CN104267629B - 一种汽车感性负载控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车感性负载控制电路，包括开关、继电器和续流二极管，所述继电器的控制线圈经开关与汽车电源连接，其主常开触点控制汽车感性负载的电源，所述续流二极管的正极接被控汽车感性负载的负极，其负极接被控汽车感性负载的正极。本发明所述的汽车感性负载控制电路的续流二极管可以在继电器触点断开后为汽车感性负载提供持续的电流通道，阻止浪涌电压的升高，从而有效保护了继电器触点和其它车载用电设备的安全，提高了控制系统的可靠性。

Description

一种汽车感性负载控制电路

技术领域

本发明涉及控制技术领域，特别涉及一种车用电感性负载的继电器控制电路。

背景技术

汽车上的许多用电设备都属于电感性负载，如雨刮器、启动机、各种风扇等。目前，汽车用电设备大多都是由集中安装在保险盒上的继电器来控制的，典型控制电路如图1所示。这种控制电路存在的缺点是，在继电器触点断开的瞬间，感性负载两端会产生反向的瞬时高压，该电压经汽车电源（一般为发电机和蓄电池，图1中只给出了蓄电池）施加在继电器的触点上，使触点间产生电火花，不仅造成能源的浪费，而且降低了继电器的使用寿命。此外，瞬时高压还会对其它车载电器，尤其是一些智能控制器造成致命伤害，使汽车的部分功能丧失，因此，必须采取有效措施抑制感性负载的瞬时高压，以保护各种车载用电设备的安全，提高控制系统的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种汽车感性负载控制电路，有效保护各种车载用电设备的安全，提高汽车电气系统的可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车感性负载控制电路，构成中包括开关、继电器和续流二极管，所述继电器的控制线圈经开关与汽车电源连接，其主常开触点控制汽车感性负载的电源，所述续流二极管的正极接被控汽车感性负载的负极，其负极接被控汽车感性负载的正极。

进一步的，所述汽车感性负载控制电路还包括限流电阻，所述限流电阻与续流二极管串联连接。

进一步的，所述汽车感性负载控制电路还包括储能电容和能量回收电路，所述储能电容与续流二极管串联连接，所述能量回收电路的输入端通过继电器的辅助常开触点接储能电容两端电压，其输出端接汽车感性负载。

进一步的，所述能量回收电路包括振荡器、变压器和整流二极管，所述振荡器的输入端通过继电器的辅助常开触点接储能电容两端电压，所述变压器的原边线圈是振荡器的负载，其副边线圈一端接汽车电源负极，另一端经整流二极管接汽车感性负载的正极。

进一步的，所述振荡器包括NPN三极管和PNP三极管，所述NPN三极管的集电极接PNP三极管的基极，发射极经继电器的辅助常开触点接储能电容的负极，其基极经上偏置电阻接储能电容的正极并依次经反馈电阻和反馈电容接PNP三极管的集电极，所述PNP三极管的集电极经变压器的原边线圈接NPN三极管的发射极，其发射极接储能电容的正极。

进一步的，所述储能电容采用电解电容。

进一步的，所述变压器为升压变压器。

进一步的，所述续流二极管采用瞬变电压抑制二极管。

相对于现有技术，本发明所述的汽车感性负载控制电路具有以下优势：

（1）本发明所述的汽车感性负载控制电路的续流二极管可以在继电器触点断开后为汽车感性负载提供持续的电流通道，阻止浪涌电压的升高，从而有效保护了继电器触点和其它车载用电设备的安全，提高了控制系统的可靠性。

（2）本发明所述的汽车感性负载控制电路的限流电阻可防止续流二极管因电流过大而损坏，提高了本电路的可靠性。

（3）本发明利用储能电容将感性负载中剩余磁能转换成的电能储存起来，并在感性负载下次运行时由能量回收电路将这些能量回馈给负载，从而避免了能源的浪费。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有汽车感性负载的控制原理图；

图2和图3为本发明的两个实施例的电原理图。

附图标记说明：

B、蓄电池，K、开关，J、继电器，J-1、主常开触点，J-2、辅助常开触点， C1、储能电容，C2、反馈电容，R1、限流电阻，R2、上偏置电阻，R3、反馈电阻，T、变压器，D1、续流二极管，D2、整流二极管，M、电机，Q1、NPN三极管，Q2、PNP三极管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参看图2，本控制电路在汽车感性负载（图中的电机M）上并联了续流二极管D1，当汽车感性负载正常运行时，续流二极管D1处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作；当继电器J的主常开触点J-1断开时，汽车感性负载产生过高的反向电动势，该电动势达到续流二极管D1的导通电压时，续流二极管D1迅速由高阻态变为低阻态，起到消除波峰电流的作用。

续流二极管D1采用瞬变电压抑制二极管，或称TVS（TRANSIENT VOLTAGESUPPRESSOR）管，它是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。

限流电阻R1同TVS管串联，当TVS管导通时，限流电阻R1可防止瞬间电流过大，起到保护电器元件的作用。

参看图3，储能电容C1同TVS管串联连接，用于储存电能。反馈电容C2、上偏置电阻R2、反馈电阻R3、变压器T、整流二极管D2、NPN三极管Q1和PNP三极管Q2构成能量回收电路，其中，反馈电容C2、上偏置电阻R2、反馈电阻R3、NPN三极管Q1和PNP三极管Q2构成一个互补多谐振荡器，它的振荡频率约为2kHz。变压器T是升压变压器，其初级就是互补多谐振荡器的负载，次级为升压绕组，输出一个较高的脉冲电压。该电压经过整流二极管D2整流后送入负载的正极。

本发明利用互补多谐振荡器产生振荡波，为变压器升压提供信号，使电容C1上存储的能量整合为能够使用的电能。多谐振荡器按如下原则设计：电路中上偏置电阻R2的电阻设计值远大于反馈电阻R3和变压器T初级绕组的电阻，振荡频率主要由上偏置电阻R2和反馈电容C2决定。继电器的辅助常开触点J-2闭合时，上偏置电阻R2所提供的偏置电流应使NPN三极管Q1发射结上的压降在0.6-0.7V之间，也就是使NPN三极管Q1正好处于导通和截止之间的过渡状态。继电器的辅助常开触点J-2刚闭合时，NPN三极管Q1、PNP三极管Q2均截止，储能电容C1通过上偏置电阻R2、反馈电阻R3和变压器T初级绕组为反馈电容C2充电，当反馈电容C2左端电位充电到使NPN三极管Q1位于导通和截止之间的过渡状态后，随着该点电压的升高，NPN三极管Q1导通度提高，并迫使PNP三极管Q2导通度随之提高，变压器T初级绕组的输出电平升高，转换瞬态过程中反馈电容C2为NPN三极管Q1基极提供正反馈，既加速转换完成，也保证转换的稳定。转换完成后变压器T的初级绕组输出高电平。之后反馈电容C2逐渐放电，NPN三极管Q1基极电位逐渐下降，当该点电位下降到使NPN三极管Q1位于导通和截止之间的过渡状态后，反馈电容C2的正反馈作用使电路完成反向转换。反向转换完成后变压器T初级绕组输出低电平。之后储能电容C1又通过上偏置电阻R2、反馈电阻R3和变压器T初级绕组为反馈电容C2充电，开始下一个工作循环。

由于电容C1上储存的续流能量每次变化很大，杂乱而不稳定，采用上述振荡电路，容易起振，从而容易将零散的电能转化得以利用。

当继电器J的主常开触点J-1闭合，汽车感性负载正常运行时，续流二极管D1处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作；当继电器J的主常开触点J-1断开时（辅助常开触点J-2同时断开），由于流过汽车感性负载的电流不能发生突变，于是电流从负载的负极流出后依次经储能电容C1和续流二极管D1流回负载正极，储能电容C1被充电（充电的极性如图3所示）。当继电器J的主常开触点J-1再次闭合时，继电器J的辅助常开触点J-2同时闭合，于是互补多谐振荡器开始工作，其输出的高频交流电经变压器T升压、整流二极管D2整流后送入负载的正极，避免了能源的浪费。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种汽车感性负载控制电路，其特征在于，所述汽车感性负载控制电路包括开关（K）、继电器（J）和续流二极管（D1），所述继电器（J）的控制线圈经开关（K）与汽车电源连接，其主常开触点（J-1）控制汽车感性负载的电源，所述续流二极管（D1）的正极接被控汽车感性负载的负极，其负极接被控汽车感性负载的正极；

所述汽车感性负载控制电路还包括限流电阻（R1），所述限流电阻（R1）与续流二极管（D1）串联连接；

所述汽车感性负载控制电路还包括储能电容（C1）和能量回收电路，所述储能电容（C1）与续流二极管（D1）串联连接，所述能量回收电路的输入端通过继电器（J）的辅助常开触点（J-2）接储能电容（C1）两端电压，其输出端接汽车感性负载。

2.根据权利要求1所述的汽车感性负载控制电路，其特征在于，所述能量回收电路包括振荡器、变压器（T）和整流二极管（D2），所述振荡器的输入端通过继电器（J）的辅助常开触点（J-2）接储能电容（C1）两端电压，所述变压器（T）的原边线圈是振荡器的负载，其副边线圈一端接汽车电源负极，另一端经整流二极管（D2）接汽车感性负载的正极。

3.根据权利要求2所述的汽车感性负载控制电路，其特征在于，所述振荡器包括NPN三极管（Q1）和PNP三极管（Q2），所述NPN三极管（Q1）的集电极接PNP三极管（Q2）的基极，发射极经继电器（J）的辅助常开触点（J-2）接储能电容（C1）的负极，其基极经上偏置电阻（R2）接储能电容（C1）的正极并依次经反馈电阻（R3）和反馈电容（C2）接PNP三极管（Q2）的集电极，所述PNP三极管（Q2）的集电极经变压器（T）的原边线圈接NPN三极管（Q1）的发射极，其发射极接储能电容（C1）的正极。

4.根据权利要求3所述的汽车感性负载控制电路，其特征在于，所述储能电容（C1）采用电解电容。

5.根据权利要求4所述的汽车感性负载控制电路，其特征在于，所述变压器（T）为升压变压器。

6.根据权利要求1～5中任何一项所述的汽车感性负载控制电路，其特征在于，所述续流二极管（D1）采用瞬变电压抑制二极管。