CN218385003U - 继电器用低功耗驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种继电器用低功耗驱动电路，包括与选择电路模块连接的高电源电压和低电源电压；所述选择电路模块内至少设置有继电器；所述高电源电压或所述低电源电压的输出端与所述继电器连接，所述高电源电压驱动所述继电器上输出启动电流，所述低电源电压驱动所述继电器上输出保持电流。本实用新型的有益效果体现在：在控制器的继电器线圈驱动电路中，通过引入双电源的方式，分别提供了满足线圈驱动的启动电流和保持电流，在硬件电路上完成启动到保持状态的切换，进而实现继电器线圈的低功耗驱动，减小了继电器功耗，减少线圈过渡发热的情况，又提高了线圈寿命，大大提高了继电器的可靠性。

Description

继电器用低功耗驱动电路

技术领域

本实用新型属于电机控制器技术领域，尤其是涉及一种继电器用低功耗驱动电路。

背景技术

在车辆控制器（VCU）和电机控制器（MCU）的各种控制信号中，直流继电器输出是比较常见的接口电路。而一般为了保证大功率直流继电器或接触器的线圈寿命，通常将线圈驱动分为两个阶段：启动阶段和保持阶段，其线圈电流分别对应为启动电流和保持电流。一般来说，为了提供触点吸合瞬间的峰值功率，启动电流都相对较大；一旦吸合后，维持触点吸合状态所需的功率就比较小，所以保持电流相对较小。

现有技术中通常采用单个电源驱动继电器在两个阶段进行切换，切换过程中有线圈电流差距较大，所以容易出现电流不稳定，或线圈过渡产热致使其损坏的情况。因此设计一种继电器用低功耗驱动电路是目前本领域技术人员所要亟需解决的重要技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种继电器用低功耗驱动电路。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

继电器用低功耗驱动电路，包括与选择电路模块连接的高电源电压和低电源电压；所述选择电路模块内至少设置有继电器；所述高电源电压或所述低电源电压的输出端与所述继电器连接，所述高电源电压驱动所述继电器上输出启动电流，所述低电源电压驱动所述继电器上输出保持电流。

优选的，所述选择电路模块还包括正端驱动电路，所述正端驱动电路包括正端驱动信号Coil﹢，三极管V1，以及三极管V3；所述三极管V1的基极与所述正端驱动信号Coil﹢连接，且其发射极接地；所述三极管V3的基极与所述三极管V1的集电极连接，所述三极管V3的发射极与所述高电源电压的输出端连接，且所述三极管V3集电极与所述继电器的输入端连接。

优选的，所述正端驱动信号Coil﹢与所述三极管V1的基极之间设置有电阻R1；所述三极管V1的集电极与所述高电源电压之间串联设置有电阻R4和电阻R3，所述三极管V3的基极连接至所述电阻R4和电阻R3之间，所述三极管V3的发射极连接于所述高电源电压的输出端。

优选的，所述选择电路模块还包括负端驱动电路，所述负端驱动电路包括负端驱动信号Coil-，以及三极管V2；所述三极管V2的基极与所述负端驱动信号Coil的输出端连接，所述三极管V2的发射极接地，所述三极管的集电极与所述继电器的输出端连接。

优选的，所述负端驱动信号Coil的输出端与所述三极管的基极之间串联设置有电阻R2；所述三极管V2的集电极的输出端与第二二极管D2的正极电压端连接，所述第二二极管D2的负极电压端与所述继电器的输入端并联设置，并与所述高电源电压和低电源电压的输出端串联。

优选的，所述低电源电压的输出端与第一二极管D1的正极电压端连接，所述第一二极管D1的负极电压端与所述三极管V3的集电极输出端并联设置，并与所述继电器的输入端串联；且所述第一二极管D1的设置方向与所述第二二极管D2的设置方向相反。

优选的，所述继电器为四脚继电器，其包括第一引脚，第二引脚，第三引脚和第四引脚；所述第一引脚和所述第二引脚分别与所述继电器的内部线圈连接，且第一引脚的输入端连接至所述高电源电压和/所述低电源电压的输出端，所述第二引脚的输出端与所述第二二极管D2的正极电压端并联，并与所述三极管的集电极串联；所述第三引脚和所述第四引脚与所述继电器的内部触点连接，所述第三引脚与常开信号端连接，所述第四引脚可与所述第三引脚接触，并与公共端连接。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：

在控制器的继电器线圈驱动电路中，通过引入双电源的方式，分别提供了满足线圈驱动的启动电流和保持电流，在硬件电路上完成启动到保持状态的切换，进而实现继电器线圈的低功耗驱动，既减小了继电器功耗，减少线圈过渡发热的情况，又提高了线圈寿命，大大提高了继电器的可靠性；

采用双电源控制继电器切换两种工作状态，最大程度上发挥出继电器的节能特性；

降低继电器在稳态吸合时的驱动电流，降低线圈和控制器功耗。

附图说明

图1：本实用新型优选实施例的电路原理图；

图2：本实用新型优选实施例的正端驱动电路原理图；

图3：本实用新型优选实施例的负端驱动电路原理图；

图4：本实用新型优选实施例的电路模块图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

本实用新型揭示了一种继电器用低功耗驱动电路，包括与选择电路模块1连接的高电源电压2和低电源电压3。本实用新型中所述高电源电压2在电路中用VCC1表示，所述低电源电压3用VCC2表示。所述选择电路模块1内至少设置有继电器4，本实用新型中所述继电器4用K1表示。所述高电源电压2或所述低电源电压3的输出端与所述继电器4连接，所述高电源电压2驱动所述继电器4上输出启动电流I₁，所述低电源电压3驱动所述继电器4上输出保持电流I₂；启动电流I₁＞保持电流I₂。

具体的，所述选择电路模块1包括正端驱动电路11和负端驱动电路12，所述正端驱动电路11的输出端与所述继电器4的输入端连接，所述继电器4的输出端与所述负端驱动电路12连接。

进一步的，所述正端驱动电路11包括正端驱动信号Coil﹢，三极管V1，以及三极管V3。所述三极管V1为NPN型三极管，其基极B与所述正端驱动信号Coil﹢的输出端之间串联连接有电阻R1。所述三极管V1的发射极E接地。

所述三极管V3的基极B与所述三极管V1的集电极C连接，且所述三极管V3为PNP型三极管。具体的，所述三极管V1的集电极C的输出端上串联设置有电阻R4和电阻R3，所述电阻R4的输出端与所述三极管V3的发射极并联连接于所述高电源电压2的输出端，且所述三极管V3的基极B连接至所述电阻R4和电阻R3之间；即所述三极管V1的集电极的输出端与所述高电源电压2的输出端之间串联设置有电阻R4和电阻R3,所述三极管V3的基极B连接至所述电阻R4和电阻R3之间。所述三极管V3的发射极E与所述高电源电压2的输出端连接，且所述三极管V3集电极C与所述继电器4的输入端连接。

因此，当正端驱动电路11中的所述正端驱动信号Coil﹢为低电平时，所述三极管V1处于截止状态；此时所述三极管V3的基极B处无输入电压信号，所以三极管V3的发射极至基极电压V_eb＝0V，所以所述三极管V3处于截止状态；此时，所述继电器4将由低电源低压3进行供电，并为所述继电器4的线圈提供较低的电压，并为线圈提供电流较小的保持电流I₂。所述低电源低压3对所述继电器4供电时，降低继电器在稳态吸合后的驱动电流，降低线圈和控制器的功耗；且随着继电器线圈电流的减小，线圈的寿命进一步得以延长。

当正端驱动电路11中的所述正端驱动信号Coil﹢为高电平时，所述三极管V1处于导通状态；此时三极管V3的基极电压V_b为所述高电源电压2经电阻R3和电阻R4分压后的电压，三极管V3的发射极电压为所述高电源电压2；即在所述三极管V1导通状态下，所述三极管V3中的基极电压V_b＝[R4/（R3＋R4）]*[VCC1/（R3＋R4）]＝（R4*VCC1）/（R3＋R4），所述三极管V3中的发射极电压V_e＝VCC1；所以V_e＞V_b，且V_eb＝V_e－V_b＝VCC1-（R4*VCC1）/（R3＋R4）＝[（R3＋R4）*VCC1/（R3＋R4）]－[（R4*VCC1）/（R3＋R4）] ＝（R3*VCC1）/（R3＋R4），通过调节电阻R3和电阻R4的阻值，使得PNP型三极管V3满足导通条件；此时，所述继电器4将由所述高电源电压2进行供电，并为所述继电器4的线圈提供较高的电压，并为线圈提供电流较大的启动电流I₁。

所述低电源电压3的输出端与第一二极管D1的正极电压端连接，所述第一二极管D1的负极电压端与所述三极管V3的集电极输出端并联设置，并与所述继电器4的输入端串联。当三极管V3截止时，第一二极管D1导通，继电器4由VCC2供电；当三极管V3导通时，由于VCC1＞VCC2，所以所述第一二极管D1的负极电压大于其正极电压，故第一二极管D1截止，因此继电器4由VCC1供电。

在控制器的继电器线圈驱动电路中，通过引入双电源（高电源电压和低电源电压）的方式，分别提供了满足线圈驱动的启动电流和保持电流，避免线圈在保持电流时电流过大，或在启动电流时因电流过小的情况，在硬件电路上完成启动到保持状态的切换，进而实现继电器线圈的低功耗驱动，减小了继电器功耗，减少线圈过渡发热的情况，又提高了线圈寿命，并大大提高了继电器的可靠性。

所述负端驱动电路12包括负端驱动信号Coil-，以及三极管V2。所述三极管的基极与所述负端驱动信号Coil的输出端连接，所述三极管V2的发射极接地，所述三极管V2的集电极与所述继电器4的输出端连接。具体的，所述负端驱动信号Coil的输出端与所述三极管V2的基极之间串联设置有电阻R2。所述三极管V2的集电极的输出端与第二二极管D2的正极电压端连接，所述第二二极管D2的负极电压端与所述继电器4的输入端并联设置。所述第二二极管D2的设置方向与所述第一二极管D1的设置方向相反。所述继电器4与所述第二二极管D2并联设置，并与所述三极管V2的集电极串联。当所述继电器4由VCC1供电时，由于第二二极管D2的负极电压大于其正极电压，故所述第二二极管D2截止；当所述继电器4由VCC2供电时，由于第二二极管D2与第一二极管D1反向设置，故第二二极管D2的负极电压大于其正极电压，故所述第二二极管D2截止。

因此，当负端驱动电路12的所述负端驱动信号Coil-为低电平时，所述三极管V2处于截止状态；此时继电器K1的线圈负端浮地悬空，所述继电器4处于断电状态。当负端驱动电路12的所述负端驱动信号Coil-为高电平时，所述三极管V3处于导通状态；此时，继电器K1线圈负端接地，并使得所述继电器4可在启动状态和保持状态中切换；即只有当所述三极管V2导通时，所述正端驱动电路11中的所述正端驱动信号Coil﹢的输入信号才能正常工作。

所述继电器4为四脚继电器，其包括第一引脚，第二引脚，第三引脚和第四引脚。所述第一引脚和所述第二引脚分别与所述继电器4的内部线圈连接，具体的，所述第一引脚与继电器K1线圈正端（所述高电源电压2和/所述低电源电压3的输出端）连接，所述第二引脚与继电器K1线圈负端（所述三极管V2的集电极）连接。所述第三引脚和所述第四引脚与所述继电器4的内部触点连接，所述第三引脚与常开信号端连接，所述第四引脚可与所述第三引脚接触，并与公共端连接。

综上所述，本实用新型的整个控制逻辑需要Coil+和Coil-两根信号线来分别控制继电器线圈的正端和负端，按照继电器线圈的上电顺序，控制信号的开关逻辑如下：

（1）初始状态：Coil+和Coil-均为低电平，继电器线圈处于断电状态；

（2）启动状态：Coil+和Coil-先后输出高电平，继电器线圈由高电压VCC1供电，此时提供线圈启动电流；

（3）保持状态：Coil+输出低电平，继电器线圈由低电压VCC2供电，此时提供线圈保持电流；

（4）关断状态：Coil-输出低电平，继电器线圈回到断电状态。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.继电器用低功耗驱动电路，其特征在于：包括与选择电路模块（1）连接的高电源电压（2）和低电源电压（3）；所述选择电路模块（1）内至少设置有继电器（4）；所述高电源电压（2）或所述低电源电压（3）的输出端与所述继电器（4）连接，所述高电源电压（2）驱动所述继电器（4）上输出启动电流，所述低电源电压（3）驱动所述继电器（4）上输出保持电流。

2.根据权利要求1所述的继电器用低功耗驱动电路，其特征在于：所述选择电路模块（1）还包括正端驱动电路（11），所述正端驱动电路（11）包括正端驱动信号Coil﹢，三极管V1，以及三极管V3；所述三极管V1的基极与所述正端驱动信号Coil﹢连接，且其发射极接地；所述三极管V3的基极与所述三极管V1的集电极连接，所述三极管V3的发射极与所述高电源电压（2）的输出端连接，且所述三极管V3集电极与所述继电器（4）的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的继电器用低功耗驱动电路，其特征在于：所述正端驱动信号Coil﹢与所述三极管V1的基极之间设置有电阻R1；所述三极管V1的集电极与所述高电源电压（2）之间串联设置有电阻R4和电阻R3；所述三极管V3的基极连接至所述电阻R4和电阻R3之间；所述三极管V3的发射极连接于所述高电源电压（2）的输出端。

4.根据权利要求3所述的继电器用低功耗驱动电路，其特征在于：所述选择电路模块（1）还包括负端驱动电路（12），所述负端驱动电路（12）包括负端驱动信号Coil-，以及三极管V2；所述三极管的基极与所述负端驱动信号Coil的输出端连接，所述三极管V2的发射极接地，所述三极管V2的集电极与所述继电器（4）的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的继电器用低功耗驱动电路，其特征在于：所述负端驱动信号Coil的输出端与所述三极管V2的基极之间串联设置有电阻R2；所述三极管V2的集电极的输出端与第二二极管D2的正极电压端连接，所述第二二极管D2的负极电压端与所述继电器（4）的输入端并联设置，并与所述高电源电压（2）和低电源电压（3）的输出端串联。

6.根据权利要求5所述的继电器用低功耗驱动电路，其特征在于：所述低电源电压（3）的输出端与第一二极管D1的正极电压端连接，所述第一二极管D1的负极电压端与所述三极管V3的集电极输出端并联设置，并与所述继电器（4）的输入端串联；且所述第一二极管D1的设置方向与所述第二二极管D2的设置方向相反。

7.根据权利要求6所述的继电器用低功耗驱动电路，其特征在于：所述继电器（4）为四脚继电器，其包括第一引脚，第二引脚，第三引脚和第四引脚；所述第一引脚和所述第二引脚分别与所述继电器（4）的内部线圈连接，且第一引脚的输入端连接至所述高电源电压（2）和/所述低电源电压（3）的输出端，所述第二引脚的输出端与所述第二二极管D2的正极电压端并联，并与所述三极管V2的集电极串联；所述第三引脚和所述第四引脚与所述继电器（4）的内部触点连接，所述第三引脚与常开信号端连接，所述第四引脚可与所述第三引脚接触，并与公共端连接。

Images