CN108735551B - 继电器控制侧降压电路、继电器及用电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种继电器控制侧降压电路、继电器及用电设备。其中，该继电器控制侧降压电路采用第一开关电路和第二开关电路，以在继电器的控制侧线圈接通后将压降电路串接到控制侧线圈所在的电路回路，来降低控制侧线圈的电压。通过本发明，解决了相关技术中继电器控制侧线圈发热大的问题，降低了继电器控制侧线圈的发热量，提高了继电器的使用寿命和可靠性。

Description

继电器控制侧降压电路、继电器及用电设备

技术领域

本发明涉及继电器领域，具体而言，涉及一种继电器控制侧降压电路、继电器及用电设备。

背景技术

目前，板载继电器、直/交流接触器的控制侧使用的控制电源大多为12V供电。研究过程中发现，使用该电压供电会导致继电器控制侧线圈发热较为严重，使其温升非常大，严重的可以达到90℃以上，影响继电器的使用寿命与可靠性。针对如何降低继电器的控制侧线圈的发热，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种继电器控制侧降压电路、继电器及用电设备，以至少解决相关技术中继电器控制侧线圈发热大的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种继电器控制侧降压电路，所述电路包括：

第一开关电路、第二开关电路和压降电路，其中，

所述第一开关电路与所述压降电路在第一结点和第二结点处并联，所述第一结点与电源VCC1电连接，所述第二结点与继电器的控制侧线圈的一个端点电连接；

所述第二开关电路的一个端点与所述控制侧线圈的另一个端点电连接，所述第二开关电路的另一个端点接地；

其中，所述第一开关电路，响应于激励信号而关断，并在所述激励信号消失后接通；所述第二开关电路，响应于所述激励信号而接通，并在所述激励信号消失后关断。

第二方面，本发明实施例提供了一种继电器，所述继电器包括第一方面的继电器控制侧降压电路。

第三方面，本发明实施例提供了一种用电设备，所述用电设备包括第一方面的继电器控制侧降压电路。

通过本发明实施例提供的继电器控制侧降压电路、继电器及用电设备，该继电器控制侧降压电路采用第一开关电路和第二开关电路，以在继电器的控制侧线圈接通后将压降电路串接到控制侧线圈所在的电路回路中，来降低控制侧线圈的电压，解决了相关技术中继电器控制侧线圈发热大的问题，降低了继电器控制侧线圈的发热量，提高了继电器的使用寿命和可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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是根据本发明实施例的继电器控制侧降压电路的拓扑图；

图2是根据本发明实施例的继电器控制侧降压电路的优选拓扑图；

图3是根据本发明实施例的继电器控制侧降压电路的优选电路图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明的研究人员在研究过程中发现：根据继电器的使用特点，主要有两个电压标准，即吸合电压和维持电压。吸合电压是指继电器动作吸合时的电压，一般为12V，而维持电压是指继电器要保持吸合状态所需要的电压，一般此电压较低，一般在8V左右；所以如果在继电器吸合时提供一个12V的电压，在吸合之后再通过一个简单的降压电路把电压降到不低于8V(例如9V左右)，就既可以保证继电器的正常使用，也可以保证一个良好的温升效果。

为了实现上述目的，在本实施例中提供了一种继电器控制侧降压电路。图1是根据本发明实施例的继电器控制侧降压电路的拓扑图，如图1所示，该继电器控制侧降压电路包括：第一开关电路1、第二开关电路2和压降电路3，其中，

第一开关电路1与压降电路3在第一结点和第二结点处并联，第一结点与电源VCC1电连接，第二结点与继电器的控制侧线圈的一个端点电连接；

第二开关电路2的一个端点与控制侧线圈的另一个端点电连接，第二开关电路2的另一个端点接地；

其中，第一开关电路1，响应于激励信号而关断，并在激励信号消失后接通；第二开关电路2，响应于激励信号而接通，并在激励信号消失后关断。

上述的激励信号为控制继电器的控制侧线圈工作的控制信号，或者受到该控制信号的激励而衍生的其他激励信号。控制信号一般为高电平，在本实施例中也将以高电平为例进行说明。

在图1所示的继电器控制侧降压电路中，在电路没有受到激励信号的激励时，第一开关电路1接通，第二开关电路2关断，则此时压降电路3被短接；此时由于第二开关电路2处于关断状态，因此控制侧线圈没有形成回路，继电器不工作；在电路受到激励信号时，第二开关电路2接通而使控制侧线圈所在回路接通，继电器开始工作，第一开关电路1随后关断，而将压降电路3串接到控制侧线圈所在的电路回路中，由于压降电路3的分压作用，将控制侧线圈两端的电压降低，从而解决了相关技术中继电器控制侧线圈发热大的问题，降低了继电器控制侧线圈的发热量，提高了继电器的使用寿命和可靠性。

图2是根据本发明实施例的继电器控制侧降压电路的优选拓扑图，如图2所示，可选地，电路还包括：延时电路4，延时电路4与第一开关电路1的激励端点电连接，以延迟第一开关电路1对激励信号的响应。

可选地，延时电路4的时延大于1s。延时电路4优选采用储能电路RC，该储能电路RC的时间常数大于1s。

可选地，该压降电路3的电压降值小于继电器的吸合电压与维持电压的电压差值，以使得继电器吸合后维持继电器的吸合状态。压降电路3可以采用任意满足该条件的分压器件或者分压电路。例如，最简单的压降电路是由几个分压电阻并联或者串联构成的。由分压电阻组成的压降电路的电压降随所在回路的电流而变化，因此可能出现某一时回路电流瞬时过大而导致的控制侧线圈的电压不足以维持其继电器吸合而导致继电器停止工作。为此，在本实施例中优选的压降电路为恒压降电路。

可选地，恒压降电路可以是由多个硅二极管或者多个锗二极管构成。由于硅二极管和锗二极管在正向导通时，二极管上的压降基本维持不变。每个硅二极管的恒压降为0.7V，每个锗二极管恒压降为0.3V，因此，假设继电器吸合电压为12V，维持电压为8V。则恒压降电路可以采用4个硅二极管串联，正向导通时恒压降2.8V；或者采用9个锗二极管串联，正向导通时恒压降2.7V。

图3是根据本发明实施例的继电器控制侧降压电路的优选电路图。下面将结合上述实施例对图3进行描述和说明。

在图3中，第二开关电路2包括：开关三极管D2、电阻R1和电阻R2，其中，开关三极管D2的集电极与控制侧线圈的另一个端点电连接，发射极接地，基极经由电阻R1与激励信号端电连接，且基极还经由电阻R2接地。

第一开关电路1包括：开关三极管D1、电平翻转电路11、电阻R4、电阻R5和电阻R6，其中，开关三极管D1的集电极与电源VCC1电连接，发射极与控制侧线圈的一个端点电连接，且基极还经由电阻R5与控制侧线圈的一个端点电连接，基极经由电阻R4与电平翻转电路电连接，且基极还经由电阻R6与电源VCC3电连接；电平翻转电路响应于激励信号而将开关三极管D1的基极的电压由高电平翻转为低电平。

其中，电平翻转电路11包括：电压比较器N，其中，电压比较器N的正极输入端与继电器的另一个端点的等电位点电连接，负极输入端与电源VCC2电连接，GND端接地，VCC端与电源VCC3电连接，输出端经由电阻R6与电源VCC3电连接。需要说明的是，电平翻转电路的实现方式并不限于上述一种结构，其他能够响应于激励信号而将电压由高电平翻转为低电平的电路均可替代上述电压比较器N而实现相同的功能，达到同样的效果。

延时电路4包括：电阻R3和电容C1，其中，电阻R3串接在电阻R4与电压比较器N的输出端之间；电容C1的一端经由电阻R4与开关三极管D1的基极电连接，另一端接地。

压降电路3为由多个二极管(D3～D6)以正向导通方向依次串联而成的恒压降电路，恒压降电路的正极与电源VCC1电连接，负极与继电器的控制侧线圈的一个端点电连接。

由于继电器控制侧线圈的吸合电压一般为12V，维持电压一般为8V左右，在本实施例中，可选地，电源VCC1为12V直流电源，VCC2为5V直流电源，VCC3为15V直流电源；电压比较器N输出的高电平使得开关三极管D1工作在导通状态，输出的低电平使得开关三极管D1工作在截至状态；激励信号端输出的高电平使得开关三极管D2工作在导通状态。当选用其他吸合电压和维持电压的继电器时，上述电源及相应的分压电阻、上拉电阻的的参数也将相应调整，在本实施例中不再一一赘述。

优选地，开关三极管D1和开关三极管D2均为NPN型三极管；也可以选用PNP型三极管，或者相应的场效应管来替代以实现第一开关电路、第二开关电路的功能。

下面对图3所示的继电器控制侧降压电路的工作过程进行说明。

参考图3，电阻R1、R2和R4、R5的作用相同，即为了使三极管D2、D1工作在饱和状态，阻值可根据电源和三极管的参数来确定；R6为上拉电阻，为保证电压比较器N的输出不受干扰，一般选择10k左右；R3和C1构成一个短时间储能电路RC，C1选择电解电容，原因是此电解电容中的能量是要维持D1的导通，也就是要保证继电器在吸合时12V的稳定供应，若选择的容量不够，就会出现在继电器还没有完全吸合电压就被切到了9V，这样就会有继电器不能牢固吸合的风险，因此这个RC的时间常数要选择够大，优选在1s～2s之间。

在图3中，通过开关三极管吸合与断开两种情况，可对压降电路₃中的四个硅二极管进行短路，当开关三极管D1吸合，四个硅二极管被短路掉，B点电压就为12V，供继电器吸合使用，当开关三极管D1断开，四个硅二极管接到电路中，由于管压降的存在，B点电压就会被降到9V左右，达到降压的目的。

在刚上电的瞬间，电路中除了四个硅二极管(D3～D6)之外都不工作，所以A点的电压为12V，因为每个硅二极管的压降大概为0.7V，所以B点的电压为9V，但是在下一个时刻，电路中的所有元件开始工作，由于比较器N的正极处连接到继电器线圈的另一端，即C端，因此，比较器N正极电压为9V，大于负极电压5V，因此比较器N输出为高电平，即如上图3所示被电阻R6上拉到15V，通过R3为C1充电，使D点的电压达到15V，此时，开关三极管D1导通，把D3～D6给短路掉，使B点电压达到继电器的吸合电压12V，此时继电器有了吸合电压12V，但是由于没有给继电器吸合信号，即开关三极管D2不导通，没有电流流过继电器的线圈，所以此时继电器还是断开的状态；对于整个电路本身来说工作在一个待机状态，若想要吸合继电器，则在激励信号端给一个激励信号高电平，此时开关三极管D2吸合，使C点的电压被拉低，C点的电压被拉低导致两个结果：

第一，继电器线圈上端接到12V，下端被拉到地，这样就会有一个电流流过继电器的线圈，使继电器吸合；

第二，C点电压拉低，低于比较器N负极的电压5V，导致比较器N输出一个低电平，无法继续为电容C1充电，那么，在电容C1的电耗完之后，导致开关三极管D1的基极被拉低，使开关三极管不导通，此时四个硅二极管D3～D6会重新接到电路中，使B点的电压降到9V左右，达到一个降压的目的，既能保证继电器的吸合，还可以控制温升。

在本实施例中还提供了一种继电器，继电器包括上述的继电器控制侧降压电路。该继电器通过继电器控制侧降压电路的降压，能够降低其发热量。

在本实施例中还提供了一种用电设备，用电设备包括上述的继电器控制侧降压电路。采用了该继电器控制侧降压电路后，用电设备的继电器发热量降低，在节能的同时，还提高了用电设备的使用寿命，降低了安全风险。

综上，通过本发明实施例提供的继电器控制侧降压电路、继电器及用电设备，利用压降电路和开关电路，实现继电器在吸合电压下吸合之后，再降到吸合电压以下、维持电压以上的电压继续为继电器供电，使继电器温升降低，增加其使用寿命和可靠性。本发明实施例提供的降压电路结构简单，使用的器件少，不需要单独开发一块板，直接板载到主板上即可，并且需要的空间很小，成本极低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种继电器控制侧降压电路，其特征在于，所述电路包括：第一开关电路、第二开关电路和压降电路，其中，

所述第一开关电路与所述压降电路在第一结点和第二结点处并联，所述第一结点与电源VCC1电连接，所述第二结点与继电器的控制侧线圈的一个端点电连接；所述第一开关电路包括：开关三极管D1、电平翻转电路、电阻R4、电阻R5和电阻R6，其中，所述开关三极管D1的集电极与所述电源VCC1电连接，发射极与所述控制侧线圈的一个端点电连接，且基极还经由电阻R5与所述控制侧线圈的一个端点电连接，基极经由电阻R4与所述电平翻转电路电连接，且基极还经由电阻R6与电源VCC3电连接；所述电平翻转电路响应于激励信号而将所述开关三极管D1的基极的电压由高电平翻转为低电平；所述电平翻转电路包括：电压比较器N，所述电压比较器N的正极输入端与所述控制侧线圈的另一个端点的等电位点电连接；

所述第二开关电路包括开关三极管D2，所述开关三极管D2的集电极分别与所述控制侧线圈的另一个端点和所述比较器N的正极输入端电连接，基极连接激励信号端，发射极接地；

其中，所述第一开关电路，响应于激励信号而关断，并在所述激励信号消失后接通；所述第二开关电路，响应于所述激励信号而接通，并在所述激励信号消失后关断。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：延时电路，所述延时电路与所述第一开关电路的激励端点电连接，以延迟所述第一开关电路对所述激励信号的响应。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述延时电路的时延大于1s。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述压降电路为恒压降电路，所述恒压降电路的电压降值小于所述继电器的吸合电压与维持电压的电压差值。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述恒压降电路由多个硅二极管或多个锗二极管串联而成。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二开关电路还包括：电阻R1和电阻R2，其中，

所述开关三极管D2的基极经由电阻R1与激励信号端电连接，且基极还经由电阻R2接地。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，

所述电压比较器N的负极输入端与电源VCC2电连接，GND端接地，VCC端与所述电源VCC3电连接，输出端经由所述电阻R6与所述电源VCC3电连接。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，延时电路包括：电阻R3和电容C1，其中，

所述电阻R3串接在所述电阻R4与所述电压比较器N的输出端之间；

所述电容C1的一端经由所述电阻R4与所述开关三极管D1的基极电连接，另一端接地。

9.一种继电器，其特征在于，所述继电器包括权利要求1至8中任一项所述的继电器控制侧降压电路。

10.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括如权利要求1至8中任一项所述的继电器控制侧降压电路。