CN111403238A

CN111403238A - 继电器的驱动电路

Info

Publication number: CN111403238A
Application number: CN202010142800.2A
Authority: CN
Inventors: 吴文勇; 钟天禄; 张志军; 陈虢; 林帆
Original assignee: Xiamen Hualian Electronics Co Ltd
Current assignee: Xiamen Hualian Electronics Co Ltd
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2040-03-04
Also published as: CN111403238B

Abstract

本发明公开了一种继电器的驱动电路，所述继电器包括激励线圈和保持线圈，所述驱动电路包括：驱动单元、定时开关单元和正反馈单元，所述驱动单元与所述激励线圈相连，所述驱动单元用于驱动所述激励线圈通电或断电；所述定时开关单元与所述正反馈单元相连，所述正反馈单元与所述驱动单元相连，所述定时开关单元在上电时导通以使所述正反馈单元关断，以便控制所述驱动单元进行工作，所述正反馈单元在所述定时开关单元导通且处于放大区时开始导通，以使所述定时开关单元关断，以便控制所述驱动单元快速停止工作，从而降低MOS管的功率损耗，以提高其使用寿命。

Description

继电器的驱动电路

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，特别涉及一种继电器的驱动电路。

背景技术

相关技术中，继电器激励电路通常采用普通的RC定时电路驱动开关，由于电容的充放电特性，电容在即将充满电时，电压上升速度变慢，使得电容在充电一定时间后，电阻两端的电压下降速度变得缓慢，大大增加了MOS管的关断时间，使得MOS管在关断过程的功率损耗增加，从而影响MOS管的使用寿命。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种继电器的驱动电路，通过增加正反馈单元，大大缩短MOS管的关断时间，从而降低MOS管的功率损耗，以提高其使用寿命。

为达到上述目的，本发明提出的一种继电器的驱动电路，所述继电器包括激励线圈和保持线圈，所述驱动电路包括：驱动单元，所述驱动单元与所述激励线圈相连，所述驱动单元用于驱动所述激励线圈通电或断电；定时开关单元和正反馈单元，所述定时开关单元与所述正反馈单元相连，所述正反馈单元与所述驱动单元相连，所述定时开关单元在上电时导通以使所述正反馈单元关断，以便控制所述驱动单元进行工作，所述正反馈单元在所述定时开关单元导通且处于放大区时开始导通，以使所述定时开关单元关断，以便控制所述驱动单元快速停止工作。

根据本发明提出的继电器的驱动电路，通过定时开关单元在上电时导通以使正反馈单元关断，以便控制驱动单元进行工作，正反馈单元在定时开关单元导通且处于放大区时开始导通，以使定时开关单元关断，以便控制驱动单元快速停止工作；由此，通过正反馈单元控制定时开关单元关断，以便快速控制驱动单元停止工作，从而降低MOS管的功率损耗，以提高其使用寿命。

另外，根据本发明上述提出的继电器的驱动电路还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，所述定时开关单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端连接到电源；第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电容的另一端相连且具有第一节点，所述第二电阻的另一端接地；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与所述正反馈单元相连；第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一节点相连，所述第一三极管的集电极与所述第三电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极与所述正反馈单元相连。

具体地，所述正反馈单元包括：第四电阻，所述第四电阻的一端分别与所述第三电阻的另一端和所述第一三极管的集电极相连；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第五电阻的另一端接地；第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第二节点相连，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的发射极相连且具有第三节点；第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，所述第六电阻的另一端分别与所述第一电阻的一端和所述第三电阻的一端相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第三节点相连，所述第七电阻的另一端接地。

具体地，所述驱动单元包括：第二电容，所述第二电容的一端分别与所述第二三极管的集电极和所述第六电阻的一端相连，所述第二电容的另一端接地；MOS管，所述MOS管的栅极分别与所述第二电容的一端和所述第二三极管的集电极相连，所述MOS管的漏极连接到所述激励线圈，所述MOS管的源极接地。

可选地，所述MOS管为NMOS管。

可选地，所述第一三极管和所述第二三极管均为NPN三极管。

可选地，所述定时开关单元还包括：稳压管，所述稳压管的阳极与所述第二电阻的另一端相连，所述稳压管的阴极与所述第一电阻的一端相连。

可选地，所述继电器的驱动电路，还包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极连接到所述电源，所述第一二极管的阴极连接到所述激励线圈；第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第八电阻的另一端与所述第一电阻的一端相连。

可选地，所述激励线圈的两端并联有第二二极管。

可选地，所述激励线圈通电时用于驱动所述继电器的开关触点闭合，所述保持线圈通电时用于保持所述继电器的开关触点处于闭合状态。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的继电器的驱动电路的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

MOS管在工作过程中的主要损耗为开启过程损耗、工作过程损耗和关断过程损耗，现有的低成本继电器激励电路主要采用普通的RC定时电路驱动开关，RC定时电路主要包括电阻、电容和MOS管；此电路在开启过程的损耗极小，可忽略，但是由于电容的充放电特性，其关断时间较长，导致其在关断过程中产生较大的损耗，容易引起MOS管失效；为此，本发明提出一种继电器的驱动电路，通过定时开关单元在上电时导通以使正反馈单元关断，以便控制驱动单元进行工作，正反馈单元在定时开关单元导通且处于放大区时开始导通，以使定时开关单元关断，以便控制驱动单元快速停止工作；由此，通过正反馈单元控制定时开关单元关断，以便快速控制驱动单元停止工作，从而降低MOS管的功率损耗，以提高其使用寿命。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参考图1所示，本发明实施例提出的继电器的驱动电路，其中继电器包括激励线圈COIL1和保持线圈，驱动电路包括驱动单元100、正反馈单元200和定时开关单元300。

其中，驱动单元100与继电器的激励线圈COIL1相连，驱动单元100用于驱动激励线圈COIL1通电或断电。

具体地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，该驱动单元100包括第二电容C2和MOS管Q3，第二电容C2的一端分别与第二三极管Q2的集电极和第六电阻R6的一端相连，第二电容C2的另一端接地GND；MOS管Q3的栅极分别与第二电容C2的一端和第二三极管Q2的集电极相连，MOS管Q3的漏极连接到激励线圈COIL2，MOS管Q3的源极接地GND。

也就是说，驱动电路100通过MOS管Q3的导通或截止控制激励线圈COIL2是否有电流流过，进而控制继电器释放(OFF)或吸合(ON)；当MOS管Q3导通时，激励线圈COIL2有电流流过，继电器吸合(ON)，当MOS管Q3截止时，激励线圈COIL2无电流流过，继电器释放(OFF)。

其中，定时开关单元300与正反馈单元200相连，正反馈单元200与驱动单元100相连，定时开关单元300在上电时导通以使正反馈单元200关断，以便控制驱动单元100进行工作，正反馈单元200在定时开关单元300导通且处于放大区时开始导通，以使定时开关单元300关断，以便控制驱动单元100快速停止工作。

具体地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，该定时开关单元300包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一三极管Q1，第一电阻R1的一端连接到电源VCC；第一电容C1的一端与第一电阻R1的另一端相连；第二电阻R2的一端与第一电容C1的另一端相连且具有第一节点A，第二电阻R2的另一端接地GND；第三电阻R3的一端与第一电阻R1的一端相连，第三电阻R3的另一端与正反馈单元200相连；第一三极管Q1的基极与第一节点A相连，第一三极管Q1的集电极与第三电阻R3的另一端相连，第一三极管Q1的发射极与正反馈单元200相连。

需要说明的是，定时开关单元300通过增加第一三极管Q1进行电平转换，从而加快关断时间。

具体地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，该正反馈单元200包括第四电阻R4、第五电阻R5、第二三极管Q2、第六电阻R6和第七电阻R7，第四电阻R4的一端分别与第三电阻R3的另一端和第一三极管Q1的集电极相连；第五电阻R5的一端与第四电阻R4的另一端相连且具有第二节点B，第五电阻R5的另一端接地GND；第二三极管Q2的基极与第二节点B相连，第二三极管Q2的发射极与第一三极管Q1的发射极相连且具有第三节点C；第六电阻R6的一端与第二三极管Q2的集电极相连，第六电阻R6的另一端分别与第一电阻R1的一端和第三电阻R3的一端相连；第七电阻R7的一端与第三节点C相连，第七电阻R7的另一端接地GND。

也就是说，电源VCC通电瞬间，由于稳压二极管DZ1的作用，稳压二极管DZ1两端产生电压Vz，第一电容C1呈低阻性，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2截止，MOS管Q3导通，从而控制驱动单元100进行工作；

此时，第一三极管Q1发射极电压Vbe＝Vb-V_R7，MOS管Q3基极电压Vgs近似等于Vz，此后，第一电容C1不断充电，使得第二电阻R2的电压(Vb)逐渐下降，导致第一三极管Q1从饱和区进入到放大区，第一三极管Q1的V_ce开始输出不断加大的电压，第四电阻R4输入得电，使得第二三极管Q2开始导通并进入放大区，此时R7引入了另一处电流，即第二三极管Q2的发射极电流，使得第一三极管Q1的发射极电压下降较缓，最终使第一三极管Q1发射极电压V_be＝Vb-V_R7迅速减小直至截止，从而使定时开关单元300关断，此时第二三极管Q2瞬间进入饱和区，第二三极管Q2的V_ce瞬间被拉低，MOS管Q3的V_gs同时被拉低，MOS管Q3瞬间被关断，从而控制驱动单元100快速停止工作。

综上所述，本实施例中，第七电阻R7电流有三处来源，一为第一三极管Q1基极电流I1；二为第一三极管Q1集电极电流I2；三为第二三极管Q2发射极电流I3。最终V_R7＝(I1+I2+I3)*R7，其中I1、I2减小，I3增大，但I2的减小反过来会通过第二三极管Q2的放大作用，增大I3，最终使得第一三极管Q1的Vbe减小得更快。

上电瞬间，第一三极管Q1基极电压：Vb₀＝V_R7+Vbe

其中，第一三极管Q1发射极电压：

此后，第一三极管Q1基极电压：

而，第一三极管Q1发射极电压：V_R7＝(I1+I2+I3)×R7。

作为一个实施例，MOS管Q3关断时间不超过100us，关断过程速度快，损耗可以降低到最小。

需要说明的是，当第一三极管Q1从饱和区进入到放大区时，如果没有正反馈单元200则MOS管Q3的工作时间受RC充电时间影响，MOS管Q3的关断时间相对漫长；通过增加正反馈单元200缩短MOS管Q3的关断时间，提高其可靠性。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，MOS管Q3为NMOS管。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN三极管。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，定时开关单元还包括：稳压管DZ1，稳压管DZ1的阳极与第二电阻R2的另一端相连，稳压管DZ1的阴极与第一电阻R1的一端相连。

需要说明的是，当电源VCC通电瞬间，第一电容C1呈低阻性，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2截止，此时MOS管Q3的栅极电压为稳压管DZ1的稳压电压，使得MOS管Q3导通，从而控制驱动单元100进行工作。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，继电器的驱动电路还包括：第一二极管D1和第八电阻R8，第一二极管D1的阳极连接到电源，第一二极管D1的阴极连接到激励线圈；第八电阻R8的一端与第一二极管D1的阴极相连，第八电阻R8的另一端与第一电阻R1的一端相连。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，激励线圈COIL1的两端并联有第二二极管D2。

作为一个实施例，第二二极管D2为续流二极管，当MOS管Q3由饱和变为截止时，激励线圈COIL1中的电流突然失去流通通道，激励线圈COIL1两端将产生较大的反向电动势，该反向电动势加上电源电压作用在MOS管Q3上可能会损坏MOS管Q3，故通过续流二极管将开关关断时所产生的反向电动势放掉。

可选地，在本发明的一个实施例中，激励线圈COIL1通电时用于驱动继电器的开关触点闭合，保持线圈通电时用于保持继电器的开关触点处于闭合状态。

也就是说，激励线圈COIL1用于控制继电器的开关触点闭合或者断开，保持线圈用于控制继电器保持现有的开关触点状态，即当激励线圈COIL1通电时驱动继电器的开关触点闭合，当激励线圈COIL1不通电时驱动继电器的开关触点断开；当驱动继电器的开关触点处于闭合状态，保持线圈通电则继续保持继电器的开关触点处于闭合状态；当驱动继电器的开关触点处于断开状态，保持线圈通电则继续保持继电器的开关触点处于断开状态。

综上所述，根据本发明提出的继电器的驱动电路，通过定时开关单元在上电时导通以使正反馈单元关断，以便控制驱动单元进行工作，正反馈单元在定时开关单元导通且处于放大区时开始导通，以使定时开关单元关断，以便控制驱动单元快速停止工作；由此，通过正反馈单元控制定时开关单元关断，以便快速控制驱动单元停止工作，从而降低MOS管的功率损耗，以提高其使用寿命。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种继电器的驱动电路，其特征在于，所述继电器包括激励线圈和保持线圈，所述驱动电路包括：

驱动单元，所述驱动单元与所述激励线圈相连，所述驱动单元用于驱动所述激励线圈通电或断电；

定时开关单元和正反馈单元，所述定时开关单元与所述正反馈单元相连，所述正反馈单元与所述驱动单元相连，所述定时开关单元在上电时导通以使所述正反馈单元关断，以便控制所述驱动单元进行工作，所述正反馈单元在所述定时开关单元导通且处于放大区时开始导通，以使所述定时开关单元关断，以便控制所述驱动单元快速停止工作。

2.如权利要求1所述的继电器的驱动电路，其特征在于，所述定时开关单元包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端连接到电源；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电容的另一端相连且具有第一节点，所述第二电阻的另一端接地；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与所述正反馈单元相连；

第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一节点相连，所述第一三极管的集电极与所述第三电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极与所述正反馈单元相连。

3.如权利要求2所述的继电器的驱动电路，其特征在于，所述正反馈单元包括：

第四电阻，所述第四电阻的一端分别与所述第三电阻的另一端和所述第一三极管的集电极相连；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第五电阻的另一端接地；

第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第二节点相连，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的发射极相连且具有第三节点；

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，所述第六电阻的另一端分别与所述第一电阻的一端和所述第三电阻的一端相连；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第三节点相连，所述第七电阻的另一端接地。

4.如权利要求3所述的继电器的驱动电路，其特征在于，所述驱动单元包括：

第二电容，所述第二电容的一端分别与所述第二三极管的集电极和所述第六电阻的一端相连，所述第二电容的另一端接地；

MOS管，所述MOS管的栅极分别与所述第二电容的一端和所述第二三极管的集电极相连，所述MOS管的漏极连接到所述激励线圈，所述MOS管的源极接地。

5.如权利要求4所述的继电器的驱动电路，其特征在于，所述MOS管为NMOS管。

6.如权利要求3所述的继电器的驱动电路，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管均为NPN三极管。

7.如权利要求2所述的继电器的驱动电路，其特征在于，所述定时开关单元还包括：

稳压管，所述稳压管的阳极与所述第二电阻的另一端相连，所述稳压管的阴极与所述第一电阻的一端相连。

8.如权利要求2-7中任一项所述的继电器的驱动电路，其特征在于，还包括：

第一二极管，所述第一二极管的阳极连接到所述电源，所述第一二极管的阴极连接到所述激励线圈；

第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第八电阻的另一端与所述第一电阻的一端相连。

9.如权利要求8所述的继电器的驱动电路，其特征在于，所述激励线圈的两端并联有第二二极管。

10.如权利要求1-9中任一项所述的继电器的驱动电路，其特征在于，所述激励线圈通电时用于驱动所述继电器的开关触点闭合，所述保持线圈通电时用于保持所述继电器的开关触点处于闭合状态。