JP2014116197A - リレー駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】リレーをオンにした後、駆動電源の電圧が低下した場合でも、省電力の為の抵抗を備えていないリレー駆動回路と同様にリレーを保持でき、省電力が可能なリレー駆動回路の提供。
【解決手段】変動電圧が印加されるリレーコイル３に通電しリレー接点４を作動させる第１スイッチ７と、直列接続された抵抗５、及びリレーコイル３に通電しリレー接点４の作動状態を保持する第２スイッチ８を有し、第１スイッチ７に並列接続された保持回路５，８とを備え、リレーコイル３に通電しリレー接点４を作動させた後は、第２スイッチ８のみをオンにするリレー駆動回路。リレーコイル３の変動電圧側の端子電圧を検出する検出手段１０と、その検出した電圧値が所定電圧値より低いか否かを判定する判定手段（９）とを備え、判定手段（９）が低いと判定したときは、第１スイッチ７をオンにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、リレーコイルに通電しリレー接点を作動させる為の第１スイッチと、直列接続された抵抗、及びリレーコイルに通電しリレー接点の作動状態を保持する為の第２スイッチを有し、第１スイッチに並列接続された保持回路とを備え、リレー接点を作動させた後は、第２スイッチのみをオンにするリレー駆動回路に関するものである。

図３は、従来のリレー駆動回路の構成例を示すブロック図である。
このリレー駆動回路は、リレー２を駆動するものであり、リレー２のコイル３の一方の端子に車載バッテリ等の電源装置１が接続されており、コイル３の他方の端子にドレインが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor電界効果トランジスタ）７を備えている。トランジスタ７は寄生ダイオードを有しており、トランジスタ７のソースは接地されている。

このリレー駆動回路は、また、トランジスタ７のゲートに一方の端子が接続されたコンデンサ６と、コイル３の他方の端子に、一方の端子が接続された抵抗５と、抵抗５の他方の端子にドレインが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ８とを備えている。トランジスタ８は寄生ダイオードを有しており、トランジスタ８のソースは接地されている。
このリレー駆動回路は、コンデンサ６の他方の端子への経路Ｃ１に、トランジスタ８のゲートへの経路Ｃ２が接続され、経路Ｃ１，Ｃ２に制御信号が入力される。
リレー接点４は、例えば、図示しない負荷への電源をオン又はオフにする。

このような構成のリレー駆動回路では、制御信号として、リレー２のオンを指示するオン信号が経路Ｃ１，Ｃ２に入力されると、コンデンサ６の一方の端子の電圧が一時的に上昇し、トランジスタ７をオンにして、コイル３に電流が流れ始めると共に、トランジスタ８もオンになり、リレー接点４が作動する。この際、トランジスタ７がオンになっているので、トランジスタ８側には殆ど電流は流れない。

コンデンサ６の一方の端子の電圧は、コンデンサ６への充電が進むにつれて低下し、これにより、トランジスタ７はオフになる。トランジスタ７がオフになるに伴い、抵抗５及びトランジスタ８の直列回路に印加される電圧値は上昇し、抵抗５及びトランジスタ８に流れる電流が増加し、コイル３に流れる電流は、リレー接点４の作動した状態を保持する。この保持状態で流れる電流は、抵抗５を通流する為、仮にトランジスタ７がオンを維持する場合に流れる電流よりも小さく、省電力を実現する。

特許文献１には、半導体スイッチング素子をオンしたときのコレクタ電流によりコイル部に動作電圧以上の電圧を印加しリレーにオン動作を行わせるリレー駆動回路が開示されている。リレーのオン動作後そのオン状態を保持する場合のコイル部への印加電圧が動作電圧以下、復帰電圧以上となるように回路構成されている。

特開平１１−３０６９４３号公報

上述したような従来の省電力を実現するリレー駆動回路では、リレーをオンにした後、抵抗によりコイルの通流電流を小さくしているので、駆動電源の電圧が低下した場合、省電力の為の抵抗等を備えていないリレー駆動回路よりも高い駆動電源の電圧で、リレーを保持できなくなるという問題がある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、リレーをオンにした後、駆動電源の電圧が低下した場合でも、省電力の為の抵抗を備えていないリレー駆動回路と同様にリレーを保持でき、省電力が可能なリレー駆動回路を提供することを目的とする。

第１発明に係るリレー駆動回路は、変動する電圧が印加されるリレーコイルに通電しリレー接点を作動させる為の第１スイッチと、直列接続された抵抗、及び前記リレーコイルに通電し前記リレー接点の作動状態を保持する為の第２スイッチを有し、前記第１スイッチに並列接続された保持回路とを備え、前記リレーコイルに通電しリレー接点を作動させた後は、前記第２スイッチのみをオンにするように構成してあるリレー駆動回路において、前記リレーコイルの変動する電圧側の端子電圧を検出する検出手段と、該検出手段が検出した電圧値が所定電圧値より低いか否かを判定する判定手段とを備え、該判定手段が低いと判定したときは、前記第１スイッチをオンにするように構成してあることを特徴とする。

このリレー駆動回路では、第１スイッチと、抵抗及び第２スイッチが直列接続され、第１スイッチに並列接続された保持回路とが、リレーコイルに通電し、リレー接点を作動させることが可能な電流をリレーコイルに通流させる。リレー接点を作動させた後は、第２スイッチのみをオンにすることで、リレーコイルに通流する電流を、リレー接点の作動状態を保持することが可能な電流に抵抗により抑制して、省電力を実現する。
検出手段が、リレーコイルの変動する電圧側の端子電圧を検出し、判定手段が、検出手段が検出した電圧値が所定電圧値より低いか否かを判定する。判定手段が所定電圧値より低いと判定したときは、第１スイッチをオンにする。これにより、リレーコイルへの印加電圧が低下して、リレーコイルに通流する電流が、リレー接点の作動状態を保持できなくなる前に、電流を増加させることができ、リレー接点の予期しないリセットを防止できる。

第２発明に係るリレー駆動回路は、前記判定手段は、前記所定電圧値より低いと判定した後は、前記検出手段が検出した電圧値が、前記所定電圧値より高い第２電圧値より高いか否かを判定しており、前記判定手段が高いと判定したときは、前記第１スイッチをオフにするように構成してあることを特徴とする。

このリレー駆動回路では、判定手段は、所定電圧値より低いと判定し、その結果、省電力動作を中止した後は、検出手段が検出した電圧値が、所定電圧値より高い第２電圧値より高いか否かを判定する。判定手段が高いと判定したときは、第１スイッチをオフにして、省電力動作を再開する。

本発明に係るリレー駆動回路によれば、リレーをオンにした後、駆動電源の電圧が低下した場合でも、省電力の為の抵抗を備えていないリレー駆動回路と同様にリレーを保持でき、また、省電力が可能なリレー駆動回路を実現することができる。

本発明に係るリレー駆動回路の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係るリレー駆動回路の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 従来のリレー駆動回路の構成例を示すブロック図である。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明に係るリレー駆動回路の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
このリレー駆動回路は、リレー２を駆動するものであり、リレー２のコイル３の一方の端子に車載バッテリ等の電源装置１のプラス電極が接続されており、コイル３の他方の端子にドレインが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor電界効果トランジスタ）７を備えている。トランジスタ７は、寄生ダイオードを有しており、ソースは接地されている。

このリレー駆動回路は、また、コイル３の他方の端子に、一方の端子が接続された抵抗５と、抵抗５の他方の端子にドレインが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ８とを備えている。トランジスタ８は、寄生ダイオードを有しており、ソースは接地されている。
このリレー駆動回路は、図示しない操作部からの制御信号を受けて、トランジスタ７，８をオン又はオフに制御する制御装置９を備えており、制御装置９は、経路Ｃ１によりトランジスタ７のゲートに、経路Ｃ２よりトランジスタ８のゲートにそれぞれ接続されている。制御装置９は、コイル３の一方の端子の電圧値を検出する電圧検出器１０を内蔵している。
リレー接点４は、例えば、図示しない負荷への電源をオン又はオフにする。

以下に、このような構成のリレー駆動回路の動作を、それを示す図２のフローチャートを参照しながら説明する。
制御装置９は、リレー２のオンを指示する制御信号が入力されるまで待機しており（Ｓ１）、オンを指示する制御信号が入力されると、経路Ｃ１，Ｃ２にオン信号を出力して、トランジスタ７，８をオンにする（Ｓ３）。
制御装置９は、トランジスタ７，８をオンにした（Ｓ３）後、コイル３に電流が流れ、リレー接点４が作動するのに充分な時間ｔ１待機する（Ｓ５）。

制御装置９は、時間ｔ１待機した（Ｓ５）後、リレー２のオンを指示する制御信号の入力が継続しているか否かを判定し（Ｓ７）、継続していれば、電圧検出器１０が検出したコイル３の一方の端子の電圧値Ｖを読込む（Ｓ９）。
制御装置９は、次に、読込んだ電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ１以上であるか否かを判定し（Ｓ１１）、所定電圧値Ｖ１以上でなければ、リレー２のオンを指示する制御信号の入力が継続しているか否かを判定する（Ｓ７）。尚、所定電圧値Ｖ１は、リレー接点４が作動可能な電圧値に基づき定められている。

制御装置９は、読込んだ電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ１以上であれば（Ｓ１１）、リレー接点４が作動したことを確認できたので、経路Ｃ１にオフ信号を出力して、トランジスタ７をオフにし（Ｓ１３）、省電力動作を開始する。次いで、リレー２のオンを指示する制御信号の入力が継続しているか否かを判定する（Ｓ１５）。尚、抵抗５の抵抗値は、読込んだ電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ１以上である場合に、コイル３、抵抗５及びトランジスタ８の経路で通流する電流が、リレー接点４の作動状態を保持できるように定めてある。
制御装置９は、オンを指示する制御信号の入力が継続していれば（Ｓ１５）、再度、電圧検出器１０が検出したコイル３の一方の端子の電圧値Ｖを読込み（Ｓ１７）、読込んだ電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１９）。

制御装置９は、読込んだ電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ１以上であれば（Ｓ１９）、リレー２のオンを指示する制御信号の入力が継続しているか否かを判定する（Ｓ１５）。
制御装置９は、読込んだ電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ１以上でなければ（Ｓ１９）、経路Ｃ１にオン信号を出力して、トランジスタ７をオンにし（Ｓ２１）、コイル３に通流する電流を増加させ、省電力動作を中止する。尚、これにより、トランジスタ８には、電流が殆ど流れなくなる。

制御装置９は、次に、リレー２のオンを指示する制御信号の入力が継続しているか否かを判定し（Ｓ２３）、オンを指示する制御信号の入力が継続していれば、再度、電圧検出器１０が検出したコイル３の一方の端子の電圧値Ｖを読込む（Ｓ２５）。次いで、読込んだ電圧値Ｖが電圧値Ｖ２（＞Ｖ１）より高いか否かを判定する（Ｓ２７）。尚、電圧値Ｖ２は、チャタリングを防止する為に電圧値Ｖ１より少し高目に定めてある。

制御装置９は、読込んだ電圧値Ｖが電圧値Ｖ２より高ければ（Ｓ２７）、経路Ｃ１にオフ信号を出力して、トランジスタ７をオフにし（Ｓ１３）、省電力動作を再開する。
制御装置９は、読込んだ電圧値Ｖが電圧値Ｖ２より高くなければ（Ｓ２７）、リレー２のオンを指示する制御信号の入力が継続しているか否かを判定する（Ｓ２３）。

制御装置９は、リレー２のオンを指示する制御信号の入力が継続していなければ（Ｓ７，１５，２３）、経路Ｃ１，Ｃ２にオフ信号を出力して、トランジスタ７，８をオフにし（Ｓ２９）、次いで、リレー２のオンを指示する制御信号が入力されるまで待機する（Ｓ１）。

尚、本実施の形態では、電源装置１のプラス電極からコイル３へ電流を通流させる構成で説明したが、コイル３から電源装置１のマイナス電極へ電流を通流させる構成であっても、回路素子等の極性を考慮すれば、同様の動作、作用及び効果を得ることは当然可能である。
また、電源装置１からの電源が交流であり、リレーが交流リレーである場合でも、同様にすることが可能であるのは言うまでもない。

１ 電源装置
２ リレー
３ コイル（リレーコイル）
４ リレー接点
７，８ トランジスタ（スイッチ、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）
９ 制御装置（判定手段）
１０ 電圧検出器（検出手段）

Claims (2)

1. 変動する電圧が印加されるリレーコイルに通電しリレー接点を作動させる為の第１スイッチと、直列接続された抵抗、及び前記リレーコイルに通電し前記リレー接点の作動状態を保持する為の第２スイッチを有し、前記第１スイッチに並列接続された保持回路とを備え、前記リレーコイルに通電しリレー接点を作動させた後は、前記第２スイッチのみをオンにするように構成してあるリレー駆動回路において、
   前記リレーコイルの変動する電圧側の端子電圧を検出する検出手段と、該検出手段が検出した電圧値が所定電圧値より低いか否かを判定する判定手段とを備え、該判定手段が低いと判定したときは、前記第１スイッチをオンにするように構成してあることを特徴とするリレー駆動回路。
2. 前記判定手段は、前記所定電圧値より低いと判定した後は、前記検出手段が検出した電圧値が、前記所定電圧値より高い第２電圧値より高いか否かを判定しており、前記判定手段が高いと判定したときは、前記第１スイッチをオフにするように構成してある請求項１記載のリレー駆動回路。

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