CN105981128B - 闩锁继电器驱动电路 - Google Patents

Abstract

闩锁继电器驱动电路(1)具有当操作开关(SW)断开时关断的晶体管(M1)、和与电容器(C1)及操作线圈(L1)并联连接且当晶体管(M1)关断是导通来向操作线圈(L1)流通复位电流的晶体管(M2)。由此，即使因停电而导致电源被切断也能供给充足的复位电流，从而使单绕组闩锁继电器可靠地复位。

Description

闩锁继电器驱动电路

技术领域

本发明涉及一种闩锁继电器驱动电路，其对在向线圈施加励磁输入时进行动作或复位并在撤掉励磁输入之后也保持之前的状态的单绕组闩锁继电器进行驱动。

背景技术

作为以往技术，已知配置有与设置在单绕组闩锁继电器的操作线圈串联的电容器的闩锁继电器驱动电路(专利文献1及2)。

(以往的闩锁继电器驱动电路的结构)

图9是示出在专利文献1中公开的以往的闩锁继电器驱动电路的结构的电路图。闩锁继电器驱动电路具有电源51、限流电阻52、电源开关53、负载55以及用于对负载55进行开闭控制的混合继电器54。该混合继电器54构成为：在施密特电路56的输出端子连接有闩锁继电器的操作线圈57和电容器58的串联电路，并且并联连接有用于对该操作线圈57进行复位的晶体管59。在混合继电器54中设置有晶体管59的基极电阻60以及晶体管59的关断动作用的二极管61。在电源开关53与负载55之间设置有闩锁继电器的继电器接点62。

(以往的闩锁继电器驱动电路的动作)

首先，当闭合电源开关53时，从电源51经过施密特电路56向操作线圈57通电，该通电持续进行到电容器58的充电完成为止。通过对该操作线圈57进行的通电使得继电器接点62接通，而从电源51经由继电器接点62向负载55通电。在对上述操作线圈57进行通电时，在二极管61内流过正向的电流。因此，在晶体管59的基极-发射极间不产生电位差，从而该晶体管59不进行导通动作地向操作线圈57通电。

接着，当断开电源开关53时，电容器58的充电电压从反向施加给二极管61。通过将该反向电压施加给晶体管59的基极-发射极间，使得晶体管59进行导通动作，从而使来自电容器58的充电电流瞬间反向地流向闩锁继电器57。由此，继电器接点62被断开，高速地切断了对负载55的通电。

(以往的另一种闩锁继电器驱动电路的结构)

图10是示出在专利文献2中公开的以往的另一种闩锁继电器驱动电路的结构的电路图。该另一种闩锁继电器驱动电路具有交流电源AC。在交流电源AC的两端经过开关SW连接有浪涌吸收器ZN。在浪涌吸收器ZN的两端经过防浪涌电流的保护用的电阻Rs连接有由二极管电桥构成的全波整流电路DB。

在该全波整流电路DB的输出端子间依次串联连接有构成恒压电路的晶体管Tr₇₁、Tr₇₂的集电极及发射极、二极管D₇₁、电容器C₇₁、及单绕组闩锁继电器的操作线圈Ly。在晶体管Tr₇₁的集电极-基极间连接有电阻R₇₁，另外，在晶体管Tr₇₁的基极与晶体管Tr₇₂的基极之间连接有电阻R₇₂。在晶体管Tr₇₂的基极与全波整流电路DB的负极输出端之间连接有稳压二极管ZD。

在晶体管Tr₇₂的发射极与全波整流电路DB的负极输出端之间并联连接有平滑用及构成延迟电路的电容器C₇₂和分压用的电阻R₇₃与R₇₄的串联电路。电阻R₇₃与电阻R₇₄之间的连接点连接有晶体管Tr₇₃的基极，该晶体管Tr₇₃的发射极与全波整流电路DB的负极输出端连接。

在电容器C₇₂的一端与晶体管Tr₇₃的集电极之间连接有：二极管D₇₂、电阻R₇₅、及晶体管Tr₇₄的基极-发射极的串联电路；以及二极管D₇₃、电阻R₇₆、及晶体管Tr₇₅的集电极-发射极的串联电路。

二极管D₇₃的阴极与晶体管Tr₇₆的基极连接。晶体管Tr₇₆的发射极与二极管D₇₁的阴极连接。晶体管Tr₇₆的集电极与晶体管Tr₇₅的基极及晶体管Tr₇₄的集电极分别连接。在晶体管Tr₇₆的发射极-集电极间连接有作为高电阻的电阻R₇₇。

晶体管Tr₇₄构成开关电路，对由晶体管Tr₇₅及Tr₇₆构成的可控硅整流器构造进行控制。

(以往的另一种闩锁继电器驱动电路的动作)

首先，当闭合开关SW时，交流电压通过全波整流电路DB整流。整流后的电压在经过由晶体管Tr₇₁、Tr₇₂、电阻R₇₁、R₇₂、及稳压二极管ZD构成的恒压电路后被电容器C₇₂平滑化。平滑后得到的直流电压被电阻R₇₃和R₇₄分压，当电阻R₇₄的两端的电压达到0.6～0.7V时，晶体管Tr₇₃导通。然后，电容器C₇₂的充电电流从图10示出的点a经过二极管D₇₁、电容器C₇₁、及操作线圈Ly而流向晶体管Tr₇₃，从而闩锁继电器置位(set)，即进行导通动作。

接着，当断开开关SW时，电容器C₇₂的电荷经由电阻R₇₃和R₇₄放电，但在该期间内，电阻R₇₄的两端的电压逐渐下降，晶体管Tr₇₃关断。与晶体管Tr₇₃关断同时，构成开关电路的晶体管Tr₇₄也关断，晶体管Tr₇₄的集电极的电位急速上升。即，变成向由晶体管Tr₇₅和Tr₇₆构成的可控硅整流器构造的栅极(图10示出的点b)施加正脉冲，晶体管Tr₇₅和Tr₇₆迅速导通，电容器C₇₁的电荷经由晶体管Tr₇₅和Tr₇₆放电。

因此，电容器C₇₁的放电电流(复位电流)经由晶体管Tr₇₆和Tr₇₅流向操作线圈Ly，闩锁继电器复位，即进行关断动作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开专利公报“特开昭62-55826号公报(1987年3月11日公开)”

专利文献2：日本公开专利公报“特开昭58-137931号公报(1983年8月16日公开)”

发明内容

发明要解决的问题

根据专利文献1，图9示出的闩锁继电器驱动电路即使在电源51的电压逐渐上升或下降的情况下，在达到了规定的电位时，均能够通过施密特电路56将闩锁继电器迅速接通或断开。然而，在并非断开电源开关53而是发生停电等未预料的电源切断的情况下，图9示出的闩锁继电器驱动电路会受到电源51的电压逐渐下降的影响而导致复位电流不充足。其结果为，本发明人发现了闩锁继电器有可能变得不断开的问题。以下，具体进行说明。

(以往的闩锁继电器驱动电路的详细动作)

图11的(a)是用于说明以往的闩锁继电器驱动电路的详细动作的电路图，图11的(b)是示出向上述闩锁继电器驱动电路输入的输入信号及在闩锁继电器的操作线圈中流通的线圈电流的波形图。图11的(a)示出的单绕组闩锁继电器的操作线圈L与图9的闩锁继电器的操作线圈57对应。电容器C与图9的电容器58对应。晶体管TR与图9的晶体管59对应。二极管D2与图9的二极管61对应，电阻R与图9的基极电阻60对应。

假设如下的情况并进行说明，在导通时的输入信号＝12.0V，二极管D1的Vf＝0.7V，晶体管TR的基极-发射极间饱和电压Vbe＝0.7V，即在基极电压相对于发射极电压高出0.7V时，晶体管TR导通。

首先，当输入至端子IN的输入信号从0V升至12V变为有效时，直到对电容器C充电完成为止(直到电容器C的正端子与负端子之间的电位差变为11.3V为止)，从端子IN经过电容器C、操作线圈L、及二极管D1向接地端GND流过置位电流iS。由于电容器C不流通直流电流，所以在对电容器C充完电之后，电路中几乎没有电流流过。

在输入信号从0V升至12V变为有效的瞬间，电容器C的正端子和负端子双方均变为12V。因此，电容器C的正端子与负端子之间的电位差变为0V。

这样，由于电容器C的负端子为12.0V，所以从负端子经过线圈L、二极管D1向接地端GND流过置位电流iS。然后，流过上述置位电流iS的结果为，电容器C的负端子从12.0V下降至0.7V。在此，由于二极管D2的Vf为0.7V，所以当二极管D2的阳极为0.7V时，电容器C的负端子与二极管D1的阳极之间的电位差变为0V。由此，变得不流通上述置位电流iS。

若达到该状态则变为稳定状态。晶体管TR在基极电压相对于发射极电压高出0.7V时导通。然而，在稳定状态下，发射极电压为0.7V，而基极电压为0V，发射极电压比基极电压高，因此晶体管TR关断。因此，在输入信号有效(12V)的期间内，电流从IN端子经由电阻R流向接地端GND。

接着，当输入信号从12V降至0V变为无效时，由于晶体管TR导通，所以电容器C放电，复位电流iR从电容器C的正端子经由晶体管TR、操作线圈L而流向电容器C的负端子。若电容器C放电而晶体管TR关断(晶体管TR的状态进入关断区域)，则变得不流通复位电流iR。

在输入信号从12V降至0V变为无效的瞬间，电容器C的正端子的电压从12.0V变为0.0V。由于电容器C的正端子与负端子之间的电位差为11.3V，所以电容器C的负侧的端子为-11.3V。在此，仔细考察该电容器C的正端子在从12.0V降至0.0V的一瞬的时间内的动作。

在输入信号的电压下降时，电容器C的正端子和负端子在维持电位差11.3V的状态下电压下降。然后，在上述电压从12.0V下降1.4V而使正端子变为10.6V、负端子变为-0.7V时，晶体管TR的发射极电压变为-0.7V。由于晶体管TR的基极电压为0.0V，相对于发射极电压-0.7V高出0.7V，所以晶体管TR从关断变为导通。

接着，电容器C的正端子和负端子在维持电位差11.3V的状态下电压继续下降，在输入电压降至0.0V时，电容器C的正端子为0.0V，负端子为-11.3V。在晶体管TR导通时，基极电压相对于发射极电压高出0.7V，因此，发射极电压维持在-0.7V。

然后，直到发射极电压-0.7V与电容器C的负端子的电压-11.3V之间的电位差10.6V变为0为止，复位电流iR从电容器C的正端子经由晶体管TR、操作线圈L流向电容器C的负端子。

然而，在输入信号从12V变到0V为止的时间很长的情况(输入信号的电压下降速度很慢的情况)下，存在复位电流难以流通的问题。

图12的(a)是示出设置在上述闩锁继电器驱动电路的晶体管TR的基极-发射极间电压V_be与基极电流I_B之间的关系的曲线图，图12的(b)是示出上述晶体管TR的集电极-发射极间电压V_CE与集电极电流I_C(复位电流iR)之间的静态特性的曲线图。

就晶体管TR而言，当基极-发射极间电压V_be小于0.7V时，基极电流I_B几乎不流动。在基极电流I_B几乎不流动的活性区域中，集电极电压V_CE很大，晶体管TR的损耗变大，集电极电流I_C几乎不流动。通过流通集电极电流I_C，使得电容器C所充有的电荷随时间放电，从而使得负载线移动至原点。

在通过通常的电源开关53的断开操作使得输入电压急速下降时，晶体管TR从活性区域内的状态P_off沿负载线r1向饱和区域内的状态P_on迅速地变化。然后，伴随着因电容器放电引起的负载线的移动，晶体管TR的状态沿饱和区域内的线r2变化。因此，通过通常的电源开关53的断开操作，能够流过充足的集电极电流I_C(复位电流)。

然而，在输入电压缓慢下降时，基极-发射极间电压V_be缓慢变化，因此，在活性区域内移动的时间变长，集电极电压V_CE(晶体管TR的损耗)很大，时间变长。晶体管TR按照从活性区域内的状态P_off向负载线r1的原点方向的移动，状态沿线r3缓慢地变化。

当晶体管TR的损耗很大时，复位电流iR不能充足地流动。另外，该晶体管TR的损耗越大，时间越长，则在该期间内电容器C的电荷被晶体管TR消耗，复位电流iR越难以向线圈L流动。因此，存在输入电压的电压下降速度越慢则复位电流iR越不充足的问题。

图13是示出上述闩锁继电器驱动电路的通常关断动作下的施密特电路的输入电压和输出电压的波形图。在图9示出的闩锁继电器驱动电路中，基于电源开关53的闭合和断开，即使使得向施密特电路56输入的输入电压Vin缓慢地变化，通过施密特电路56的功效也使施密特电路56的输出Vout急速地变化。此外，实际上，由于电源开关53的动作迅速，所以即使不具备施密特电路56，输出Vout也急速地变化。

图14示出不断开电源开关53而是因停电等引起的上述闩锁继电器驱动电路的电源切断时关断动作下的施密特电路的输入电压和输出电压的波形图。若在电源开关53闭合的状态下，因停电而导致电源51的电压缓缓下降，则施密特电路56的电源电压也缓缓下降，因此，施密特电路56的输出Vout受到电源51的平缓的电压下降曲线的影响，使得电压缓缓下降。此外，在电源切断时的电源51的电压下降时间根据系统而不同，通常在250msec(毫秒)(90％-10％下降时间为200msec)左右。

就向具有操作线圈57、电容器58、晶体管59、基极电阻60、及二极管61的电路的输入而言，在电源切断时，电压与有无施密特电路56无关地缓缓地下降，因此，在上述电路中几乎没有复位电流iR流过。

图15的(a)是将上述闩锁继电器驱动电路的操作开关53断开的通常关断动作下的混合继电器54的输入电压和复位电流的波形图，图15的(b)是电源切断时关断动作下的输入电压和复位电流的波形图。在断开电源开关53的通常关断动作下，复位电流iR的峰值为229mA，而在因停电引起的电源切断时关断动作下，复位电流iR的峰值减少至132mA。

图16的(a)是示出上述另一种闩锁继电器驱动电路的通常关断动作下的输入电压(图10的点a处的电压)和复位电流的波形图，图16的(b)是示出电源切断时关断动作下的输入电压(图10的点a处的电压)和复位电流的波形图。

在利用图10说明了的以往的另一种闩锁继电器驱动电路中，通常关断动作下的复位电流iR的峰值为118mA，仅流过比利用图9、图15说明了的以往的闩锁继电器电路更少的复位电流。电源切断时关断动作下的复位电流iR的峰值为117mA，与通常关断动作下的峰值程度相同。

上述另一种闩锁继电器驱动电路对于电源切断时关断动作下的复位电流减少从而使闩锁继电器不能断开这一课题具有改善效果。然而，由于存在晶体管Tr₇₃和可控硅整流器(晶体管Tr₇₅和Tr₇₆)的损耗，所以存在复位电流变得比图9示出的闩锁继电器驱动电路更小的问题。另外，由于作为可控硅整流器的结构，向晶体管Tr₇₅的基极流通大电流，所以需要使用基极电流的额定值大的高性能晶体管，从而存在无法用FET构成晶体管Tr₇₅的问题。而且，图10的上述另一种闩锁继电器驱动电路还存在部品个数很多的问题。

本发明的目的在于提供一种即使因停电等切断了电源也能够供给充足的复位电流以能够使单绕组闩锁继电器可靠地复位的闩锁继电器驱动电路。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明的闩锁继电器驱动电路的特征在于，具有：操作线圈，其设置在单绕组闩锁继电器；电容器，其与上述操作线圈串联连接；操作开关，其被设置成基于电源对上述电容器进行充电而向上述操作线圈流通置位电流而设置；一个的第一开关元件，其与上述操作线圈及上述电容器的串联电路的两端并联连接，在该第一开关元件导通时，形成包含上述串联电路在内的闭合电路，使上述电容器的放电电流通过；第一开关元件驱动电路，其伴随上述操作开关的断开或上述电源的供电故障的发生，使要施加给上述第一开关元件的信号输入部的上述电容器的放电电流流动；以及放电抑制元件，其在上述操作开关的断开期间或上述电源的供电发生故障期间，抑制上述电容器的放电电流向上述第一开关元件驱动电路以外流出。

根据上述的放电抑制元件，在操作开关的断开期间或来自电源的供电发生故障期间，电容器的放电电流仅供给至第一开关元件驱动电路。因此，第一开关元件驱动电路不受从电源供给的电压的下降速度的影响，能够对第一开关元件的信号输入部稳定地供给电容器的放电电流。即，即使在从电源供给的电压的下降速度很慢的情况下，也能够对第一开关元件的信号输入部施加迅速上升的电压。由此，能够将第一开关元件中的电荷的损耗抑制得很低，从而能够防止复位电流下降。

另外，构成为电容器的放电电流通过一个第一开关元件的结构。因此，与通过多个开关元件的电路相比，能够得到更大的复位电流。

此外，作为“电源的供电发生故障以及电源的供电故障的发生”的例子，举出了停电、断路器的关断等。停电是指，为了发电和送电侧的事故、故障和维护而停止向使用者的供电。另外，不限于停电，还包括电源电压变动很大的地域的情况、电源电压缓慢下降这类的状况。

另外，为了解决上述问题，本发明的闩锁继电器驱动电路的特征在于，具有：第一分压电路，其经由操作开关与电源连接；第二分压电路，其经由二极管与连接部连接，该连接部为上述第一分压电路与上述操作开关之间的连接部；第一开关元件，其与上述第二分压电路并联连接；以及LC电路，其与上述第二分压电路并联连接，包括单绕组闩锁继电器的操作线圈及电容器，上述二极管配置成从上述第一分压电路朝向上述第二分压电路的方向为正向，上述第一分压电路包括一对第一分压元件，上述第二分压电路包括一对第二分压元件，在上述一对第一分压元件之间连接有第二开关元件的信号输入部，在上述一对第二分压元件之间连接有上述第二开关元件的电流输入部及上述第一开关元件的信号输入部，上述第二开关元件的电流输出部与上述电源的与上述操作开关相反的一侧连接，以上述操作开关闭合时上述第二开关元件变为导通状态的方式规定上述一对第一分压元件的分压比，以基于上述电容器所充有的电荷的充电电压施加给上述第二分压电路时上述第一开关元件变为导通状态的方式，规定上述一对第二分压元件的分压比，在上述操作开关从闭合状态切换至断开状态时，上述第二开关元件从导通状态切换至关断状态，并且上述第一开关元件从关断状态切换至导通状态，使上述电容器所充有的电荷经由上述第一开关元件放电，向上述操作线圈流通复位电流。

根据该特征，即使因停电而导致输入电压的电压下降速度变慢，也能够使第一开关元件迅速变化。若第一开关元件迅速变化，则也能够使第二开关元件迅速变化，因此，能够使电容器所充有的电荷经由第二开关元件放电而向操作线圈供给充足的复位电流，能够使单绕组闩锁继电器可靠地复位。

发明的效果

本发明的闩锁继电器驱动电路为了在因切断电源而导致操作开关维持闭合的状态下电源电压下降时不受电源电压下降的影响，设置了第一开关元件和二极管，因此，即使因停电等而导致电源被切断也能够供给充足的复位电流，从而使单绕组闩锁继电器可靠地复位。

附图说明

图1是示出第一实施方式的闩锁继电器驱动电路的结构的电路图。

图2的(a)是示出上述闩锁继电器驱动电路的通常关断动作下的输入电压和复位电流的波形图，图2的(b)是示出电源切断时关断动作下的输入电压和复位电流的波形图。

图3是示出上述电源切断时关断动作下的输入电压和第一开关元件的输出电压的波形图。

图4是示出上述闩锁继电器驱动电路及以往的驱动电路的电压下降时间与复位电流的峰值之间的关系的曲线图。

图5是示出第二实施方式的闩锁继电器驱动电路的结构的电路图。

图6是用于说明上述闩锁继电器驱动电路的电源切断时关断动作下的输入电压和复位电流的波形图。

图7是示出上述闩锁继电器驱动电路及以往的驱动电路的电压下降时间与复位电流的峰值之间的关系的曲线图。

图8是示出第三实施方式的闩锁继电器驱动电路的结构的电路图。

图9是示出以往的闩锁继电器驱动电路的结构的电路图。

图10是示出以往的另一种闩锁继电器驱动电路的结构的电路图。

图11的(a)是用于说明以往的闩锁继电器驱动电路的动作的电路图，图11的(b)是示出向上述闩锁继电器驱动电路输入的输入信号及在闩锁继电器的线圈流通的线圈电流的波形图。

图12的(a)是示出设置在上述闩锁继电器驱动电路的晶体管的基极-发射极间电压与基极电流之间的关系的曲线图，图12的(b)是示出上述晶体管的集电极电压和集电极电流的静态特性的曲线图。

图13是示出上述闩锁继电器驱动电路的通常关断动作下的施密特电路的输入电压和输出电压的波形图。

图14是示出上述闩锁继电器驱动电路的电源切断时关断动作下的施密特电路的输入电压和输出电压的波形图。

图15的(a)是示出利用了双极晶体管的上述闩锁继电器驱动电路的通常关断动作下的输入电压和复位电流的波形图，图15的(b)是示出电源切断时关断动作下的输入电压和复位电流的波形图。

图16的(a)是示出上述另一种闩锁继电器驱动电路的通常关断动作下的输入电压和复位电流的波形图，图16的(b)是示出电源切断时关断动作下的输入电压和复位电流的波形图。

图17是示出第四实施方式的闩锁继电器驱动电路的结构的电路图。

具体实施方式

(第一实施方式)

(闩锁继电器驱动电路1的结构)

图1是示出第一实施方式的闩锁继电器驱动电路1的结构的电路图。闩锁继电器驱动电路1具有设置于单绕组闩锁继电器的操作线圈L1和其内部电阻R5。操作线圈L1与电容器C1串联连接。

在闩锁继电器驱动电路1中设置有与电容器C1及操作线圈L1并联连接的晶体管M2(第一开关元件)。晶体管M2的漏极端子与恒定电位、例如接地端G连接。

闩锁继电器驱动电路1具有电源2、和为了基于电源2对电容器C1充电以置位电流流向操作线圈L1而设置的开关SW。在开关SW与电容器C1之间设置有二极管D1。

电容器C1具有与电源2的正端子对应的正电容器端子、和与电源2的负端子对应的负电容器端子。电容器C1的负电容器端子经由操作线圈L1及内部电阻R5与接地端G连接，被保持为恒定电位。

在闩锁继电器驱动电路1中设置有一端与二极管D1耦合且另一端与晶体管M2的栅极端子耦合的分压电阻R2、和一端与晶体管M2的栅极端子耦合且另一端与接地端G耦合的分压电阻R4。

闩锁继电器驱动电路1具有当开关SW闭合时导通且当开关SW断开时关断的晶体管M1(第二开关元件)。晶体管M1的源极端子与晶体管M2的栅极端子耦合。晶体管M2的漏极端子与接地端G连接。

在闩锁继电器驱动电路1中设置有一端与二极管D1耦合且另一端与晶体管M1的栅极端子耦合的分压电阻R1、和一端与晶体管M1的栅极端子耦合且另一端与接地端G耦合的分压电阻R3。

操作线圈L1的阻抗和内部电阻R5的值因闩锁继电器的种类而不同，以操作线圈L1使用例如阻抗为40mH且内部电阻为40Ω的种类为例进行说明。

电容器C1的静电容量值决定为，使置位电流和复位电流的脉冲宽度为足够长的时间宽度，来使闩锁继电器动作。例如，通过下面的式子来决定静电容量值。

C1＝3AA/R5

在此，AA是闩锁继电器的动作所需的电流的脉冲宽度，因闩锁继电器的种类而不同。例如，设为采用AA＝10msec的种类。当将脉冲宽度AA和内部电阻R5的值代入上式时，C1＝3×0.01÷40＝0.75mF为目标。在此，设为C1＝1mF。

分压电阻R1和R3是以使被分压电阻R1和R3分压的电压在晶体管M1的驱动电压以上的方式来确定的。例如，在电源电压12V的系统中，在使用驱动电压为1.5V类型的晶体管M1的情况下，以使R3的比率相比R1:R3＝7:1的比率更大的方式来确定R1及R3。例如，当分压电阻R1使用200kΩ，分压电阻R3使用470kΩ时，通过R1和R2分压得到的电压为12V×470k/(200k+470k)＝8.4V。在该情况下，驱动电压为1.5V以上，因此能够使晶体管M1动作。分压电阻R2和R4也以与分压电阻R1和R3的确定方法同样的方式来确定。

(闩锁继电器驱动电路1的动作)

首先，在闭合开关SW而使输入电压Vin从无变为有的瞬间，通过分压电阻R1和R3将输入电压Vin分压，并使晶体管M1导通。当晶体管M1导通时，晶体管M2的栅极经由晶体管M1与接地端G连接，晶体管M2关断。其结果为，置位电流从电源2、经由开关SW、二极管D1、电容器C1、操作线圈L1而流向接地端G。

接着，当断开开关SW而使输入电压Vin从有效变为无效时，晶体管M1的栅极-源极间电压变为驱动电压以下，使得晶体管M1变为关断。当晶体管M1关断时，点A的电压变为由分压电阻R2和R4对电容器C1的充电电压进行分压而得到的电压，晶体管M2导通。当晶体管M2导通时，电容器C1所充有的电荷放电而向操作线圈L1流通复位电流。即，复位电流从电容器C1的正端子经由晶体管M2、操作线圈L1流向电容器C1的负端子。

在利用图11说明了的以往的闩锁继电器驱动电路中，当输入电压Vin从有效变为无效时，电容器C的正端子和负端子的电压以与输入电压Vin同步地维持电位差的状态下降，因此，晶体管在进行开关动作而变为导通的期间内产生了损耗。另一方面，在本实施方式的闩锁继电器驱动电路1中，在晶体管M1关断且晶体管M2导通为止的期间，电容器C1的负端子通过接地端G而确定了电位，并且电容器C1的正端子通过二极管D1而与电源2及开关SW侧的电路分离。因此，电容器C1的正端子和负端子的电压不是以与输入电压Vin同步地维持电位差的状态下降，而是电容器C1的正端子的电压一边经由分压电阻R2放电一边逐渐下降。电容器C1的正端子的电压下降速度通过由电容器C1和分压电阻R2构成的时间常数来决定。因此，只要以使由电容器C1和分压电阻R2构成的时间常数相对于电源切断时的系统的电压下降时间(因系统而不同，通常为250msec或更短)足够长的方式进行设计(例如1秒以上)，就能够抑制直到流通复位电流为止的期间电容器放电。

在输入电压Vin的电压下降从而晶体管M1关断时，由于电容器保持了充足的电荷，所以晶体管M2进行开关动作而瞬时导通。因此，能够抑制晶体管M2的损耗。

图2的(a)是示出闩锁继电器驱动电路1的通常关断动作下的输入电压Vin和复位电流iR的波形图，图2的(b)是示出电源切断时关断动作下的输入电压Vin和复位电流iR的波形图。

参照图2的(a)，当通过在时间点0.1s闭合开关SW使输入电压Vin从0V迅速变化至12V时，置位电流iS流通。然后，当通过在时间点1.1s断开开关SW使输入电压Vin从12V迅速变化至0V时，复位电流iR流通。该复位电流iR的峰值为227mA。

即，在开关SW从闭合状态切换至断开状态时，晶体管M1从导通状态切换至关断状态，并且晶体管M2从关断状态切换至导通状态。此时，电容器C1所充有的电荷经由晶体管M2放电，在操作线圈L1中流通复位电流iR。

参照图2的(b)，与图2的(a)同样地，当通过在时间点0.1s闭合开关SW使输入电压Vin从0V迅速变化至12V时，流通置位电流iS。然后，当在时间点1.1s开关SW保持闭合的状态而因停电导致电源被切断时，输入电压Vin从12V开始缓缓减小，在时间点1.35s输入电压Vin达到0V。当通过分压电阻R1和R2对输入电压Vin分压后的电压低于晶体管M1的驱动电压时，晶体管M1关断，晶体管M2导通，流通复位电流iR。该复位电流iR的峰值为213mA，如以往的结构那样，与通常关断动作下的复位电流iR的峰值相比减少的量不大。因此，即使因停电导致电源被切断也能够供给充足的复位电流从而能够使单绕组闩锁继电器可靠地复位。

图3是示出上述电源切断时关断动作下的输入电压Vin、和图1的A点处的电压OutA的波形图。示出了如下的情况：在时间点20ms开关SW保持闭合的状态而因停电导致电源被切断，输入电压Vin从12V开始下降，在时间点270ms输入电压Vin到达0V。即，在输入电压Vin从12V到0V的电压下降时间为250msec时(在90％-10％下降时间为200msec时)，电压OutA以5msec(10％-90％上升时间)迅速响应。在此，由于电压下降时间的250msec相对于晶体管M1的响应时间(通常100纳秒程度)足够长，所以该5msec为根据晶体管M1的输入输出特性(静态特性)而决定的值。即，晶体管M1的上升时间依赖于晶体管M1的性能而决定。

根据第一实施方式的闩锁继电器驱动电路1，即使因停电导致电源被切断从而使得输入电压Vin的电压下降速度变慢，晶体管M1也迅速变化。由此，也迅速地向次级的晶体管M2的栅极端子输入电压，因此，晶体管M2能够更迅速地进行开关动作。

(闩锁继电器驱动电路1的效果)

图4是示出上述闩锁继电器驱动电路及以往的驱动电路的电压下降时间与复位电流的峰值之间的关系的曲线图。线X示出基于第一实施方式的闩锁继电器驱动电路1的复位电流的峰值与电压下降时间之间的关系。线A1示出基于图9的以往的闩锁继电器驱动电路的上述关系。线A2示出基于图10示出的以往的另一种闩锁继电器驱动电路的上述关系。

第一实施方式的闩锁继电器驱动电路1在通常关断动作(电压下降时间0msec)下，流过与以往同等的复位电流。即使在因停电等导致电源电压缓缓下降的情况下(电压下降时间(当将停电前的电源电压设为100％时，到电源电压从90％下降至10％为止的时间)200msec)，闩锁继电器驱动电路1与图9及图10示出的以往的驱动电路相比，流通更多的复位电流。

(第二实施方式)

图5是示出第二实施方式的闩锁继电器驱动电路1A的结构的电路图。对于与在第一实施方式中说明了的结构要素相同的结构要素标注相同的附图标记，并省略对这些结构要素进行详细的说明。

在闩锁继电器驱动电路1A中设置有与分压电阻R3并联连接的断开延迟电容器C2。断开延迟电容器C2的一端与分压电阻R1和分压电阻R3之间的点B耦合，另一端与接地端G耦合。

图6是用于说明闩锁继电器驱动电路1A的电源切断时关断动作的输入电压和复位电流的波形图。从因停电导致电源被切断起到将晶体管M2导通并开始向操作线圈L1供给的复位电流为止的时间，能够通过由分压电阻R1、R3及断开延迟电容器C2规定的时间常数来设定。

在时间点1.0sec因停电导致输入电压Vin从12V开始下降，在时间点1.25sec达到0V。若将断开延迟电容器C2的静电容量为0.1μF，则与没有断开延迟电容器的情况相比，因由分压电阻R1、R3及断开延迟电容器C2规定的时间常数，在延迟了14msec之后流通复位电流iR1。

若断开延迟电容器C2的静电容量为1μF，则与没有断开延迟电容器的情况相比，由于由分压电阻R1、R3及断开延迟电容器C2规定的时间常数，在延迟了280msec之后流通复位电流iR2。另一方面，若断开延迟电容器C2的静电容量设为10μF，则与没有断开延迟电容器的情况相比，在延迟了3.5sec之后流通复位电流iR3。

图7是示出闩锁继电器驱动电路1A及以往的驱动电路的电压下降时间与复位电流的峰值之间的关系的曲线图。线X、线A1～A3与上述的图4同样。

点D1示出在断开延迟电容器C2为0.1μF且延迟了14msec的情况下的复位电流的峰值与电压下降时间之间的关系。点D2示出在断开延迟电容器C2为1μF且延迟了280msec的情况下的上述关系。点D3示出在断开延迟电容器C2为10μF且延迟了3.5sec延迟的情况下的上述关系。若延迟时间设定得过大，则如点D3所示复位电流的峰值减少，通过适当地设定延迟时间，如点D1、D2所示，能够设置延迟时间且确保充足的复位电流。

当使复位电流的供给时刻延迟时，能够使继电器断开的时刻延迟。因此，例如在使用闩锁继电器驱动电路来作为电源继电器的情况下，在继电器断开而切断向后级电路的电源供给之前，作为闩锁继电器驱动电路的系统能够进行必要的动作。

(第三实施方式)

图8是示出第三实施方式的闩锁继电器驱动电路1B的结构的电路图。对于与在第一实施方式中说明了的结构要素相同的结构要素标注相同的附图标记，并省略对这些结构要素进行详细的说明。

闩锁继电器驱动电路1B具有施密特电路3。施密特电路3的一对输入分别与开关SW及电源2的负端子耦合。施密特电路3的一对输出分别与二极管D1及接地端G耦合。这样，闩锁继电器驱动电路可以与施密特电路组合。

(第四实施方式)

图17是示出第四实施方式的闩锁继电器驱动电路1C的结构的电路图。对于与在第一实施方式中说明了的结构要素相同的结构要素标注相同的附图标记，并省略对这些结构要素进行详细的说明。

取代第一实施方式的闩锁继电器驱动电路1中的晶体管M1、分压电阻R1、及分压电阻R3，闩锁继电器驱动电路1C设置有比较器U1A、电阻R6、电阻R7、电阻R8、及稳压二极管D2。

电阻R6的一端与二极管D1及开关SW耦合，电阻R6的另一端与比较器U1A的反相输入端子耦合。电阻R7的一端与二极管D1及开关SW耦合，电阻R7的另一端与比较器U1A的正相输入端子耦合。

电阻R8的一端与电阻R6及比较器U1A的反相输入端子耦合，电阻R8的另一端与接地端G耦合。稳压二极管D2的阴极与电阻R7及比较器U1A的正相输入端子耦合，稳压二极管D2的阳极与接地端G耦合。

比较器U1A的输出端子与晶体管M2的栅极端子连接。另外，比较器U1A的正向的供给电压端子与二极管D1的阴极及电容器C1耦合，比较器U1A的负向的供给电压端子与接地端G耦合。

以在闭合开关SW使自电源2正常供电的状态下，稳压二极管D2的击穿电压Vz比电阻R6与电阻R8之间的电压Vr、即通过电阻R6及电阻R8将电源电压分压得到的电压Vr更低的方式，来设定电阻R6及电阻R8的各电阻值。

(闩锁继电器驱动电路1C的动作)

首先，在闭合开关SW使得输入电压Vin从无效变为有效的瞬间，比较器U1A的正相输入端子的电压变为稳压二极管D2的击穿电压Vz。另一方面，比较器U1A的反相输入端子的电压变为电阻R6与电阻R8之间的电压Vr。

在此，如上所述，在闭合开关SW使得自电源2正常供电的状态下，击穿电压Vz变得比电阻R6与电阻R8之间的电压Vr更低。因此，由于与比较器U1A的正相输入端子的电压相比，反相输入端子的电压更高，所以比较器U1A的输出为低电平(Low)，输出电压为接地端G等级(level)。由此，晶体管M2的栅极为接地端G等级，晶体管M2关断。其结果为，置位电流从电源2经由开关SW、二极管D1、电容器C1、操作线圈L1流向接地端G。

接着，当断开开关SW使得输入电压Vin从有效变为无效时，比较器U1A的正相输入端子的电压维持在稳压二极管D2的击穿电压Vz，另一方面，比较器U1A的反相输入端子的电压、即电阻R6与电阻R8之间的电压Vr伴随着所供给的电压的下降而下降。然后，在击穿电压Vz高于电阻R6与电阻R8之间的电压Vr的时间点，比较器U1A的输出为高电平(High)，输出电压为电容器C1的充电电压。通过该比较器U1A的输出电压使得晶体管M2导通。当晶体管M2导通时，电容器C1所充有的电荷放电而向操作线圈L1流通复位电流。即，复位电流从电容器C1的正端子经由晶体管M2、操作线圈L1流向电容器C1的负端子。

以上，根据第四实施方式的闩锁继电器驱动电路1C也能够实现与第一实施方式的闩锁继电器驱动电路1同样的动作。

(结构的变化)

开关SW也可以由半导体开关来构成。另外，示出了将开关SW配置在电源2的正端子侧的例子，但本发明不限于此，开关SW也可以配置在电源2的负端子侧。第一实施方式及第二实施方式的闩锁继电器驱动电路1和1A也同样。

就电容器C1和C2而言，举出了有极性电容器的例子来进行说明，但本发明不限于此。无极性电容器也能够应用于本发明。无极性电容器通常具有高可靠性，但容量大则成本会增大。容量大的有极性电容器成本低，但有时也利用虽然成本略高但可靠性高的无极性电容器来构成。另外，驱动电路的电磁继电器只要为流过复位电流的时间(闩锁继电器的动作所需的上述的电流脉冲宽度AA)很短也没有关系的种类的电磁继电器即可，也能够利用无极性电容器来构成驱动电路。

复位电流应该利用复位所需的电流值和时间宽度(闩锁继电器的动作所需的电流的脉冲宽度AA)来进行评价，但由于时间宽度依赖于电容器的容量而能够随意地设计，所以通过复位电流的峰值来进行评价。若相当于复位所需的电流来说复位电流的峰值很小，则将电容器的容量设计成多少也无法复位。另外，若复位电流的峰值很大，则具有能够将满足时间宽度(上述所需的电流的脉冲宽度AA)的电容器的容量设计得很小的优点。即，电容器的容量越小，越有助于小型化和低成本化。这样，由于增大复位电流的峰值为设计要素，所以利用复位电流的峰值来进行与以往技术的比较评价。

分压电阻R1、R3或R4可以变更为稳压二极管。另外，可以将分压电阻R1及R4变更为稳压二极管，也可以将分压电阻R3及R4变更为稳压二极管。另外，晶体管M1和M2不限于FET(Field-Effect Transistor：场效应晶体管)，也可以由其他开关元件、例如双极晶体管构成。

(总结)

本发明的方案的闩锁继电器驱动电路具有：操作线圈(操作线圈L1)，其设置在单绕组闩锁继电器；电容器(电容器C1)，其与上述操作线圈串联连接；操作开关(开关SW)，其为了基于电源(电源2)对上述电容器进行充电来向上述操作线圈流通置位电流而设置；一个第一开关元件(晶体管M2)，其为与上述操作线圈及上述电容器的串联电路的两端并联连接的一个第一开关，在该第一开关元件(晶体管M2)导通时，形成包含上述串联电路在内的闭合电路，使上述电容器的放电电流通过；第一开关元件驱动电路，其伴随上述操作开关的断开或上述电源的供电故障的发生，使施加给上述第一开关元件的信号输入部(栅极端子)的上述电容器的放电电流流动；以及放电抑制元件(二极管D1)，其在上述操作开关的断开期间或上述电源的供电发生故障期间，抑制上述电容器的放电电流向上述第一开关元件驱动电路以外。

另外，本发明的方案的闩锁继电器驱动电路可以构成为，在上述结构中，还具有检测电路，该检测电路对上述操作开关的断开或上述电源的供电故障的发生进行检测，以使上述电容器的放电电流在上述第一开关元件驱动电路流通的方式改变该第一开关元件驱动电路状态。

另外，本发明的方案的闩锁继电器驱动电路可以构成为，在上述结构中，上述第一开关元件驱动电路由与上述第一开关元件并联地连接于上述操作线圈及上述电容器的串联电路的第二分压电路构成，上述第二分压电路包括一对第二分压元件(分压电阻R2和R4)，在上述一对第二分压元件之间连接有上述第一开关元件的信号输入部及上述检测电路。

根据上述的结构，当通过检测电路检测到操作开关的断开或电源的供电故障发生时，通过该检测电路的动作来改变第一开关元件的信号输入部的电位状态。由此，能够不受从电源供给的电压的下降速度的影响，使电容器的放电电流输入至第一开关元件的信号输入部。

另外，本发明的方案的闩锁继电器驱动电路可以构成为，在上述结构中，上述检测电路具有第二开关元件(晶体管M1)，对上述第二开关元件的信号输入部(栅极端子)施加根据上述操作开关的断开或上述电源的供电故障的发生发生变化的电压，通过上述第二开关元件的开关动作来改变上述第一开关元件驱动电路状态。

根据上述的结构，例如在从电源供给的电压的下降速度很慢的情况下，第二开关元件的开关动作的速度也不变。因此，能够不受从电源供给的电压的下降速度的影响，通过第二开关元件的开关动作来改变第一开关元件驱动电路状态。

另外，本发明的方案的闩锁继电器驱动电路可以构成为，在上述结构中，上述检测电路具有第一分压电路，该第一分压电路经由上述操作开关与上述电源连接，上述第一分压电路包括一对第一分压元件(分压电阻R1和R3)，在上述一对第一分压元件之间连接有上述第二开关元件的信号输入部，以在上述操作开关的断开或上述电源的供电故障发生时，使上述第二开关元件变为导通状态的方式来规定上述一对第一分压元件的分压比。

根据上述的结构，能够伴随操作开关的断开或电源的供电故障的发生，恰当地使第二开关元件处于导通状态。

另外，本发明的方案的闩锁继电器驱动电路可以构成为，在上述结构中，上述检测电路具有比较器(比较器U1A)，对上述比较器的正相输入端子及反相输入端子施加根据上述操作开关的断开或上述电源的供电故障的发生发生变化的电压，通过上述比较器的输出变化来改变上述第一开关元件驱动电路状态。

根据上述的结构，例如在从电源供给的电压的下降速度很慢的情况下，比较器的输出变化的速度也不变。因此，能够不受从电源供给的电压的下降速度的影响，通过比较器的输出变化来改变第一开关元件驱动电路状态。

另外，本发明的闩锁继电器驱动电路可以构成为，上述一对第二分压元件中的上述操作开关侧的第二分压元件为电阻，由上述电阻和上述电容器规定的时间常数为1秒以上。

根据上述结构，在操作开关处于闭合的状态下电源电压下降的情况下，在第二开关元件关断之前、即能够在流通复位电流之前，使电容器不放电。因此，能够像操作线圈供给充足的复位电流，从而能够使单绕组闩锁继电器可靠地复位。具体来说，在并非断开操作开关而是因停电等未预料的停电发生的情况下，能够使电容器所充有的电荷经由第二分压元件(电阻)放电的时间比闩锁继电器驱动电路的电压下降的时间(因系统而不同，但通常为200毫秒或更短)更长。因此，在第二开关元件关断时，能够将复位电流供给操作线圈。

另外，本发明的闩锁继电器驱动电路可以构成为，设置有断开延迟电容器，该断开延迟电容器与上述一对第一分压元件中的与上述操作开关相反的一侧的第一分压元件并联连接。

根据上述结构，能够对从因停电导致电源被切断起到向操作线圈供给复位电流的时刻进行调整。

此外，本发明不限于上述各实施方式，能够在权利要求示出的范围进行各种各样的变更，不同的实施方式分别适当地组合公开的技术构件而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

工业上的可利用性

本发明能够用于对在向线圈施加励磁输入时进行动作或复位并在撤掉励磁输入之后也保持之前的状态的单绕组闩锁继电器进行驱动的闩锁继电器驱动电路。

附图标记说明

1、1A、1B、1C 闩锁继电器驱动电路

2 电源

3 施密特电路

L1 操作线圈

C1 电容器

SW 开关

M1 晶体管(第二开关元件)

M2 晶体管(第一开关元件)

R1、R3 分压电阻

R2、R4 分压电阻

R6、R7、R8 电阻

C2 断开延迟电容器

D1 二极管

D2 稳压二极管

G 接地端(恒定电位)

U1A 比较器

Claims (8)

1.一种闩锁继电器驱动电路，其特征在于，

具有：

操作线圈，其设置在单绕组闩锁继电器；

电容器，其与所述操作线圈串联连接；

操作开关，其被设置成基于电源对所述电容器进行充电而所述操作线圈流通置位电流；

第一开关元件，其为与所述操作线圈及所述电容器的串联电路的两端并联连接的一个第一开关，在该第一开关元件导通时，形成包含所述串联电路在内的闭合电路，使所述电容器的放电电流通过；

第一开关元件驱动电路，其伴随所述操作开关的断开或所述电源的供电故障的发生，使要施加给所述第一开关元件的信号输入部的所述电容器的放电电流流动；以及

放电抑制元件，其在所述操作开关的断开期间或所述电源的供电发生故障期间，抑制所述电容器的放电电流向所述第一开关元件驱动电路以外流出，

该闩锁继电器驱动电路还具有检测电路，该检测电路对所述操作开关的断开或所述电源的供电故障的发生进行检测，以使所述电容器的放电电流在所述第一开关元件驱动电路流通的方式改变该第一开关元件驱动电路状态，

所述第一开关元件驱动电路由第二分压电路构成，该第二分压电路与所述第一开关元件并联地连接于所述操作线圈及所述电容器的串联电路，

所述第二分压电路包括一对第二分压元件，

在所述一对第二分压元件之间连接有所述第一开关元件的信号输入部及所述检测电路。

2.如权利要求1所述的闩锁继电器驱动电路，其特征在于，

所述检测电路具有第二开关元件，

向所述第二开关元件的信号输入部施加根据所述操作开关的断开或所述电源的供电故障的发生而发生变化的电压，

通过所述第二开关元件的开关动作改变所述第一开关元件驱动电路的状态。

3.如权利要求2所述的闩锁继电器驱动电路，其特征在于，

所述检测电路具有第一分压电路，该第一分压电路经由所述操作开关与所述电源连接，

所述第一分压电路包括一对第一分压元件，

在所述一对第一分压元件之间连接有所述第二开关元件的信号输入部，

以在所述操作开关的断开或所述电源的供电发生故障时，所述第二开关元件变为导通状态的方式来规定所述一对第一分压元件的分压比。

4.如权利要求1所述的闩锁继电器驱动电路，其特征在于，

所述一对第二分压元件中的所述操作开关侧的第二分压元件为电阻，

由所述电阻和所述电容器规定的时间常数为1秒钟以上。

5.如权利要求3所述的闩锁继电器驱动电路，其特征在于，

设置有断开延迟电容器，该断开延迟电容器与所述一对第一分压元件中的与所述操作开关相反的一侧的第一分压元件并联连接。

6.一种闩锁继电器驱动电路，其特征在于，

具有：

第一分压电路，其经由操作开关与电源连接；

第二分压电路，其经由二极管与连接部连接，该连接部为所述第一分压电路与所述操作开关之间的连接部；

第一开关元件，其与所述第二分压电路并联连接；以及

LC电路，其与所述第二分压电路并联连接，包括单绕组闩锁继电器的操作线圈及电容器，

所述二极管配置成从所述第一分压电路朝向所述第二分压电路的方向为正向，

所述第一分压电路包括一对第一分压元件，

所述第二分压电路包括一对第二分压元件，

在所述一对第一分压元件之间连接有第二开关元件的信号输入部，

在所述一对第二分压元件之间连接有所述第二开关元件的电流输入部及所述第一开关元件的信号输入部，

所述第二开关元件的电流输出部与所述电源的与所述操作开关相反的一侧连接，

以所述操作开关闭合时使所述第二开关元件变为导通状态的方式来规定所述一对第一分压元件的分压比，

以基于所述电容器所充有的电荷的充电电压施加给所述第二分压电路时所述第一开关元件变为导通状态的方式，规定所述一对第二分压元件的分压比，

在所述操作开关从闭合状态切换至断开状态时，所述第二开关元件从导通状态切换至关断状态，并且所述第一开关元件从关断状态切换至导通状态，使所述电容器所充有的电荷经由所述第一开关元件放电，向所述操作线圈流通复位电流。

7.如权利要求6所述的闩锁继电器驱动电路，其特征在于，

所述一对第二分压元件中的所述操作开关侧的第二分压元件为电阻，

由所述电阻和所述电容器规定的时间常数为1秒钟以上。

8.如权利要求6所述的闩锁继电器驱动电路，其特征在于，

设置有断开延迟电容器，该断开延迟电容器与所述一对第一分压元件中的与所述操作开关相反的一侧的第一分压元件并联连接。