JPH0855551A

JPH0855551A - リレー駆動回路

Info

Publication number: JPH0855551A
Application number: JP33265894A
Authority: JP
Inventors: Riyouta Hashimoto; 量太橋本; Shinichi Kubozuka; 伸一久保塚; Atsushi Yanase; 淳志梁瀬
Original assignee: Mitsuba Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1994-06-07
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【目的】発熱を防止しかつ安価なリレー駆動回路を提
供する。【構成】モータ４をオン／オフ制御するリレーコイル
５ｂに第１トランジスタＱ１にて電流を流し、ＣＰＵ２
のリレー駆動信号により第２トランジスタＱ２を介して
第１トランジスタＱ１をオンさせる。第１トランジスタ
Ｑ１とリレーコイル４ｂとのノードにツェナーダイオー
ドＺＤとコンデンサＣ１とを互いに並列に接続し、第２
トランジスタＱ２のベースとツェナーダイオードＺＤと
の間に第３トランジスタＱ３を接続して、コンデンサＣ
１の満充電後にツェナーダイオードＺＤを介して流れる
電流により第３トランジスタＱ３をオンさせる。【効果】充電時間経過による所定時間後に励磁保持可
能な程度の励磁電流をリレーコイルに流すように第１ト
ランジスタを制御することにより、放熱性の良い高価な
抵抗を用いる必要がなく、回路を低廉化し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リレー駆動回路に関
し、特に、リレー接点を介して負荷に大電流を流す回路
に於いて起動時の過渡時にのみリレー接点を駆動するの
に必要な大電流を流し、その後の定常時にはリレー接点
が復帰しない程度に低減された電流を流すようにしたリ
レー駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動車搭載機器の負荷とし
て高出力モータなどを使用した回路に於いては、セーフ
リレーとして比較的大型のリレーを介して負荷に大電流
を流すようにして、異常時にはリレーをオフ状態にして
接点を開放し、モータへの電流供給ラインを遮断するよ
うにしたものがある。

【０００３】しかしながら、そのような回路では上記リ
レーに高容量型のものを使用しているばかりでなく、そ
の駆動用の半導体回路素子も高容量型のものが必要とな
っていた。そのため、リレー励磁電流も多く流すことに
なり、図５に示すような回路を用いてリレー駆動回路の
損失低減を図るようにしたものがある。

【０００４】図５に於いて、モータ４を駆動する信号入
力としての操作スイッチＳＷからのスイッチ入力信号が
制御回路ユニット１１内のＣＰＵ１２に入力されると、
ＣＰＵ１２の第１ポートＰ１からトランジスタＱ４へオ
ン信号が出力され、かつ第２ポートＰ２からトランジス
タＱ５へオン信号が出力されるようになっている。トラ
ンジスタＱ４及びトランジスタＱ５は、図示されないバ
ッテリの電源＋Ｂ側からこの順に接続されており、トラ
ンジスタＱ５がパワードライブユニット１３内のリレー
１５のコイル１５ｂを介して接地されている。なお、ト
ランジスタＱ４のエミッタ・コレクタ間には２つの抵抗
Ｒ１・Ｒ２がそれぞれ並列に接続されている。

【０００５】両トランジスタＱ４・Ｑ５がオンすると、
パワードライブユニット１３内のリレー１５のコイル１
５ｂに励磁電流が流れ、リレー接点１５ａが閉じる。リ
レー接点１５ａは電源＋Ｂとモータ４の電源端子との間
に接続されており、またモータ４の接地端子が、ＣＰＵ
１２によりＰＷＭ制御される駆動トランジスタＦＥＴを
介して接地されている。従って、上記リレー１５の接点
１５ａが閉じ、かつモータ制御トランジスタＦＥＴがオ
ンすると、モータ４に電流が流れてモータ４が回転し、
図示されない被駆動体を駆動する。

【０００６】そして、上記ＣＰＵ１２からは、操作スイ
ッチＳＷの信号入力により各ポートＰ１・Ｐ２から図６
に示されるタイミングの信号が出力されるようになって
いる。すなわち、ポートＰ１からのトランジスタＱ４へ
のオン出力信号は、所定のタイマ時間Ｔ２経過後にオフ
出力になり、そのタイマ時間Ｔ２経過後には両抵抗Ｒ１
・Ｒ２を介してトランジスタＱ５に電流が流れるように
なり、その抵抗に応じた分だけリレーコイル１５ｂに流
れる電流が抑制される。従って、その抑制時の電圧値
を、リレー１５の復帰電圧下限値近傍にしておくことに
より、リレー接点１５ａを閉じた状態を保持しつつリレ
ーコイル１５ｂに流す電流を極力抑えることができるた
め、リレー駆動部の発熱を防止することができる。

【０００７】しかしながら、上記従来の回路では、トラ
ンジスタＱ４に並列に接続した両抵抗Ｒ１・Ｒ２の抵抗
値を数十Ωにする必要があり、そのためには抵抗器に数
Ｗの大型のものを用いていた。そのため、抵抗器の放熱
を考慮する必要があるが、抵抗器を放熱しない場合には
抵抗器が大型化しかつユニット内部の温度が上昇し、ま
た、抵抗器を放熱する場合には抵抗器が高価格化しがち
になり、また抵抗器の大型化に伴って制御ユニットも大
型化するという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、大型かつ高価な抵
抗器を必要とせずにリレーを励磁状態に保持し得る安価
なリレー駆動回路を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、電源と負荷との間にリレー接点を設けたリ
レーのコイルを駆動するためのリレー駆動回路であっ
て、前記コイルに励磁電流を流すための駆動トランジス
タと、前記励磁電流を前記リレー接点が復帰しない程度
に抑制するように前記駆動トランジスタのコレクタ電圧
を定める定電圧回路と、前記駆動トランジスタが作動状
態になってから所定時間経過後に前記定電圧回路を作動
状態にするためのタイマ回路とを有することを特徴とす
るリレー駆動回路、または、電源と負荷との間にリレー
接点を設けたリレーのコイルを駆動するためのリレー駆
動回路であって、前記コイルに励磁電流を流すための駆
動トランジスタと、前記コイルに逆起電力による励磁電
流を流すための逆起電力用電流回路と、前記励磁電流を
前記リレー接点が復帰しない程度に流すように制御する
定電流回路と、前記駆動トランジスタが作動状態になっ
てから所定時間経過後に前記発振回路及び前記定電流回
路を作動状態にするためのタイマ回路とを有することを
特徴とするリレー駆動回路を提供することにより達成さ
れる。

【００１０】

【作用】このようにすれば、タイマ回路による所定時間
経過前にはリレーをオンさせるのに十分な励磁電流をコ
イルに流し、所定時間経過後には定電圧回路によりリレ
ーが復帰しない程度の所定の電圧にコイル駆動用の駆動
トランジスタのコレクタ電圧が抑制されるため、必要最
小限の励磁電流にてコイルの励磁状態を保持し得る。ま
た、所定時間経過後に発振回路によりコイルをオン・オ
フさせると共にコイルの逆起電力による励磁電流を確保
し、かつ定電流回路によりコイルに必要最小限の励磁電
流を流すことにより、コイルの励磁状態を保持し得る。
これらにより、大型の抵抗器を必要としない回路構成に
することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。

【００１２】図１は、本発明が適用されたリレー駆動回
路を示す図である。本実施例では、操作スイッチＳＷか
らのスイッチ信号が制御回路１内のＣＰＵ２に入力する
と、そのＣＰＵ２の出力ポートＰ２からパワードライブ
ユニット３にリレー駆動信号が出力されるようになって
いる。従来例と同様に図示されないバッテリの電源＋Ｂ
と負荷としてのモータ４の電源側端子との間にリレー５
の接点５ａが接続されており、モータ４の出力値を制御
するためのモータ４の接地側端子と接地ラインとの間に
モータ制御トランジスタＦＥＴが接続されている。この
モータ制御トランジスタＦＥＴは、ＣＰＵ２の出力ポー
トＰ３からのＰＷＭ信号により制御されるようになって
いる。

【００１３】上記リレー５のコイル５ｂは、電源＋Ｂに
エミッタを接続された第１トランジスタＱ１を介して電
流を供給されるように、一端を第１トランジスタＱ１の
コレクタと接続され、他端を接地されている。第１トラ
ンジスタＱ１は、ＣＰＵ２のポートＰ２からの信号に応
じてオン／オフする第２トランジスタＱ２により制御さ
れるようになっている。その第２トランジスタＱ２のベ
ースには、エミッタ接地された第３トランジスタＱ３の
コレクタが接続されている。

【００１４】また、上記第１トランジスタＱ１とリレー
５のコイル５ｂとのノードは、ツェナーダイオードＺＤ
を介して第３トランジスタＱ３のベースと接続されてい
る。さらに、ツェナーダイオードＺＤにはタイマ回路と
して一端を接地されたコンデンサＣ１が並列に接続され
ている。このツェナーダイオードＺＤによる設定電圧値
は、電源電圧＋Ｂよりも低い値にされている。

【００１５】なお、上記リレー５の接点５ａとモータ４
との間には異常電流検出回路６が設けられており、モー
タ４への電流が異常になったら、ＣＰＵ２の入力ポート
Ｐ４に異常電流検出信号が入力されるようになってい
る。その異常発生時には、ＣＰＵ２によりリレー５の駆
動を停止する制御がなされる。

【００１６】このようにして構成されたリレー駆動回路
の作動要領を図２のタイムチャートを参照して以下に示
す。まず、操作スイッチＳＷをオンすると、ＣＰＵ２の
ポートＰ２からオン信号が出力され、第２トランジスタ
Ｑ２がオンして第１トランジスタＱ１がオン状態にな
る。従って、第１トランジスタＱ１のコレクタ電圧は、
電源電圧（バッテリ電圧）と等しくなり、十分な電流値
にてリレー５のコイル５ｂを励磁することができる。

【００１７】上記第１トランジスタＱ１がオンすると、
コンデンサＣ１が充電開始し、所定時間Ｔ１経過後に充
電完了するため、その充電完了までは第１トランジスタ
Ｑ１のコレクタ電圧は、図２に示されるように最大値
（バッテリ電圧）である。しかしながら、充電完了後に
はコンデンサＣ１への充電電流が流れなくなるため、第
３トランジスタＱ３のベースにツェナーダイオードＺＤ
を介して電流が流れるようになり、第３トランジスタＱ
３がオンする。

【００１８】この第３トランジスタＱ３のオン状態は完
全な状態ではなく、そのコレクタ電圧が定格値よりも低
くなるようにされ、第２トランジスタＱ２も完全なオン
状態ではなく、そのコレクタ電圧も定格値よりも低くな
るようにされている。従って、第１トランジスタＱ１の
コレクタ電圧は、図２に示されるように最大値よりも低
い定電圧Ｖｔになる。なお、この定電圧Ｖｔの値をリレ
ー５が復帰しない程度に極力低く設定し、このようにし
て定電圧回路が構成されている。

【００１９】本回路によれば、モータ制御トランジスタ
ＦＥＴと共に第１トランジスタＱ１を放熱させるように
したことから、各トランジスタを汎用トランジスタによ
り構成して安価な回路にすることができると共に、ＣＰ
Ｕ２によりタイマ制御しないため信号授受用のポートを
削減でき、併せて制御ユニットを小型化し得る。また、
バッテリ電圧が変動しても、リレー５のコイル５ｂに印
加される電圧を定電圧に保持することができることか
ら、リレーコイル５ｂの発熱がバッテリ電圧に左右され
ず、コイル５ｂの電流容量を好適に最小化することがで
きる。

【００２０】次に、本発明に基づく第２実施例を図１と
同様の図３により示す。図３において、前記実施例と同
様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明
を省略する。この第２実施例の回路では、図に示される
ように、バッテリＢＴの電源＋Ｂにイグニッションスイ
ッチＩＧを介して第１トランジスタＱ１のエミッタが接
続されている。

【００２１】また、イグニッションスイッチＩＧを介し
て第２トランジスタＱ２へベース電流Ｉ１が流れるよう
になっている。第１トランジスタＱ１のコレクタと第２
トランジスタのベースとの間には、コンデンサＣ２と抵
抗Ｒ１とが直列に接続されている。これら第１及び第２
トランジスタＱ１・Ｑ２とコンデンサＣ２及び抵抗Ｒ１
とにより発振回路７が構成されている。

【００２２】第１トランジスタＱ１のコレクタとリレー
５のコイル５ｂとのノードは、ツェナーダイオードＺＤ
を介して第３トランジスタＱ３のベースと接続されてお
り、そのツェナーダイオードＺＤと第３トランジスタＱ
３のベースとのノードが、コンデンサＣ３を介して接地
されている。これら第３トランジスタＱ３とツェナーダ
イオードＺＤとコンデンサＣ３とにより定電流回路８が
構成されている。

【００２３】上記第１トランジスタＱ１のコレクタとリ
レー５のコイル５ｂとのノードには、タイマ回路９を構
成するべく互いに直列に接続された抵抗Ｒ２及びコンデ
ンサＣ４が上記定電流回路８と並列に接続されている。
なお、コンデンサＣ４が接地されている。また、本回路
のリレー５のコイル５ｂには、逆起電力発生時にその逆
起電力による電流をコイル５ｂに通すための逆起電力用
電流回路を構成するダイオードＤ１が並列に接続されて
いる。

【００２４】次に、第２実施例の回路に於ける作動要領
について以下に示す。まず、イグニッションスイッチＩ
Ｇ及び操作スイッチＳＷをオンすると、第２トランジス
タＱ２へのベース電流Ｉ１により第２トランジスタＱ２
がオンして第１トランジスタ１もオンし、コイル５ｂに
電流が流れるため、リレー５がオンしてモータ４が駆動
可能状態になる。このとき、コンデンサＣ２に充電電流
Ｉ２が流れると共に、タイマ回路９のコンデンサＣ４に
も充電電流Ｉ３が流れるため、第３トランジスタＱ３が
オフ状態である。

【００２５】そして、コンデンサＣ４が満充電状態にな
ると、第３トランジスタＱ３にベース電流が流れて第３
トランジスタＱ３がオンする。すると、電流Ｉ１が第３
トランジスタＱ３へ流れる電流Ｉ４とコンデンサＣ２へ
流れる電流Ｉ５とに分かれるため、第２トランジスタＱ
２のベースに電流が流れなくなって、第２トランジスタ
Ｑ２がオフし、第１トランジスタＱ１もオフする。な
お、コンデンサＣ２と共にコンデンサＣ４も放電して、
第３トランジスタＱ３のオン状態が保持される。

【００２６】上記第１トランジスタＱ１のオフ状態で
は、第１トランジスタＱ１を介しての電流が流れなくな
るが、コイル５ｂには、その逆起電力によりダイオード
Ｄ１を介しての電流が流れ得る。すなわち、発振回路７
から、図４のタイムチャートの上段に示されるようにコ
イル印加電圧としてパルス電圧が与えられるが、上記逆
起電力によるコイル電流が下段に示されるように流れ得
る。

【００２７】上記逆起電力によりコンデンサＣ２が充電
されるようになると上記電流Ｉ５が減少するため、第２
トランジスタＱ２にベース電流が流れるようになって、
第２トランジスタＱ２がオンし、従って第１トランジス
タＱ１がオンする。第１及び第２トランジスタＱ１・Ｑ
２は、コンデンサＣ２への充電電流Ｉ２が流れている間
オン状態になるが、コンデンサＣ２の満充電に伴って充
電電流Ｉ２が減少すると、前記第３トランジスタＱ３が
オン状態のため第２トランジスタＱ２のベース電流が減
少して第１及び第２トランジスタＱ１・Ｑ２がオフ状態
になる。

【００２８】このようにしてコンデンサＣ２が充放電を
繰り返すことにより、その充放電に伴って第２トランジ
スタＱ２（第１トランジスタＱ１）の上述したオン／オ
フ状態が繰り返される。コイルのエネルギが消費尽くさ
れないように上記したように第１トランジスタＱ１によ
る印加電圧のオン／オフが繰り返されれば、コイル５ｂ
に励磁電流が流れ続ける。このように、コイル５ｂの電
流をＰＷＭ制御にて定電流化し、リレー５のオン状態の
保持に必要な最低保持電流を供給することで、コイル５
ｂの発熱を抑制できると共に、リレー駆動用の第１トラ
ンジスタＱ１の損失がかなり小さくなり、特別な放熱構
造を必要としない安価で小型の回路となる。

【００２９】また、バッテリＢＴ電圧が大きい場合に
は、ツェナーダイオードＺＤを流れる電流が増大するた
め、第３トランジスタＱ３に流れる電流Ｉ４が増大し
て、発振回路７の第１及び第２トランジスタＱ１・Ｑ２
のオン時間が短くなる。逆に、バッテリＢＴ電圧が低い
場合には、電流Ｉ４が減少し、発振回路７の第１及び第
２トランジスタＱ１・Ｑ２のオン時間が長くなる。従っ
て、ノードａの電位が、ツェナーダイオードＺＤのツェ
ナー電圧Ｖｚと第３トランジスタＱ３のベース・エミッ
タ間電圧ＶBEとの和にほぼ等しくなるように、第１及び
第２トランジスタＱ１・Ｑ２のオン・オフ時間が決ま
る。

【００３０】

【発明の効果】このように本発明によれば、リレーを駆
動した後にリレーが復帰しない程度にコイル印加電圧を
低減する回路を、抵抗を介して電圧を下げるのではな
く、タイマ回路により所定時間経過後にトランジスタの
コレクタ電圧を降下させたり、または発振回路によりコ
イル印加電圧をオン・オフさせて、コイルの逆起電力を
利用して励磁状態を保持可能な最小限の励磁電流を流す
ことにより、汎用トランジスタを用いて構成できる。従
って、抵抗を用いた場合の抵抗による発熱や抵抗の大型
化かつ高騰化を回避すると共に、リレー駆動ユニットを
低廉化し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づくリレー駆動回路を示す図。

【図２】本発明に基づくリレー駆動回路の作動要領を示
すタイムチャート。

【図３】第２の実施例を示す図１と同様の図。

【図４】第２の実施例の作動要領を示すタイムチャー
ト。

【図５】従来のリレー駆動回路を示す図。

【図６】従来のリレー駆動回路の作動要領を示すタイム
チャート。

【符号の説明】１制御回路２ＣＰＵ３パワードライブユニット４モータ５リレー５ａ接点５ｂコイル６異常電流検出回路７発振回路８定電流回路９タイマ回路１１制御回路ユニット１２ＣＰＵ１３パワードライブユニット１５リレー１５ａ接点１５ｂコイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源と負荷との間にリレー接点を設けた
リレーのコイルを駆動するためのリレー駆動回路であっ
て、前記コイルに励磁電流を流すための駆動トランジスタ
と、前記励磁電流を前記リレー接点が復帰しない程度に
抑制するように前記駆動トランジスタのコレクタ電圧を
定める定電圧回路と、前記駆動トランジスタが作動状態
になってから所定時間経過後に前記定電圧回路を作動状
態にするためのタイマ回路とを有することを特徴とする
リレー駆動回路。
【請求項２】電源と負荷との間にリレー接点を設けた
リレーのコイルを駆動するためのリレー駆動回路であっ
て、前記コイルに励磁電流を流すための駆動トランジスタ
と、前記駆動トランジスタをオン・オフ制御するための
発振回路と、前記コイルに逆起電力による励磁電流を流
すための逆起電力用電流回路と、前記励磁電流を前記リ
レー接点が復帰しない程度に流すように制御する定電流
回路と、前記駆動トランジスタが作動状態になってから
所定時間経過後に前記発振回路及び前記定電流回路を作
動状態にするためのタイマ回路とを有することを特徴と
するリレー駆動回路。