CN219418891U - 一种继电器的低压单电源驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种继电器的低压单电源驱动电路，其包括电源和连接于所述继电器的线圈的第一节点及所述电源之间的升压模块，所述继电器具有使触点吸合的额定电压以及保持触点吸合的保持电压，所述电源输出保持电压，所述继电器线圈的第二节点通过第一NPN型三极管接地，所述升压模块包括第一二极管、PNP型三极管和电容，所述PNP型三极管的集电极、所述电容的负极经第一电阻接地，所述电容的正极和所述继电器线圈的第一节点连接，所述升压电路还包括稳压管，所述稳压管和所述电容并联，所述第一NPN型三极管接收继电器驱动信号，所述PNP型三极管通过第二NPN型三极管接收继电器驱动信号。本实用新型的继电器的低压单电源驱动电路在实际应用时可靠性更高。

Description

一种继电器的低压单电源驱动电路

技术领域

本实用新型涉及继电器的驱动控制技术领域，具体涉及一种继电器的低压单电源驱动电路。

背景技术

继电器(relay)是一种电控制器件，继电器由线圈和触点组成，具有开通和关断两种工作状态。当开通继电器时，在触点吸合的过程中需要较高的电压为触点吸合提供足够的能量，而触点吸合后只需要较低的电压就能使触点保持吸合状态，如果为了保证继电器的可靠开通，在触点吸合时以及触点吸合后一直保持高电压，很容易导致继电器的线圈发热严重，从而造成继电器损坏。

目前通常有两个驱动方式：一种是提供两个电压，但这种驱动方式需要两组电源，会增加辅助电源变压器输出绕组成本；另一种是利用继电器关闭时线圈的短暂续流吸合保持原理，采用PWM驱动，这种驱动方式虽然解决了电源成本，但是引入了额外的驱动器件上的开关损耗。针对上述问题，目前已有使用单电源驱动电路，既能解决线圈损耗问题，也可以避开PWM驱动引入的开关器件损耗，但是使触点保持吸合状态的保持电压仅为额定电压的50％左右，在触点吸合后触点不一定能够始终维持吸合状态，即实际应用时的可靠性较低。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种低压单电源驱动电路，可以提高保持电压占额定电压的比值，实际应用时的可靠性较高。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种继电器的低压单电源驱动电路，包括电源和连接于所述继电器的线圈的第一节点及所述电源之间的升压模块，所述继电器具有使触点吸合的额定电压以及保持触点吸合的保持电压，所述电源输出所述保持电压，所述继电器线圈的第二节点通过第一NPN型三极管接地，所述升压模块包括第一二极管、PNP型三极管和电容，所述PNP型三极管的集电极、所述电容的负极经第一电阻接地，所述电容的正极和所述继电器线圈的第一节点连接，所述升压电路还包括用于对所述电容进行限压的稳压管，所述稳压管和所述电容并联，所述第一NPN型三极管接收继电器驱动信号，所述PNP型三极管通过第二NPN型三极管接收继电器驱动信号。

优选地，所述升压模块还包括第二二极管，所述第二二极管和所述稳压管串接后并联于所述电容的两端，其中所述第二二极管的正极和所述稳压管的正极连接。

更优选地，所述稳压管的稳定电压等于所述额定电压和所述保持电压的差值。

进一步地，所述稳压管的稳定电压为5V，所述电源的电压为7V。

优选地，所述低压单电源驱动电路还包括第二电阻和第三电阻，所述第一NPN型三极管的基极经所述第二电阻接收继电器驱动信号，所述第一NPN型三极管的基极和所述第三电阻并联。

更优选地，所述第二NPN型三极管的集电极和所述PNP型三极管基极之间设有第五电阻。

优选地，所述低压单电源驱动电路还包括第六电阻和第七电阻，所述第二NPN型三极管的基极经所述第六电阻接收继电器驱动信号，所述第二NPN型三极管的基极和所述第七电阻并联。

优选地，所述第一电阻、所述第三电阻和所述第七电阻接地。

优选地，所述第一二极管的负极和所述电容的正极连接。

优选地，所述低压单电源驱动电路还包括第三二极管，所述第三二极管并联在所述继电器线圈两端。

本实用新型采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

本实用新型的继电器低压单电源驱动电路，当继电器的驱动信号为低电平时，第一NPN型三极管、第二NPN型三极管以及PNP型三极管断开，电源经第一二极管对电容充电，由于电容两端和稳压管并联，电容充到一定程度就会达到稳态；当继电器的驱动信号为高电平时，第一NPN型三极管、第二NPN型三极管以及PNP型三极管开通，电源通过PNP型三极管对电容负极充电，继电器线圈的第一节点电压上升，驱动继电器触点吸合，当继电器触点吸合之后，电源向继电器输出保持电压。通过稳压管的作用，可以提高保持电压占额定电压的比值，在继电器的触点吸合后能够更好地维持触点的吸合状态，即该驱动电路在实际应用时较为可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，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为根据本实用新型实施例的继电器的低压单电源驱动电路的示意图。

其中，

1、继电器；11、第一节点；12、第二节点；13、线圈；

2、电源；

3、升压模块；31、第一二极管；32、PNP型三极管；321、集电极；33、电容；331、正极；332、负极；34、稳压管；35、第二二极管；

4、第一电阻；5、第一NPN型三极管；51、基极；52、发射极；6、第二NPN型三极管；7、第二电阻；8、第三电阻；9、第四电阻；10、第五电阻；101、第六电阻；102、第七电阻；103、第三二极管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

参照图1所示，本实施例的一种继电器的低压单电源驱动电路，包括继电器1、电源2以及位于继电器1和电源2之间的升压模块3。

进一步地，继电器1的线圈13的第一节点11通过升压模块3连接电源2，继电器的线圈13的第二节点12通过第一NPN型三极管5接地。继电器1具有使触点吸合的额定电压以及保持触点吸合的保持电压，本实施例中的额定电压为12V，保持电压为7V，电源2输出的电压和保持电压的值相同。

升压模块3包括第一二极管31、第二二极管35、PNP型三极管32、电容33和用于对电容33进行限压稳压管34，其中，第二二极管35和稳压管34串接后并联于电容33的两端，第二二极管35的正极和稳压管34的正极连接，第一二极管31的负极和电容33的正极连接，第一二极管31在阶跃升压时截止。

升压模块3可以对电容33充电，为开通继电器1储备足够大的能量，并且在继电器开通后由低电压使继电器1保持开通状态。PNP型三极管32的集电极321、电容的负极332经第一电阻4接地，电容33的正极331和继电器线圈13的第一节点11连接。第二NPN型三极管6的集电极321和PNP型三极管基极51之间设有第五电阻10。

第一NPN型三极管5接收继电器驱动信号(DRV)，PNP型三极管32通过第二NPN型三极管6接收继电器驱动信号，第一NPN型三极管5和第二NPN型三极管6的发射极52接地。当驱动信号低电平时，第一NPN型三极管5、第二NPN型三极管6和PNP型三极管32断开；当驱动信号高电平时，第一NPN型三极管5、第二NPN型三极管6和PNP型三极管32开通。

稳压管34的稳定电压等于额定电压和保持电压的差值。由于额定电压为12V，保持电压为7V，故稳压管34的稳定电压为5V，驱动信号为低电平时，电源2对电容33进行充电，当电容33充到5V时达到稳态，为开通继电器1储备电压。通过稳压管34的作用，保持电压占额定电压的比值可接近60％，继电器的触点吸合之后能够更加稳固地使触点保持吸合状态。

该低压单电源驱动电路还包括第二电阻7、第三电阻8、第四电阻9、第六电阻101、第七电阻102和第三二极管103，第一电阻4、第三电阻8和第七电阻102接地，第三二极管103并联在继电器线圈13的两端，其中，第一电阻4决定电容33充电时间常数，在PNP型三极管导通时作为限流电阻，第三二极管103在继电器1弹开时提供线圈13续流，第四电阻9和PNP型三极管32的基极51并联。

进一步地，第一NPN型三极管5的基极51经第二电阻7接收继电器驱动信号，第一NPN型三极管5的基极51和第三电阻8并联。第二NPN型三极管的基极51经第六电阻101接收继电器驱动信号，第二NPN型三极管的基极51和第七电阻102并联。第二电阻7对第一NPN型三极管5起到限流作用，避免电流过大对第一NPN型三极管5造成损坏。第五电阻10对PNP型三极管32起到限流作用，在第二NPN型三极管6导通时起到限流作用，避免电流过大对PNP型三极管32和第二NPN型三极管6造成损坏。第六电阻101对第二NPN型三极管6起到限流作用，避免电流过大对第二NPN型三极管6造成损坏。

本实施例的继电器的低压单电源驱动电路的工作原理如下:

驱动信号为低电平时，PNP型三极管32、第一NPN型三极管5和第二NPN型三极管6断开，继电器线圈无驱动回路，继电器断开，此时电源2经第一二极管31对电容33充电，充电过程为一阶零状态响应，时间常数t₁＝R1*C，电容电压随时间关系为由于稳压管34的存在，电容33充到5V达到稳态，为开通继电器1储备电压。

驱动信号高电平时，PNP型三极管32、第一NPN型三极管5和第二NPN型三极管6开通，电源2输入7V电压通过PNP型三极管32加到电容C负极332，第二二极管35使稳压管34正向截止，此时电流不会流向第二二极管35和稳压管34，电容33电压不会突变，电容33正极电压发生阶跃，继电器线圈电压达到12V满足继电器触点吸合的额定电压值。当电容33放完电，第一二极管31开通，电源2输入7V电压(保持电压)满足使触点保持吸合状态。这个放电过程时间常数t₂＝R1*C，继电器线圈电压随时间关系为根据这个电压时间关系式，设计合适的RC参数保证继电器驱动电压及时间要求。

本实施例的低压单电源驱动电路采用单电源低压输入，通过高电压(12V)驱动继电器1开通后，能使继电器1在低电压(7V)下保持开通状态，在简化电源电路的同时，既能够避免辅助电源变压器产生的额外输出绕组成本，又能避免由PWM驱动引入的开关损耗问题，由于稳压管34的存在，使触点保持吸合状态的保持电压几乎为额定电压的60％(其中保持电压为7V，额定电压为12V)，通过保持电压能够使继电器保持稳定的开通状态。若没有稳压管34的限压作用，保持电压约占额定电压的50％，相比较而言，本实施例的驱动电路在实际应用的时候更加可靠。

如本说明书和权利要求书中所示，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种继电器的低压单电源驱动电路，包括电源和连接于所述继电器的线圈的第一节点及所述电源之间的升压模块，所述继电器具有使触点吸合的额定电压以及保持触点吸合的保持电压，所述电源输出所述保持电压，所述继电器线圈的第二节点通过第一NPN型三极管接地，所述升压模块包括第一二极管、PNP型三极管和电容，所述PNP型三极管的集电极、所述电容的负极经第一电阻接地，所述电容的正极和所述继电器线圈的第一节点连接，其特征在于，所述升压模块还包括用于对所述电容进行限压的稳压管，所述稳压管和所述电容并联，所述第一NPN型三极管接收继电器驱动信号，所述PNP型三极管通过第二NPN型三极管接收继电器驱动信号。

2.根据权利要求1所述的继电器的低压单电源驱动电路，其特征在于，所述升压模块还包括第二二极管，所述第二二极管和所述稳压管串接后并联于所述电容的两端，其中所述第二二极管的正极和所述稳压管的正极连接。

3.根据权利要求2所述的继电器的低压单电源驱动电路，其特征在于，所述稳压管的稳定电压等于所述额定电压和所述保持电压的差值。

4.根据权利要求3所述的继电器的低压单电源驱动电路，其特征在于，所述稳压管的稳定电压为5V，所述电源的电压为7V。

5.根据权利要求1所述的继电器的低压单电源驱动电路，其特征在于，所述低压单电源驱动电路还包括第二电阻和第三电阻，所述第一NPN型三极管的基极经所述第二电阻接收继电器驱动信号，所述第一NPN型三极管的基极和所述第三电阻并联。

6.根据权利要求5所述的继电器的低压单电源驱动电路，其特征在于，所述第二NPN型三极管的集电极和所述PNP型三极管基极之间设有第五电阻。

7.根据权利要求6所述的继电器的低压单电源驱动电路，其特征在于，所述低压单电源驱动电路还包括第六电阻和第七电阻，所述第二NPN型三极管的基极经所述第六电阻接收继电器驱动信号，所述第二NPN型三极管的基极和所述第七电阻并联。

8.根据权利要求7所述的继电器的低压单电源驱动电路，其特征在于，所述第一电阻、所述第三电阻和所述第七电阻接地。

9.根据权利要求8所述的继电器的低压单电源驱动电路，其特征在于，所述第一二极管的负极和所述电容的正极连接。

10.根据权利要求1所述的继电器的低压单电源驱动电路，其特征在于，所述低压单电源驱动电路还包括第三二极管，所述第三二极管并联在所述继电器线圈两端。