电压电子开关关断，吸合电压停止给电磁继电器线圈供电，由维持吸合工作电压继续保持供电，维持电磁继电器吸合工作期间的供电任务，吸合信号移去时，新型休眠方式电磁继电器又恢复到无吸合信号时的状态，该电磁继电器专用集成电路(IC1)与电容(C)以及传统电磁继电器整合构成新型休眠方式电磁继电器。
8.根据权利要求7所述的新型休眠方式电磁继电器使用的电磁继电器专用集成电路，其特征在于：所述电磁继电器专用集成电路(IC1)设有吸合电压接入端口(1)、吸合信号接入端口(2)、线圈一端接入端口(3)、接地端口(4)、维持吸合工作电压接入端口(5)、线圈另一端接入端口(6)、电容负极接入端口(7)以及空脚(8)，电磁继电器线圈的二个端头分别与电磁继电器专用集成电路(IC1)的二个线圈接入端口连接，电磁继电器专用集成电路(IC1)上的电容负极接入端口(7)与电容(C)的负极连接，电容(C)的正极与电磁继电器专用集成电路(IC1)的吸合电压接入端口(1)连接，电磁继电器专用集成电路(IC1)的其余四个引脚功能端口分别从电磁继电器底座上引出，它包括吸合电压接入引脚(11)、吸合信号接入引脚(21)、接地引脚(41)，维持吸合工作电压接入引脚(51)。
9.根据权利要求7所述的新型休眠方式电磁继电器使用的电磁继电器专用集成电路，其特征在于：所述电磁继电器专用集成电路(IC1)包括有吸合驱动电路、电容放电控制电路、电容放电电路、吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路以及维持吸合工作电压休眠到苏醒电路，吸合驱动电路包括有第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第一N—沟道TMOS场效应管(T1)，第一电阻(R1)一端与吸合信号接入端口(2)连接，另外一端连接至第一N—沟道TMOS场效应管(T1)的栅极，第二电阻(R2)并接于第一N—沟道TMOS场效应管(T1)的栅极和源极，第一N—沟道TMOS场效应管(T1)的漏极与线圈一端接入端口(3)连接，第一N—沟道TMOS场效应管(T1)的源极与接地端口(4)连接；所述电容放电控制电路包括有第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第二三级管(T2)，第三电阻(R3)一端与吸合信号接入端口(2)连接，另一端接第二三极管(T2)的基极，第二三极管(T2)的集电极接第四电阻(R4)的一端，第二三极管(T2)的发射极与接地端口(4)连接，第四电阻(R4)的另一端与吸合电压接入端口(1)连接；所述电容放电电路包括有第五电阻(R5)、第一二极管(D1)、电容(C)和第三三极管(T3)，第五电阻(R5)的一端与第三三极管(T3)的发射极连接，另一端与第一二极管(D1)的正极连接，并与线圈另一端接入端口(6)连接，第三三极管(T3)的基极与第二三极管(T2)的集电极和第四电阻(R4)的一端连接，第三三极管(T3)的集电极与吸合电压接入端口(1)连接，第一二极管(D1)的负极与电磁继电器专用集成电路(IC1)的电容负极接入端口(7)连接，电容(C)不集成在电磁继电器专用集成电路(IC1)中，电容(C)的负极与电容负极接入端口(7)连接，其正极与电磁继电器专用集成电路(IC1)的吸合电压接入端口(1)连接；所述吸合电压休眠到苏醒再到休眠电路包括有第四三极管(T4),第四三极管(T4)的基极与第一二极管(D1)的负极连接，第四三极管(T4)的集电极与吸合电压接入端口(1)连接，第四三极管(T4)的发射极与线圈另一端接入端口(6)连接；所述维持吸合工作电压休眠到苏醒电路包括有第六电阻(R6)、第五三极管(T5)构成，第六电阻(R6)的一端与线圈一端接入端口(3)连接，第六电阻(R6)的另一端接第五三极管(T5)的基极，第五三极管(T5)的发射极与维持吸合工作电压接入端口(5)连接，其集电极与线圈另一端接入端口(6)连接。
10.根据权利要求9所述的新型休眠方式电磁继电器使用的电磁继电器专用集成电路，其特征在于：所述吸合驱动电路中的第一N—沟道TMOS场效应管(T1)用第一三极管(T1)置换；所述电容放电控制电路中的第二三极管(T2)用第二N—沟道TMOS场效应管(T2)进行置换。
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