CN216749749U - 一种变频器中高效控制继电器的多功能电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频器中高效控制继电器的多功能电路，多功能电路包括继电器、第一三极管、第二三极管、第三三极管，第一三极管基极与第一I/O口电连接，第二三极管集电极与线圈一端电连接，线圈另一端通过二极管与第三三极管集电极电连接，第三三极管集电极还与15V电源电连接，第三三极管基极与第二I/O口电连接，第二I/O口与LED一端电连接，LED另一端与5V电源电连接；当第一I/O口与第二I/O口均输出低电平时，LED发光，在多个二极管的降压作用下，继电器的线圈上的电压满足预设的工作条件，从而使得继电器的触点吸合。本实用新型通过两个I/O口既驱动继电器工作，又进一步结合多个电阻对继电器线圈进行分压，使线圈功耗降低，从而节约单片机I/O口资源。

Description

一种变频器中高效控制继电器的多功能电路

技术领域

本实用新型涉及继电器领域，特别涉及一种变频器中高效控制继电器的多功能电路。

背景技术

在变频器的应用中，为了防止突入电流往往会用到PTC电阻，电容充满电后就会需要把PTC短路掉，这时候就用到了继电器。而继电器的应用中通常会用到2组控制，一路驱动继电器，因为驱动继电器的电压比较高所以需要12V的电压直接驱动；当驱动完成后，继电器的保持并不需要12V的高电压，而12V的高压往往会导致继电器上面的功耗比较大，并且这需要芯片的两个IO口来分别控制继电器，浪费了芯片资源。同时在变频器的应用中，往往用到的是15V电压，继电器则是12V供电，这时候就需要开关电源另外供一路12V电压，增加了成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单的变频器中高效控制继电器的多功能电路。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种变频器中高效控制继电器的多功能电路，所述多功能电路包括继电器、多个二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管及LED，其中，所述继电器包括线圈和触点，所述第一三极管的基极与外部第一I/O口电连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的集电极与所述线圈的一端电连接，所述线圈的另一端通过多个二极管与所述第三三极管的集电极电连接，所述第三三极管的集电极还与外部15V电源电连接，所述第三三极管的基极与外部第二I/O口电连接，所述第二I/O口还与所述LED的一端电连接，所述LED的另一端与外部5V电源电连接，并且，所述第一三极管、所述第二三极管及所述第三三极管的发射极均接地；

当所述第一I/O口与所述第二I/O口均输出低电平时，所述LED发光，且所述第一三极管截止、所述第二三极管导通、所述第三三极管截止，使得所述第二三极管的集电极输出为0V，且所述第三三极管的集电极输出为15V，进而在多个二极管的降压作用下，所述继电器的线圈上的电压满足预设的工作条件，从而使得所述继电器的触点吸合。

进一步地，所述多个二极管包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管，且每个二极管的压降为0.7V；

所述第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管依次串联连接，且所述第一二极管的正极与所述第三三极管的集电极电连接，所述第四二极管的负极与所述继电器的一端电连接。

进一步优选地，所述多个二极管还包括第五二极管，所述第五二极管的正极与所述第二三极管的集电极电连接，所述第五二极管的负极与所述第四二极管的负极电连接。

进一步地，所述多功能电路还包括第四三极管和第五三极管，所述第四三极管的基极与所述第一三极管的集电极电连接，所述第四三极管的集电极与所述第五三极管的基极电连接，所述第五三极管的集电极与所述第二三极管的集电极电连接，并且，所述第四三极管与所述第五三极管的发射极均接地；

当所述第一I/O口与所述第二I/O口均输出低电平时，所述第四三极管导通，且所述第五三极管截止。

进一步地，所述多功能电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻，所述第一电阻的一端与所述第五三极管的集电极电连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端分别电连接，所述第二电阻的另一端、所述第四电阻的另一端分别与所述第二三极管的集电极电连接，所述第三电阻的另一端与所述第五三极管的集电极电连接；

当所述第一I/O口输出高电平且所述第二I/O口输出低电平时，所述LED发光，所述第一三极管导通、所述第二三极管截止、所述第三三极管截止、所述第四三极管截止、所述第五三极管导通，使得所述继电器的线圈上的电压减小。

进一步优选地，所述第一三极管、所述第二三极管、所述第三三极管、所述第四三极管及所述第五三极管的发射极与各自的基极之间均连接有偏置电阻。

进一步优选地，所述多功能电路还包括第五电阻、第六电阻及第七电阻，其中，所述第五电阻的一端与所述第一三极管的集电极电连接，所述第五电阻的另一端与外部5V电源电连接；所述第六电阻的一端与所述第四三极管的集电极电连接，所述第六电阻的另一端与外部5V电源电连接；所述第七电阻的一端与所述第三三极管的集电极电连接，所述第七电阻的另一端与外部15V电源电连接。

进一步地，所述多功能电路还包括第一保护电阻、第二保护电阻、第三保护电阻、第四保护电阻及第五保护电阻，其中，所述第一保护电阻的一端与所述第一I/O口电连接，所述第一保护电阻的另一端与所述第一三极管的基极电连接；所述第二保护电阻的一端与所述第一三极管的集电极电连接，所述第二保护电阻的另一端与所述第二三极管的基极电连接；所述第三保护电阻的一端与所述第二I/O口电连接，所述第三保护电阻的另一端与所述第三三极管的基极电连接；所述第四保护电阻的一端与所述第一三极管的集电极电连接，所述第四保护电阻的另一端与所述第四三极管的基极电连接；所述第五保护电阻的一端与所述第四三极管的集电极电连接，所述第五保护电阻的另一端与所述第五三极管的基极电连接。

进一步地，所述多功能电路还包括PTC电阻，所述PTC电阻并联连接于所述继电器的触点两端。

进一步地，所述多功能电路还包括第六保护电阻，所述第六保护电阻的一端与所述第一I/O口电连接，所述第六保护电阻的另一端与所述LED的负极电连接。

本实用新型具有的优点：仅通过两个I/O口，既驱动继电器工作，使触点吸合，又进一步结合多个电阻对继电器线圈进行分压，使线圈功耗降低，又把状态LED灯点亮。从而节约单片机I/O口资源，利用率更大化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的多功能电路的结构示意图。

其中，附图标记包括：1-继电器，21-第一二极管，22-第二二极管，23-第三二极管,24-第四二极管，25-第五二极管，31-第一三极管，311-第一偏置电阻，32-第二三极管，321-第二偏置电阻，33-第三三极管，331-第三偏置电阻，34-第四三极管，341-第四偏置电阻，35-第五三极管，351-第五偏置电阻，41-第一I/O口，42-第二I/O口，51-第一电阻、52-第二电阻、53-第三电阻、54-第四电阻，55-第五电阻，56-第六电阻，57-第七电阻，6-PTC电阻，71-第一保护电阻，72-第二保护电阻，73-第三保护电阻，74-第四保护电阻，75-第五保护电阻，76-第六保护电阻。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本实用新型的一个实施例中，提供了一种变频器中高效控制继电器的多功能电路，本多功能电路包括继电器1、LED5、PTC电阻6、多个二极管、多个三极管、多个电阻、多个偏置电阻及多个保护电阻，并与外部的第一I/O口41、第二I/O口42配合使用。

如图1所示，继电器1包括线圈11和触点12，触点12两端并联连接有PTC电阻6。在本实施例中，驱动继电器1工作的电压在12V左右，当驱动完成后，并不需要12V的高电压保持继电器1。

如图1所示，本多功能电路包括第一二极管21、第二二极管22、第三二极管23、第四二极管24、第五二极管25、第一三极管31、第二三极管32、第三三极管33、第四三极管34、第五三极管35、第一偏置电阻311、第二偏置电阻321、第三偏置电阻331、第四偏置电阻341、第五偏置电阻351、第一电阻51、第二电阻52、第三电阻53、第四电阻54、第五电阻55、第六电阻56、第七电阻57、第一保护电阻71、第二保护电阻72、第三保护电阻73、第四保护电阻74、第五保护电阻75及第六保护电阻76。

如图1所示，第一三极管31的基极与外部第一I/O口41电连接，第一三极管31发射极接地，第一三极管31的集电极与第二三极管32的基极电连接，第一三极管31的发射极与基极之间连接有第一偏置电阻311，并且，第一三极管31的基极与第一保护电阻71的一端电连接，第一保护电阻71的另一端与第一I/O口41电连接，另外，第一三极管31的集电极还通过第五电阻55与外部5V电源电连接。

如图1所示，第二三极管32的基极与第一三极管31的集电极之间还连接有第二保护电阻72，即第二保护电阻72的一端与第一三极管31的集电极电连接，第二保护电阻72的另一端与第二三极管32的基极电连接，第二三极管32发射极接地，第二三极管32发射极与基极之间连接有第二偏置电阻321，第二三极管32的集电极与线圈11的一端电连接，线圈11的另一端通过多个二极管与第三三极管33的集电极电连接，具体地，第一二极管21、第二二极管22、第三二极管23及第四二极管24依次串联连接，且第四二极管24的负极与继电器1的一端电连接，第一二极管21的正极与第三三极管33的集电极电连接，另外，第三三极管33的集电极还通过第七电阻57与外部15V电源电连接，即第七电阻57的一端与第三三极管33的集电极电连接，第七电阻57的另一端与外部15V电源电连接，同时，第三三极管33的发射极接地，且第三三极管33的发射极与基极之间还连接有第三偏置电阻331，另外，第三三极管33的基极还通过第三保护电阻73与第二I/O口42电连接，即第三保护电阻73的一端与第二I/O口42电连接，第三保护电阻73的另一端与第三三极管33的基极电连接。

如图1所示，第二I/O口42还与第六保护电阻76的一端电连接，第六保护电阻76的另一端与LED5的负极电连接，LED5的正极与外部5V电源电连接。

另外，第五二极管25的正极与第二三极管32的集电极电连接，第五二极管25的负极与第四二极管24的负极电连接。

如图1所示，第一三极管31的集电极还与第四三极管34的基极电连接，具体地，第一三极管31的集电极与第四三极管34的基极之间还连接有第四保护电阻74，第四三极管34的基极与发射极之间还连接有第四偏置电阻341，第四三极管34发射极接地，第四三极管34的集电极通过第六电阻56与外部5V电源电连接，并且，第四三极管34的集电极还通过第五保护电阻75与第五三极管35的基极电连接，第五三极管35的基极与发射极之间还连接有第五偏置电阻351，且第五三极管35的发射极接地，并且，第五三极管35的集电极与第二三极管32的集电极电连接，在本实施例中，如图1所示，第五三极管35的集电极与第一电阻51的一端电连接，第一电阻51的另一端与第二电阻52的一端、第三电阻53的一端、第四电阻54的一端分别电连接，第二电阻52的另一端、第四电阻54的另一端分别与第二三极管32的集电极电连接，第三电阻53的另一端与第五三极管35的集电极电连接。

当第一I/O口41与第二I/O口42均输出低电平时，LED5发光，且第一三极管31截止、第二三极管32导通、第三三极管33截止、第四三极管34导通且所述第五三极管35截止，使得第二三极管32的集电极输出为0V，且第三三极管33的集电极输出为15V，进而在多个二极管的降压作用下，继电器1的线圈11上的电压满足预设的工作条件，从而使得继电器1的触点12吸合。

当所述第一I/O口41输出高电平且所述第二I/O口42输出低电平时，所述LED5发光，所述第一三极管31导通、所述第二三极管32截止、所述第三三极管33截止、所述第四三极管34截止、所述第五三极管35导通，使得所述继电器1的线圈11上的电压减小。

在本实施例中，第一偏置电阻311、第二偏置电阻321、第三偏置电阻331、第四偏置电阻341、第五偏置电阻351选用10K电阻，其作用是为了在没有输入电压或输入端悬空时保证与之相连的三极管能够可靠截止。另外，需要说明的是，本文中的电阻、二极管、三极管、LED电源的型号根据实际情况选择，不以其阻值大小等参数限定本实用新型的保护范围。

在本发明的一个实施例中，首先LED控制口即第二I/O口42输出高电平，OUT1即第一I/O口41输出低电平，这时候LED灯不亮，第三三极管33导通，第三三极管33的集电极电压为0，继电器1不能工作。等待通过PTC电阻6与后端实际应用连接的电解电容充满电，大约等待3S后，第二I/O口42输出低电平，这时候LED灯亮，表征电路已充满电开始正常工作，由于第三三极管33的基极变成了低电平，这时第三三极管33截止，第三三极管33的集电极变为15V，15V通过4个二极管(即第一二极管21、第二二极管22、第三二极管23、第四二极管24)降压(一个二极管的压降为0.7V)，得到12V左右的电压给继电器1的线圈11供电。此时第一I/O口41输出的仍然是低电平，所以第一三极管31截止，第四三极管34导通，第一三极管31的集电极输出高电平给第二三极管32的基极，第二三极管32导通，第二三极管32的集电极变为0V，这时就在继电器1的线圈11两端产生了12V的电压降，从而继电器1的触点12吸合。由于第四三极管34的导通，第四三极管34的集电极输出低电平，使得第五三极管35截止，所以第五三极管35回路不对继电器1产生影响。

第二I/O口42输出低电平(电路正常工作后LED灯常亮)，第一I/O口41输出高电平，这时候第一三极管31导通，第四三极管34截止，第一三极管31的导通使得第一三极管31的集电极输出低电平，第二三极管32则不再导通，而是变为截止，第二三极管32回路不再作用于继电器1，并且第四三极管34的截止使得第四三极管34的集电极输出高电平，从而让第五三极管35导通，第五三极管35的集电极变为低电平，第五三极管35的导通使得第一电阻51、第二电阻52、第三电阻53、第四电阻54组成的平衡电桥串联在了继电器1的线圈11回路中，利用电阻的分压原理，让继电器1的线圈11上面施加的电压减小，从而线圈11上消耗的功率下降，降低损耗。

本多功能电路从芯片资源的角度用简单的三极管与IO口的混合使用，从而实现了2个IO口来代替原本3个IO口完成的工作以控制继电器的驱动与保持，节省了单片机的资源，让IO口得到最大程度的利用。在变频器的应用中，短路PTC的继电器1在电容充满电后是一直打开的，所以可以利用同样一直打开的LED灯(表示电路已经开始工作)IO口即本实施例提供的第二I/O口42来实现控制电压供电的目的。而驱动继电器1又是只用一次，所以单独使用IO口就造成了芯片资源的浪费，这样使一个IO口就实现了继电器1的驱动与保持控制，并且，用4个二极管的降压来得到12V电压也大大降低了成本，另外，引入外部电阻与继电器1的线圈11电阻分压，减少继电器1的线圈11上的电压从而降低其损耗。

上述本实用新型实施例的先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变频器中高效控制继电器的多功能电路，其特征在于，所述多功能电路包括继电器（1）、多个二极管、第一三极管（31）、第二三极管（32）、第三三极管（33）及LED（5），其中，所述继电器（1）包括线圈（11）和触点（12），所述第一三极管（31）的基极与外部第一I/O口（41）电连接，所述第一三极管（31）的集电极与所述第二三极管（32）的基极电连接，所述第二三极管（32）的集电极与所述线圈（11）的一端电连接，所述线圈（11）的另一端通过多个二极管与所述第三三极管（33）的集电极电连接，所述第三三极管（33）的集电极还与外部15V电源电连接，所述第三三极管（33）的基极与外部第二I/O口（42）电连接，所述第二I/O口（42）还与所述LED（5）的一端电连接，所述LED（5）的另一端与外部5V电源电连接，并且，所述第一三极管（31）、所述第二三极管（32）及所述第三三极管（33）的发射极均接地。

2.根据权利要求1所述的多功能电路，其特征在于，所述多个二极管包括第一二极管（21）、第二二极管（22）、第三二极管（23）及第四二极管（24），且每个二极管的压降为0.7V；

所述第一二极管（21）、第二二极管（22）、第三二极管（23）及第四二极管（24）依次串联连接，且所述第一二极管（21）的正极与所述第三三极管（33）的集电极电连接，所述第四二极管（24）的负极与所述继电器（1）的一端电连接。

3.根据权利要求2所述的多功能电路，其特征在于，所述多个二极管还包括第五二极管（25），所述第五二极管（25）的正极与所述第二三极管（32）的集电极电连接，所述第五二极管（25）的负极与所述第四二极管（24）的负极电连接。

4.根据权利要求1所述的多功能电路，其特征在于，所述多功能电路还包括第四三极管（34）和第五三极管（35），所述第四三极管（34）的基极与所述第一三极管（31）的集电极电连接，所述第四三极管（34）的集电极与所述第五三极管（35）的基极电连接，所述第五三极管（35）的集电极与所述第二三极管（32）的集电极电连接，并且，所述第四三极管（34）与所述第五三极管（35）的发射极均接地。

5.根据权利要求4所述的多功能电路，其特征在于，所述多功能电路还包括第一电阻（51）、第二电阻（52）、第三电阻（53）及第四电阻（54），所述第一电阻（51）的一端与所述第五三极管（35）的集电极电连接，所述第一电阻（51）的另一端与所述第二电阻（52）的一端、所述第三电阻（53）的一端、所述第四电阻（54）的一端分别电连接，所述第二电阻（52）的另一端、所述第四电阻（54）的另一端分别与所述第二三极管（32）的集电极电连接，所述第三电阻（53）的另一端与所述第五三极管（35）的集电极电连接。

6.根据权利要求4所述的多功能电路，其特征在于，所述第一三极管（31）、所述第二三极管（32）、所述第三三极管（33）、所述第四三极管（34）及所述第五三极管（35）的发射极与各自的基极之间均连接有偏置电阻。

7.根据权利要求4所述的多功能电路，其特征在于，所述多功能电路还包括第五电阻（55）、第六电阻（56）及第七电阻（57），其中，所述第五电阻（55）的一端与所述第一三极管（31）的集电极电连接，所述第五电阻（55）的另一端与外部5V电源电连接；所述第六电阻（56）的一端与所述第四三极管（34）的集电极电连接，所述第六电阻（56）的另一端与外部5V电源电连接；所述第七电阻（57）的一端与所述第三三极管（33）的集电极电连接，所述第七电阻（57）的另一端与外部15V电源电连接。

8.根据权利要求4所述的多功能电路，其特征在于，所述多功能电路还包括第一保护电阻（71）、第二保护电阻（72）、第三保护电阻（73）、第四保护电阻（74）及第五保护电阻（75），其中，所述第一保护电阻（71）的一端与所述第一I/O口（41）电连接，所述第一保护电阻（71）的另一端与所述第一三极管（31）的基极电连接；所述第二保护电阻（72）的一端与所述第一三极管（31）的集电极电连接，所述第二保护电阻（72）的另一端与所述第二三极管（32）的基极电连接；所述第三保护电阻（73）的一端与所述第二I/O口（42）电连接，所述第三保护电阻（73）的另一端与所述第三三极管（33）的基极电连接；所述第四保护电阻（74）的一端与所述第一三极管（31）的集电极电连接，所述第四保护电阻（74）的另一端与所述第四三极管（34）的基极电连接；所述第五保护电阻（75）的一端与所述第四三极管（34）的集电极电连接，所述第五保护电阻（75）的另一端与所述第五三极管（35）的基极电连接。

9.根据权利要求1所述的多功能电路，其特征在于，所述多功能电路还包括PTC电阻（6），所述PTC电阻（6）并联连接于所述继电器（1）的触点（12）两端。

10.根据权利要求1所述的多功能电路，其特征在于，所述多功能电路还包括第六保护电阻（76），所述第六保护电阻（76）的一端与所述第一I/O口（41）电连接，所述第六保护电阻（76）的另一端与所述LED（5）的负极电连接。

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