CN208834988U

CN208834988U - 一种智能电表用磁保持继电器驱动装置

Info

Publication number: CN208834988U
Application number: CN201821053840.4U
Authority: CN
Inventors: 张荣升
Original assignee: Hangzhou Techen Hongtai Electric Power Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Techen Hongtai Electric Power Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2028-07-04

Abstract

本实用新型涉及一种智能电表用磁保持继电器驱动装置，主体结构包括控制芯片UW1、负荷开关REWL1、微控制单元MCU、电源端RVCC、电源端MHVDD、电阻RW1、电阻RW2和电阻RW3，具有嵌位反向电压功能和耐压高、驱动电流大以及性能稳定的优点，取消TVS管，电阻RW1、电阻RW2和电阻RW3均采用限流电阻，微控制单元MCU的第7脚和第8脚分别将合闸控制信号Connector_On_Control和跳闸控制信号Connector_Off_Control输送至控制芯片UW1的A端和B端，控制芯片UW1的OA端和OB端分别将合闸控制信号Connector_On_Control和跳闸控制信号Connector_Off_Control输送至负荷开关REWL1的合闸控制信号输入端和跳闸控制信号输入端，负荷开关REWL1进行合闸动作或跳闸动作。

Description

一种智能电表用磁保持继电器驱动装置

技术领域：

本实用新型属于继电器驱动电路技术领域，涉及一种智能电表用磁保持继电器驱动装置，为宽输入高可靠性能的开关电源方案提供了思路，适用于台区输入电压过高的三相表及终端场合。

背景技术：

继电器(英文名称：relay)是一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。磁保持继电器作为继电器的一种，对电路起自动接通和切断作用，与一般电磁继电器不同的是，磁保持继电器的常闭常开作用完全是依赖永久磁钢的作用，其开关状态的转换是靠一定量的脉冲电信号的触发而完成的。因此，磁保持继电器具有省电环保、性能稳定、体积小、承载能力大的特点，比电磁继电器性能优越。现有的磁保持继电器驱动电路大多由二极管、三极管、电阻、电容组成，例如：中国专利201720942218.8公开的一种磁保持继电器驱动电路包括连接在驱动芯片输出端的控制电路，所述驱动芯片输入端与单片机相连，所述控制电路包括连接在驱动芯片上的三极管，驱动芯片的输出端与三极管的基极相连，三极管的集电极接+15V电源，三极管的发射极经电解电容与磁保持线圈的一端相连，磁保持线圈的另一端接地；中国专利201721234952.5公开的一种低功耗磁保持继电器驱动电路包括第一驱动芯片、延迟模块及第二驱动芯片，该第一驱动芯片的输出端连接有第一支路及第二支路，所述第一支路上依次设置有所述延迟模块及所述第二驱动芯片，该第一支路与继电器线圈的S端连接，所述第二支路与继电器线圈的R端连接，该第一驱动芯片、第二驱动芯片中集成有用于输出大功率交流信号的推挽式电路；中国专利201220065737.8公开的一种磁保持继电器的驱动电路包括由2个NPN型三极管和2个PNP型三极管组成的H桥驱动电路，该H桥驱动电路的一端接电源而另一端接地，还包括第一开关三极管和第二开关三极管，该第一开关三极管的基极接第一信号端，该第一开关三极管的集电极和射极串联在前述H桥驱动电路的一侧驱动端和地之间，该第二开关三极管的基极接第二信号端，该第二开关三极管的集电极和射极串联在前述H桥驱动电路的另一侧驱动端和地之间；中国专利201220153251.X公开的三相电能表用磁保持继电器驱动电路包括复合三极管U1～U5，电阻R1～R14，复合二极管D1、D2，电解电容C1和电容C2；所述复合三极管U3的1脚和4脚连接到电压VCC，复合三极管U3的2脚和5脚分别经电阻R7和R10连接到电压VCC，复合三极管U3的3脚和6脚分别经电阻R13和R14连接到GND；复合三极管U3的6脚经电阻R1连接到复合三极管U4的2脚，复合三极管U3的6脚经电阻R6连接到复合三极管U4的5脚，复合三极管U4的1脚和4脚接GND，复合三极管U4的3脚连接到复合三极管U4的6脚，复合三极管U4的3脚经电阻R2连接到复合三极管U2的5脚，复合三极管U4的3脚经电阻R3连接到复合三极管U2的2脚，复合三极管U2的1脚和4脚连接到电压VCC，复合三极管U2的3脚和6脚相连，复合三极管U2的3脚经电阻R4连接到复合三极管U1的5脚，复合三极管U2的3脚经电阻R5连接到复合三极管U1的2脚，复合三极管U1的1脚和4脚连接到电压VCC，复合三极管U1的3脚和6脚相连，且与复合三极管U4的3脚相连；复合三极管U3的3脚经电阻R11连接到复合三极管U5的5脚，复合三极管U3的3脚经电阻R12连接到复合三极管U5的2脚，U5的1脚和4脚连接到GND，U5的3脚和6脚相连，并与U2的3脚相连；中国专利201220265062.1公开的一种磁保持继电器驱动电路包括电子式电能表内由继电器与MCU控制芯片相互连接构成的连接电路，所述连接电路由相互连接的电平转换电路和负电压继电器驱动电路两个部分构成，所述的MCU控制芯片及继电器驱动电路分别与变压器输出电源经正、负半周整流稳压后得到的正直流电源及负直流电源连接，所述电平转换电路包括三极管Q4与Q4a，以及电阻R1、R1a、R2、R2a，所述负电压继电器驱动电路包括电阻R3、R3a、R4、R4a，以及三极管Q1、Q1a、Q2、Q2a、Q3、Q3a；中国专利201420730057.2公开的一种磁保持继电器驱动电路包括驱动信号输入端、极性电容C1、C2、开关K1和K2，所述电容C1和电容C2串联，直流电压施加于电容C1和电容C2之间，所述电容C1和C2之间的接点接继电器RY1的线圈的一端，所述继电器RY1的线圈的另一端经开关K1接于所述直流电压的高电压端，且经开关K2接所述直流电压的低电压端，所述驱动信号输入端分别与开关K1的控制端和开关K2的控制端连接，驱动信号输入端输入驱动信号控制所述开关K1由闭合转为断开的同时所述开关K2由断开转为闭合，开关K1断开的同时开关K2闭合；中国专利201020245700.4公开的一种电能表的改进型磁保持继电器驱动电路包括开关三极管、限流电阻、下拉电阻，其中开关三极管构成桥式驱动电路，限流电阻和下拉电阻并联后接开关三极管的基极，所述的每个开关三极管的集电极与发射极之间并联一个二极管，使反向电流从二极管流过。均存在采用的元件较多，设计较为复杂，元件成本较高，元件较多而导致的PCB(印制电路板)板布板面积大，占用了电表本就有限的空间，并且增加了设计电表内的布局空间的难度。

现有技术中的继电器驱动电路的原理图如图1所示，其由信号输入口、驱动电路和信号输出口组成。其信号输入口包括继电器常开触点输入口(Connector_On_Control)和继电器常闭触点输入口(Connector_Off_Control)；其继电器常开触点输入口通过第一限流电阻(RW32)连至第一NPN三极管(QW31)的基极，第一NPN三极管(QW31)的基极接入第一下拉电阻(RW33)；其继电器常闭触点输入口通过第四限流电阻(RW36)连至第二NPN三极管(QW33)的基极，第二NPN三极管(QW33)的基极接入第二下拉电阻(RW37)；其驱动电路包括常开触点输入驱动电路和常闭触点输入驱动。其常开触点输入驱动电路是由第一NPN三极管(QW31)的集电极通过第二限流电阻(RW35)连至第二PNP三极管(QW32)的基极。第二PNP三极管(QW32)的发射极接电源正极(RVCC)，集电极连接信号输出口(Connector_Off_In)。第一NPN三极管(QW31)的发射极接电源负极(GND)；其常闭触点输入驱动电路是由第二NPN三极管(QW33)的集电极通过第三限流电阻(RW31)连至第一PNP三极管(QW30)的基极。第一PNP三极管(QW30)的发射极接电源正极(RVCC)，集电极连接信号输出口(Connector_On_In)第二NPN三极管(QW33)的发射极接电源负极(GND)；其信号输出口包括Connector_On_In输入端和Connector_Off_In输入端Connector_On_In输入端接在第一NPN三极管(QW33)的集电极；Connector_Off_In输入端接在第二NPN三极管(QW31)的集电极；另外，通过TVS管(DW33)对继电器输出口(REW1)泄放峰值电压，保护继电器线圈；通过二极管DW31和DW32限制Connector_On_In输出端和Connector_Off_In输出端的电压幅值，保护驱动电路的三极管。由可靠性模型可知，所预测产品的模块间及模块内元器件均为可靠性串联结构，各模块的寿命分布均为指数分布时，系统的寿命也服从指数分布，系统的总失效率λs为各模块的失效率之和，数学模型表示如下：

元器件失效率预计模型为：式中：λ_P为工作失效率的预计值；λ_b为基本失效率；π_i为分别为影响失效率的质量因子、环境因子、温度因子、电应力因子等一系列修正系数；

该系统的可靠性数学模型为：式中：λs为总失效率；λpij为第i个模块单元第j个元器件的工作失效率；N为表示产品划分的模块单元数；Mi为表示第i个模块单元的元器件总数；

MTTF指产品发生故障之前的平均工作时间，称为平均无故障工作时间：

总的来说，元器件总的数量越少，失效率越低，可靠性越高。因此，研发设计一种具有集成度高和元件数量少的智能电表用磁保持继电器驱动装置，以降低成本，具有良好的社会价值和经济效益，应用前景广阔。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，及其分立器件继电器控制电路存在的技术问题，设计一种智能电表用磁保持继电器驱动装置，在集成度更高和元件数量更少的前提下，降低设计难度和成本，缩减布板面积，同时提高电路和产品的可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的智能电表用磁保持继电器驱动装置的主体结构包括控制芯片UW1、负荷开关REWL1、微控制单元MCU、电源端RVCC、电源端MHVDD、电阻RW1、电阻RW2和电阻RW3；负荷开关REWL1包括合闸控制信号输入端和跳闸控制信号输入端；控制芯片UW1的主体结构包括OB端、GND端、A端、OA端、VDD端和B端，控制芯片UW1的OB端与负荷开关REWL1的跳闸控制信号输入端电信息连接，控制芯片UW1的GND端接地，控制芯片UW1的A端与微控制单元MCU的第7脚连接，控制芯片UW1的A端与微控制单元MCU的第7脚之间串联有电阻RW1，控制芯片UW1的OA端与负荷开关REWL1的合闸控制信号输入端连接，控制芯片UW1的VDD端通过电源端RVCC与电源端MHVDD连接，电源端RVCC与电源端MHVDD之间串联有电阻RW3，控制芯片UW1的B端与微控制单元MCU的第8脚连接，控制芯片UW1的B端与微控制单元MCU的第8脚之间串联有电阻RW2。

本实用新型与现有技术相比，控制芯片UW1使用继电器驱动芯片AL868，集成了高速续流二极管，具有嵌位反向电压功能和耐压高、驱动电流大以及性能稳定的优点，能够取消TVS管，电阻RW1、电阻RW2和电阻RW3均采用限流电阻，微控制单元MCU的第7脚和第8脚分别将合闸控制信号Connector_On_Control和跳闸控制信号Connector_Off_Control输送至控制芯片UW1的A端和B端，控制芯片UW1的OA端和OB端分别将合闸控制信号Connector_On_Control和跳闸控制信号Connector_Off_Control输送至负荷开关REWL1的合闸控制信号输入端和跳闸控制信号输入端，负荷开关REWL1进行合闸动作或跳闸动作；其电路结构简单，可靠性和集成度高，元件数量少，设计难度和成本低，占用布板面积小。

附图说明：

图1为现有技术涉及的继电器驱动电路结构原理示意图。

图2为本实用新型涉及的继电器驱动装置的电路结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步描述。

实施例：

本实施例涉及的智能电表用磁保持继电器驱动装置的主体结构包括控制芯片UW1、负荷开关REWL1、微控制单元MCU、电源端RVCC、电源端MHVDD、电阻RW1、电阻RW2和电阻RW3；负荷开关REWL1包括合闸控制信号输入端和跳闸控制信号输入端；控制芯片UW1的主体结构包括OB端、GND端、A端、OA端、VDD端和B端，控制芯片UW1的OB端与负荷开关REWL1的跳闸控制信号输入端电信息连接，控制芯片UW1的GND端接地，控制芯片UW1的A端与微控制单元MCU的第7脚连接，控制芯片UW1的A端与微控制单元MCU的第7脚之间串联有电阻RW1，控制芯片UW1的OA端与负荷开关REWL1的合闸控制信号输入端连接，控制芯片UW1的VDD端通过电源端RVCC与电源端MHVDD连接，电源端RVCC与电源端MHVDD之间串联有电阻RW3，控制芯片UW1的B端与微控制单元MCU的第8脚连接，控制芯片UW1的B端与微控制单元MCU的第8脚之间串联有电阻RW2。

本实施例涉及的控制芯片UW1为继电器驱动芯片AL868，集成有高速续流二极管，具有嵌位反向电压功能和耐压高、驱动电流大以及性能稳定的优点，能够取消TVS管；电阻RW1、电阻RW2和电阻RW3均为限流电阻。

本实施例涉及的智能电表用磁保持继电器驱动装置使用时，微控制单元MCU的第7脚将合闸控制信号Connector_On_Control输送至控制芯片UW1的A端，控制芯片UW1的OA端再将合闸控制信号Connector_On_Control输送至负荷开关REWL1的合闸控制信号输入端，负荷开关REWL1进行合闸动作；微控制单元MCU的第8脚将跳闸控制信号Connector_Off_Control输送至控制芯片UW1的B端，控制芯片UW1的OB端再将跳闸控制信号Connector_Off_Control输送至负荷开关REWL1的跳闸控制信号输入端，负荷开关REWL1进行跳闸动作。

Claims

1.一种智能电表用磁保持继电器驱动装置，其特征在于主体结构包括控制芯片UW1、负荷开关REWL1、微控制单元MCU、电源端RVCC、电源端MHVDD、电阻RW1、电阻RW2和电阻RW3；负荷开关REWL1包括合闸控制信号输入端和跳闸控制信号输入端；控制芯片UW1的主体结构包括OB端、GND端、A端、OA端、VDD端和B端，控制芯片UW1的OB端与负荷开关REWL1的跳闸控制信号输入端电信息连接，控制芯片UW1的GND端接地，控制芯片UW1的A端与微控制单元MCU的第7脚连接，控制芯片UW1的A端与微控制单元MCU的第7脚之间串联有电阻RW1，控制芯片UW1的OA端与负荷开关REWL1的合闸控制信号输入端连接，控制芯片UW1的VDD端通过电源端RVCC与电源端MHVDD连接，电源端RVCC与电源端MHVDD之间串联有电阻RW3，控制芯片UW1的B端与微控制单元MCU的第8脚连接，控制芯片UW1的B端与微控制单元MCU的第8脚之间串联有电阻RW2；控制芯片UW1为继电器驱动芯片AL868；电阻RW1、电阻RW2和电阻RW3均为限流电阻。