JP2015095432A

JP2015095432A - リレーの駆動回路

Info

Publication number: JP2015095432A
Application number: JP2013235945A
Authority: JP
Inventors: 大樹齋藤; Daiki Saito; 山下　茂治; Shigeji Yamashita; 茂治山下; 宏樹渡辺; Hiroki Watanabe
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-05-18
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: JP6210853B2

Abstract

【課題】簡易な回路構成で容易に動作電圧から維持電圧へと次第に低減させて、省電力化を実現できるリレー駆動回路を実現することをその目的とする。【解決手段】リレーのオン駆動に必要な駆動電圧をリレーに供給するとともに、駆動電圧より小さい前記リレーのオン状態を維持するための維持電圧を、リレーのコイルに供給するツェナーダイオードとコンデンサとの並列回路を備えるリレーの駆動回路とする。また、好ましくは維持電圧は、ツェナーダイオードのツェナー電圧に対応する電圧値だけ前記駆動電圧から低減されるリレーの駆動回路とする。【選択図】図１

Description

本発明は、省電力化を実現できるリレーの駆動回路に関する。

従来、種々の電気機器，電子機器等に用いられる直流リレー駆動回路においては、リレーのスイッチをオンすると、電源電圧がそのままコイルに印加される。このとき、直流リレーは通電駆動されてオンし、通電駆動中のコイルの印加電圧は、通電駆動された当初の電源電圧の印加状態に保たれる。

また、電源電圧がコイルの定格電圧範囲より高い場合には、リレーのスイッチをオンすると、電源電圧は抵抗の電圧降下によりコイルの定格電圧範囲の適当な電圧に引下げられた上で、コイルに印加される。この降下電圧の印加により、直流リレーは通電駆動されてオンし、通電駆動中の印加電圧も、通電駆動された当初の降下された電源電圧の印加状態に保たれる。

下記特許文献１には、従来の直流リレー駆動回路における、直流リレーの通電駆動中に、コイルに定格電圧範囲の比較的大きな一定電圧を印加し続けるため、直流リレーの駆動に伴う消費電力が比較的大きな一定値に保たれて低減できない問題点を解決して、直流リレーを通電駆動する際の消費電力を低減するようにした直流リレー駆動回路を提供することを目的とする発明が開示されている。

特許文献１によれば、通電初期に定格電圧範囲の電圧を直流リレーのコイルに印加する初期給電手段と、直流リレーがオンに反転した後にコイルの印加電圧を定格電圧範囲の電圧より低い状態維持用の保持電圧範囲の電圧に低減する維持給電手段とを備える直流リレー駆動回路とすることにより、スイッチのオン等により直流リレーの通電駆動が始まる通電初期は、初期給電手段により従来と同様、定格電圧範囲の適当な電圧を直流リレーのコイルに印加し、直流リレーを確実にオンするとともに、直流リレーがオンすると、維持給電手段によりコイルの印加電圧を保持電圧範囲の電圧に低減してオン状態を維持する。そのため、直流リレーがオンした後はそのコイルの印加電圧が定格電圧範囲の電圧より下がり、消費電力が減少することが記載されている。

特開平０５−２４２７８１号公報

従来、リレーのオン動作を維持する間に、リレーのコイルに不必要に過剰な電圧を印加し続けて、無駄な電力を消費していた。また、仮に、リレーの動作電圧を生成する回路と、動作電圧よりも低い維持電圧を生成する回路と、を備えるリレー駆動回路とした場合には、二つの電圧生成回路が必要となり小型・軽量化に反するのみではなく、両者の切り替えスイッチが必要となり、また切り替え時の過渡的な現象も懸念されることとなっていた。

本発明は、上述した問題点に鑑み為された発明であって、簡易な回路構成で容易に動作電圧から維持電圧へと次第に低減させて、省電力化を実現できるリレー駆動回路を実現することをその目的とする。

本発明のリレーの駆動回路は、リレーのオン駆動に必要な駆動電圧をリレーに供給するとともに、駆動電圧より小さいリレーのオン状態を維持するための維持電圧を、リレーのコイルに供給するツェナーダイオードとコンデンサとの並列回路を備えることを特徴とする。

簡易な回路構成で容易に動作電圧から維持電圧へと次第に低減させて、省電力化を実現できるリレー駆動回路を実現できる。

第一の実施形態にかかるリレー駆動回路の構成概要を説明する回路図である。第一の実施形態にかかるリレー駆動回路の動作概要を説明するチャート図であり、（ａ）がノードＡにおけるリレーのオン・オフ駆動信号（Ｖ_Ａ）を説明し、（ｂ）がノードＢにおけるＮＰＮトランジスタのベース電圧（Ｖ_Ｂ）を説明し、（ｃ）がコンデンサ（Ｃ_１）の充電電圧（Ｖ_ｃ１）を説明し、（ｄ）がリレーに印加される電圧（Ｖ_ＲＬ）を説明し、（ｅ）がリレースイッチのオン・オフ状態を説明しており、横軸が時間の経過を示すものとする。第一の実施形態にかかるリレー駆動回路の理解を促進するために説明する比較例のリレー駆動回路の回路図である。比較例にかかる従来のリレー駆動回路の動作概要を説明するチャート図であり、（ａ）がノードＡにおけるリレーのオン・オフ駆動信号（Ｖ_Ａ）を説明し、（ｂ）がＮＰＮトランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖ_ＣＥ）を説明し、（ｃ）がリレーコイルに印加される電圧（Ｖ_ＲＬ）を説明し、（ｄ）がリレースイッチ（ＳＷ）のオン・オフ状態を説明しており、横軸が時間の経過を示すものとする。一般的なリレーの特性を説明する図であり、オン動作させるための動作電圧が定格電圧の７０％程度である一方、開放電圧（復帰電圧とも称する）は定格電圧の１５％程度であることを説明するものである。

本実施形態においては、リレーの駆動電圧を時間により変化させることによって、電力消費を削減することができる、低消費電力リレーの駆動回路を提案する。

従来の一般的なリレー駆動回路では、例えば図３のアンプの出力端であるノードＡでの電位がＬレベルからＨレベルになることによって、トランジスタがオンし、リレーのコイルに電源電圧Ｖ_ｃｃが印加される。

この時、電源電圧Ｖ_ｃｃがリレーの動作電圧より大きければリレーは動作する。例えば、電源電圧Ｖ_ｃｃがＤＣ１２Ｖであり、リレーのコイル定格電圧がＤＣ１２Ｖであり、リレーのコイル抵抗が２７５Ωである場合には、コイルに流れる電流Ｉ_ｒｌは、Ｉ_ｒｌ＝Ｖ_ｃｃ÷２７５Ωとの関係式より４３.６ｍＡと算出される。また、リレーのコイル部分での消費電力Ｗは、Ｗ＝Ｉ_ｒｌ×Ｉ_ｒｌ×２７５Ωとの関係式より５２３ｍＷと算出され、特に多数のリレーを駆動する場合にはその消費電力が無視できない程度に大きなものとなる。

一般的にリレーの動作電圧は定格電圧の７０％〜８０％以下であり、開放電圧は定格電圧の１０％〜３０％以上と規定されている（図５等を参照）。実際に定格電圧がＤＣ１２Ｖのリレーで測定を行った結果、動作電圧は８.０Ｖ、開放電圧は２.６Ｖであった。

すなわち、リレーをオンするための動作電圧とリレーをオフするための開放電圧とには差があることから、リレーの動作後に動作電圧を下回る電圧を供給したとしても、開放電圧を下回らなければ動作を継続しオン状態を維持することができる。

本実施例で提案するリレー駆動回路は、リレーのオン動作後、リレーのコイル部に印加される電圧を、開放電圧を弱冠上回る程度にまで下げることによって、無駄な消費電力を低減することができる。

例えば、図１に示す低電力リレー駆動回路において、アンプの出力端であるノードＡの電位がＬレベルからＨレベルになると、リレーのコイル部に印加される電圧Ｖ_ｒｌは、Ｖ_ｒｌ＝Ｒ_２×Ｖ_ｃｃ÷（Ｒ_１＋Ｒ_２）で算出される電圧値まで上昇する。

ここで、リレーのコイル部に印加される電圧Ｖ_ｒｌが動作電圧以上であればリレーは動作する。その後、コンデンサＣ_１がツェナーダイオードの電圧Ｖ_ｚまで充電される事により、コイル部に印加される電圧は、Ｖ_ｒｌ＝Ｒ_２×（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ｚ）÷（Ｒ_１＋Ｒ_２）で求まる値まで減少する。

この場合に、Ｖ_ｒｌ＝Ｒ_２×（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ｚ）÷（Ｒ_１＋Ｒ_２）で求まる電圧値が、リレーの開放電圧を下回らなければ、リレースイッチは開放されずにオン動作を保持する。このような動作により、リレーのコイル部に印加される電圧が減少するので、消費電力も低減する。

例えば、コイル定格電圧がＤＣ１２Ｖであり、コイル抵抗が２７５Ωであり、Ｖ_ｃｃが１２Ｖであり、Ｒ_１が１ＫΩであり、Ｒ_２が１０ＫΩであり、Ｖ_ｚが９Ｖである場合を考えてみると、ノードＡがＬレベルからＨレベルになると、リレーのコイルに印加される電圧は、Ｒ_２×Ｖ_ｃｃ÷（Ｒ_１＋Ｒ_２）＝１０×１２÷（１＋１０）＝１０.９Ｖとなり、この値はコイルの定格電圧の約９１％程度であるのでリレーは動作する。

その後、コンデンサが充電されることでＶ_ｒｌは、Ｒ_２×（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ｚ）÷（Ｒ_１＋Ｒ_２）＝１０×（１２−９）÷（１＋１０）＝２.７Ｖまで減少する。この時のリレーの消費電力は２６ｍＷとなり、従来の回路を使用した場合である５２３ｍＷより消費電力を大幅に低減していることが理解できる。そこで、図面の記載に基づいて第一の実施形態についてさらに詳細に以下に説明する。

（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態にかかるリレー駆動回路１０００の構成概要を説明する回路図である。図１に示すように、第一の実施形態にかかるリレー駆動回路１０００は、リレー１１００と、リレー駆動回路１０００の高電圧側（電源電圧Ｖ_ｃｃ側）にそのエミッタが接続されそのコレクタが電源電圧Ｖ_ｃｃに接続されたＮＰＮトランジスタ１２００とを備える。また、リレー１１００は、リレーコイル１１１０と、リレースイッチ（ＳＷ）１１２０とを備える。

また、図１において、第一の実施形態にかかるリレー駆動回路１０００は、電源電圧Ｖ_ｃｃの電圧を分割する第一分割抵抗（Ｒ_１）１３００と第二分割抵抗（Ｒ_２）１４００とを、電源電圧Ｖ_ｃｃ側から順に備える。

また、第一分割抵抗（Ｒ_１）１３００と第二分割抵抗（Ｒ_２）１４００との間には、ツェナーダイオード１５００が、そのカソードが第一分割抵抗（Ｒ_１）１３００と接続され、そのアノードが第二分割抵抗（Ｒ_２）１４００と接続されるように、配置される。また、ツェナーダイオード１５００のアノードと第二分割抵抗（Ｒ_２）１４００との接続ノード（ノードＢ）には、ＮＰＮトランジスタ１２００のベースが接続される。

また、図１に示すように、リレー駆動回路１０００は、ツェナーダイオード１５００と並列に接続配置されたコンデンサ（Ｃ_１）１６００を備える。また、ツェナーダイオード１５００のカソードと第一分割抵抗（Ｒ_１）１３００との接続ノードには、ダイオード（Ｄ_１）１７００のアノードが接続される。

また、ダイオード（Ｄ_１）１７００のカソードには、オペアンプ１８００の出力端が接続されており、該オペアンプ１８００の入力端を介して、リレー１１００のオン・オフ駆動信号が指示される回路構成となっている。

そこで、図１に例示する第一の実施形態にかかるリレー駆動回路１０００の動作概要について図２を用いて詳細に説明する。図２は、第一の実施形態にかかるリレー駆動回路１０００の動作概要を説明するチャート図であり、（ａ）がノードＡにおけるリレー１１００のオン・オフ駆動信号（Ｖ_Ａ）を説明し、（ｂ）がノードＢにおけるＮＰＮトランジスタ１２００のベース電圧（Ｖ_Ｂ）を説明し、（ｃ）がコンデンサ（Ｃ_１）１６００の充電電圧（Ｖ_ｃ１）を説明し、（ｄ）がリレーコイル１１１０に印加される電圧（Ｖ_ＲＬ）を説明し、（ｅ）がリレースイッチ（ＳＷ）１１２０のオン・オフ状態を説明しており、横軸が時間の経過を示すものとする。

図２から理解できるように、図２（ａ）においてノードＡの電圧がローからハイへと変わりすなわちリレーのオン駆動信号が印加されると、電源電圧Ｖ_ｃｃが第一分割抵抗（Ｒ_１）と第二分割抵抗（Ｒ_２）とにより分圧されて図２（ｂ）においてノードＢの電圧が（Ｒ_１／（Ｒ_１＋Ｒ_２）Ｖ_ｃｃ）へと上昇する。

また、図２（ａ）においてノードＡの電圧がローからハイへと変わりすなわちリレーのオン駆動信号が印加されると、コンデンサ（Ｃ_１）１６００への充電が開始されるので、図２（ｃ）に示すようにコンデンサ（Ｃ_１）１６００の両端電圧は、次第にツェナーダイオード１５００のツェナー電圧（Ｖ_ｚ）にまで上昇する。

また、図２（ｂ）から理解できるように、コンデンサ（Ｃ_１）１６００の両端電圧の上昇に伴って、ノードＢの電圧（Ｖ_Ｂ）は（Ｒ_１／（Ｒ_１＋Ｒ_２）Ｖ_ｃｃ）からツェナーダイオード１５００のツェナー電圧（Ｖ_ｚ）相当分だけ低減された（（Ｒ_１／（Ｒ_１＋Ｒ_２））（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ｚ））へと減少する。

ノードＢの電圧（Ｖ_Ｂ）が次第に減少すると、ノードＢがベースに接続されているＮＰＮトランジスタ１２００のベース電流も減少することとなるので、ＮＰＮトランジスタ１２００の電流が減少し、ＮＰＮトランジスタ１２００のエミッタが接続されたリレーコイル１１１０に印加される電圧値（Ｖ_ＲＬ）も図２（ｄ）に示すように次第に低減される。

すなわち、図２（ｄ）から理解できるように、ノードＡの電圧がローからハイへと変わりすなわちリレーのオン駆動信号が印加されると、リレー１１００の動作電圧より高い駆動電圧Ｖ_ＲＬ＝（Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２））Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ＢＥがリレーコイル１１１０に印加されて、リレー１１００がオン動作をする。ここで、Ｖ_ＢＥは、ＮＰＮトランジスタ１２００のベース−エミッタ間の降下電圧である。

また、図２（ｄ）から理解できるように、リレー１１００がオン動作をした後は、コンデンサ（Ｃ_１）１６００への充電の進行に伴ってＮＰＮトランジスタ１２００のベース電流が減少するので、リレーコイル１１１０に印加される電圧（Ｖ_ＲＬ）は、次第に開放電圧より高い維持電圧（Ｖ_ＲＬ）＝（Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２））（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ｚ）−Ｖ_ＢＥへと低減されるものとなる。

従って、図２（ｅ）に示すように、リレー１１００のリレースイッチ（ＳＷ）１１２０がオン駆動されている間において、リレーコイル１１１０で消費される電力を低減できるものとなり、何らの切り替えスイッチや別途の電圧源を設けることなく、極めてスムースかつ安全・確実に省電力を実現することが可能なリレー駆動回路を実現できる。

また、図２（ａ）においてノードＡの電圧がハイからローへと変わりすなわちリレーのオフ駆動信号が印加されると、コンデンサ（Ｃ_１）１６００の両端電圧は、ダイオード（Ｄ_１）１７００を介して放電されることにより、零となる。

また、コンデンサ（Ｃ_１）１６００の両端電圧が放電されることにより、ノードＢの電圧（Ｖ_Ｂ）も零となり、ＮＰＮトランジスタ１２００のベース電流も消滅することとなるので、ＮＰＮトランジスタ１２００がオフとされて、リレーコイル１１１０に印加される電圧（Ｖ_ＲＬ）は図２（ｄ）に示すように無くなる。これにより、図２（ｅ）に示すように、リレースイッチ（ＳＷ）１１２０がオフとされる。

（比較例）
図３は、第一の実施形態にかかるリレー駆動回路１０００の理解を促進するために説明する比較例のリレー駆動回路３０００の回路図である。図３に示すように、比較例のリレー駆動回路３０００は、リレー３１００と、リレーコイル３１１０と、リレースイッチ（ＳＷ）３１２０とを備える。

また、図３において、リレー駆動回路３０００は、そのエミッタが接地され、そのコレクタがリレーコイル３１１０の一端に接続され、そのベースにリレー駆動信号が入力されるＮＰＮトランジスタ３９００を備える。

また、図３に示すようにリレー駆動信号は、オペアンプ３８００を介してＮＰＮトランジスタ３９００のベースに入力されるものとし、オペアンプ３８００とＮＰＮトランジスタ３９００との接続ノードをノードＡとする。

また、図３に示すように、リレーコイル３１１０の他端は、リレー３１００を動作させるのに必要充分な電圧値を有する電源電圧（Ｖ_ｃｃ）が接続されているものとする。以上が、比較例にかかる従来のリレー駆動回路３０００の構成概要である。

そこで、図３に例示する従来のリレー駆動回路３０００の動作概要について図４を用いて簡単に説明する。図４は、比較例にかかる従来のリレー駆動回路３０００の動作概要を説明するチャート図であり、（ａ）がノードＡにおけるリレー３１００のオン・オフ駆動信号（Ｖ_Ａ）を説明し、（ｂ）がＮＰＮトランジスタ３９００のコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖ_ＣＥ）を説明し、（ｃ）がリレーコイル３１１０に印加される電圧（Ｖ_ＲＬ）を説明し、（ｄ）がリレースイッチ（ＳＷ）３１２０のオン・オフ状態を説明しており、横軸が時間の経過を示すものとする。

図４から理解できるように、図４（ａ）においてノードＡの電圧がローからハイへと変わりすなわちリレーのオン駆動信号が印加されると、ＮＰＮトランジスタ３９００がオンされて、ＮＰＮトランジスタ３９００のコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖ_ＣＥ）が図４（ｂ）に示すように、電源電圧（Ｖ_ｃｃ）からＮＰＮトランジスタ３９００の順方向下降電圧（Ｖ_Ｆ）にまで減少して電流が流れる。

これにより、図４（ｃ）において、リレーコイル３１１０に印加される電圧（Ｖ_ＲＬ）が零から（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ＣＥ）＝（電源電圧（Ｖ_ｃｃ）−ＮＰＮトランジスタ３９００の順方向下降電圧（Ｖ_Ｆ））にまで上昇する。ここで、電源電圧（Ｖ_ｃｃ）はリレー３１００をオン動作させるのに必要充分な高い電圧であるので、（電源電圧（Ｖ_ｃｃ）−ＮＰＮトランジスタ３９００の順方向下降電圧（Ｖ_Ｆ））の電圧がリレーコイル３１１０に印加されることにより、図４（ｄ）に示すようにリレースイッチ（ＳＷ）３１２０がオンされる。

また、図４から理解できるように、リレースイッチ（ＳＷ）３１２０がオンされる期間中常に、（電源電圧（Ｖ_ｃｃ）−ＮＰＮトランジスタ３９００の順方向下降電圧（Ｖ_Ｆ））の電圧がリレーコイル３１１０に印加されることとなるので、この間のリレーコイル３１１０における消費電力が無駄となる。

すなわち、（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ＣＥ）＝（電源電圧（Ｖ_ｃｃ）−ＮＰＮトランジスタ３９００の順方向下降電圧（Ｖ_Ｆ））の電圧値は、リレー３１００をオン動作させることが可能な動作電圧よりも高い駆動電圧であるため、リレー３１００がオフされる開放電圧から比較すると極めて大きな電圧である。

リレー３１００が一旦オンとされた後にそのオン状態を維持するためには、Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ＣＥ）＝（電源電圧（Ｖ_ｃｃ）−ＮＰＮトランジスタ３９００の順方向下降電圧（Ｖ_Ｆ））の電圧値は、過剰であるというべきであって、開放電圧よりも弱冠大きな電圧を印加し続けることができれば、それで充分にオン状態を維持可能である。また、図５は、一般的なリレーの特性を説明する図であり、オン動作させるための動作電圧が定格電圧の７０％程度である一方、開放電圧（復帰電圧とも称する）は定格電圧の１５％程度であることを説明するものである。

これにより、リレーのオン動作が駆動電圧により確実に遂行されるとともに維持電圧によりリレーのオン状態が信頼性高く維持され、さらに、維持電圧によりリレーのオン状態を維持する間に、リレーのコイルにより消費される電力を削減することが可能となる。

また、本発明のリレーの駆動回路は、好ましくは維持電圧が、ツェナーダイオードのツェナー電圧に対応する電圧値だけ駆動電圧から低減されることを特徴とする。

これにより、リレーのオン駆動に必要な駆動電圧に対してリレーのオン状態を維持するための維持電圧をどの程度低減させるかについて、ツェナーダイオードの特性に基づいて適宜設定することが可能となる。任意の適切なツェナーダイオードを選択し採用することで、リレーのオン状態を維持するのに必要な下限電圧にまで維持電圧を低減させることも可能となり、極めて高い省エネルギー効果が期待できる。維持電圧は、リレーがオフされないように、例えばリレーがオフとされる開放電圧よりも少しだけ高い電圧値とすることができる。

また、本発明のリレーの駆動回路は、さらに好ましくはリレーのオン状態を維持する間は、コンデンサにはツェナーダイオードのツェナー電圧に対応する電圧値だけ充電されることを特徴とする。

これにより、コンデンサへの充電が進行するに伴い、リレーのコイルに供給される電圧が、駆動電圧から維持電圧へと次第に自然減少することとなる。また、駆動電圧と維持電圧とを各々生成する電圧生成部を個別に設ける必要がなく、かつ、駆動電圧と維持電圧との切り替え回路や切り替えスイッチ等の切り替え手段を別途に設ける必要がなくなるので好ましい。

また、本発明のリレーの駆動回路は、さらに好ましくはリレーがオフされた場合に、コンデンサに蓄えられた電力を放電させるダイオードを備えることを特徴とする。

これにより、繰り返し複数回遂行されるリレーのオン・オフ動作に対しても、その都度リセット操作を別途に遂行することなく、リレーのオンとオフとにそれぞれ対応してコンデンサの充電と放電とがスムースに遂行されるリレー駆動回路を実現できるので好ましい。

また、本発明のリレーの駆動回路は、さらに好ましくはツェナーダイオードのアノードとコンデンサとの接続ノードにベースが接続されたトランジスタを備えることを特徴とする。

これにより、コンデンサの充電状態とツェナーダイオードのツェナー電圧との関係がベース電流に反映されるトランジスタを備えるものとなるので、コンデンサの充電状態が変化すればベース電流が変化し、それに基づいてリレーのコイルに流す電流等の制御をする回路構成とすることも可能となる。

また、本発明のリレーの駆動回路は、さらに好ましくはトランジスタのエミッタは、リレーのコイルの一端に接続されることを特徴とする。

これにより、コンデンサの充電状態とツェナーダイオードのツェナー電圧との関係がコレクタ−エミッタ電流に反映されるトランジスタを備えるものとなるので、コンデンサの充電状態が変化すればコレクタ−エミッタ電流が変化し、リレーのコイルに流れる電流等の制御が可能となる。すなわち、コンデンサの充電状態とリレーのコイルに流れる電流等とが対応したリレーの駆動回路を実現できるので好ましい。

また、本発明のリレーの駆動回路は、さらに好ましくは電源電圧を分割するように直列接続された高圧側の第一分割抵抗と低圧側の第二分割抵抗とを備え、ツェナーダイオードのカソードと第一分割抵抗の一端が接続されるように、ツェナーダイオードが第一分割抵抗と第二分割抵抗との間に配置されることを特徴とする。

これにより、第一分割抵抗と第二分割抵抗とにより任意に適宜の分割電圧を生成することが可能となるので、電源電圧の電圧値がリレーの動作電圧より相当に高い場合等においても、使用するリレーに応じた適切な駆動電圧を生成してこれを供給し、リレーを適切にオン動作させることが可能となる。

また、本発明のリレーの駆動回路は、さらに好ましくはリレーのコイルに供給される駆動電圧が（（（Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２））×Ｖ_ｃｃ）−Ｖ_ＢＥ）であり、リレーのコイルに供給される維持電圧が（（（Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２））×（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ｚ））−Ｖ_ＢＥ）であることを特徴とする。但し、Ｒ_１は電源電圧を分割するように直列接続された高圧側の第一分割抵抗と低圧側の第二分割抵抗とにおける第一分割抵抗の抵抗値であり、Ｒ_２は第二分割抵抗の抵抗値であり、Ｖ_ｃｃは電源電圧の電圧値であり、Ｖ_ＢＥはツェナーダイオードのアノードとコンデンサとの接続ノードにベースが接続されたトランジスタのベース−エミッタ間電圧であり、Ｖ_ｚはツェナーダイオードのツェナー電圧（降伏電圧）であるものとする。

これにより、駆動電圧と維持電圧とが適切に設定されて、最大限の省エネルギー効果を実現することが可能となる。なお、上記関係式において、トランジスタのベース−エミッタ間電圧降下を無視できる場合には、Ｖ_ＢＥを零として扱ってもよい。

また、本発明のリレーの駆動回路は、さらに好ましくはリレーのオン状態を維持する間に、リレーのコイルに供給される電圧は、駆動電圧から維持電圧にまで次第に減少することを特徴とする。

これにより、駆動電圧から維持電圧へとある程度の時間を要して次第に減少させることが可能となるので、リレーの駆動回路にかかる負担を小さくし悪影響を排除することができる。例えば、駆動電圧を生成する供給回路から維持電圧を生成する供給回路へと切り替えスイッチ等で瞬時に切り替える場合等においては、突発的な電圧変動がリレーの駆動回路に印加されて、予期せぬ障害や過渡現象や誤作動等を引き起こす懸念が生じる。本発明においては、このような懸念がないので好ましい。

また、本発明のリレーの駆動回路は、さらに好ましくは維持電圧がリレーの開放電圧より大きく、駆動電圧はリレーの動作電圧よりも大きいことを特徴とする。

これにより、リレーが開放すなわちオフとされることなく必要な所望期間だけオン状態を維持することが可能な維持電圧とでき、またリレーをオフからオンへと確実に動作させることが可能な駆動電圧となるので好ましい。

また、本発明のリレーの駆動回路は、さらに好ましくは維持電圧とリレーの開放電圧との差は、駆動電圧と維持電圧との差よりも小さいことを特徴とする。これにより、さらに省エネルギーに配慮し、電力削減効果が期待できるリレーの駆動回路とすることができるので好ましい。

上述の実施形態で例示したリレー駆動回路１０００等は、実施形態での説明に限定されるものではなく、実施形態で説明する技術思想の範囲内かつ自明な範囲内で、適宜その構成や動作及び動作方法等を変更することができる。また、説明の便宜上実施形態においては個別に説明しているが、実施形態の構成を適宜組み合わせて適用し、またその動作も適宜組み合わせてアレンジしてもよい。

本発明のリレー駆動回路等は、各種の電源システム及び各種産業機器等の構成として幅広く適用できる。

１０００・・リレー駆動回路、１１００・・リレー、１２００・・ＮＰＮトランジスタ、１３００・・第一分割抵抗、１４００・・第二分割抵抗、１５００・・ツェナーダイオード、１６００・・コンデンサ、１７００・・ダイオード、１８００・・オペアンプ。

Claims

リレーのオン駆動に必要な駆動電圧を前記リレーに供給するとともに、前記駆動電圧より小さい前記リレーのオン状態を維持するための維持電圧を、前記リレーのコイルに供給するツェナーダイオードとコンデンサとの並列回路を備える
ことを特徴とするリレーの駆動回路。
請求項１に記載のリレーの駆動回路において、
前記維持電圧は、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧に対応する電圧値だけ前記駆動電圧から低減される
ことを特徴とするリレーの駆動回路。
請求項１または請求項２に記載のリレーの駆動回路において、
前記リレーのオン状態を維持する間は、前記コンデンサには前記ツェナーダイオードのツェナー電圧に対応する電圧値だけ充電される
ことを特徴とするリレーの駆動回路。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のリレーの駆動回路において、
前記リレーがオフされた場合に、前記コンデンサに蓄えられた電力を放電させるダイオードと、前記ツェナーダイオードのアノードと前記コンデンサとの接続ノードにベースが接続されたトランジスタとを備え、
前記トランジスタのエミッタは、前記リレーのコイルの一端に接続され、
前記トランジスタは、ＮＰＮトランジスタである
ことを特徴とするリレーの駆動回路。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のリレーの駆動回路において、
電源電圧を分割するように直列接続された高圧側の第一分割抵抗と低圧側の第二分割抵抗とを備え、
前記ツェナーダイオードのカソードと前記第一分割抵抗の一端が接続されるように、前記ツェナーダイオードが前記第一分割抵抗と前記第二分割抵抗との間に配置され、
前記リレーのコイルに供給される前記駆動電圧は（（（Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２））×Ｖ_ｃｃ）−Ｖ_ＢＥ）であり、
前記リレーのコイルに供給される前記維持電圧は（（（Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２））×（Ｖ_ｃｃ−Ｖ_ｚ））−Ｖ_ＢＥ）である
ことを特徴とするリレーの駆動回路。
但し、Ｒ_１は電源電圧を分割するように直列接続された高圧側の第一分割抵抗と低圧側の第二分割抵抗とにおける前記第一分割抵抗の抵抗値であり、Ｒ_２は前記第二分割抵抗の抵抗値であり、Ｖ_ｃｃは前記電源電圧の電圧値であり、Ｖ_ＢＥは前記ツェナーダイオードのアノードと前記コンデンサとの接続ノードにベースが接続されたトランジスタのベース−エミッタ間電圧であり、Ｖ_ｚはツェナーダイオードのツェナー電圧（降伏電圧）であるものとする。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のリレーの駆動回路において、
前記リレーのオン状態を維持する間に、前記リレーのコイルに供給される電圧は、前記駆動電圧から前記維持電圧にまで次第に減少し、
前記維持電圧は前記リレーの開放電圧より大きく、前記駆動電圧は前記リレーの動作電圧よりも大きく、
前記維持電圧と前記リレーの開放電圧との差は、前記駆動電圧と前記維持電圧との差よりも小さい
ことを特徴とするリレーの駆動回路。