CN105245213A - 启动电机的电子继电器 - Google Patents

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Abstract

本发明的启动电机的电子继电器包括：电源端、开关输入端、输出端、输出开关、触发电路以及关闭电路；输出开关与电源端和输出端连接，且具有工作时间；触发电路与电源端、开关输入端以及输出开关连接，且具有触发电平，并对开关输入端的电源电平与触发电平进行比较而控制输出开关；关闭电路与电源端、开关输入端以及输出开关连接，且具有关闭电平，并对开关输入端的电源电平与关闭电平进行比较而控制输出开关；触发电平大于关闭电平。

Description

启动电机的电子继电器
技术领域
本发明涉及一种继电器，尤其涉及一种启动电机的电子继电器。
背景技术
车载启动系统是使用者通过钥匙或启动按钮触发，以使车载启动系统的启动电机运转，从而带动车载引擎运转。随着车载引擎正常运转，车辆也就能正常工作。
传统的车载启动系统都是利用机械式继电器搭配电磁开关的组合来控制启动电机的动作，但机械式继电器长时间使用时机械接点容易发生故障，例如短路或断路。当发生短路情形时，启动电机有可能因此损坏。当发生断路情形时，启动电机就无法正常运转。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电子继电器，该电子继电器不具有机械式继电器的机械接点，因此，电子继电器较机械式继电器安全，且无需考虑机械接点故障的问题。
为达成上述目的，本发明的电子继电器包括：电源端、开关输入端、输出端、输出开关、触发电路以及关闭电路。输出开关与电源端和输出端连接，且具有工作时间。触发电路与电源端、开关输入端以及输出开关连接，且具有触发电平，并对开关输入端的电源电平与触发电平进行比较而控制输出开关。关闭电路与电源端、开关输入端以及输出开关连接，且具有关闭电平，并对开关输入端的电源电平与关闭电平进行比较而控制输出开关。触发电平大于关闭电平。
由于本发明的电子继电器具有上述构成，因此，本发明不需要传统机械式继电器的机械接点，从而能够避免机械接点发生故障的问题。此外，电子继电器的体积小于传统机械继电器。
有关本发明所提供的电子继电器的详细结构、特点及应用方式，将于后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，本发明技术领域中具有通常知识者应能了解，该等详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的专利保护范围。
附图说明
图1是应用本发明的电子继电器的车载启动系统的示意图。
图2是本发明的电子继电器的电路图。
(符号说明)
10车载启动系统11电池
12启动开关13第一电子继电器
14第二电子继电器15电磁开关
151吸引线圈152保持线圈
16启动电机30电子继电器
31输出开关32触发电路
33关闭电路34能量吸收单元
NB电源端NS开关输入端
NO输出端NG接地端
R1第一电阻R2第二电阻
R3第三电阻R4第四电阻
R5第五电阻R6第六电阻
R7第七电阻R8第八电阻
C1第一电容C2第二电容
C3第三电容C4第四电容
C5第五电容ZD1第一稳压二极管
ZD2第二稳压二极管ZD3第三稳压二极管
Q1第一电子开关Q2第二电子开关
Q3第三电子开关Q4第四电子开关
TQ11、TQ12、TQ21、TQ22晶体管D二极管
具体实施方式
以下，结合各附图并列举对应的较佳实施例对本发明的电子继电器的结构元件及所达成效果进行说明。但是，各附图中电子继电器的构件、元件数量及配置仅用来说明本发明的技术特征，而非对本发明构成限制。
如图1所示，车载启动系统10包括电池11、启动开关12、第一电子继电器13、第二电子继电器14、电磁开关15以及启动电机16。
电池11的正极与启动开关12、第一电子继电器13、第二电子继电器14以及电磁开关15连接。第一电子继电器13与启动开关12及电磁开关15的吸引线圈151连接。第二电子继电器14与启动开关12及电磁开关15的保持线圈152连接。启动电机16与电磁开关15连接。
其中，第一电子继电器13、第二电子继电器14及启动开关12的共同接点为NS。第一电子继电器13、第二电子继电器14及电池11的正极的共同接点为NB。第一电子继电器13与吸引线圈151连接的接点为NO1。第二电子继电器14与保持线圈152连接的接点为NO2。
在启动开关12导通、即钥匙或启动按钮导通时，第一电子继电器13控制电磁开关15的吸引线圈151，第二电子继电器14控制电磁开关15的保持线圈152，以使电磁开关15的接点153从开路状态变成接通状态。
举例来说，第一电子继电器13在工作时间、例如0.5秒内向吸引线圈151供给例如300安培的电流，而使电磁开关15的接点153瞬间接通，第二电子继电器14在工作时间、例如26秒内向保持线圈152供给例如30安培的电流，以使电磁开关15的接点153保持在接通状态。在0.5秒后，第一电子继电器13不再向吸引线圈151供电，在26秒后，第二电子继电器14不再向保持线圈152供电，换言之，26秒后，电磁开关15的接点153恢复为开路状态。
由图1的说明可知，车载启动系统10通常有两个电子继电器，且主要差异在于工作时间及输出电流。但是，这个差异在电子继电器中可通过选用参数、耐电流能力及耐电压能力不同的元件而实现，因此，随后以其中一个电子继电器来说明。
如图2所示，本发明的电子继电器30包括电源端NB、开关输入端NS、输出端NO、接地端NG、输出开关31、触发电路32、关闭电路33以及能量吸收单元34。其中，电源端NB和开关输入端NS分别对应于图1的符号NB、NS。输出端NO对应于图1的NO1或NO2。图1的电子继电器13、14省略了接地端，故未见图2的接地端NG。
输出开关31与电源端NB、输出端NO以及接地端NG连接，且其中已设定了工作时间。
触发电路32与电源端NB、开关输入端NS以及输出开关31连接，且能够检测开关输入端NS的电源电平，并具有触发电平。触发电路32用于对开关输入端NS的电源电平与触发电平进行比较而控制输出开关31。
关闭电路33与电源端NB、开关输入端NS以及输出开关31连接，且能够检测开关输入端NS的电源电平，并具有关闭电平。其中，触发电平大于关闭电平，且关闭电平大于零。关闭电路33用于对开关输入端NS的电源电平与关闭电平进行比较而控制输出开关31。
其中，在开关输入端NS的电源电平低于触发电平时，触发电路32使输出开关31断开(OFF)。在开关输入端NS的电源电平低于关闭电平时，关闭电路33使输出开关31断开。在开关输入端NS的电源电平超过触发电平时，开关输入端NS的电源触发输出开关31在工作时间内保持导通，以对输出端NO输出电源。
能量吸收单元34与输出端NO及接地端NG连接，对应至图1时，即为能量吸收单元34与电磁开关的线圈、即吸引线圈151或保持线圈152并联连接，以供电磁开关的线圈释放电能。
请继续参照图2，触发电路32包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第一稳压二极管(zenerdiode)ZD1以及第一电子开关Q1。第一电阻R1与开关输入端NS连接，第一电阻R1、第一稳压二极管ZD1以及第一电容C1串联连接。第二电容C2与第一稳压二极管ZD1及第一电容形C1并联连接。第二电阻R2与电源端NB连接。第一电子开关Q1与第二电阻R2、第一电容C1以及输出开关31连接。第三电阻R3与第一电子开关Q1及第一电容C1连接。第一稳压二极管ZD1根据开关输入端NS的电源电平建立触发电平。在本实施例中，触发电平以13.5伏特(V)为例。
其中，第一电子开关Q1包括两个晶体管TQ11、TQ12。晶体管TQ11的基极(base)与晶体管TQ12的集电极(collector)连接。晶体管TQ12的基极与第三电阻R3连接。两个晶体管TQ11、TQ12的发射极(emitter)都与接地端连接。
关闭电路33包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容C3、第四电容C4、第二稳压二极管ZD2以及第二电子开关Q2。第四电阻R4与开关输入端NS连接，第四电阻R4、第二稳压二极管ZD2以及第三电容C3串联连接。第四电容C4与第二稳压二极管ZD2及第三电容C3形成并联连接。第五电阻R5与电源端NB连接。第二电子开关Q2与第五电阻R5、第三电容C3以及输出开关31连接。第六电阻R6与第二电子开关Q2及第三电容C3连接。第二稳压二极管ZD2根据开关输入端NS的电源电平建立关闭电平。在本实施例中，关闭电平以5伏特(V)为例。
其中，第二电子开关Q2包括两个晶体管TQ21、TQ22。晶体管TQ21的基极与晶体管TQ22的集电极TQ22连接。晶体管TQ22的基极与第六电阻R6连接。两个晶体管TQ21、TQ22的发射极都与接地端连接。
此外，为了提高电子继电器30的操作范围，本发明的电子继电器30可以调整第一稳压二极管ZD1的参数来改变触发电平、以及调整第二稳压二极管ZD2的参数来改变关闭电平，故触发电平不限于13.5伏特，关闭电平也不限于5伏特。
输出开关31包括第三电子开关Q3、第四电子开关Q4、第五电容C5、第七电阻R7、第八电阻R8以及第三稳压二极管ZD3。第五电容C5与关闭电路33的第二电子开关Q2的晶体管TQ21的集电极及第三电子开关Q3的闸极(gate)连接，换言之，第三电子开关Q3的闸极(gate)也与关闭电路33连接。第三电子开关Q3是N型功率晶体管。第四电子开关是P型功率晶体管。第七电阻R7与第八电阻R8串联连接，且与电源端NB及第三电子开关Q3的漏极(drain)连接。第三电子开关Q3的源极(source)与接地端NG连接。第四电子开关Q4的闸极与第八电阻R8连接，以接收电源端NB的电源。第三稳压二极管ZD3与第四电子开关Q4的闸极和源极连接。第四电子开关Q4的源极与电源端NB连接。第四电子开关Q4的漏极与能量吸收单元34连接。
由此，当开关输入端NS的电源电平低于触发电路32的触发电平时，第一电子开关Q1的晶体管TQ11是导通的，因此，开关输入端NS的电源无法触发输出开关31的第三电子开关Q3，而第三电子开关Q3处于断开状态，故输出开关31被断开，从而没有对输出端NO输出电源。
当开关输入端NS的电源电平低于关闭电路33的关闭电平时，第二电子开关Q2的晶体管TQ21是导通的，因此，开关输入端NS的电源无法触发输出开关31的第三电子开关Q3，而第三电子开关Q3处于断开状态，故输出开关31被断开，从而没有对输出端NO输出电力。
当开关输入端NS的电源电平超过第一稳压二极管ZD1的触发电平时，开关输入端NS的电源电平肯定超过关闭电平，第一电子开关Q1的晶体管TQ11断开，第二电子开关Q2的晶体管TQ21也断开，因此，开关输入端NS的电源能够触发第三电子开关Q3而使其导通，且对第五电容C5充电，并触发第四电子开关Q4而使其导通，以对输出端NO输出电源。
其中，在第五电容C5充电完成时，输出开关31的第三电子开关Q3和第四电子开关Q4都被断开，而不再对输出端NO输出电源。需要注意的是，第五电容C5的充电时间可定义电子继电器30的工作时间，因此，通过调整第五电容C5的电容值可以改变电子继电器30的工作时间，故工作时间也不限于0.5秒和26秒。在本实施例中，储能单元选用第五电容C5，但在实务中，储能单元也可以是多个电容及电阻的组合，故不限于一个电容。
请继续参照图2，本发明的电子继电器30还包括二极管D，其连接在第一电子开关Q1的晶体管TQ11的集电极与第二电子开关Q2的晶体管TQ21的集电极之间，且用于防止电源从输出开关31回流。
上述电源电平可以是电压电平和电流电平。图2中的电阻及电容可根据电子开关和稳压二极管来调整，故电阻和电容的数量及配置不限于图2所图示。
因此，本发明的电子继电器可以在调整元件参数及耐受能力后，利用两个电子继电器30分别取代图1的第一电子继电器13和第二电子继电器14。由此，本发明的电子继电器不需要机械式继电器的接点，故可避免机械式继电器的接点故障所引起的问题。再者，电子继电器的体积也小于机械式继电器。
最后，再次强调，本发明的上述实施例中所公开的结构元件，仅为举例说明，并非用来限制本申请的范围，其他等效元件的替代或变化也应包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电子继电器，其特征在于，包括：
电源端；
开关输入端；
输出端；
输出开关，其与所述电源端和所述输出端连接，且具有工作时间；
触发电路，其与所述电源端、所述开关输入端以及所述输出开关连接，且具有触发电平，并且，所述触发电路用于对所述开关输入端的电源电平与所述触发电平进行比较而控制所述输出开关；以及
关闭电路，其与所述电源端、所述开关输入端以及所述输出开关连接，且具有关闭电平，并且，所述关闭电路用于对所述开关输入端的电源电平与所述关闭电平进行比较而控制所述输出开关，
所述触发电平大于所述关闭电平。
2.如权利要求1所述的电子继电器，其特征在于，
在所述开关输入端的电源电平低于所述触发电平时，所述触发电路使所述输出开关断开；
在所述开关输入端的电源电平低于所述关闭电平时，所述关闭电路使所述输出开关断开；
在所述开关输入端的电源电平超过所述触发电平时，所述开关输入端的电源触发所述输出开关在所述工作时间内保持导通，以对所述输出端输出电源。
3.如权利要求2所述的电子继电器，其特征在于，
所述触发电路包括第一稳压二极管和第一电子开关，所述第一稳压二极管根据所述开关输入端的电源电平建立所述触发电平，所述第一电子开关与所述第一稳压二极管连接，且控制所述输出开关；
所述关闭电路包括第二稳压二极管和第二电子开关，所述第二稳压二极管根据所述开关输入端的电源电平建立所述关闭电平，所述第二电子开关与所述第二稳压二极管连接，且控制所述输出开关。
4.如权利要求3所述的电子继电器，其特征在于，
所述第一电子开关和所述第二电子开关分别具有第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的基极与所述第二晶体管的集电极连接，所述第一晶体管的发射极和所述第二晶体管的发射极都与接地端连接，所述第一晶体管的集电极与所述输出开关连接，所述第一电子开关和所述第二电子开关的第二晶体管的基极分别与所述第一稳压二极管和所述第二稳压二极管连接。
5.如权利要求4所述的电子继电器，其特征在于，
还包括二极管，所述二极管与所述第一电子开关和所述第二电子开关的第一晶体管的集电极串联连接。
6.如权利要求1所述的电子继电器，其特征在于，
所述输出开关包括储能单元、第三电子开关以及第四电子开关，
所述储能单元与所述关闭电路连接，并且，通过所述储能单元的充电时间来定义所述工作时间，
所述第三电子开关与所述关闭电路、所述第五电容以及所述第四电子开关连接，
所述第四电子开关与所述电源端和所述输出端连接。
7.如权利要求6所述的电子继电器，其特征在于，
所述第三电子开关是N型功率晶体管，所述第四电子开关是P型功率晶体管。
8.如权利要求1所述的电子继电器，其特征在于，
还包括能量吸收单元和接地端，所述能量吸收单元与所述输出端和所述接地端连接。
9.如权利要求1所述的电子继电器，其特征在于，
所述关闭电路的关闭电平大于零。
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