CN207883612U - 继电器驱动电路与空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种继电器驱动电路与空调器。所述继电器驱动电路包括控制电路、供电端、以及供电调节电路。所述供电端与所述继电器线圈形成供电回路，所述供电调节电路串联连接于所述供电回路中，且所述供电调节电路在所述控制电路的控制下，在控制继电器闭合且达到预设时长后，所述控制电路以预设频率和/或预设占空比控制所述供电回路的导通/关断。本方案在保证继电器正常工作的前提下，有效地降低了继电器的耗电量以及发热量；从而提高了所述继电器所在电路的整体稳定性。

Description

继电器驱动电路与空调器

技术领域

本实用新型涉及空调器领域，特别涉及一种继电器驱动电路与空调器。

背景技术

现有空调器继电器驱动技术中，均采用了以该继电器的额定电压启动继电器，并在继电器闭合完成后，仍然采用额定电压保持继电器的闭合状态；由于继电器在闭合后，并不需要较大的保持功率，因此现有的继电器驱动方式不仅浪费能源，而且会导致继电器发热，增加了电路的发热总量，从而影响电路中其他器件的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种继电器驱动电路与空调器，旨在减小继电器的耗电量。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种继电器驱动电路，所述继电器线圈具有第一端和第二端；所述继电器驱动电路包括：

控制电路；

供电端，包括与所述继电器线圈的第一端和第二端电连接，以形成供电回路的高压侧和低压侧；

供电调节电路，串联连接于所述供电端和所述继电器线圈的供电回路中，且所述供电调节电路与所述控制电路电连接，以在所述控制电路的控制下，控制所述继电器闭合或者断开；其中，在控制继电器闭合且达到预设时长后，所述供电调节电路以预设频率和/或预设占空比控制所述供电回路的导通/关断。

优选地，所述供电调节电路输出三角波、矩形脉冲、锯齿波脉冲，以用于控制所述供电回路对所述继电器供电。

优选地，所述高压侧与所述继电器线圈的第一端电连接，所述供电调节电路包括输入端、输出端以及受控端；

所述供电调节电路的输入端与所述低压侧连接，所述供电调节电路的输出端与所述继电器线圈的第二端电连接；所述供电调节电路的受控端与所述控制电路电连接。

优选地，所述低压侧与所述继电器线圈的第二端电连接，所述供电调节电路包括输入端、输出端以及受控端；

所述供电调节电路的输入端与所述高压侧连接，所述供电调节电路的输出端与所述继电器线圈的第一端电连接；所述供电调节电路的受控端与所述控制电路电连接。

优选地，所述供电调节电路包括开关管及保护电阻，所述开关管的输入端为所述供电调节电路的输入端，所述开关管的输出端为所述供电调节电路的输出端，所述开关管的受控端与所述保护电阻的一端连接，所述保护电阻的另一端为所述供电调节电路的受控端。

优选地，所述开关管为三极管、MOS管、GTO、IGBT或驱动芯片。

优选地，所述继电器驱动电路还包括二极管，所述二极管的阳极与所述开关管的输出端连接，所述二极管的阴极与所述高压侧连接。

优选地，所述控制电路根据所述继电器线圈的电感量，控制所述供电回路对所述继电器供电电压的频率；所述供电回路为所述继电器提供供电电压脉冲；

所述供电电压脉冲的频率与所述继电器线圈的电感量之间的关系的为：f ≥Ue/(L*I)；

f为所述供电电压脉冲的频率，L为所述继电器线圈的电感量，I为所述继电器闭合稳定状态时通过继电器线圈的电流量，Ue为供电电压脉冲为高电平时的电压值。

优选地，所述控制电路根据所述继电器线圈的释放电压，控制所述供电回路对所述继电器供电电压的占空比；所述供电回路为所述继电器提供供电电压脉冲；

所述供电电压脉冲的占空比与该继电器的释放电压之间的关系为： D>Usf/Ue；

D为所述供电电压脉冲的占空比，Usf为所述继电器线圈的释放电压，Ue 为供电电压脉冲为高电平时的电压值。

本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括控制器、室内机、室外机以及所述的继电器驱动电路；所述室外机包括压缩机和用于控制所述压缩机启动/关断的继电器；

所述继电器驱动电路与所述继电器电连接，用于为所述继电器供电。

本方案中基于电磁继电器的工作原理，通过控制电路对所述供电调节电路的控制作用，在保证继电器正常启动后，以预设频率和/或预设占空比控制所述继电器线圈供电回路的导通/关断，以实现所述供电回路对所述继电器线圈脉冲式供电，在保证继电器正常工作的前提下，有效地降低了继电器的耗电量以及发热量，从而提高了所述继电器所在电路的整体稳定性。进一步地，本方案电路结构精巧、利用较少的元器件即能实现较好的技术效果，有效地降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型继电器驱动电路的一实施例的结构示意图；

图2为图1中供电回路对所述继电器线圈的供电电压波形图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	控制电路	D1	二极管
200	供电调节电路	RY	继电器
				VCC1	高压侧	10	继电器线圈
Q1	开关管	20	触点
				R1	保护电阻

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示) 下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种继电器驱动电路，用于驱动继电器RY。所述继电器 RY应用于家用电器中，所述家用电器可以是空调器、冰箱、洗衣机等。在此以空调器为例说明，所述空调器包括控制器、室内机、室外机；在所述控制器控制所述室外机的启动或停止时，即是通过继电器控制室外机中压缩机的工作状态。当然，可以理解的是，所述继电器RY应用于空调器中的用途不限于此。继电器RY作为具有隔离功能的电控制器件，其结构形式和规格是有多种的。本方案中不对继电器RY的结构做具体限定，但是本领域技术人员可以理解的是，继电器RY一般都有能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)的感应机构(输入部分)；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构(输出部分)；本方案中，所述继电器为电磁继电器，其感应部分为所述继电器的线圈，其执行结构为触点，其触点可以为常开型或是常闭型；当所述继电器线圈通电后，利用继电器内部的电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用，而使所述触点的状态发生改变，从而使所述继电器实现通/断电路的功能。

请参阅图1，本方案中的所述继电器驱动电路通过控制所述继电器线圈 10的通电状态，以实现驱动所述继电器RY工作。具体地，所述继电器线圈 10具有第一端和第二端；所述继电器驱动电路包括控制电路100、供电端、以及供电调节电路200。所述供电端包括与所述继电器线圈10的第一端和第二端电连接，以形成供电回路的高压侧VCC1和低压侧；所述供电调节电路 200串联连接于所述供电端和所述继电器线圈10的供电回路中，且所述供电调节电路200与所述控制电路100电连接，以在所述控制电路100的控制下，控制所述继电器RY闭合或者断开；其中，在控制继电器RY闭合且达到预设时长后，所述控制电路100以预设频率和/或预设占空比控制所述供电回路的导通/关断。在一实施例中，所述高压侧VCC1为驱动电源，所述低压侧为接地端。本方案中的控制电路100可以为MCU、也可以为所述空调器的主控板或控制器。

可以理解的是，在一实施例中，所述继电器线圈10的第一端与所述高压侧VCC1电连接，所述继电器线圈10的第二端与通过所述供电调节电路200 与所述低压侧连接；在另一实施例中，所述继电器线圈10的第一端通过所述供电调节电路200与所述高压侧VCC1连接，所述继电器线圈10的第二端与所述低压侧电连接。由于所述供电调节电路200串联于所述供电回路中，因此通过控制所述供电调节电路200的导通/关断状态，即可以控制所述供电回路的导通/断开状态。

在此需要解释的是，由于所述继电器线圈10为一感性元件，因此在供电回路导通时，所述继电器线圈10通电，继电器线圈10通电后一方面对所述继电器RY触点20发生作用，以切换所述继电器RY触点20的状态；另一方面，所述继电器线圈10会进行储能。当所述供电回路断开时，由于所述继电器线圈10内具有一定的能量，因此所述继电器线圈10仍旧能够对所述继电器RY触点20起到控制作用，从而实现即使在供电回路断开时，所述继电器RY仍旧能够保持之间的闭合/断开的状态。当然，在所述控制电路100的作用下，所述供电调节电路200控制所述供电回路的导通和断开时间必须是合适的，以避免供电回路断电时间过久，造成继电器线圈10中储存的能量耗尽，从而失去对继电器RY触点20的控制作用。

在继电器RY上电时，由于继电器线圈10在励磁的瞬间，需要一个瞬间的大电流来使得磁场建立，以使继电器RY的触点20闭合或者断开；因此在继电器RY上电时，需要供电回路保持对继电器线圈10的供电，以为所述继电器线圈10提供较大的功率；继电器线圈10的供电电压一般不能低于继电器RY额定电压过多，否则会造成继电器RY闭合速度过慢，影响继电器RY 的使用寿命。而当继电器RY上电完成后，继电器线圈10不需要较大的保持电流，也能够保持对所述继电器RY触点20的控制，因此本方案中设置在继电器RY上电后预设时间，所述供电调节电路200控制通过控制供电回路的导通/关断，以实现所述供电回路对所述继电器线圈10脉冲式供电，以在保证继电器RY正常工作的前提下，减少继电器RY的用电损耗以及发热量。

本方案中，所述供电调节电路200以预设频率控制所述供电回路的导通/ 关断，是指在1秒内，所述供电调节电路200控制所述供电回路的导通/关断的次数；所述供电调节电路200以预设占空比控制所述供电回路的导通/关断，是指在一个导通关断的周期内，导通时间占总的导通和关断时间之和的比值；即所述供电调节电路200控制所述供电回路每导通关断一次，其中导通时间占导通时间与关断时间之和的比例。请参阅图2，继电器RY开启时，供电回路提供一个0.5秒～10秒的供电电压脉冲，继电器完成闭合动作后，后续将采用脉冲驱动的形式进行驱动。脉冲的占空比可以为10％～99％。本实施例中，采用35％的占空比、20kHz的供电脉冲对继电器进行驱动。

本方案中，所述供电调节电路200可以通过输出三角波、矩形脉冲、锯齿波脉冲等，以控制所述供电回路对所述继电器RY的供电。用于输出三角波、矩形脉冲、锯齿波脉冲的具体电路可以利用现有技术。优选地，本方案中，在所述继电器RY正常启动预设时间后，所述供电回路以电压脉冲的形式对所述继电器RY进行供电，在一实施例中，可以仅通过控制供电电压脉冲的频率，以固定的占空比设置所述供电电压脉冲；也可以仅通过调节供电电压脉冲的占空比，以固定的频率设置所述供电电压脉冲；优选地，同时调节所述供电电压脉冲的频率和占空比，以实现所述供电电压脉冲能够以最小的能量，对所述继电器RY起到保持作用，从而大大减小所述继电器RY的供电损耗。

本方案中基于电磁继电器RY的工作原理，通过控制电路100对所述供电调节电路200的控制作用，在保证继电器RY正常启动后，以预设频率和/或预设占空比控制所述供电回路的导通/关断，以实现所述供电回路对所述继电器线圈10脉冲式供电，在保证继电器RY正常工作的前提下，有效地降低了继电器RY的耗电量以及发热量；从而提高了所述继电器RY所在电路的整体稳定性。进一步地，本方案电路结构精巧、利用较少的元器件即能实现较好的技术效果，有效地降低了生产成本。

本方案中，在一实施例中，所述高压侧VCC1与所述继电器线圈10的第一端电连接，所述供电调节电路200包括输入端、输出端以及受控端；所述供电调节电路200的输入端与所述低压侧连接，所述供电调节电路200的输出端与所述继电器线圈10的第二端电连接；所述供电调节电路200的受控端与所述控制电路100电连接。在另一实施例中，所述低压侧与所述继电器线圈10的第二端电连接，所述供电调节电路200的输入端与所述高压侧VCC1 连接，所述供电调节电路200的输出端与所述继电器线圈10的第一端电连接；所述供电调节电路200的受控端与所述控制电路100电连接。由于所述供电调节电路与所述高压侧VCC1连接，会使所述供电调节电路200中的元器件承受较高的电压，若是增加保护电路，则会增加生产成本，因此本方案优选采用后一种实施例，即供电调节电路串联于所述继电器线圈10的第二端与低压侧之间。

请参阅图1，所述供电调节电路200包括开关管Q1以及与所述开关管 Q1受控端电连接的保护电阻R1；所述开关管Q1的输入端为所述供电调节电路200的输入端、所述开关管Q1的输出端为所述供电调节电路200的输出端、所述开关管Q1的受控端与所述保护电阻R1的一端连接，所述保护电阻R1 的另一端为所述供电调节电路的受控端。所述开关管Q1为三极管、MOS管、 GTO、IGBT或驱动芯片中的一种；当所述开关管Q1采用驱动芯片时，所述驱动芯片的型号优选为ULN2003；ULN2003是高耐压、大电流复合晶体管阵列集成芯片；当然也可以采用具有类似的功能的驱动芯片进行替换。当所述开关管Q1为三极管时，所述三极管的发射极为所述开关管Q1的输入端，所述三极管的集电极为所述开关管Q1的输出端，所述三极管的基极对应为所述开关管Q1的受控端。所述控制电路100通过控制所述三极管的基极电压，以实现控制所述三极管的导通或关断，从而实现控制所述供电回路通断的目的。本领域技术人员可以理解的是，通过控制所述三极管以预设的频率/占空比工作，即控制了所述供电回路的以预设的频率/占空比对所述继电器线圈10供电。

在本方案另一实施例中，所述供电调节电路200可以有多个开关管Q1结合电阻实现，例如，所述供电调节电路包括第一三极管和第二三极管，其中第一三极管的发射极连接所述第二三极管的基极，第二三极管的集电极和发射极串联至所述供电回路中，所述第一三极管的基极连接至控制电路100；这种方式可以实现第二三极管的工作稳定性，本领域技术人员可以理解的是，开关管Q1可以通过不同的连接关系，实现对控制信号的放大、阻抗变换等作用，从而实现匹配不同的控制电路100。所述继电器驱动电路还包括二极管 D1；所述二极管D1的阳极与所述开关管Q1的输出端连接，所述二极管D1 的阴极与所述高压侧VCC1连接。

当供电回路对所述继电器RY的供电电压脉冲的频率过高时，会增加开关管Q1的损耗；当频率过低时，会使继电器RY发出噪音。本方案研发人员在研发实验中，发现所述供电电压脉冲的频率与该继电器RY的电感量有关，并进一步根据实验数据总结出所述供电电压脉冲的频率与该继电器RY的电感量之间对应关系的经验公式：f≥Ue/(L*I)；其中，L为继电器线圈10的电感量，I为继电器RY闭合稳定状态时通过继电器线圈10的电流量，Ue为供电回路导通时，供电电压脉冲为高电平时的电压值。当Ue为定值时，由于I可以根据厂家提供的线圈阻抗结合Ue得出，因此供电电压脉冲的频率与该继电器RY的电感量L是具有对应关系的。表1为相关实验数据，该数据是在继电器RY导通稳定1.5s后，以矩形脉冲的形式进行供电，根据继电器RY的电感量逐渐调节供电电压脉冲的频率，所测得在保持该继电器RY闭合的情况下，供电脉冲频率的最大值与继电器RY的电感量的对应关系。其中Ue取该继电器RY的额定电压值。

表1

可以看出，随着继电器线圈10电感量的逐渐增加，所述供电脉冲的最小频率随之降低；并且，实验人员还测得当改变供电脉冲的电压值时，供电脉冲的频率与继电器线圈10的电感量之间关系也呈同样的关联趋势。

进一步的，本方案研发人员在研发实验中，发现所述供电回路对所述继电器RY的供电电压脉冲的占空比与该继电器RY的释放电压有关。进一步根据实验数据总结出所述供电电压脉冲的占空比与该继电器RY的释放电压之间对应关系的经验公式：D>Usf/Ue。所述继电器RY供电电压的平均电压 Up＝Ue*ton/T；其中D为所述供电电压脉冲的占空比、Ue为供电电压脉冲为高电平时的电压值，ton为供电回路导通时间。T一个周期的供电回路导通时间与关断时间的时间和。在实验中发现，只要使继电器RY供电电压的平均电压Up大于继电器RY的释放电压，就能够保持继电器RY的闭合状态。表2 为相关实验数据，该数据是在继电器RY导通稳定后，以矩形脉冲的形式进行供电，根据继电器RY的释放电压逐渐调节供电脉冲占空比，所测得在保持该继电器RY闭合的情况下，供电脉冲占空比的最小值与继电器RY的释放电压的对应关系，其中Ue取该继电器RY的额定电压值。

表2

可以看出，随着继电器RY释放电压的逐渐降低，供电脉冲的占空比也随之下降；并且，实实验人员还测得当改变供电脉冲的电压值时，供电脉冲的占空比与继电器RY的释放电压关系也呈同样的关联趋势。

本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括控制器、室内机、室外机以及所述的继电器驱动电路；所述室外机包括压缩机和用于控制所述压缩机启动/关断的继电器RY；所述继电器驱动电路与所述继电器RY电连接，用于为所述继电器RY供电。该继电器驱动电路的具体结构参照上述实施例，由于本空调器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种继电器驱动电路，包括继电器线圈，所述继电器线圈具有第一端和第二端；其特征在于，所述继电器驱动电路包括：

控制电路；

供电端，包括与所述继电器线圈的第一端和第二端电连接，以形成供电回路的高压侧和低压侧；

供电调节电路，串联连接于所述供电端和所述继电器线圈的供电回路中，且所述供电调节电路与所述控制电路电连接，以在所述控制电路的控制下，控制所述继电器闭合或者断开；其中，在控制继电器闭合且达到预设时长后，所述供电调节电路以预设频率和/或预设占空比控制所述供电回路的导通/关断。

2.权利要求1所述的继电器驱动电路，其特征在于，所述供电调节电路输出三角波，矩形脉冲，锯齿波脉冲，以用于控制所述供电回路对所述继电器线圈供电。

3.如权利要求1所述的继电器驱动电路，其特征在于，所述高压侧与所述继电器线圈的第一端电连接，所述供电调节电路包括输入端，输出端以及受控端；

所述供电调节电路的输入端与所述低压侧连接，所述供电调节电路的输出端与所述继电器线圈的第二端电连接，所述供电调节电路的受控端与所述控制电路电连接。

4.如权利要求1所述的继电器驱动电路，其特征在于，所述低压侧与所述继电器线圈的第二端电连接，所述供电调节电路包括输入端，输出端以及受控端；

所述供电调节电路的输入端与所述高压侧连接，所述供电调节电路的输出端与所述继电器线圈的第一端电连接，所述供电调节电路的受控端与所述控制电路电连接。

5.如权利要求3或4所述的继电器驱动电路，其特征在于，所述供电调节电路包括开关管及保护电阻，所述开关管的输入端为所述供电调节电路的输入端，所述开关管的输出端为所述供电调节电路的输出端，所述开关管的受控端与所述保护电阻的一端连接，所述保护电阻的另一端为所述供电调节电路的受控端。

6.如权利要求5所述的继电器驱动电路，其特征在于，所述开关管为三极管、MOS管、GTO、IGBT或驱动芯片中的一种。

7.如权利要求5所述的继电器驱动电路，其特征在于，所述继电器驱动电路还包括二极管，所述二极管的阳极与所述开关管的输出端连接，所述二极管的阴极与所述高压侧连接。

8.如权利要求1所述的继电器驱动电路，其特征在于，所述控制电路根据所述继电器线圈的电感量，控制所述供电回路对所述继电器供电电压的频率；所述供电回路为所述继电器提供供电电压脉冲；

所述供电电压脉冲的频率与所述继电器线圈的电感量之间的关系的为：f≥Ue/(L*I)；

f为所述供电电压脉冲的频率，L为所述继电器线圈的电感量，I为所述继电器闭合稳定状态时通过继电器线圈的电流量，Ue为供电电压脉冲为高电平时的电压值。

9.如权利要求1所述的继电器驱动电路，其特征在于，所述控制电路根据所述继电器线圈的释放电压，控制所述供电回路对所述继电器供电电压的占空比；所述供电回路为所述继电器提供供电电压脉冲；

所述供电电压脉冲的占空比与该继电器的释放电压之间的关系为：D>Usf/Ue；

D为所述供电电压脉冲的占空比，Usf为所述继电器线圈的释放电压，Ue为供电电压脉冲为高电平时的电压值。

10.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括控制器、室内机、室外机以及如权利要求1至9任意一项所述的继电器驱动电路；所述室外机包括压缩机和用于控制所述压缩机启动/关断的继电器；

所述继电器驱动电路与所述继电器电连接，用于为所述继电器供电。