CN111384935A - 一种开关驱动电路、方法及开关电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关驱动电路、方法及开关电路。前级过零检测电路检测继电器输入的信号波形的过零点，生成第一过零检测信号；后级过零检测电路检测继电器输出的信号波形的过零点，生成第二过零检测信号；控制电路根据第一过零检测信号和第二过零检测信号的比对结果确定继电器的延后驱动时间或提前驱动时间，并根据延后驱动时间或提前驱动时间调整继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动继电器。可见，本申请可根据继电器的实际动作时间自适应调整继电器的驱动控制时间，以达到在过零点驱动继电器的控制目的，从而避免过零检测效果失效，起到有效保护电路器件的作用。

Description

一种开关驱动电路、方法及开关电路

技术领域

本发明涉及智能开关应用领域，特别是涉及一种开关驱动电路、方法及开关电路。

背景技术

目前，为了避免因瞬间启动电流过大导致开关电路中的继电器烧坏或损坏其它电路器件，通常采用过零检测原理实现开关电路中的继电器在电流过零处动作，以有效保护电路器件。具体地，开关电路的过零检测原理为：在继电器每次动作之前，均检测继电器输入的电流波形在本周期的过零点时间，以根据电流波形的过零点时间及其波形周期时间确定继电器在下一周期的过零点驱动时间，从而实现继电器在电流过零处动作。

但是，不同继电器之间具有物理差异，即便是同一批次的继电器之间同样具有物理差异，导致不同继电器针对相同的过零点驱动时间的动作时间有所差异，即继电器可能存在3种过零检测驱动结果：继电器在电流过零处准确动作；继电器延后动作；继电器提前动作，但继电器延后或提前动作均会导致过零检测效果失效，无法很好地起到保护电路器件的作用。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关驱动电路、方法及开关电路，可根据继电器的实际动作时间自适应调整继电器的驱动控制时间，以达到在过零点驱动继电器的控制目的，从而避免过零检测效果失效，起到有效保护电路器件的作用。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种开关驱动电路，应用于包含继电器的开关电路，包括：

与所述继电器的输入端连接的前级过零检测电路，用于检测所述继电器输入的信号波形的过零点，生成第一过零检测信号；

与所述继电器的输出端连接的后级过零检测电路，用于检测所述继电器输出的信号波形的过零点，生成第二过零检测信号；

分别与所述前级过零检测电路和所述后级过零检测电路连接的控制电路，用于根据所述第一过零检测信号和所述第二过零检测信号的比对结果确定所述继电器的延后驱动时间或提前驱动时间，并根据所述延后驱动时间或提前驱动时间调整所述继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动所述继电器。

优选地，所述前级过零检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管及光电耦合器；所述光电耦合器包括发光二极管和光耦三极管；其中：

所述继电器的输入波形正端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阳极连接，所述继电器的输入波形负端分别与所述第三二极管的阴极和所述第四二极管的阳极连接，所述发光二极管的阳极分别与所述第一二极管的阳极和所述第三二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极分别与所述第二二极管的阴极和所述第四二极管的阴极连接，所述光耦三极管的集电极接入预设直流电压，所述光耦三极管的发射极与所述第二电阻的第一端连接且公共端与所述控制电路连接，所述第二电阻的第二端接地。

优选地，所述后级过零检测电路与所述前级过零检测电路的结构相同。

优选地，所述控制电路具体用于在所述继电器动作后，若所述第二过零检测信号在所述第一过零检测信号对应的零点开始时间之前已存在检测脉冲信号，则确定所述继电器提前动作，并根据T＝T+(T0-T1)调整所述继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动所述继电器；

其中，T为所述继电器的驱动时间设定值；T0为在所述继电器动作后，所述前级过零检测电路对应的零点开始时间；T1为在所述继电器动作后，所述后级过零检测电路对应的零点开始时间。

优选地，所述控制电路具体用于在所述继电器动作后，若所述第二过零检测信号在所述第一过零检测信号对应的零点开始时间之后一段时间才存在检测脉冲信号，则确定所述继电器延后动作，并根据T＝T-(T2-T0)调整所述继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动所述继电器；

其中，T为所述继电器的驱动时间设定值；T0为在所述继电器动作后，所述前级过零检测电路对应的零点开始时间；T2为在所述继电器动作后，所述后级过零检测电路对应的零点开始时间。

优选地，所述控制电路还用于在所述继电器动作后，若所述第一过零检测信号和所述第二过零检测信号对应的零点开始时间一致，则确定所述继电器在过零点动作。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种开关驱动方法，应用于上述任一种开关驱动电路，包括：

前级过零检测电路检测所述继电器输入的信号波形的过零点，生成第一过零检测信号；

后级过零检测电路检测所述继电器输出的信号波形的过零点，生成第二过零检测信号；

控制电路根据所述第一过零检测信号和所述第二过零检测信号的比对结果确定所述继电器的延后驱动时间或提前驱动时间，并根据所述延后驱动时间或提前驱动时间调整所述继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动所述继电器。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种开关电路，包括继电器，还包括上述任一种开关驱动电路。

本发明提供了一种开关驱动电路，包括前级过零检测电路、后级过零检测电路及控制电路。前级过零检测电路检测继电器输入的信号波形的过零点，生成第一过零检测信号；后级过零检测电路检测继电器输出的信号波形的过零点，生成第二过零检测信号；控制电路根据第一过零检测信号和第二过零检测信号的比对结果确定继电器的延后驱动时间或提前驱动时间，并根据延后驱动时间或提前驱动时间调整继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动继电器。可见，本申请可根据继电器的实际动作时间自适应调整继电器的驱动控制时间，以达到在过零点驱动继电器的控制目的，从而避免过零检测效果失效，起到有效保护电路器件的作用。

本发明还提供了一种开关驱动方法及开关电路，与上述开关驱动电路具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的一种开关驱动电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种前级过零检测电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种继电器在过零点动作时，前后级过零检测信号的对比图；

图4为本发明实施例提供的一种在继电器提前动作时，前后级过零检测信号的对比图；

图5为本发明实施例提供的一种在继电器延后动作时，前后级过零检测信号的对比图；

图6为本发明实施例提供的一种开关驱动方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种开关驱动电路、方法及开关电路，可根据继电器的实际动作时间自适应调整继电器的驱动控制时间，以达到在过零点驱动继电器的控制目的，从而避免过零检测效果失效，起到有效保护电路器件的作用。

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做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。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种开关驱动电路的结构示意图。

该开关驱动电路应用于包含继电器的开关电路，包括：

与继电器的输入端连接的前级过零检测电路1，用于检测继电器输入的信号波形的过零点，生成第一过零检测信号；

与继电器的输出端连接的后级过零检测电路2，用于检测继电器输出的信号波形的过零点，生成第二过零检测信号；

分别与前级过零检测电路1和后级过零检测电路2连接的控制电路3，用于根据第一过零检测信号和第二过零检测信号的比对结果确定继电器的延后驱动时间或提前驱动时间，并根据延后驱动时间或提前驱动时间调整继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动继电器。

具体地，本申请的开关驱动电路包括前级过零检测电路1、后级过零检测电路2及控制电路3，其工作原理为：

前级过零检测电路1在接收到继电器输入的周期性变化的信号波形后，可检测继电器输入的信号波形的过零点，生成第一过零检测信号至控制电路3。同样地，在继电器开启后，后级过零检测电路2可接收到继电器输出的信号波形，并检测继电器输出的信号波形的过零点，生成第二过零检测信号至控制电路3。

可以理解的是，在继电器的不同动作情况(在电流过零处准确动作/延后动作/提前动作)下，第一过零检测信号和第二过零检测信号的信号比对情况有所不同，所以本申请的控制电路3可根据第一过零检测信号和第二过零检测信号的比对结果确定继电器的实际动作情况，并在继电器延后动作时，根据第一过零检测信号和第二过零检测信号的比对结果确定出继电器的延后驱动时间，目的是根据继电器的延后驱动时间调整继电器下次的驱动时间，以在下次驱动继电器时实现在电流过零点驱动继电器；同理，在继电器提前动作时，根据第一过零检测信号和第二过零检测信号的比对结果确定出继电器的提前驱动时间，目的是根据继电器的提前驱动时间调整继电器下次的驱动时间，以在下次驱动继电器时实现在电流过零点驱动继电器，起到有效保护电路器件的作用。

此外，本申请的控制电路3可采用硬件电路搭建实现，也可直接采用MCU(MicroController Unit，微控制单元)编程实现，本申请在此不做特别地限定。

本发明提供了一种开关驱动电路，包括前级过零检测电路、后级过零检测电路及控制电路。前级过零检测电路检测继电器输入的信号波形的过零点，生成第一过零检测信号；后级过零检测电路检测继电器输出的信号波形的过零点，生成第二过零检测信号；控制电路根据第一过零检测信号和第二过零检测信号的比对结果确定继电器的延后驱动时间或提前驱动时间，并根据延后驱动时间或提前驱动时间调整继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动继电器。可见，本申请可根据继电器的实际动作时间自适应调整继电器的驱动控制时间，以达到在过零点驱动继电器的控制目的，从而避免过零检测效果失效，起到有效保护电路器件的作用。

在上述实施例的基础上：

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种前级过零检测电路的结构示意图。

作为一种可选的实施例，前级过零检测电路1包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4及光电耦合器U1；光电耦合器U1包括发光二极管和光耦三极管；其中：

继电器的输入波形正端与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端分别与第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阳极连接，继电器的输入波形负端分别与第三二极管D3的阴极和第四二极管D4的阳极连接，发光二极管的阳极分别与第一二极管D1的阳极和第三二极管D3的阳极连接，发光二极管的阴极分别与第二二极管D2的阴极和第四二极管D4的阴极连接，光耦三极管的集电极接入预设直流电压，光耦三极管的发射极与第二电阻R2的第一端连接且公共端与控制电路3连接，第二电阻R2的第二端接地。

具体地，本申请的前级过零检测电路1包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4及光电耦合器U1，其工作原理为：

通常情况下，继电器输入的是50Hz的市电波形，当市电波形为正波形时，光电耦合器U1的发光二极管发光，光电耦合器U1的光耦三极管导通，第二电阻R2的第一端输出约+5V的高电平信号；当市电波形为负波形时，光电耦合器U1的发光二极管不发光，光电耦合器U1的光耦三极管断开，第二电阻R2的第一端输出低电平信号，则第一过零检测信号为脉冲波形。

作为一种可选的实施例，后级过零检测电路2与前级过零检测电路1的结构相同。

具体地，后级过零检测电路2包括第三电阻、第四电阻、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管及第二光电耦合器；第二光电耦合器包括第二发光二极管和第二光耦三极管；其中：

继电器的输出波形正端与第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端分别与第五二极管的阴极和第六二极管的阳极连接，继电器的输出波形负端分别与第七二极管的阴极和第八二极管的阳极连接，第二发光二极管的阳极分别与第五二极管的阳极和第七二极管的阳极连接，第二发光二极管的阴极分别与第六二极管的阴极和第八二极管的阴极连接，第二光耦三极管的集电极接入预设直流电压，第二光耦三极管的发射极与第四电阻的第一端连接且公共端与控制电路3连接，第四电阻的第二端接地。

需要说明的是，本申请的后级过零检测电路2与前级过零检测电路1的结构相同，即二者采用相同的过零检测原理进行信号波形的过零检测，便于二者生成的过零检测信号对比。

作为一种可选的实施例，控制电路3具体用于在继电器动作后，若第二过零检测信号在第一过零检测信号对应的零点开始时间之前已存在检测脉冲信号，则确定继电器提前动作，并根据T＝T+(T0-T1)调整继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动继电器；

其中，T为继电器的驱动时间设定值；T0为在继电器动作后，前级过零检测电路对应的零点开始时间；T1为在继电器动作后，后级过零检测电路对应的零点开始时间。

具体地，若继电器在过零点动作，则针对本次继电器动作，第一过零检测信号对应的零点开始时间与第二过零检测信号对应的零点开始时间一致，即第一过零检测信号和第二过零检测信号对应的过零点相位重合，如图3所示。

基于此，可以理解的是，若第二过零检测信号在第一过零检测信号对应的零点开始时间之前已存在检测脉冲信号，如图4所示，则说明继电器提前动作，且继电器提前动作的时间为：针对本次继电器动作，前级过零检测电路对应的零点开始时间T0－针对本次继电器动作，后级过零检测电路对应的零点开始时间T1，所以若想下次驱动继电器时使继电器在过零点动作，则需要在下次驱动继电器时，将下次驱动继电器原本的设定时间T延后(T0-T1)再驱动继电器，即将下次驱动继电器的时间设定为T＝T+(T0-T1)，从而实现在电流过零点驱动继电器。

作为一种可选的实施例，控制电路3具体用于在继电器动作后，若第二过零检测信号在第一过零检测信号对应的零点开始时间之后一段时间才存在检测脉冲信号，则确定继电器延后动作，并根据T＝T-(T2-T0)调整继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动继电器；

其中，T为继电器的驱动时间设定值；T0为在继电器动作后，前级过零检测电路对应的零点开始时间；T2为在继电器动作后，后级过零检测电路对应的零点开始时间。

具体地，基于上述图3的介绍，可以理解的是，若第二过零检测信号在第一过零检测信号对应的零点开始时间之后一段时间才存在检测脉冲信号，如图5所示，则说明继电器延后动作，且继电器延后动作的时间为：针对本次继电器动作，后级过零检测电路对应的零点开始时间T2－针对本次继电器动作，前级过零检测电路对应的零点开始时间T0，所以若想下次驱动继电器时使继电器在过零点动作，则需要在下次驱动继电器时，将下次驱动继电器原本的设定时间T提前(T2-T0)驱动继电器，即将下次驱动继电器的时间设定为T＝T-(T2-T0)，从而实现在电流过零点驱动继电器。

作为一种可选的实施例，控制电路3还用于在继电器动作后，若第一过零检测信号和第二过零检测信号对应的零点开始时间一致，则确定继电器在过零点动作。

进一步地，考虑到继电器在过零点动作后，针对本次继电器动作，第一过零检测信号对应的零点开始时间与第二过零检测信号对应的零点开始时间一致，所以本申请的控制电路3还可在继电器动作后，若第一过零检测信号和第二过零检测信号对应的零点开始时间一致，则确定继电器在过零点动作。

请参照图6，图6为本发明实施例提供的一种开关驱动方法的流程图。

该开关驱动方法应用于上述任一种开关驱动电路，包括：

步骤S1：前级过零检测电路检测继电器输入的信号波形的过零点，生成第一过零检测信号。

步骤S2：后级过零检测电路检测继电器输出的信号波形的过零点，生成第二过零检测信号。

步骤S3：控制电路根据第一过零检测信号和第二过零检测信号的比对结果确定继电器的延后驱动时间或提前驱动时间，并根据延后驱动时间或提前驱动时间调整继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动继电器。

本申请提供的开关驱动方法的介绍请参考上述开关驱动电路的实施例，本申请在此不再赘述。

本申请还提供了一种开关电路，包括继电器，还包括上述任一种开关驱动电路。

本申请提供的开关电路的介绍请参考上述开关驱动电路的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，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“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种开关驱动电路，其特征在于，应用于包含继电器的开关电路，包括：

与所述继电器的输入端连接的前级过零检测电路，用于检测所述继电器输入的信号波形的过零点，生成第一过零检测信号；

与所述继电器的输出端连接的后级过零检测电路，用于检测所述继电器输出的信号波形的过零点，生成第二过零检测信号；

分别与所述前级过零检测电路和所述后级过零检测电路连接的控制电路，用于根据所述第一过零检测信号和所述第二过零检测信号的比对结果确定所述继电器的延后驱动时间或提前驱动时间，并根据所述延后驱动时间或提前驱动时间调整所述继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动所述继电器。

2.如权利要求1所述的开关驱动电路，其特征在于，所述前级过零检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管及光电耦合器；所述光电耦合器包括发光二极管和光耦三极管；其中：

所述继电器的输入波形正端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阳极连接，所述继电器的输入波形负端分别与所述第三二极管的阴极和所述第四二极管的阳极连接，所述发光二极管的阳极分别与所述第一二极管的阳极和所述第三二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极分别与所述第二二极管的阴极和所述第四二极管的阴极连接，所述光耦三极管的集电极接入预设直流电压，所述光耦三极管的发射极与所述第二电阻的第一端连接且公共端与所述控制电路连接，所述第二电阻的第二端接地。

3.如权利要求2所述的开关驱动电路，其特征在于，所述后级过零检测电路与所述前级过零检测电路的结构相同。

4.如权利要求1-3任一项所述的开关驱动电路，其特征在于，所述控制电路具体用于在所述继电器动作后，若所述第二过零检测信号在所述第一过零检测信号对应的零点开始时间之前已存在检测脉冲信号，则确定所述继电器提前动作，并根据T＝T+(T0-T1)调整所述继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动所述继电器；

其中，T为所述继电器的驱动时间设定值；T0为在所述继电器动作后，所述前级过零检测电路对应的零点开始时间；T1为在所述继电器动作后，所述后级过零检测电路对应的零点开始时间。

5.如权利要求1-3任一项所述的开关驱动电路，其特征在于，所述控制电路具体用于在所述继电器动作后，若所述第二过零检测信号在所述第一过零检测信号对应的零点开始时间之后一段时间才存在检测脉冲信号，则确定所述继电器延后动作，并根据T＝T-(T2-T0)调整所述继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动所述继电器；

其中，T为所述继电器的驱动时间设定值；T0为在所述继电器动作后，所述前级过零检测电路对应的零点开始时间；T2为在所述继电器动作后，所述后级过零检测电路对应的零点开始时间。

6.如权利要求1-3任一项所述的开关驱动电路，其特征在于，所述控制电路还用于在所述继电器动作后，若所述第一过零检测信号和所述第二过零检测信号对应的零点开始时间一致，则确定所述继电器在过零点动作。

7.一种开关驱动方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一项所述的开关驱动电路，包括：

前级过零检测电路检测所述继电器输入的信号波形的过零点，生成第一过零检测信号；

后级过零检测电路检测所述继电器输出的信号波形的过零点，生成第二过零检测信号；

控制电路根据所述第一过零检测信号和所述第二过零检测信号的比对结果确定所述继电器的延后驱动时间或提前驱动时间，并根据所述延后驱动时间或提前驱动时间调整所述继电器下次的驱动时间，以在过零点驱动所述继电器。

8.一种开关电路，其特征在于，包括继电器，还包括如权利要求1-6任一项所述的开关驱动电路。

Images