CN108447734A - 一种高可靠性的继电器驱动电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高可靠性的继电器驱动电路及方法；其中，高可靠性的继电器驱动电路包括单片机、继电器，三极管N1、三极管N2、电容C1以及电容C2；继电器线圈的一端连接至第一直流电源，另一端连接至三极管Q1的集电极；三极管N1的基极通过电阻R1连接至单片机；三极管N1的发射极连接至三极管N2的集电极；三极管N2的基极依次通过电阻R3、电阻R2以及电容C1连接至单片机；三极管N2的发射极连接至地线；电阻R2和电阻R3的公共端还通过电容C2连接至地线。本发明提供的高可靠性的继电器驱动电路，当单片机出现异常时，继电器将自动停止工作，从而断开工作负载的供电，保证家电产品的使用安全。

Description

一种高可靠性的继电器驱动电路及方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种高可靠性的继电器驱动电路及方法。

背景技术

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化等电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。目前家电产品设计中，一般采用单片机I/O口输出高电平信号，再通过三极管来驱动继电器的方式。然而当单片机处于异常工作状态时，如单片机被静电击穿，将导致单片机所有I/O口要么接地，要么接电源，单片机I/O将持续输出高电平信号或者低电平信号。如果单片机I/O持续输出低电平信号，继电器不工作，但如果单片机持续输出高电平信号，继电器将一直保持工作状态，持续地为负载提供电源，难以保证家电产品的使用安全；特别是在加热型产品的应用中，更是可能直接对使用者造成人身伤害或财产损失。因此，市场上需要一种结构简单、成本低、可靠性高的继电器控制电路。

发明内容

为解决上述现有技术中提到不足，本发明提供一种高可靠性的继电器驱动电路，包括单片机、继电器，三极管N1、三极管N2、电容C1以及电容C2；

所述继电器包括继电器线圈和继电器触点；所述继电器触点串联连接在工作负载的供电回路上；所述继电器线圈的一端连接至第一直流电源，所述继电器线圈的另一端连接至所述三极管Q1的集电极；

所述三极管N1的基极通过电阻R1连接至所述单片机；所述三极管N1的发射极连接至所述三极管N2的集电极；所述三极管N2的基极依次通过电阻R3和电阻R2连接至所述电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接至所述单片机；所述三极管N2的发射极连接至地线；所述电阻R2和所述电阻R3的公共端还通过所述电容C2连接至地线。

进一步地，所述电容C2为电解电容；所述电容C2的参数为2.2μF/16V。

进一步地，所述电容C1的电容值为1μF。

进一步地，所述三极管N1和所述三极管N2均为NPN型三极管。

本发明还提供一种高可靠性的继电器驱动方法，应用于如上任一项所述的高可靠性的继电器驱动电路；

当需要继电器工作时，单片机向三极管N1的基极发送高电平信号，同时单片机向电容C1发送脉冲信号；

当需要继电器不工作时，单片机向三极管N1的基极发送低电平信号，同时单片机向电容C1发送低电平信号。

进一步地，所述脉冲信号为方波信号，所述方波信号的频率为30Hz-60Hz。

本发明提供的高可靠性的继电器驱动电路，通过两个三极管共同控制继电器是否工作，并通过在其中一个三极管的基极与单片机之间设置电容，使该三极管只能在单片机输出脉冲信号时导通，从而确保单片机出现异常工作时，三极管处于截止状态，使继电器停止工作，进而断开工作负载的供电，确保产品的安全使用，提高产品的可靠性。本发明提供的高可靠性的继电器驱动电路，在单片机出现异常时，继电器将自动停止工作，保证家电产品的使用安全；且使用的元器件少，结构简单，生产成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的高可靠性的继电器驱动电路的电路原理图。

附图标记：

10单片机 21继电器线圈 22继电器触点

30第一直流电源 41第一降压电路 42第二降压电路

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用于区分不同的组成部分。“一端”、“另一端”等类似词语，仅是指示装置或元件的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。“包括”或者“包含”等类似词语意指出在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

图1为本发明实施例提供的一种本发明高可靠性的继电器驱动电路；如图1所示，本发明实施例提供的高可靠性的继电器驱动电路，包括单片机10、继电器，三极管N1、三极管N2、电容C1以及电容C2；

所述继电器包括继电器线圈21和继电器触点22；所述继电器触点22串联连接在工作负载的供电回路上；所述继电器线圈21的一端连接至第一直流电源30，所述继电器线圈21的另一端连接至所述三极管Q1的集电极；

所述三极管N1的基极通过电阻R1连接至所述单片机10；所述三极管N1的发射极连接至所述三极管N2的集电极；所述三极管N2的基极依次通过电阻R3和电阻R2连接至所述电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接至所述单片机10；所述三极管N2的发射极连接至地线；所述电阻R2和所述电阻R3的公共端还通过所述电容C2连接至地线。

具体实施，如图1所示，本发明实施例提供的高可靠性的继电器驱动电路，包括单片机10、继电器，三极管N1、三极管N2、电容C1以及电容C2；其中继电器包括继电器线圈21和继电器触点22，继电器触点22串联连接在工作负载的供电回路上，工作负载可以是加热丝、LED灯、电机等；当继电器触点22吸合时，工作负载的供电回路导通，工作负载处于工作状态，当继电器触点22打开时，工作负载的供电回路断开，工作负载停止工作。

继电器线圈21的一端连接至第一直流电源30，如图1所示，第一直流电源30由交流市电通过第一降压电路41整流降压后获得，第一直流电源30的输出电压大于单片机10的供电电源，优选的，第一直流电源30的输出电压为24V。第一直流电源30通过第二降压电路42降压稳压后获得+5V的直流电源，+5V的直流电源为单片机30供电；继电器线圈21的另一端连接至三极管N1的集电极，三极管N1的基极通过电阻R1连接至单片机10的第5管脚，三极管N1为NPN型三极管，当单片机10向三极管N1的基极发送高电平信号时，三极管N1处于导通状态；但单片机10向三极管N1的基极发送低电平信号时，三极管N1处于截止状态；

三极管N1的发射极连接至三极管N2的集电极，三极管N2的发射极连接至地线；三极管N2的基极连接至电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接至电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接至电容C1的一端，电容C1的另一端连接至单片机10的第6管脚，本发明实施例中，电容C1选用电容值为1μF的电容；电阻R2和电阻R3的公共端还通过电容C2连接至地线；本发明实施例中，电容C2选用电容值为2.2μF、耐压值为16V的电解电容，其中，电容C2的正极连接电阻R2和电阻R3的公共端。

由于电容通交流阻直流的特性，当单片机10向电容C1发送连续的高电平信号或者连续的低电平信号时，电容C1两端的电压稳定后，电阻R2和电阻R3上没有电流流过，电阻R2和电阻R3之间的电压低于三极管N2的导通电压，即三极管N2的基极输入的为低电平信号，三极管N2将处于截止状态；此时若单片机10出现异常，单片机10的I/O口持续输出高电平或者低电平，三极管N2都将处于截止状态；当单片机10向电容C1发送脉冲信号时，此时，电容C1与电阻R2之间的电压随着脉冲信号的波形而变化，当单片机10向电容C1发送的脉冲信号处于高电平时，电容C1处于充电状态，电容C1两端的电压逐渐升高到接近脉冲信号的高电平电压，之后电容C2开始充电，此时，电阻R2和电阻R3之间的电压高于三极管N2的导通电压，三极管N2的基极有高电平信号输入，三极管N2处于导通状态；之后单片机10向电容C1发送的脉冲信号由高电平转为低电平，此时电容C1向单片机10放电，电容C1两端的电压回落到接近脉冲信号的高电平电压，此时电容C2也处于放电状态，通过电容C2给电阻R3及三极管N2的基极放电，使三极管N2维持导通状态。

本发明实施例提供的高可靠性的继电器驱动电路，具体工作时：

若需要继电器工作时，单片机10向三极管N1的基极发送高电平信号，同时单片机10向电容C1发送脉冲信号；此时三极管N1和三极管N2均为导通状态，第一直流电源30、继电器线圈21以及地线构成闭合回路，继电器线圈21通电，继电器处于工作状态；

若需要继电器不工作时，单片机10向三极管N1的基极发送低电平信号，同时单片机10向电容C1发送低电平信号；此时三极管N1和三极管N2均处于截止状态，继电器线圈21上无电流通过，继电器不工作。

由于单片机10向电容C1发送连续的高电平信号或者连续的低电平信号时，三极管N2都将处于截止状态，因此若单片机10出现异常而导致所有的I/O口均持续输出高电平或者低电平，三极管N2都会处于截止状态从而断开继电器线圈21的供电，使继电器处于不工作状态，进而断开工作负载的供电，确保用电产品的安全使用。

本发明实施例提供的高可靠性的继电器驱动电路，通过两个三极管共同控制继电器是否工作，并通过在其中一个三极管的基极与单片机之间设置电容，使该三极管只能在单片机输出脉冲信号时导通，从而确保单片机出现异常工作时，三极管处于截止状态，使继电器停止工作，进而断开工作负载的供电，确保产品的安全使用，提高产品的可靠性。本发明提供的高可靠性的继电器驱动电路，在单片机出现异常时，继电器将自动停止工作，保证家电产品的使用安全；且使用的元器件少，结构简单，生产成本低

本发明还提供一种高可靠性的继电器驱动方法，应用于如上任一项所述的高可靠性的继电器驱动电路；

当需要继电器工作时，单片机10向三极管N1的基极发送高电平信号，同时单片机10向电容C1发送脉冲信号；

当需要继电器不工作时，单片机10向三极管N1的基极发送低电平信号，同时单片机10向电容C1发送低电平信号。

具体实施时，若需要继电器工作时，单片机10向三极管N1的基极发送高电平信号，同时单片机10向电容C1发送脉冲信号；此时三极管N1和三极管N2均为导通状态，第一直流电源30、继电器线圈21以及地线构成闭合回路，继电器线圈21通电，继电器处于工作状态；

若需要继电器不工作时，单片机10向三极管N1的基极发送低电平信号，同时单片机10向电容C1发送低电平信号；此时三极管N1和三极管N2均处于截止状态，继电器线圈21上无电流通过，继电器不工作。

由于单片机10向电容C1发送连续的高电平信号或者连续的低电平信号时，三极管N2都将处于截止状态，因此若单片机10出现异常而导致所有的I/O口均持续输出高电平或者低电平，三极管N2都会处于截止状态从而断开继电器线圈21的供电，使继电器处于不工作状态，进而断开工作负载的供电，确保用电产品的安全使用。

优选地，所述脉冲信号为方波信号，所述方波信号的频率为30Hz-60Hz。

尽管本文中较多的使用了诸如单片机、三极管、电容、脉冲信号、高电平、低电平、继电器线圈、继电器触点等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种高可靠性的继电器驱动电路，其特征在于：包括单片机(10)、继电器，三极管N1、三极管N2、电容C1以及电容C2；

所述继电器包括继电器线圈(21)和继电器触点(22)；所述继电器触点(22)串联连接在工作负载的供电回路上；所述继电器线圈(21)的一端连接至第一直流电源(30)，所述继电器线圈(21)的另一端连接至所述三极管Q1的集电极；

所述三极管N1的基极通过电阻R1连接至所述单片机(10)；所述三极管N1的发射极连接至所述三极管N2的集电极；所述三极管N2的基极依次通过电阻R3和电阻R2连接至所述电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接至所述单片机(10)；所述三极管N2的发射极连接至地线；所述电阻R2和所述电阻R3的公共端还通过所述电容C2连接至地线。

2.根据权利要求1所述的高可靠性的继电器驱动电路，其特征在于：所述电容C2为电解电容；所述电容C2的参数为2.2μF/16V。

3.根据权利要求1所述的高可靠性的继电器驱动电路，其特征在于：所述电容C1的电容值为1μF。

4.根据权利要求1所述的高可靠性的继电器驱动电路，其特征在于：所述三极管N1和所述三极管N2均为NPN型三极管。

5.一种高可靠性的继电器驱动方法，应用于如权利要求1-4任一项所述的高可靠性的继电器驱动电路；其特征在于：

当需要继电器工作时，单片机向三极管N1的基极发送高电平信号，同时单片机向电容C1发送脉冲信号；

当需要继电器不工作时，单片机向三极管N1的基极发送低电平信号，同时单片机向电容C1发送低电平信号。

6.根据权利要求5所述的高可靠性的继电器驱动方法，其特征在于：所述脉冲信号为方波信号，所述方波信号的频率为30Hz-60Hz。