CN218124385U - 一种用于双电源系统的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种用于双电源系统的驱动电路。该驱动电路包括：控制单元，被配置为响应于常用电源掉电而在预设时间之后发出第一信号；继电单元，被配置为响应于接收到第一信号而执行第一动作以接通备用电源；储能单元，被配置为响应于常用电源掉电而向继电单元提供执行第一动作所需的能量；充电单元，被配置为为储能单元充电；以及限流单元，被配置为使得储能单元以预定电流值向继电单元提供能量。在此提出的驱动电路以较小的储能容量实现预定的延时时间，从而减小了驱动电路的体积和成本。

Description

一种用于双电源系统的驱动电路

技术领域

本实用新型的实施例总体上涉及驱动电路领域，更具体地，涉及一种用于双电源系统的驱动电路。

背景技术

双电源系统常用于对供电连续性要求较高的场合。为了避免因双电源系统中的常用电源的短时跌落或中断后又及时恢复造成的备用电源的频繁启停，延迟控制技术应运而生。为了达到预定的延时时间，通常需要选择容量较大的储能元件，使得双电源系统的体积和成本增加。

实用新型内容

本公开的实施例提供了一种用于双电源系统的驱动电路，其能够以较小的电容获得较长的延时时间，从而至少部分地解决现有技术中存在的上述以及其他潜在问题。

本公开的一个方面涉及一种用于双电源系统的驱动电路，该双电源系统包括常用电源和备用电源。该驱动电路包括：控制单元，被配置为响应于常用电源掉电而在预设时间之后发出第一信号；继电单元，被配置为响应于接收到第一信号而执行第一动作以接通备用电源；储能单元，被配置为响应于常用电源掉电而向继电单元提供执行第一动作所需的能量；充电单元，被配置为为储能单元充电；以及限流单元，被配置为使得储能单元以继电单元的额定电流值向继电单元提供能量。

通过上述实施例，相较于现有的驱动电路，本公开的储能单元能够以较小的容量实现预定的延时时间，从而减小了驱动电路的体积和成本。

根据一个实施例，限流单元包括第一NPN型三极管、第二NPN 型三极管、第一电阻和第二电阻，第一NPN型三极管的集电极耦合至第一电阻的第一端和储能单元，第一NPN型三极管的基极耦合至第一电阻的第二端和第二NPN型三极管的集电极，第一NPN型三极管的发射极耦合至第二电阻的第一端和第二NPN型三极管的基极，第二NPN型三极管的发射极耦合至第二电阻的第二端和继电单元。通过上述实施例，可以以浮动设计实现限流单元，避免泄漏电流对储能单元容量的影响。

根据一个实施例，继电单元的额定电压小于充电单元的充电电压。通过上述实施例，可以获得更长的延时时间，进一步减小了储能单元所需的容量。

根据一个实施例，充电单元包括串联连接的第一二极管和第三电阻，其中第一二极管是低漏电流型二极管。通过上述实施例，可以防止常用电源掉电后储能单元向电源端放电，避免上电时对常用电源的冲击以及保护储能单元。

根据一个实施例，储能单元包括低漏电流型电解电容。通过上述实施例，减小了储能单元在延时阶段的放电量，从而进一步减小了储能单元所需的容量。

根据一个实施例，控制单元还被配置为响应于常用电源恢复供电而发出第二信号，继电单元还被配置为响应于接收到第二信号而执行第二动作以断开备用电源。通过上述实施例，实现了双电源的自动切换。

根据一个实施例，继电单元包括双稳态继电器。通过上述实施例，减小了继电单元实施动作所需的能量，从而进一步减小了储能单元所需的容量。

根据一个实施例，双稳态继电器包括置位线圈和复位线圈，置位线圈用于执行第一动作，复位线圈用于执行第二动作。通过上述实施例，实现了继电单元的第一动作和第二动作的独立控制。

根据一个实施例，控制单元包括置位控制单元和复位控制单元，置位控制单元和复位控制单元分别包括第一开关器件和第二开关器件，第一开关器件被配置为响应于接收到第一信号而被接通，第二开关器件被配置为响应于接收到第二信号而被接通。通过上述实施例，以简单的结构实现了控制单元，降低了成本。

根据一个实施例，第一开关器件和第二开关器件分别为低漏电流型MOSFET。通过上述实施例，减小了储能单元在放电阶段的放电速度，从而进一步减小了储能单元所需的容量。

根据一个实施例，预定电流值包括继电单元的额定电流值。通过上述实施例，储能单元能够以满足继电单元正常工作的最小电流进行放电。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明，其中：

图1示出了现有双电源系统中的驱动电路内储能单元的放电曲线；

图2示出了根据本公开实施例的驱动电路的结构框图；

图3示出了根据本公开实施例的限流单元的电路图；

图4示出了根据本公开实施例的驱动电路内储能单元的放电曲线；以及

图5示出了根据本公开实施例的驱动电路的电路图。

具体实施方式

现在将参照附图中所示的各种示例性实施例对本公开的原理进行说明。应当理解，这些实施例的描述仅仅为了使得本领域的技术人员能够更好地理解并进一步实现本公开，而并不意在以任何方式限制本公开的范围。应当注意的是，在可行情况下可以在图中使用类似或相同的附图标记，并且类似或相同的附图标记可以表示类似或相同的功能。本领域的技术人员将容易地认识到，从下面的描述中，本文中所说明的结构和方法的替代实施例可以被采用而不脱离通过本文描述的本实用新型的原理。

如前所述，在双电源系统中，为了避免备用电源的频繁启停，需要设置延迟启动电路启动备用电源。现有的延迟启动电路包括储能单元，用于在常用电源掉电之后的预定延时时间内保持电压，并在预定延时时间到达之后为继电单元提供其动作所需的能量。

一般地，继电单元的额定电压应该与储能单元的电源电压相同，这样的设计可以保证继电单元正常工作。但是，由于双电源系统中驱动电路的储能单元通常采用储能电容，而储能电容存在漏电流，因此，在常用电源掉电之后，由常用电源供电的储能单元的电压会快速下降到继电单元额定电压以下，使得所能获得的延时时间非常短。

图1示出了现有双电源系统中的驱动电路内储能单元的放电曲线，其中，储能单元为电解电容，继电单元为继电器。

如图1所示，在T0时刻，常用电源开始掉电，由于存在泄漏电流，电解电容上的电压从U0线性降低。经过预定延时时间，在T1 时刻电解电容开始驱动继电器。此时，电解电容上的电压降低到U1，延时时间越长，U1的数值越低。在驱动继电器的过程中，电解电容按照恒定阻抗放电，并在经过固定放电时间后在T2时刻完成继电器的驱动。此时，电解电容的电压为U2。

在继电单元的额定电压与储能单元的电源电压相同的情况下，为了在整个延迟启动阶段保持电解电容的电压在继电器的正常工作电压范围内，应该选择泄漏电流小的电解电容或者容量较大的电解电容，使得U2的值能够维持继电单元的正常工作。这导致了驱动电路的成本和体积的增大，也限制了延时时间的范围。

为了在不增加储能单元的成本和体积的前提下维持继电单元的正常工作，选择额定电压低于储能单元的电源电压的继电器是一个方案。例如，储能单元的电压是12V，选择额定电压为9V或者5V的继电器。这样，与继电单元的额定电压与储能单元的电源电压相同的情况相比，在同样延时时间内，允许储能单元释放的能量更多。虽然在同样的延时时间内储能单元的电压下降得更多，但由于继电单元的额定电压较低，所以仍然能够维持继电单元的正常工作。

但是，由于在开始驱动继电单元时电压U1较高，驱动电流过大，超出了继电单元的正常工作电流范围，这会影响继电单元的可靠性。如果在储能单元与继电单元之间设置电阻进行限流，则会增加驱动电路的功耗。

本公开的实施例能够使得储能单元以恒定电流值向继电单元提供能量，从而能够以较小容量的储能单元实现预定的延时时间，减小了驱动电路的体积和成本。

下面将结合图2至图5详细说明根据本公开的示例实施例的驱动电路。首先参考图2，图2示出了根据本公开实施例的驱动电路的结构框图。

如图2所示，驱动电路200包括充电单元201、储能单元202、限流单元203、继电单元204和控制单元205。充电单元201耦接至储能单元202和限流单元203，限流单元203耦接在储能单元202与继电单元204之间，控制单元205耦接至继电单元204。

充电单元201连接至双电源系统中的常用电源，用于为储能单元 202充电。充电单元201包括单向导通器件和限流器件。其中单向导通器件可以防止常用电源掉电后储能电路向电源端放电，而限流器件可以避免上电时对常用电源的冲击以及保护储能单元202。

在某些实施例中，充电单元201例如可以包括串联连接的二极管和电阻，其中二极管为低漏电流型二极管。在其他实施例中，充电单元201也可以由其他器件组成，本公开不对此进行限制。

储能单元202用于在常用电源掉电的情况下为驱动继电单元204 提供能量。储能单元202可以采用泄漏电流较小的器件，以保证在足够长的延时时间后储能单元202仍有足够的电能。储能单元202的充电时间由充电电路的限流电阻和储能单元202的容量决定。充电时间应尽可能的短，以保证在常用电源正常时，能够及时稳定地驱动继电单元204。

在某些实施例中，储能单元202例如可以包括低漏电流型的电解电容，例如，铝电解电容。在其他实施例中，储能单元202也可以由其他器件组成，本公开不对此进行限制。

限流单元203用于使得储能单元202以预定电流值向继电单元 204提供所述能量。在某些实施例中，预定电流值例如可以是继电单元204的额定电流值。在其他实施例中，预定电流值可以是其他值，本公开不对此进行限制。

图3示出了根据本公开实施例的限流单元的电路图。如图3所示，限流单元203包括第一NPN型三极管T1、第二NPN型三极管T2、第一电阻R1和第二电阻R2。第一NPN型三极管T1的集电极耦合至第一电阻R1的第一端和储能单元202，第一NPN型三极管T1的基极耦合至第一电阻R1的第二端和第二NPN型三极管T2的集电极，第一NPN型三极管T1的发射极耦合至第二电阻R2的第一端和第二 NPN型三极管T2的基极，第二NPN型三极管T2的发射极耦合至第二电阻R2的第二端和继电单元204。

在该限流单元203中，限流值可以通过以下公式来调节。

I_lim＝V_be/R2

其中，V_be为三极管T2基极到发射极的电压。三极管T1和T2 组合构成负反馈电路，R1为T1的基极提供偏置电流，R2为采样电阻。当限流单元203中流过的电流小于限流值I_lim时，电阻R2上的压降小于三极管T2基极到发射极的电压，三极管T2保持关断，三极管 T1由电阻R1提供基极偏置电流而导通。当限流单元203中流过的电流达到限流值I_lim时，电阻R2上的压降等于三极管T2基极到发射极的电压V_be，三极管T2导通，三极管T1的基极到发射极电压小于门限电压，三极管T1断开。

这样，随着限流单元203中流过的电流变化，三极管T1和T2能够将电流动态的调整到限流值I_lim。并且，该限流单元203采用浮地设计，可以避免泄漏电流对储能单元202的影响。

在其他实施例中，限流单元203也可以由其他器件组成，本公开不对此进行限制。

图4示出了根据本公开实施例的驱动电路内储能单元的放电曲线。如图4所示，在T1和T2时间段，储能单元202以恒定电流线性放电。相较于以恒定阻抗放电，上述放电方式使得储能单元202在驱动完成时的电压U2’更高。因此，储能单元202所需的容量可以选择为更小。

继电单元204用于在常用电源掉电时接通备用电源，或者在常用电源恢复供电时断开备用电源。在某些实施例中，继电单元204的额定电压小于充电单元201的充电电压，这样可以进一步减小储能单元 202的容量。

在某些实时例中，继电单元204例如可以包括双稳态继电器。该双稳态继电器包括置位线圈和复位线圈，其中置位线圈用于执行双稳态继电器的闭合动作，复位线圈用于执行双稳态继电器的打开动作。由于驱动双稳态继电器所需的能量较少，所以可以进一步减小储能单元202所需的容量。在其他实施例中，继电单元204可以由其他元件构成，本公开不对此进行限制。

控制单元205被配置为响应于常用电源掉电而在预设时间之后发出第一信号以接通备用电源，其中预设时间可以根据用户的定义来改变。在某些实施例中，控制单元205还被配置为响应于常用电源恢复供电而发出第二信号以断开备用电源。

在某些实施例中，控制单元205包括置位控制单元和复位控制单元。在其他实施例中，控制单元205可以包括其他电路，本公开不对此进行限制。

图5示出了根据本公开实施例的驱动电路的电路图。如图5所示，驱动电路500包括充电电路501、储能电容502、限流电路503、双稳态继电器504、置位控制单元505和复位控制单元506。充电电路501、储能电容502、限流电路503、双稳态继电器504的结构在前面的实施例中已有描述，不再赘述。置位控制单元505和复位控制单元506 分别包括第一MOSFET和第二MOSFET。第一MOSFET和所述第二 MOSFET分别为低漏电流型MOSFET。

在常用电源掉电之后，经过预设延时时间之后，控制器发出第一信号，第一MOSFET被接通。此时，储能电容502中的能量通过限流电路503被提供给双稳态继电器504中的置位线圈，备用电源被接通。

当控制器检测到常用电源恢复供电之后，发出第二信号，第二 MOSFET被接通。此时，常用电源的能量通过限流电路503被提供给双稳态继电器504中的复位线圈，备用电源被断开。由于限流电路503 的存在，即使充电电路501的电压高于双稳态继电器504的额定电压，流过双稳态继电器504的电流也不会超过额定电流值。因此，双稳态继电器504可以正常工作。

由此可见，本公开的实施例提供的驱动电路能够以较低的储能容量获得较长的延时时间，稳定地驱动继电器，并且可以提高继电单元的可靠性。

虽然在本申请中权利要求书已针对特征的特定组合而制定，但是应当理解，本公开的范围还包括本文所公开的明确或隐含或对其任何概括的任何新颖特征或特征的任何新颖的组合，不论它是否涉及目前所要求保护的任何权利要求中的相同方案。申请人据此告知，新的权利要求可以在本申请的审查过程中或由其衍生的任何进一步的申请中被制定成这些特征和/或这些特征的组合。

Claims (11)

1.一种用于双电源系统的驱动电路(200)，所述双电源系统包括常用电源和备用电源，其特征在于，所述驱动电路(200)包括：

控制单元(205)，被配置为响应于所述常用电源掉电而在预设时间之后发出第一信号；

继电单元(204)，被配置为响应于接收到所述第一信号而执行第一动作以接通所述备用电源；

储能单元(202)，被配置为响应于所述常用电源掉电而向所述继电单元(204)提供执行所述第一动作所需的能量；

充电单元(201)，被配置为为所述储能单元(202)充电；以及

限流单元(203)，被配置为使得所述储能单元(202)以预定电流值向所述继电单元(204)提供所述能量。

2.根据权利要求1所述的驱动电路(200)，其特征在于，所述限流单元(203)包括第一NPN型三极管(T1)、第二NPN型三极管(T2)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，

所述第一NPN型三极管(T1)的集电极耦合至所述第一电阻(R1)的第一端和所述储能单元(202)，所述第一NPN型三极管(T1)的基极耦合至所述第一电阻(R1)的第二端和所述第二NPN型三极管(T2)的集电极，所述第一NPN型三极管(T1)的发射极耦合至所述第二电阻(R2)的第一端和所述第二NPN型三极管(T2)的基极，所述第二NPN型三极管(T2)的发射极耦合至所述第二电阻(R2)的第二端和所述继电单元(204)。

3.根据权利要求1所述的驱动电路(200)，其特征在于，所述继电单元(204)的额定电压小于所述充电单元(201)的充电电压。

4.根据权利要求1所述的驱动电路(200)，其特征在于，所述充电单元(201)包括串联连接的第一二极管和第三电阻，其中所述第一二极管是低漏电流型二极管。

5.根据权利要求1所述的驱动电路(200)，其特征在于，所述储能单元(202)包括低漏电流型电解电容。

6.根据权利要求1所述的驱动电路(200)，其特征在于，所述控制单元(205)还被配置为响应于所述常用电源恢复供电而发出第二信号，所述继电单元(204)还被配置为响应于接收到所述第二信号而执行第二动作以断开所述备用电源。

7.根据权利要求6所述的驱动电路(200)，其特征在于，所述继电单元(204)包括双稳态继电器。

8.根据权利要求7所述的驱动电路(200)，其特征在于，所述双稳态继电器包括置位线圈和复位线圈，所述置位线圈用于执行所述第一动作，所述复位线圈用于执行所述第二动作。

9.根据权利要求6所述的驱动电路(200)，其特征在于，所述控制单元(205)包括置位控制单元和复位控制单元，所述置位控制单元和所述复位控制单元分别包括第一开关器件和第二开关器件，所述第一开关器件被配置为响应于接收到所述第一信号而被接通，所述第二开关器件被配置为响应于接收到所述第二信号而被接通。

10.根据权利要求9所述的驱动电路(200)，其特征在于，所述第一开关器件和所述第二开关器件分别为低漏电流型MOSFET。

11.根据权利要求1所述的驱动电路(200)，其特征在于，所述预定电流值包括所述继电单元(204)的额定电流值。

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