CN109859988B - 一种继电器控制电路 - Google Patents

Abstract

一种继电器控制电路，其包括第一控制支路，第一控制支路包括：控制器，其用于生成用于控制继电器运行状态的交流控制信号；整流滤波电路，其用于对交流控制信号进行整流滤波，从而得到相应的直流控制信号；驱动电路，其用于根据直流控制信号生成相应的驱动信号，以驱动与之连接的继电器；故障检测电路，其用于根据整流滤波电路和/或驱动电路的运行状态生成相应的故障检测信号，并将故障检测信号传输至控制器。本继电器控制电路能够对整流滤波电路以及驱动电路的运行状态进行监测，这样也就可以及时地在电路存在异常时进行故障告警以及处理，这同样有助于提高控制电路的可靠性和稳定性。

Description

一种继电器控制电路

技术领域

本发明涉及继电器技术领域，具体地说，涉及一种继电器控制电路。

背景技术

电磁继电器是一种点控制器件，具有输入回路(又称线圈)和输出回路(又称触点)，其中输出回路与被控制系统(或装置)连接，输入回路与控制系统连接，广泛应用于电控领域，起自动调节、安全保护以及转换电路等作用。

继电器控制电路能够输出相应的信号至电磁继电器的线圈，从而控制触点的动作。然而，现有的继电器控制电路由于只是单纯的输出驱动信号至电磁继电器的线圈，因此当电磁继电器无法正常工作时，现有的继电器控制电路无法确定出上述故障原因。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种种继电器控制电路，所述控制电路包括第一控制支路，所述第一控制支路包括：

控制器，其用于生成用于控制继电器运行状态的交流控制信号；

整流滤波电路，其与所述控制器连接，用于对所述交流控制信号进行整流滤波，从而得到相应的直流控制信号；

驱动电路，其与所述整流滤波电路连接，用于根据所述直流控制信号生成相应的驱动信号，以驱动与之连接的继电器；

故障检测电路，其输入端与所述整流滤波电路或驱动电路连接，输出端与所述控制器连接，用于根据所述整流滤波电路和/或驱动电路的运行状态生成相应的故障检测信号，并将所述故障检测信号传输至所述控制器。

根据本发明的一个实施例，所述控制电路还包括与所述第一控制支路结构相同的第二控制支路，所述第一控制支路与第二控制支路形成双冗余结构。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制支路中的控制器与第二控制支路中的控制器之间传输有同步信号，所述第一控制支路中的控制器和第二控制支路的控制器根据所述同步信号生成并输出相互同步的交流控制信号。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制支路还包括：

第三二极管，其连接在所述整流滤波电路与驱动电路之间，所述第三二极管的正极与所述整流滤波电路的输出端连接，负极与所述驱动电路的输入端连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制支路与第二控制支路共用同一驱动电路。

根据本发明的一个实施例，所述驱动电路包括三极管驱动电路、光耦驱动电路或驱动芯片。

根据本发明的一个实施例，所述整流滤波电路包括：

直流滤波电路，其与所述控制器连接，用于将所述控制器所传输来的信号中所包含的直流信号滤除；

整流电路，其与所述直流滤波电路连接，用于将所述直流滤波电路所传输来的交流电转换为相应的直流电并传输至与之连接的驱动电路。

根据本发明的一个实施例，所述直流滤波电路包括：

直流滤波电容，其一端与所述控制器连接，另一端与所述整流电路连接。

根据本发明的一个实施例，所述整流电路包括：

第一二极管，其正极与所述直流滤波电路的输出端连接，负极形成所述整流电路的输出端；

第二二极管，其正极与地连接，负极与所述第一二极管的正极连接；

支撑电容，其一端与所述第一二极管的负极连接，另一端与地连接。

根据本发明的一个实施例，所述整流电路还包括：

第一电阻，其第一端与所述第一二极管的负极连接，第二端形成所述整流电路的输出端；

第二电阻，其第一端与所述第一电阻的第二端连接，第二端与地连接。

根据本发明的一个实施例，所述故障检测电路与所述整流滤波电路的输出端连接，用于将所述整流滤波电路的输出端电压反馈至所述控制器。

根据本发明的一个实施例，所述故障检测电路为导电线。

本发明所提供的继电器控制电路采用了完全独立的双冗余设计方式，其包含了两组结构相同并且可互换的控制支路，这样也就可以有效提高继电器控制电路的可靠性、安全性和稳定性。

同时，该继电器控制电路还能够对整流滤波电路以及驱动电路的运行状态进行监测，这样也就可以及时地在电路存在异常时进行故障告警以及处理，这同样有助于提高控制电路的可靠性和稳定性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的继电器控制电路的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的整流滤波电路和故障检测电路的电路原理图；

图3是根据本发明另一个实施例的继电器控制电路的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

现有的继电器控制电路所采用的继电器驱动方案通常包括：三极管驱动继电器方案、光耦驱动继电器方案以及集成电路驱动继电器方案。其中，在三极管驱动继电器方案中，微处理器会通过自身I/O端口输出高/低电平来控制三极管饱和导通与否来控制继电器线圈得电或失电；在光耦驱动继电器方案中，微处理器通过自身I/O端口输出高/低电平来控制光耦导通与否来控制继电器线圈得电或失电；而在集成电路驱动继电器方案中，微处理器则会通过自身I/O端口输出高/低电平来控制集成电路驱动器来控制继电器得电或失电。

现有的继电器控制电路在其微处理器存在故障时，无法确定微处理器的I/O端口所输出的电平状态(当微处理器存在故障时，其I/O端口所输出的可能为低电平信号，也可能为高电平信号)，这样也就会使得继电器的状态变得不可控，从而造成被控系统故障。

同时，现有的继电器控制电路无法检测自身所输出的驱动信号是否正常，当控制电路异常时无法触发相应的报警或反馈异常来进行处理。此外，现有的继电器控制电路的可靠性较低，无法满足轨道交通的高可靠性、高安全性的应用要求。

针对现有继电器控制电路所存在的上述问题，本发明提供了一种新的继电器控制电路。其中，图1示出了本实施例中该继电器控制电路的结构示意图。

如图1所示，本实施例所提供的继电器控制电路优选地包括两路结构相同的控制支路(即第一控制支路100和第二控制支路200)，第一控制支路100和第二控制支路200均与继电器105连接，其能够生成并输出相应的驱动信号，以驱动继电器105运行。

本实施例中，第一控制支路100与第二控制支路200能够形成双冗余结构，这样当其中一路控制支路存在异常时另一路控制支路仍能够正常工作，这样也就保证了仍能够有效驱动继电器105运行，保证了控制支路的异常不会对被控系统造成影响，从而提高了系统继电器控制电路的可靠性、安全性和稳定性。

由于本实施例所提供的继电器控制电路所包含的两路控制支路的结构相同，因此为了更加方便的描述该继电器控制电路的功能、原理以及优点，以下以第一控制支路100为例来对该继电器控制电路作进一步的说明。

如图1所示，本实施例中，第一控制支路100优选地包括：控制器101、整流滤波电路102、故障检测电路103以及驱动电路104。其中，控制器101用于生成用于控制继电器104运行状态的交流控制信号。具体地，本实施例中，控制器101所生成交流控制信号优选地为交流脉冲信号。当然，在本发明的其它实施例中，控制器101所生成的控制信号还可以为其它合理形式的交流信号，本发明不限于此。

整流滤波电路102与控制器101连接，其能够对控制器101所传输来的交流控制信号进行整流滤波，从而得到相应的直流控制信号。驱动电路104与整流滤波电路102连接，其能够对整流滤波电路102所传输来的直流控制信号进行功率转换，从而生成相应的驱动信号。驱动电路104可以将上述驱动信号传输至与之连接的继电器线圈，从而控制继电器触点的状态，进而控制继电器的通断状态。

需要指出的是，在本发明的不同实施例中，驱动电路104可以根据实际需要采用不同合理形式的电路或器件来实现，本发明不限于此。例如，在本发明的一个实施例中，驱动电路104可以采用三极管驱动电路、光耦驱动电路或是驱动芯片来实现，本发明不限于此。

图2示出了本实施例中整流滤波电路和故障检测电路的电路原理图。

本实施例中，整流滤波电路包括直流滤波电路和整流电路。其中，直流滤波电路与控制器连接，其能够将控制器所传输来的信号中所包含的直流信号滤除。整流电路与直流滤波电路连接，其能够将直流滤波电路所传输来的交流电转换为相应的交流电并传输至与之连接的驱动电路。

如图2所示，直流滤波电路优选地包括直流滤波电容C1。直流滤波电容C1的一端与控制器101连接，以接收控制器101所传输来的交流控制信号A_PWM_IN。直流滤波电容C1的另一端与整流电路连接，由于直流滤波电容对于直流信号来说相当于断路而对于交流信号来说相当于短路，因此直流滤波电容C1也就可以有效地将交流控制信号A_PWM_IN中的直流信号滤除。

当然，在本发明的其它实施例中，直流滤波电路还可以采用其它合理的电路或器件来实现，本发明不限于此。

整流电路包括：第一二极管V1、第二二极管V2和支撑电容C2。第一二极管V1的正极与直流滤波电路(即直流滤波电容C1)的输出端连接。第二二极管V2的正极与地GND连接，负极与第一二极管V1的正极连接。支撑电容C2的一端与第一二极管V1的负极连接，另一端与地GND连接。

由于第一二极管V1的正向导通、反向截止的特性，直流滤波电容C1所传输来的交流控制信号将会被整流为直流信号。支撑电容C2连接在第一二极管V1的输出端与地GND之间，其能够对第一二极管V1所输出的直流信号进行平滑滤波。

本实施例中，可选地，整流滤波电路还可以包括：第一电阻R2和/或第二电阻R3。第一电阻R2的第一端与第一二极管V1的输出端连接，第二端形成整流滤波电路的输出端。第二电阻R3的第一端与第一电阻R3的第二端连接，第二端与地GND连接。

第一电阻R2能够对第一二极管V1所输出的直流信号进行限流，同时，第一电阻R2和第二电阻R3还可以形成分压电路，以使得整流滤波电路所输出的直流信号的电压能够满足后续电流的要求。

本实施例中，故障检测电路103与整流滤波电路102的输出端连接，其能够将整流滤波电路的输出端电压反馈至控制器101，这样控制器101也就可以根据整流滤波电路102的输出端电压来确定整流滤波电路102的运行状态。

如图2所示，本实施例中，故障检测电路103优选地采用导电线来实现。当然，在本发明的其它实施例中，故障检测电路103还可以采用其它合理的电路或器件来实现，本发明不限于此。

从图2可以看出，对于本实施例所提供的继电器控制电路来说，如果其控制器101出现故障，那么控制器101所输出的信号将会为直流信号，而由于直流滤波电容C1的滤波作用，整流滤波电路所输出的信号将持续为低电平信号，这样也就使得整个继电器控制支路的输出信号持续为低电平信号。

相较于现有的继电器控制电路由于控制器出现故障时自身I/O端口输出电平不可控而容易造成继电器误动作，本实施例所提提供的继电器控制支路在控制器存在故障时能够将自身输出的信号的电压持续维持在低电压，这样也就避免了继电器误动作的问题。

本实施例中，故障检测电路103能够将整流滤波电路102的输出端电压及时、准确地反馈至控制器101，这样控制器101也就可以实时地获取到整流滤波电路102的电平状态。具体地，本实施例中，控制器101能够根据自身所输出的交流控制信号判断整流滤波电路102的输出端电压是否正常，进而判断整流滤波电路102的运行状态。

例如，如果控制器101所输出的为一交流控制信号，那么如果整流滤波电路102正常工作，整流滤波电路102的输出端电平则应为一高电平。控制器101如果获取到的整流滤波电路102的输出端电平为高电平，那么也就表示此时整理滤波电路工作状态正常；而控制器如果获取到的整流滤波电路102的输出端电平为低电平，那么也就表示此时整流滤波电路工作状态存在异常。

相较于现有的继电器控制电路在电路存在异常时无法进行故障的反馈，本实施例所提供的继电器控制电路能够通过故障检测来确定出整流滤波电路的运行状态，这样控制器101也就可以及时地对电路异常进行告警或处理。

由于第一控制支路100的输出端与第二控制支路200的输出端连接，如果其中一路控制支路存在异常而另一路控制支路正常的话，那么这两条控制支路的输出端口之间将会存在电压差。为了避免异常控制支路的输出端的电压影响正常控制支路输出端口的电压，本实施例中，各条控制支路还可以包括一二极管(即第三二极管V3)。第三二极管V3的正极与第一电阻R2的第二端连接，负极与驱动电路连接。

同时，由于第一控制支路100的输出端与第二控制支路200的输出端连接，因此为了保证继电器105能够正常工作，本实施例中，第一控制支路100中的控制器与第二控制支路200中的控制器之间传输有同步信号，这样第一控制支路100以及第二控制支路200中的控制器也就可以生成并输出相互同步的交流控制信号。

本实施例中，第一控制支路100中的控制器与第二控制支路200中的控制器之间优选地采用SPI进行数据交互。当然，在本发明的其它实施例中，第一控制支路100中的控制器与第二控制支路200中的控制器之间的数据交互方式还可以采用其它合理方式，本发明不限于此。

需要指出的是，在本发明的其它实施例中，为了进一步简化继电器控制电路的电路结构并降低电路成本，第一控制支路100与第二控制支路200还可以共用同一驱动电路。

同时，还需要指出的是，在本发明的其它实施例中，故障检测电路103的输入端还可以与驱动电路的输出端连接，即形成如图3所示的电路结构。对于图3所示的继电器控制电路来说，控制器101能够根据故障检测电路103所传输来的反馈信号来判断整流滤波电路102与驱动电路104所构成的电路整体是否存在异常，其原理以及过程与上述图1所涉及的内容类似，故在此不再进行赘述。

当然，在本发明的其它实施例中，根据实际需要，该继电器驱动电路还可以仅包含一路控制支路，本发明不限于此。

从上述描述中可以看出，本发明所提供的继电器控制电路采用了完全独立的双冗余设计方式，其包含了两组结构相同并且可互换的控制支路，这样也就可以有效提高继电器控制电路的可靠性、安全性和稳定性。

同时，该继电器控制电路还能够对整流滤波电路以及驱动电路的运行状态进行监测，这样也就可以及时地在电路存在异常时进行故障告警以及处理，这同样有助于提高控制电路的可靠性和稳定性。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (10)

1.一种继电器控制电路，其特征在于，所述控制电路包括第一控制支路和与所述第一控制支路结构相同的第二控制支路，所述第一控制支路与第二控制支路形成双冗余结构，所述第一控制支路包括：

控制器，其用于生成用于控制继电器运行状态的交流控制信号；

整流滤波电路，其与所述控制器连接，用于对所述交流控制信号进行整流滤波，从而得到相应的直流控制信号；

驱动电路，其与所述整流滤波电路连接，用于根据所述直流控制信号生成相应的驱动信号，以驱动与之连接的继电器；

故障检测电路，其输入端与所述整流滤波电路或驱动电路连接，输出端与所述控制器连接，用于根据所述整流滤波电路和/或驱动电路的运行状态生成相应的故障检测信号，并将所述故障检测信号传输至所述控制器；

其中，所述第一控制支路中的控制器与第二控制支路中的控制器之间传输有同步信号，所述第一控制支路中的控制器和第二控制支路的控制器根据所述同步信号生成并输出相互同步的交流控制信号。

2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一控制支路还包括：

第三二极管，其连接在所述整流滤波电路与驱动电路之间，所述第三二极管的正极与所述整流滤波电路的输出端连接，负极与所述驱动电路的输入端连接。

3.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一控制支路与第二控制支路共用同一驱动电路。

4.如权利要求1～3中任一项所述的控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括三极管驱动电路、光耦驱动电路或驱动芯片。

5.如权利要求1～3中任一项所述的控制电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括：

直流滤波电路，其与所述控制器连接，用于将所述控制器所传输来的信号中所包含的直流信号滤除；

整流电路，其与所述直流滤波电路连接，用于将所述直流滤波电路所传输来的交流电转换为相应的直流电并传输至与之连接的驱动电路。

6.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述直流滤波电路包括：

直流滤波电容，其一端与所述控制器连接，另一端与所述整流电路连接。

7.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述整流电路包括：

第一二极管，其正极与所述直流滤波电路的输出端连接，负极形成所述整流电路的输出端；

第二二极管，其正极与地连接，负极与所述第一二极管的正极连接；

支撑电容，其一端与所述第一二极管的负极连接，另一端与地连接。

8.如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述整流电路还包括：

第一电阻，其第一端与所述第一二极管的负极连接，第二端形成所述整流电路的输出端；

第二电阻，其第一端与所述第一电阻的第二端连接，第二端与地连接。

9.如权利要求1～3中任一项所述的控制电路，其特征在于，所述故障检测电路与所述整流滤波电路的输出端连接，用于将所述整流滤波电路的输出端电压反馈至所述控制器。

10.如权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述故障检测电路为导电线。

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