CN220796589U - 一种低功耗双电压继电器驱动电路及充电桩 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电子电路技术领域，公开一种低功耗双电压继电器驱动电路及充电桩。该电路包括功率继电器、第一开关电路、第二开关电路和控制电路；功率继电器具有第一线圈以及设置在供电侧和用电侧之间的第一衔铁；第一开关电路接入第一直流源以及电压值小于第一直流源的第二直流源，连接第一线圈的第一端，将第一直流源与第一线圈的第一端连通；第二开关电路连接第一线圈的第二端以及接地；控制电路连接第一开关电路和第二开关电路，触发第二开关电路将第一线圈的第二端接地，在第一衔铁连通供电侧和用电侧时触发第一开关电路切换为将第二直流源与第一线圈的第一端连通。本申请实施例可以降低充电桩运行时功率继电器产生的发热功耗。

Description

一种低功耗双电压继电器驱动电路及充电桩

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，尤其是一种低功耗双电压继电器驱动电路及充电桩。

背景技术

随着电动汽车的快速普及，与电动汽车配套的充电桩也快速的建设，充电桩启闭控制的核心元器件是功率继电器。

充电桩运行时，功率继电器的线圈上电，功率继电器的衔铁闭合以接通交流市电和充电电路，交流市电对充电电路供能以对电动汽车充电。

然而，维持功率继电器的衔铁闭合需要持续对功率继电器的线圈供电，功率继电器持续上电发热会产生额外的发热功耗，增大用电成本，且存在安全隐患。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种低功耗双电压继电器驱动电路及充电桩，旨在降低充电桩运行时功率继电器产生的发热功耗。

本申请实施例提供一种低功耗双电压继电器驱动电路，包括：

功率继电器，具有第一线圈以及设置在供电侧和用电侧之间的第一衔铁；

第一开关电路，接入第一直流源以及电压值小于第一直流源的第二直流源，连接第一线圈的第一端，将第一直流源与第一线圈的第一端连通；

第二开关电路，连接第一线圈的第二端以及接地；以及

控制电路，连接第一开关电路和第二开关电路，触发第二开关电路将第一线圈的第二端接地，在第一衔铁连通供电侧和用电侧时触发第一开关电路切换为将第二直流源与第一线圈的第一端连通。

进一步，所述第一直流源的电压值不小于功率继电器的额定电压值，所述第二直流源的电压值不小于功率继电器的动作电压值。

进一步，所述第一直流源的电压值等于功率继电器的额定电压值，所述第二直流源的电压值等于功率继电器的动作电压值。

进一步，所述第一开关电路包括信号继电器、第一三极管、第一电阻和第二电阻；

所述信号继电器具有第二线圈和第二衔铁；所述第二线圈的第一端连接第三直流源；所述第二衔铁，将第一直流源与第一线圈的第一端连通，可在第二线圈上电时切换为将第二直流源与第一线圈的第一端连通；

所述第一三极管的基极通过第一电阻连接控制电路，所述第一三极管的集电极连接第二线圈的第二端，所述第一三极管的发射极接地，所述第二电阻跨接于第一三极管的基极和发射极之间。

进一步，所述第一开关电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一三极管的基极通过第一电阻连接控制电路，所述第一三极管的集电极连接第二线圈的第二端和第一直流源，所述第一三极管的发射极接地，所述第二电阻跨接于第一三极管的基极和发射极之间；

所述第二三极管的基极通过第三电阻连接控制电路，所述第二三极管的集电极连接第二线圈的第二端和第二直流源，所述第二三极管的发射极接地，所述第四电阻跨接于第二三极管的基极和发射极之间。

进一步，所述第二开关电路包括第三三极管、第五电阻和第六电阻；

所述第三三极管的基极通过第五电阻连接控制电路，所述第三三极管的集电极连接第一线圈的第二端，所述第三三极管的发射极接地，所述第六电阻跨接于第二三极管的基极和发射极之间。

进一步，所述一种低功耗双电压继电器驱动电路还包括第一二极管，所述第一二极管的阴极连接第一线圈的第一端，所述第一二极管的阳极连接第一线圈的第二端。

进一步，所述第一二极管为续流二极管。

进一步，所述控制电路为单片机。

本申请实施例还提供一种充电桩，包括上述的一种低功耗双电压继电器驱动电路。

本申请的有益效果：先使用第一直流源对第一线圈供电以使第一衔铁从断开变为吸合状态后，后切换为使用第二直流源对第一线圈供电以使第一衔铁维持吸合状态，由于第二直流源的电压值小于第一直流源的电压值，降低了充电过程中维持第一衔铁处于吸合状态所需的电压值，从而降低第一线圈的发热功率，降低充电桩运行时功率继电器产生的发热功耗。

附图说明

图1是第一个实施例提供的一种低功耗双电压继电器驱动电路的结构示意图。

图2是第二个实施例提供的一种低功耗双电压继电器驱动电路的结构示意图。

图3是第三个实施例提供的一种低功耗双电压继电器驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请的实施例。

参阅图1，在一实施例中，一种低功耗双电压继电器驱动电路包括功率继电器K1、第一开关电路100、第二开关电路200和控制电路300。

功率继电器K1具有第一线圈以及设置在供电侧和用电侧之间的第一衔铁。其中，供电侧为交流市电或由交流市电转换得到的直流高压电，用电侧为充电电路，第一衔铁的动触点与供电侧连接，第一衔铁的静触点与用电侧连接，第一线圈上电时吸合第一衔铁，使第一衔铁同时接触其动触点和静触点，供电侧和用电侧接通，供电侧对用电侧供电，第一线圈不上电时，第一衔铁不接触其动触点，供电侧和用电侧断路。

第一开关电路100，接入第一直流源V1以及电压值小于第一直流源V1的第二直流源V2，连接第一线圈的第一端，将第一直流源V1与第一线圈的第一端连通。其中，第一开关电路100同时连接第一直流源V1和第二直流源V2，并且第一开关电路100连接第一线圈的第一端，以将第一直流源V1与第一线圈的第一端连通，当第一直流源V1与第一线圈形成通路时第一直流源V1可对第一线圈供电，第一线圈上电。

第二开关电路200连接第一线圈的第二端以及接地。其中，第二开关电路200的一端连接第一线圈的第二端，第二开关电路200的另一端接地，当第二开关电路200开通时可使第一线圈的第二端接地，以使第一直流源V1与第一线圈形成通路。

控制电路300连接第一开关电路100和第二开关电路200，触发第二开关电路200将第一线圈的第二端接地，在第一衔铁连通供电侧和用电侧时触发第一开关电路100切换为将第二直流源V2与第一线圈的第一端连通。其中，控制电路300分别向第一开关电路100和第二开关电路200输出控制指令，首先输出控制指令至第二开关电路200，触发第二开关电路200开通，以使第一线圈的第二端接地，第一直流源V1与第一线圈形成通路，第一线圈上电时吸合第一衔铁，第一衔铁同时接触其动触点和静触点，供电侧和用电侧接通，供电侧对用电侧供电，在维持第二开关电路200开通的基础上，输出控制指令至第一开关电路100，以使第一开关电路100由将第一直流源V1与第一线圈的第一端连通的状态切换为将第二直流源V2与第一线圈的第一端连通的状态，切换为第二直流源V2对第一线圈供电，第一线圈维持上电，第一衔铁维持吸合状态。

由于第二直流源V2的电压值小于第一直流源V1的电压值，使用第一直流源V1对第一线圈供电以使第一衔铁从断开变为吸合状态后，切换为使用第二直流源V2对第一线圈供电以使第一衔铁维持吸合状态，降低了充电过程中维持第一衔铁处于吸合状态所需的电压值，从而降低第一线圈的发热功率，降低充电桩运行时功率继电器K1产生的发热功耗。

在一些实施例中，第一直流源V1的电压值不小于功率继电器K1的额定电压值，第二直流源V2的电压值不小于功率继电器K1的动作电压值。

更为具体地，第一直流源V1的电压值等于功率继电器K1的额定电压值，第二直流源V2的电压值等于功率继电器K1的动作电压值。

需要说明的是，功率继电器K1的动作电压值就是吸合电压值，表示的是使得功率继电器K1吸合的最小电压值。

示例性地，功率继电器K1的额定电压值为12V，动作电压值为9V，线圈电阻为155Ω，可以是设定第一直流源V1的电压值为12V以及设定第二直流源V2的电压值为9V，采用第一直流源V1对功率继电器K1供电时，功率继电器K1的发热功率为P₁＝12V*12V/155Ω＝0.93W，采用第二直流源V2对功率继电器K1供电时，功率继电器K1的发热功率为P₂＝9V*9V/155Ω＝0.52W，发热功率下降48.36％，明显降低充电桩运行时功率继电器K1产生的发热功耗。

参阅图2，在一实施例中，第一开关电路100包括信号继电器K2、第一三极管Q1、第一电阻R1和第二电阻R2。

信号继电器K2具有第二线圈和第二衔铁，第二线圈的第一端连接第三直流源V3，第二衔铁将第一直流源V1与第一线圈的第一端连通，第二衔铁可在第二线圈上电时切换为将第二直流源V2与第一线圈的第一端连通。其中，第二衔铁具有两个动触点，第二衔铁的第一个动触点与第一直流源V1连接，第二衔铁的第二个动触点与第一直流源V1连接，第二衔铁的静触点与第一线圈的第一端连接，第一衔铁同时连接其静触点和其中一个动触点，以接入第一直流源V1或第二直流源V2。第二衔铁可以是在第二线圈不上电时同时连接其静触点和第一个动触点，以将第一直流源V1与第一线圈的第一端接通，而在第二线圈上电时同时连接其静触点和第二个动触点，以将第二直流源V2与第一线圈的第一端接通，也可以是在第二线圈上电时同时连接其静触点和第一个动触点，以将第一直流源V1与第一线圈的第一端接通，而在第二线圈不上电时同时连接其静触点和第二个动触点，以将第二直流源V2与第一线圈的第一端接通。

第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接控制电路300，第一三极管Q1的集电极连接第二线圈的第二端，第一三极管Q1的发射极接地，第二电阻R2跨接于第一三极管Q1的基极和发射极之间。第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1接入控制电路300的控制指令并开通，第一三极管Q1开通时，第二线圈的第二端接地，第二线圈上电导通，第二线圈吸合第二衔铁，将第二衔铁从其一动触点吸合至另一动触点。第一三极管Q1可以是NPN型三极管，在接入高电平的控制指令时开通，第一三极管Q1也可以是PNP型三极管，在接入低电平的控制指令时开通。第二电阻R2为第一三极管Q1的基极提供偏置电压。

在本实施例中，第一三极管Q1选用NPN型三极管，第一三极管Q1在未接入高电平的控制指令时关断，第二线圈不上电，第二衔铁处于将第一直流源V1与第一线圈的第一端接通的位置，第一三极管Q1在接入高电平的控制指令时开通，使接入第三直流源V3的第二线圈上电，第二线圈将第二衔铁吸合至将第二直流源V2与第一线圈的第一端接通的位置。

参阅图3，在一实施例中，第一开关电路100包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。

第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接控制电路300，第一三极管Q1的集电极连接第二线圈的第二端和第一直流源V1，第一三极管Q1的发射极接地，第二电阻R2跨接于第一三极管Q1的基极和发射极之间。第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1接入控制电路300的控制指令并开通，第一三极管Q1开通时将第一直流源V1接地，第一三极管Q1的基极不接入控制电路300的控制指令并关断，第一三极管Q1关断时第一直流源V1与第一线圈的第一端接通。第二电阻R2为第一三极管Q1的基极提供偏置电压。

第二三极管Q2的基极通过第三电阻R3连接控制电路300，第二三极管Q2的集电极连接第二线圈的第二端和第二直流源V2，第二三极管Q2的发射极接地，第四电阻R4跨接于第二三极管Q2的基极和发射极之间。第二三极管Q2的基极通过第三电阻R3接入控制电路300的控制指令并开通，第二三极管Q2开通时将第二直流源V2接地，第二三极管Q2的基极不接入控制电路300的控制指令并关断，第二三极管Q2关断时第二直流源V2与第一线圈的第一端接通。第四电阻R4为第二三极管Q2的基极提供偏置电压。

在本实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2均选用NPN型三极管，控制电路300触发第二三极管Q2开通且使第一三极管Q1关断，使第一直流源V1与第一线圈的第一端接通，在第一衔铁被吸合后触发第一三极管Q1开通且使第二三极管Q2关断，使第二直流源V2与第一线圈的第一端接通，通过第二直流源V2对第一线圈供电以维持第一衔铁处于吸合状态。

参阅图2，在一实施例中，第二开关电路200包括第三三极管Q3、第五电阻R5和第六电阻R6。

第三三极管Q3的基极通过第五电阻R5连接控制电路300，第三三极管Q3的集电极连接第一线圈的第二端，第三三极管Q3的发射极接地，第六电阻R6跨接于第二三极管Q2的基极和发射极之间。第三三极管Q3的基极通过第五电阻R5接入控制电路300的控制指令并开通，第三三极管Q3开通时将第一线圈的第二端接地，以使第一线圈与第一直流源V1或第二直流源V2形成通路，第一线圈上电，第三三极管Q3的基极不接入控制电路300的控制指令并关断，第一线圈不上电。第六电阻R6为第三三极管Q3的基极提供偏置电压。

在本实施例中，第三三极管Q3均选用NPN型三极管，充电过程中，控制电路300触发第三三极管Q3持续开通，使第一线圈的第二端接地，第一线圈持续处于上电状态，第一衔铁持续吸合，供电侧和用电侧持续接通。

参阅图2，在一实施例中，一种低功耗双电压继电器驱动电路还包括第一二极管D1，第一二极管D1的阴极连接第一线圈的第一端，第一二极管D1的阳极连接第一线圈的第二端。更为具体地，第一二极管D1为续流二极管。第一二极管D1的电流可以较平缓地变化，可避免突波电压的发生。

上述实施例中，控制电路300为单片机。

本申请实施例还提供一种充电桩，包括上述实施例中的一种低功耗双电压继电器驱动电路。该充电桩的具体结构参照上述实施例，由于本申请实施例提供的充电桩采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

综上，本申请提供的一种低功耗双电压继电器驱动电路及充电桩，先使用第一直流源对第一线圈供电以使第一衔铁从断开变为吸合状态后，后切换为使用第二直流源对第一线圈供电以使第一衔铁维持吸合状态，由于第二直流源的电压值小于第一直流源的电压值，降低了充电过程中维持第一衔铁处于吸合状态所需的电压值，从而降低第一线圈的发热功率，降低充电桩运行时功率继电器产生的发热功耗。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低功耗双电压继电器驱动电路，其特征在于，包括：

功率继电器，具有第一线圈以及设置在供电侧和用电侧之间的第一衔铁；

第一开关电路，接入第一直流源以及电压值小于第一直流源的第二直流源，连接第一线圈的第一端，将第一直流源与第一线圈的第一端连通；

第二开关电路，连接第一线圈的第二端以及接地；以及

控制电路，连接第一开关电路和第二开关电路，触发第二开关电路将第一线圈的第二端接地，在第一衔铁连通供电侧和用电侧时触发第一开关电路切换为将第二直流源与第一线圈的第一端连通。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗双电压继电器驱动电路，其特征在于，所述第一直流源的电压值不小于功率继电器的额定电压值，所述第二直流源的电压值不小于功率继电器的动作电压值。

3.根据权利要求2所述的一种低功耗双电压继电器驱动电路，其特征在于，所述第一直流源的电压值等于功率继电器的额定电压值，所述第二直流源的电压值等于功率继电器的动作电压值。

4.根据权利要求1所述的一种低功耗双电压继电器驱动电路，其特征在于，所述第一开关电路包括信号继电器、第一三极管、第一电阻和第二电阻；

所述信号继电器具有第二线圈和第二衔铁；所述第二线圈的第一端连接第三直流源；所述第二衔铁，将第一直流源与第一线圈的第一端连通，可在第二线圈上电时切换为将第二直流源与第一线圈的第一端连通；

所述第一三极管的基极通过第一电阻连接控制电路，所述第一三极管的集电极连接第二线圈的第二端，所述第一三极管的发射极接地，所述第二电阻跨接于第一三极管的基极和发射极之间。

5.根据权利要求1所述的一种低功耗双电压继电器驱动电路，其特征在于，所述第一开关电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一三极管的基极通过第一电阻连接控制电路，所述第一三极管的集电极连接第二线圈的第二端和第一直流源，所述第一三极管的发射极接地，所述第二电阻跨接于第一三极管的基极和发射极之间；

所述第二三极管的基极通过第三电阻连接控制电路，所述第二三极管的集电极连接第二线圈的第二端和第二直流源，所述第二三极管的发射极接地，所述第四电阻跨接于第二三极管的基极和发射极之间。

6.根据权利要求1所述的一种低功耗双电压继电器驱动电路，其特征在于，所述第二开关电路包括第三三极管、第五电阻和第六电阻；

所述第三三极管的基极通过第五电阻连接控制电路，所述第三三极管的集电极连接第一线圈的第二端，所述第三三极管的发射极接地，所述第六电阻跨接于第二三极管的基极和发射极之间。

7.根据权利要求1所述的一种低功耗双电压继电器驱动电路，其特征在于，还包括第一二极管，所述第一二极管的阴极连接第一线圈的第一端，所述第一二极管的阳极连接第一线圈的第二端。

8.根据权利要求7所述的一种低功耗双电压继电器驱动电路，其特征在于，所述第一二极管为续流二极管。

9.根据权利要求1所述的一种低功耗双电压继电器驱动电路，其特征在于，所述控制电路为单片机。

10.一种充电桩，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的一种低功耗双电压继电器驱动电路。