CN205810696U - 一种差分式高压输出型继电器控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种差分式高压输出型继电器控制电路，所述电路包括输入电源、三端稳压电路、差分驱动电路、尖峰抑制电路、控制信号防抖电路、继电器驱动电路及功率输出电路和状态指示电路。本实用新型具有信号不易衰减、抗干扰能力强、功耗低、可靠性强、且易于实现RS485、RS232、RS422、CAN、CC‑LINK总线远程控制，控制准确，动作灵敏，与计算机数字控制系统兼容，环境适应性强的特点。

Description

一种差分式高压输出型继电器控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种继电器控制电路，特别是一种差分式高压输出型继电器控制电路。

背景技术

传统高压供配电继电器为模拟电压型控制方式，远距离控制时信号衰减严重，抗干扰能力差，长时间工作时功耗严重，不符合航空航天、军用车载系统、船舶控制系统低功耗、高可靠、节能原则，且模拟电压控制难以实现计算机数字化。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种差分式高压输出型继电器控制电路。本实用新型具有信号不易衰减、抗干扰能力强、功耗低、可靠性强、且易于实现RS485、RS232、RS422、CAN、CC-LINK总线远程控制，控制准确，动作灵敏，与计算机数字控制系统兼容，环境适应性强的特点。

本实用新型的技术方案：一种差分式高压输出型继电器控制电路，所述电路包括输入电源、三端稳压电路、差分驱动电路、尖峰抑制电路、控制信号防抖电路、继电器驱动电路及功率输出电路和状态指示电路；所述三端稳压电路包括有三端稳压器，三端稳压器的IN脚连接第九电阻的一端，第九电阻的另一端分别连接在输入电源正极和第三电容的一端，第三电容的另一端接地，三端稳压器的GND脚分别连接第一电容和第二电容的一端并接地，第一电容和第二电容的另一端分别连接三端稳压器的OUT脚和IN脚；所述三端稳压器的OUT脚还分别与第四电容和第五电容的一端连接，第四电容和第五电容的另一端接地。

前述的差分式高压输出型继电器控制电路，所述差分驱动电路包括有差分驱动器，差分驱动器的Vcc脚与三端稳压器的OUT脚直连，差分驱动器的A脚、R0脚和DI脚与三端稳压器的OUT脚之间分别串接有第三电阻、第一电阻和第二电阻，差分驱动器的B脚、GND脚、DE脚和RE脚分别与输入电源的负极连接并接地，其中B脚与输入电源的负极之间串接有第四电阻；所述差分驱动器的A脚和B脚还分别经第七电阻和第八电阻连接在差分信号控制器的DH端和DL端，其中差分驱动器的A脚与B脚的两端设有第一稳压二极管和第二稳压二极管，第一稳压二极管和第二稳压二极管的正极相连并接地，第一稳压二极管和第二稳压二极管的负极分别连接在差分驱动器的A脚与B脚上，所述差分信号控制器的DH端和DL端的两端分别并接有第一高压气体放电管以及串联后的第二高压气体放电管和第三高压气体放电管，并在第二高压气体放电管和第三高压气体放电管之间的公共连接节点处接地。

前述的差分式高压输出型继电器控制电路，所述尖峰抑制电路包括瞬态电压抑制二极管，瞬态电压抑制二极管并联在输入电源的正极和负极的两端。

前述的差分式高压输出型继电器控制电路，所述控制信号防抖电路包括有单片微型控制器，单片微型控制器的GP3脚与所述差分驱动器的R0脚连接，单片微型控制器的Vdd脚与三端稳压器的OUT脚连接，单片微型控制器的Vss脚直接与输入电源的负极连接。

前述的差分式高压输出型继电器控制电路，所述继电器驱动电路及功率输出电路包括有第五电阻，第五电阻的一端连接在单片微型控制器的GP2脚，第五电阻的另一端分别连接在第六电阻的一端和三极管的基极，第六电阻的另一端和三极管的发射极分别连接在输入电源的负极并接地，三极管的集电极连接在高压真空继电器线圈的一端，高压真空继电器线圈的另一端连接在输入电源的正极，高压真空继电器的两端反向并联有续流二极管。

前述的差分式高压输出型继电器控制电路，所述高压真空继电器与输入电源正极之间串联有防反接二极管，防反接二极管的正极与输入电源的正极相连，防反接二极管的负极与高压真空继电器(J1)线圈的一端相连。

前述的差分式高压输出型继电器控制电路，所述状态指示电路包括有第十电阻、第十一电阻、红色指示灯和绿色指示灯，其中第十电阻的一端连接在单片微型控制器的GP1脚，另一端串接红色指示灯后连接在输入电源的负极并接地，第十一电阻的一端连接在单片微型控制器的GP0脚，另一端串接绿色指示灯后连接在输入电源的负极并接地。

本实用新型的有益效果：与现有机械电力切换开关相比，本实用新型配置有差分信号接收转换器、信号防抖动微控制器、防雷击浪涌电压保护电路、状态转换指示灯等控制、显示电路，具有信号不易衰减、抗干扰能力强、功耗低、可靠性强、且易于实现RS485、RS232、RS422、CAN、CC-LINK总线远程控制，控制准确，动作灵敏，与计算机数字控制系统兼容，环境适应性强的优点，尤其适用于船舶供配电系统、工矿自动化远程总线式控制系统等传输距离较远、环境较为恶劣、高电压大电流输出的交、直流供配电场合。

根据实际应用，它是一个差分信号控制型高压配电开关，最大输出电压8000V，最大电流50A，因差分信号与计算机数字控制系统兼容性好，抗干扰能力强，故其控制距离较远，便于数字式远程总线控制，应用范围宽。

附图说明

附图1为本实用新型的电路图；

附图标记说明：IC1-三端稳压器，IC2-差分驱动器，IC3-单片微型控制器，R1-第一电阻,R2-第二电阻,R3-第三电阻,R4-第四电阻,R5-第五电阻,R6-第六电阻,R7-第七电阻,R8-第八电阻,R9-第九电阻,R10-第十电阻,R11-第十一电阻，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，C5-第五电容，Z1-第一稳压二极管，Z2-第二稳压二极管，G1-第一高压气体放电管，G2-第二高压气体放电管，G3-第三高压气体放电管，TVS1-瞬态电压抑制二极管，Q1-三极管，J1-高压真空继电器，D1-续流二极管，D2-防反接二极管，RL-红色指示灯，GL-绿色指示灯。

具体实施方式

本实用新型的实施例

一种差分式高压输出型继电器控制电路，如附图1所示，所述电路包括输入电源、三端稳压电路、差分驱动电路、尖峰抑制电路、控制信号防抖电路、继电器驱动电路及功率输出电路和状态指示电路；所述三端稳压电路包括有三端稳压器IC1，三端稳压器IC1的IN脚连接第九电阻R9的一端，第九电阻R9的另一端分别连接在输入电源正极和第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端接地，三端稳压器IC1的GND脚分别连接第一电容C1和第二电容C2的一端并接地，第一电容C1和第二电容C2的另一端分别连接三端稳压器IC1的OUT脚和IN脚；所述三端稳压器IC1的OUT脚还分别与第四电容C4和第五电容C5的一端连接，第四电容C4和第五电容C5的另一端接地。

所述差分驱动电路包括有差分驱动器（IC2），差分驱动器（IC2）的Vcc脚与三端稳压器（IC1）的OUT脚直连，差分驱动器（IC2）的A脚、R0脚和DI脚与三端稳压器（IC1）的OUT脚之间分别串接有第三电阻（R3）、第一电阻（R1）和第二电阻（R2），差分驱动器（IC2）的B脚、GND脚、DE脚和RE脚分别与输入电源的负极连接并接地，其中B脚与输入电源的负极并接地之间串接有第四电阻（R4）；所述差分驱动器（IC2）的A脚和B脚还分别经第七电阻（R7）和第八电阻（R8）连接在差分信号控制器的DH端和DL端，其中差分驱动器（IC2）的A脚与B脚的两端设有第一稳压二极管（Z1）和第二稳压二极管（Z2），第一稳压二极管（Z1）和第二稳压二极管（Z2）的正极相连并接地，第一稳压二极管（Z1）和第二稳压二极管（Z2）的负极分别连接在差分驱动器（IC2）的A脚与B脚上，所述差分信号控制器的DH端和DL端的两端分别并接有第一高压气体放电管（G1）以及串联后的第二高压气体放电管（G2）和第三高压气体放电管（G3），并在第二高压气体放电管（G2）和第三高压气体放电管（G3）之间的公共连接节点处接地。

所述尖峰抑制电路包括瞬态电压抑制二极管TVS1，瞬态电压抑制二极管TVS1并联在输入电源的正极和负极的两端。

所述控制信号防抖电路包括有单片微型控制器（IC3），单片微型控制器（IC3）的GP3脚与所述差分驱动器（IC2）的R0脚连接，单片微型控制器（IC3）的Vdd脚与三端稳压器（IC1）的OUT脚连接，单片微型控制器（IC3）的Vss脚直接与输入电源的负极连接。

所述继电器驱动电路及功率输出电路包括有第五电阻（R5），第五电阻（R5）的一端连接在单片微型控制器（IC3）的GP2脚，第五电阻（R5）的另一端分别连接在第六电阻（R6）的一端和三极管（Q1）的基极，第六电阻（R6）的另一端和三极管（Q1）的发射极分别连接在输入电源的负极并接地，三极管（Q1）的集电极连接在高压真空继电器（J1）线圈的一端，高压真空继电器（J1）线圈的另一端连接在输入电源的正极，高压真空继电器（J1）的两端反向并联有续流二极管（D1）。

所述高压真空继电器（J1）与输入电源正极之间串联有防反接二极管（D2），防反接二极管（D2）的正极与输入电源的正极相连，防反接二极管（D2）的负极与高压真空继电器(J1)线圈的一端相连。

所述状态指示电路包括有第十电阻（R10）、第十一电阻（R11）、红色指示灯（RL）和绿色指示灯（GL），其中第十电阻（R10）的一端连接在单片微型控制器（IC3）的GP1脚，另一端串接红色指示灯（RL）后连接在输入电源的负极并接地，第十一电阻（R11）的一端连接在单片微型控制器（IC3）的GP0脚，另一端串接绿色指示灯（GL）后连接在输入电源的负极并接地。

本实用新型的工作原理：差分式高压输出型继电器控制盒电路由瞬态电压抑制二极管TVS1、输入滤波电容（第二电容C2和第二电容C3）、限流电阻（第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11及第五电阻R5和第六电阻R6）以及上拉电阻（第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3）、下拉电阻（第四电阻R4）、三端稳压器IC1、退耦电容（第四电容C4和第五电容C5及第一电容C1）、高压气体放电管（第一高压气体放电管G1、第二高压气体放电管G2和第三高压气体放电管G3）、稳压二极管（第一稳压二极管Z1和第二稳压二极管Z2）、防反接二极管D2、续流二极管D1、高压真空继电器J1、三极管Q1、红色指示灯RL及绿色指示灯GL、差分驱动器IC2、单片微型控制器IC3组成。被驱动的负载可以是交流型或直流型负载。

本实用新型电路共有三种工作状态，当电源输入端施加24Vd.c.直流电，差分控制信号（DH、DL）悬空时，差分转TTL电路的RO被第三电阻R3和第四电阻R4的作用下输出高电平，单片微控制器IC3检测到差分转TTL电路的RO端为高电平时，经过200ms的软件防抖处理后在GP2端输出低电平使三极管Q1截止关断，从而使高压真空继电器（J1）保持原状态不变化，即高压真空继电器的常开触点断开，常闭触点闭合，同时单片微控制器IC3的GP1端输出高电平，GP2端输出低电平，红色指示灯RL点亮，绿色指示灯GL熄灭。当电源输入端施加24Vd.c.直流电，差分控制信号（DH）为高电平，差分控制信号（DL）为低电平时，继电器控制盒的状态与差分信号控制端DH、DL悬空时一致。当电源输入端施加24Vd.c.直流电，差分控制信号（DH）为低电平、差分控制信号（DL）为高电平时，差分转TTL电路的RO输出低电平，单片微控制器IC3检测到差分转TTL电路的RO为低电平时，经过200ms的软件防抖处理后在GP2输出高电平使三极管Q1饱和导通，从而使高压真空继电器（J1）的状态翻转，即高压真空继电器的常开触点闭合，常闭触点断开。同时单片微控制器IC3的GP1输出低电平，GP2输出高电平，红色指示灯RL熄灭，绿色指示灯GL点亮。

24Vd.c电源输入端并接一只双向瞬态电压抑制二极管TVS1是为防止输入电源受到高频尖峰电压冲击时产生的能量无泄放通道而损坏后级电器元件。

差分信号控制端DH、DL与24Vd.c电源的负极-之间接入三只高压气体放电管（第一高压气体放电管G1、第二高压气体放电管G2和第三高压气体放电管G3）是为防止控制信号在传输过程中受到雷击或高压冲击而损坏差分驱动器IC2。

差分信号控制端DH、DL与24Vd.c电源的负极之间接入限流电阻（第七电阻R7和第八电阻R8）和稳压二极管（第一稳压二极管Z1和第二稳压二极管Z2）目的是将差分控制信号电压和电流钳制在安全范围，防止差分信号线上出现过电流或过电压而损坏差分驱动器IC2。

高压真空继电器J1的线圈两端并接一只续流二极管D1是为高压真空继电器断电时提供一种泄放回路，防止高压真空继电器在切换时造成24Vd.c输入电源波动。

Claims (7)

1.一种差分式高压输出型继电器控制电路，其特征在于：所述电路包括输入电源、三端稳压电路、差分驱动电路、尖峰抑制电路、控制信号防抖电路、继电器驱动电路及功率输出电路和状态指示电路；所述三端稳压电路包括有三端稳压器（IC1），三端稳压器（IC1）的IN脚连接第九电阻（R9）的一端，第九电阻（R9）的另一端分别连接在输入电源正极和第三电容（C3）的一端，第三电容（C3）的另一端接地，三端稳压器（IC1）的GND脚分别连接第一电容（C1）和第二电容（C2）的一端并接地，第一电容（C1）和第二电容（C2）的另一端分别连接三端稳压器（IC1）的OUT脚和IN脚；所述三端稳压器（IC1）的OUT脚还分别与第四电容（C4）和第五电容（C5）的一端连接，第四电容（C4）和第五电容（C5）的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的差分式高压输出型继电器控制电路，其特征在于：所述差分驱动电路包括有差分驱动器（IC2），差分驱动器（IC2）的Vcc脚与三端稳压器（IC1）的OUT脚直连，差分驱动器（IC2）的A脚、R0脚和DI脚与三端稳压器（IC1）的OUT脚之间分别串接有第三电阻（R3）、第一电阻（R1）和第二电阻（R2），差分驱动器（IC2）的B脚、GND脚、DE脚和RE脚分别与输入电源的负极连接并接地，其中B脚与输入电源的负极并接地之间串接有第四电阻（R4）；所述差分驱动器（IC2）的A脚和B脚还分别经第七电阻（R7）和第八电阻（R8）连接在差分信号控制器的DH端和DL端，其中差分驱动器（IC2）的A脚与B脚的两端设有第一稳压二极管（Z1）和第二稳压二极管（Z2），第一稳压二极管（Z1）和第二稳压二极管（Z2）的正极相连并接地，第一稳压二极管（Z1）和第二稳压二极管（Z2）的负极分别连接在差分驱动器（IC2）的A脚与B脚上，所述差分信号控制器的DH端和DL端的两端分别并接有第一高压气体放电管（G1）以及串联后的第二高压气体放电管（G2）和第三高压气体放电管（G3），并在第二高压气体放电管（G2）和第三高压气体放电管（G3）之间的公共连接节点处接地。

3.根据权利要求1所述的差分式高压输出型继电器控制电路，其特征在于：所述尖峰抑制电路包括瞬态电压抑制二极管（TVS1），瞬态电压抑制二极管（TVS1）并联在输入电源的正极和负极的两端。

4.根据权利要求2所述的差分式高压输出型继电器控制电路，其特征在于：所述控制信号防抖电路包括有单片微型控制器（IC3），单片微型控制器（IC3）的GP3脚与所述差分驱动器（IC2）的R0脚连接，单片微型控制器（IC3）的Vdd脚与三端稳压器（IC1）的OUT脚连接，单片微型控制器（IC3）的Vss脚直接与输入电源的负极连接。

5.根据权利要求4所述的差分式高压输出型继电器控制电路，其特征在于：所述继电器驱动电路及功率输出电路包括有第五电阻（R5），第五电阻（R5）的一端连接在单片微型控制器（IC3）的GP2脚，第五电阻（R5）的另一端分别连接在第六电阻（R6）的一端和三极管（Q1）的基极，第六电阻（R6）的另一端和三极管（Q1）的发射极分别连接在输入电源的负极并接地，三极管（Q1）的集电极连接在高压真空继电器（J1）线圈的一端，高压真空继电器（J1）线圈的另一端连接在输入电源的正极，高压真空继电器（J1）的两端反向并联有续流二极管（D1）。

6.根据权利要求5所述的差分式高压输出型继电器控制电路，其特征在于：所述高压真空继电器（J1）与输入电源正极之间串联有防反接二极管（D2），防反接二极管（D2）的正极与输入电源的正极相连，防反接二极管（D2）的负极与高压真空继电器(J1)线圈的一端相连。

7.根据权利要求4所述的差分式高压输出型继电器控制电路，其特征在于：所述状态指示电路包括有第十电阻（R10）、第十一电阻（R11）、红色指示灯（RL）和绿色指示灯（GL），其中第十电阻（R10）的一端连接在单片微型控制器（IC3）的GP1脚，另一端串接红色指示灯（RL）后连接在输入电源的负极并接地，第十一电阻（R11）的一端连接在单片微型控制器（IC3）的GP0脚，另一端串接绿色指示灯（GL）后连接在输入电源的负极并接地。