CN104038195A - C型继电器控制模块及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种C型继电器控制模块及其运行方法，其主要由双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路组成。其中门限控制电路包括接通门限电路和关断门限电路。双稳态继电器的继电器线圈X1的一端经连接接通门限电路的一端，接通门限电路的另一端经时序控制电路连接双稳态继电器的继电器线圈X1的另一端。双稳态继电器的继电器线圈X2的一端经贮能电路连接接通门限电路的一端，接通门限电路的另一端连接双稳态继电器的继电器线圈X2的另一端。外部控制电源分别连接接通门限电路、关断门限电路和贮能电路。本发明结合了普通单稳态的控制方式与双稳态继电器的低功耗的特点，使得稳态维持电流在5mA以下，适用于系统低功耗控制应用场合。

Description

C型继电器控制模块及其运行方法

技术领域

本发明涉及电磁继电器技术领域，具体为一种C型继电器控制模块及其运行方法。

背景技术

在继电器应用中双稳态继电器过去主要用于卫星控制系统，由于它可采用脉冲控制，需两组100ms左右的控制脉冲实现控制，因此较通用电磁继电器控制功耗小得多，但控制线路也相对复杂。普通型继电器采用连续供电方式实现控制，由于它控制功耗较大，因此不满足目前很多应用系统所提出的继电器控制的低功耗需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种C型继电器控制模块及其运行方法，其结合了普通单稳态的控制方式与双稳态继电器的低功耗的特点，使得稳态维持电流在5mA以下，适用于系统低功耗控制应用场合。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种C型继电器控制模块，主要由双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路组成。其中门限控制电路包括接通门限电路和关断门限电路。双稳态继电器的继电器线圈X1的一端经连接接通门限电路的一端，接通门限电路的另一端经时序控制电路连接双稳态继电器的继电器线圈X1的另一端。双稳态继电器的继电器线圈X2的一端经贮能电路连接接通门限电路的一端，接通门限电路的另一端连接双稳态继电器的继电器线圈X2的另一端。外部控制电源分别连接接通门限电路、关断门限电路和贮能电路。

上述所述C型继电器控制模块，具体为：

双稳态继电器包括继电器本体及其外围电路。其中继电器本体包括继电器线圈X1和继电器线圈X2。外围电路包括二极管D3、D8，电阻R6、R12。二极管D8的阴极连接继电器线圈X2的一端，二极管D8的阳极经电阻R12连接继电器线圈X2的另一端。二极管D3的阴极连接继电器线圈X1的一端，二极管D3的阳极经电阻R6连接继电器线圈X1的另一端。

接通门限电路包括电阻R1、R2、R3，二极管D1，稳压管D2和三极管Q1。二极管D1的阳极同时连接电阻R1和电阻R2的一端，二极管D1的阴极与稳压管D2的阴极连接。电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极连接。电阻R1的另一端与三极管Q1的集电极连接。三极管Q1的发射极与电阻R3的一端连接。稳压管D2的阳极与电阻R3的另一端连接。

时序控制电路包括电容C1，电阻R4、R5，三极管Q2和Q3。电容C1的一端连接接通门限电路的三极管Q1的发射极；电容C1的另一端与电阻R4的一端和电阻R5的一端连接。电阻R4的另一端与三极管Q3的发射极连接。电阻R5的另一端与三极管Q2的基极连接。三极管Q2的发射极与三极管Q3的基极连接。三极管Q2的集电极与三极管Q3的集电极连接。

继电器线圈X1的一端连接接通门限电路的三极管Q1的集电极，继电器线圈X1的另一端连接时序控制电路的三极管Q3的集电极。

关断门限电路包括稳压管D5、D6、D7，电阻R8、R9、R10、R11，场效应管Q4，三极管Q5、Q6。稳压管D5的阳极与电阻R8的一端连接。电阻R8的另一端与电阻R9的一端、稳压管D6的阴极和场效应管Q4的栅极连接。电阻R9的另一端、稳压管D6的阳极和场效应管Q4的源极相连。电阻R10的一端与稳压管D7的阴极连接，稳压管D7的阳极与场效应管漏极和电阻R11的一端连接。电阻R11的另一端与三极管Q5的基极连接。三极管Q5的发射极与三极管Q6的基极连接。三极管Q5的集电极和三极管Q6的集电极连接。三极管Q6的发射极与稳压管D6的阳极连接。

贮能电路包括二极管D4，电阻R7和电容C2。二极管D4的阳极连接关断门限电路的稳压管D5的阴极。二极管D4的阴极与电阻R7的一端连接。电阻R7的另一端与电容C2的正端和关断门限电路的电阻R10的另一端连接。电容C2的负端连接关断门限电路的稳压管D6的阳极。

继电器线圈X2的一端连接贮能电路的电容C2的正端，继电器线圈X2的另一端连接关断门限电路的三极管Q6的集电极。

外部控制电源的正极连接接通门限电路的三极管Q1的集电极、关断门限电路的二极管D5的阴极、以及贮能电路的二极管D4的阳极。外部控制电源的负极连接接通门限电路的二极管D2的阳极、关断门限电路的二极管D6的阳极、以及贮能电路的电容C2的负端。

上述方案中，所述外部控制电源的正端上串接有开关K，以实现C型继电器控制模块的启闭控制。

上述方案中，双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路同时设置在印制电路板上或混合厚膜电路板上。即在内部安装结构上，本C型继电器控制模块可采用分立器件结构或混合厚膜组装结构。

上述C型继电器控制模块的运行方法，包括如下过程：

当外部控制电源输入的控制电压低于接通门限控制电路设置的接通门限电压时，双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路均不工作；

当外部控制电源输入的控制电压超过接通门限控制电路设置的接通门限电压时，双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路得电工作，时序控制电路提供一定脉冲宽度的控制信号去驱动双稳态继电器的继电器线圈X1转换，贮能电路充电；

进入稳态后，贮能电路保持通电状态，双稳态继电器、门限控制电路和时序控制电路均不再加电；

当外部控制电源输入的控制电压掉到关断门限控制电路设置的关断门限电压以下时，贮能电路给双稳态继电器的继电器线圈X2加电复位。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、自复位控制，通过内部电路贮能，断电时贮能放电使内部双稳态继电器复位。即当给模块输入端施加超过设置接通门限的控制信号时，输出端发出一定脉宽的控制脉冲，稳态过程模块中的贮能电路保持加电状态，其它单元不加电；当模块输入端控制信号掉到设置关断门限以下，模块可通过内部贮能电路放电，另一组输出端输出电压控制信号。

2、抗干扰控制电路可适应缓慢上电及缓慢掉电环境。即当模块输入端不加信号或加低于设计的门限值时，模块不输出；当输入信号超过设置的接通门限时，模块的一组输出端输出一定脉宽的电压控制信号；当输入控制信号低于设置的关断门限时，模块的另一组输出端输出一个稳态的高电平信号。

3、低功耗控制，稳态功耗小于2mA。即提出了一种低稳态控制功耗控制技术，使模块稳态控制信号维持电流小于2mA以下。当输入端施加超过设置的接通门限控制信号时，通过模块内部的时序控制电路给输出端提供一定脉冲宽度的控制信号，用于驱动继电器转换，同时给模块内部贮能电路充电，当进入稳态后，模块的，贮能电路保持通电状态，其它电路不再加电，只需要微小的维持电流。

附图说明

图1为本C型继电器控制模块的实施例的逻辑控制结构图。

图2为本C型继电器控制模块的实施例电路结构图。

具体实施方式

一种C型继电器控制模块，如图1所示，主要由双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路组成。其中门限控制电路包括接通门限电路和关断门限电路。双稳态继电器的继电器线圈X1的一端经连接接通门限电路的一端，接通门限电路的另一端经时序控制电路连接双稳态继电器的继电器线圈X1的另一端。双稳态继电器的继电器线圈X2的一端经贮能电路连接接通门限电路的一端，接通门限电路的另一端连接双稳态继电器的继电器线圈X2的另一端。外部控制电源分别连接接通门限电路、关断门限电路和贮能电路。此外，所述外部控制电源的正端上串接有开关K，以实现C型继电器控制模块的启闭控制。双稳态继电器一组线圈与模块的一组输出电路串联，另一组线圈与模块的另一组输出电路串联。当模块输入端加入超过设置的接通门限的控制信号时，模块一组输出电路输出一个脉冲控制信号；当输入端信号低于设置关断门限时，模块的另一组输出电路输出一个控制信号。加电时继电器的一组线圈短时接通，继电器转换；当掉电时继电器另一组线圈加电，继电器触点返回，使之具有普通单稳态继电器的基本控制特性，控制信号接通继电器转换，控制信号断开继电器复位。

在本实施例中，所述C型继电器控制模块的电路结构如图2所示，其具体为：

双稳态继电器包括继电器本体及其外围电路。其中继电器本体包括继电器线圈X1和继电器线圈X2。外围电路包括二极管D3、D8，电阻R6、R12。二极管D8的阴极连接继电器线圈X2的一端，二极管D8的阳极经电阻R12连接继电器线圈X2的另一端。二极管D3的阴极连接继电器线圈X1的一端，二极管D3的阳极经电阻R6连接继电器线圈X1的另一端。

接通门限电路包括电阻R1、R2、R3，二极管D1，稳压管D2和三极管Q1。二极管D1的阳极同时连接电阻R1和电阻R2的一端，二极管D1的阴极与稳压管D2的阴极连接。电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极连接。电阻R1的另一端与三极管Q1的集电极连接。三极管Q1的发射极与电阻R3的一端连接。稳压管D2的阳极与电阻R3的另一端连接。

时序控制电路包括电容C1，电阻R4、R5，三极管Q2和Q3。电容C1的一端连接接通门限电路的三极管Q1的发射极；电容C1的另一端与电阻R4的一端和电阻R5的一端连接。电阻R4的另一端与三极管Q3的发射极连接。电阻R5的另一端与三极管Q2的基极连接。三极管Q2的发射极与三极管Q3的基极连接。三极管Q2的集电极与三极管Q3的集电极连接。

继电器线圈X1的一端连接接通门限电路的三极管Q1的集电极，继电器线圈X1的另一端连接时序控制电路的三极管Q3的集电极。

关断门限电路包括稳压管D5、D6、D7，电阻R8、R9、R10、R11，场效应管Q4，三极管Q5、Q6。稳压管D5的阳极与电阻R8的一端连接。电阻R8的另一端与电阻R9的一端、稳压管D6的阴极和场效应管Q4的栅极连接。电阻R9的另一端、稳压管D6的阳极和场效应管Q4的源极相连。电阻R10的一端与稳压管D7的阴极连接，稳压管D7的阳极与场效应管漏极和电阻R11的一端连接。电阻R11的另一端与三极管Q5的基极连接。三极管Q5的发射极与三极管Q6的基极连接。三极管Q5的集电极和三极管Q6的集电极连接。三极管Q6的发射极与稳压管D6的阳极连接。

贮能电路包括二极管D4，电阻R7和电容C2。二极管D4的阳极连接关断门限电路的稳压管D5的阴极。二极管D4的阴极与电阻R7的一端连接。电阻R7的另一端与电容C2的正端和关断门限电路的电阻R10的另一端连接。电容C2的负端连接关断门限电路的稳压管D6的阳极。

继电器线圈X2的一端连接贮能电路的电容C2的正端，继电器线圈X2的另一端连接关断门限电路的三极管Q6的集电极。

外部控制电源的正极连接接通门限电路的三极管Q1的集电极、关断门限电路的二极管D5的阴极、以及贮能电路的二极管D4的阳极。外部控制电源的负极连接接通门限电路的二极管D2的阳极、关断门限电路的二极管D6的阳极、以及贮能电路的电容C2的负端。

双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路既可以设置在印制电路板或厚膜电路板上，与底座上的功率输出分立器件或功率输出厚膜电路连接，又可以让上述所有电路及功率输出设计为一体化的厚膜电路，直接安装于底座上，通过键合实现与引出端的连接，外壳罩在底座上封焊形成模块成品。

上述C型继电器控制模块的运行方法，包括如下过程：

当外部控制电源输入的控制电压低于接通门限控制电路设置的接通门限电压时，双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路均不工作；

当外部控制电源输入的控制电压超过接通门限控制电路设置的接通门限电压时，双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路得电工作，时序控制电路提供一定脉冲宽度的控制信号去驱动双稳态继电器的继电器线圈X1转换，贮能电路充电；

进入稳态后，贮能电路保持通电状态，双稳态继电器、门限控制电路和时序控制电路均不再加电；

当外部控制电源输入的控制电压掉到关断门限控制电路设置的关断门限电压以下时，贮能电路给双稳态继电器的继电器线圈X2加电复位。

Claims (5)

1.C型继电器控制模块，其特征在于：主要由双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路组成；其中门限控制电路包括接通门限电路和关断门限电路；双稳态继电器的继电器线圈X1的一端经连接接通门限电路的一端，接通门限电路的另一端经时序控制电路连接双稳态继电器的继电器线圈X1的另一端；双稳态继电器的继电器线圈X2的一端经贮能电路连接接通门限电路的一端，接通门限电路的另一端连接双稳态继电器的继电器线圈X2的另一端；外部控制电源分别连接接通门限电路、关断门限电路和贮能电路。

2.根据权利要求1所述的C型继电器控制模块，其特征在于：

上述双稳态继电器包括继电器本体及其外围电路；其中继电器本体包括继电器线圈X1和继电器线圈X2；外围电路包括二极管D3、D8，电阻R6、R12；二极管D8的阴极连接继电器线圈X2的一端，二极管D8的阳极经电阻R12连接继电器线圈X2的另一端；二极管D3的阴极连接继电器线圈X1的一端，二极管D3的阳极经电阻R6连接继电器线圈X1的另一端；

上述接通门限电路包括电阻R1、R2、R3，二极管D1，稳压管D2和三极管Q1；二极管D1的阳极同时连接电阻R1和电阻R2的一端，二极管D1的阴极与稳压管D2的阴极连接；电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极连接；电阻R1的另一端与三极管Q1的集电极连接；三极管Q1的发射极与电阻R3的一端连接；稳压管D2的阳极与电阻R3的另一端连接；

上述时序控制电路包括电容C1，电阻R4、R5，三极管Q2和Q3；电容C1的一端连接接通门限电路的三极管Q1的发射极；电容C1的另一端与电阻R4的一端和电阻R5的一端连接；电阻R4的另一端与三极管Q3的发射极连接；电阻R5的另一端与三极管Q2的基极连接；三极管Q2的发射极与三极管Q3的基极连接；三极管Q2的集电极与三极管Q3的集电极连接；

继电器线圈X1的一端连接接通门限电路的三极管Q1的集电极，继电器线圈X1的另一端连接时序控制电路的三极管Q3的集电极；

上述关断门限电路包括稳压管D5、D6、D7，电阻R8、R9、R10、R11，场效应管Q4，三极管Q5、Q6；稳压管D5的阳极与电阻R8的一端连接；电阻R8的另一端与电阻R9的一端、稳压管D6的阴极和场效应管Q4的栅极连接；电阻R9的另一端、稳压管D6的阳极和场效应管Q4的源极相连；电阻R10的一端与稳压管D7的阴极连接，稳压管D7的阳极与场效应管漏极和电阻R11的一端连接；电阻R11的另一端与三极管Q5的基极连接；三极管Q5的发射极与三极管Q6的基极连接；三极管Q5的集电极和三极管Q6的集电极连接；三极管Q6的发射极与稳压管D6的阳极连接；

上述贮能电路包括二极管D4，电阻R7和电容C2；二极管D4的阳极连接关断门限电路的稳压管D5的阴极；二极管D4的阴极与电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端与电容C2的正端和关断门限电路的电阻R10的另一端连接；电容C2的负端连接关断门限电路的稳压管D6的阳极；

继电器线圈X2的一端连接贮能电路的电容C2的正端，继电器线圈X2的另一端连接关断门限电路的三极管Q6的集电极；

上述外部控制电源的正极连接接通门限电路的三极管Q1的集电极、关断门限电路的二极管D5的阴极、以及贮能电路的二极管D4的阳极；外部控制电源的负极连接接通门限电路的二极管D2的阳极、关断门限电路的二极管D6的阳极、以及贮能电路的电容C2的负端。

3.根据权利要求1或2所述的C型继电器控制模块，其特征在于：所述外部控制电源的正端上串接有开关K。

4.根据权利要求1或2所述的C型继电器控制模块，其特征在于：采用分立器件结构或混合厚膜组装结构进行安装。

5.基于权利要求1所述C型继电器控制模块的运行方法，其特征在于：

当外部控制电源输入的控制电压低于接通门限控制电路设置的接通门限电压时，双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路均不工作；

当外部控制电源输入的控制电压超过接通门限控制电路设置的接通门限电压时，双稳态继电器、贮能电路、门限控制电路和时序控制电路得电工作，时序控制电路提供一定脉冲宽度的控制信号去驱动双稳态继电器的继电器线圈X1转换，贮能电路充电；

进入稳态后，贮能电路保持通电状态，双稳态继电器、门限控制电路和时序控制电路均不再加电；

当外部控制电源输入的控制电压掉到关断门限控制电路设置的关断门限电压以下时，贮能电路给双稳态继电器的继电器线圈X2加电复位。