(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021469886.1
(22)申请日 2020.07.23
(73)专利权人 重庆川仪自动化股份有限公司
地址 400799 重庆市北碚区人民村1号
(72)发明人 房占凯 徐光健 杨自清 陈果
方浩 马辉 刘霜
(74)专利代理机构 重庆志合专利事务所(普通
合伙) 50210
代理人 徐传智
(51)Int.Cl.
H01H 47/02(2006.01)
H01H 47/22(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(54)实用新型名称一种驱动继电器快速通断的控制电路(57)摘要一种驱动继电器快速通断的控制电路，包括继电器，继电器的线圈第一节点通过升压电路连接电源，继电器的线圈第二节点通过开关控制电路接收继电器驱动信号，升压电路包括PNP型三极管、第一电阻、第二电阻、储能电容、第一二极管，PNP型三极管的发射极、第一二极管的正极与电源连接，PNP型三极管的基极经第一电阻与电源连接，PNP型三极管的集电极、储能电容的负极经第三电阻接地，第一二极管的负极、储能电容的正极连接继电器的线圈第一节点，开关控制电路包括NPN型三极管、第四电阻，PNP型三极管的基极经第二电阻、稳压管连接NPN型三极管的集电极、继电器的线圈第二节点，NPN型三极管的基极经第四电阻接收继电器驱动信号，NPN型三极 管的发射极接地。权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 212659489 U 2021.03.05
C N 212659489
U
1.一种驱动继电器快速通断的控制电路，包括继电器，其特征在于：所述继电器的线圈
第一节点通过升压电路连接电源，继电器的线圈第二节点通过开关控制电路接收继电器驱动信号，所述升压电路包括一PNP型三极管、第一电阻、第二电阻、储能电容、第一二极管，所述PNP型三极管的发射极、第一二极管的正极与电源连接，PNP型三极管的基极经第一电阻与电源连接，PNP型三极管的集电极、储能电容的负极经第三电阻接地，第一二极管的负极、储能电容的正极连接继电器的线圈第一节点，PNP型三极管的基极依次经第二电阻、稳压管连接开关控制电路，所述开关控制电路包括NPN型三极管、第四电阻，所述NPN型三极管的集电极分别连接稳压管的负极、继电器的线圈第二节点，NPN型三极管的基极经第四电阻接收继电器驱动信号，NPN型三极管的发射极接地。
2.根据权利要求1所述的一种驱动继电器快速通断的控制电路，其特征在于：所述第一二极管采用肖特基二极管。
3.根据权利要求1所述的一种驱动继电器快速通断的控制电路，其特征在于：所述NPN 型三极管的集
电极与发射极之间并联第二二极管，该第二二极管的正极与NPN型三极管的发射极连接，第二二极管的负极与NPN型三极管的集电极连接。
4.根据权利要求1所述的一种驱动继电器快速通断的控制电路，其特征在于：所述储能电容为电解电容。
5.根据权利要求1所述的一种驱动继电器快速通断的控制电路，其特征在于：所述NPN 型三极管采用N型场效应管，该N型场效应管的栅极与继电器驱动信号连接，N型场效应管的漏极连接继电器的线圈第二节点，N型场效应管的源极接地。
6.根据权利要求1所述的一种驱动继电器快速通断的控制电路，其特征在于：所述NPN 型三极管的基极与地之间并联一RC滤波电路，该RC滤波电路由并联的第五电阻、第二电容构成。
权 利 要 求 书1/1页CN 212659489 U
一种驱动继电器快速通断的控制电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及继电器的驱动控制技术领域，特别涉及一种驱动继电器快速通断的控制电路。
背景技术
[0002]继电器在我们的日常生活及各行各业中都扮演着重要的角，例如生活中的插卡取电开关、触摸门铃，以及轨道交通中的屏蔽门的驱动、电力设备中低压小电流控制高压大电流、变频器及有源电力滤波器电路的预充电保护等。继电器由线圈和触点构成，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。针对这种情况，目前常用的解决方法如下：[0003]方法一：如图3所示，利用继电器关闭时线圈的短暂续流吸合保持原理，在吸合时通过持续数秒的高电平保证继电器能可靠吸合，继电器吸合后，采用PWM驱动，当PWM波处于波谷时，由线圈的续流特性使继电器仍然保持吸合状态。这种方法虽然能降低继电器线圈的发热，且不需要使用双电压，但是需要在继电器的两端并联二极管，容易导致继电器关断延迟，若继电器在设备发生故障时不能迅速关断，容易造成设备损坏，而且，采用PWM控制继电器开通和关断时，需要PWM波形的高低电平的驱动时间相同，因此正常驱动的时间较长，对PWM驱动信号的波形要求较高。
[0004]方法二：如图4所示，采用双电压驱动的方式，高驱动电压VH经限流电阻R8连接储能电容C4，低驱动电压VL经二极管D5连接储能电容C4。继电器未工作时，高驱动电压VH为储能电容C4充电，保
证有足够的电压能驱动继电器的触点吸合；继电器吸合后，高驱动电压VH 在限流电阻R8的作用下停止驱动继电器，由低驱动电压VL继续对继电器供电，从而降低继电器线圈的发热情况，但是这种方式需要双电源供电，对电源的要求较高。
发明内容
[0005]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种驱动继电器快速通断的控制电路，其能实现继电器的快速开通、快速关断，降低继电器的线圈损耗以及线圈发热。[0006]本实用新型的技术方案是：一种驱动继电器快速通断的控制电路，包括继电器，所述继电器的线圈第一节点通过升压电路连接电源，继电器的线圈第二节点通过开关控制电路接收继电器驱动信号，所述升压电路包括一PNP型三极管、第一电阻、第二电阻、储能电容、第一二极管，所述PNP型三极管的发射极、第一二极管的正极与电源连接，PNP型三极管的基极经第一电阻与电源连接，PNP型三极管的集电极、储能电容的负极经第三电阻接地，第一二极管的负极、储能电容的正极连接继电器的线圈第一节点，PNP型三极管的基极依次经第二电阻、稳压管连接开关控制电路，所述开关控制电路包括NPN型三极管、第四电阻，所述NPN型三极管的集电极分别连接稳压管的负极、继电器的线圈第二节点，NPN型三极管的
基极经第四电阻接收继电器驱动信号，NPN型三极管的发射极接地。
[0007]所述第一二极管采用肖特基二极管。
[0008]所述NPN型三极管的集电极与发射极之间并联第二二极管，该第二二极管的正极与NPN型三极管的发射极连接，第二二极管的负极与NPN型三极管的集电极连接。
[0009]所述储能电容为电解电容。
[0010]所述NPN型三极管可采用N型场效应管，该N型场效应管的栅极与继电器驱动信号连接，N型场效应管的漏极连接继电器的线圈第二节点，N型场效应管的源极接地。[0011]所述NPN型三极管的基极与地之间并联一RC滤波电路，该RC滤波电路由并联的第五电阻、第二电容构成。
[0012]采用上述技术方案：所述继电器的线圈第一节点通过升压电路连接电源，继电器的线圈第二节点通过开关控制电路接收继电器驱动信号，即通过这两个电路来实现继电器的开通和关断。升压电路包括一PNP型三极管、第一电阻、第二电阻、储能电容、第一二极管，所述PNP型三极管的发射极、第一二极管的正极与电源连接，PNP型三极管的基极经第一电阻与电源连接，PNP型三极管的集电极、储能电容的负极经第三电阻接地，第一二极管的负极、储能电容的正极连接继电器的线圈第一节点，通过该升压电路可以对储能电容充电，为开通继电器储备足够大的能量，并且在继电器开通后由低电压使继电器保持开通状态。PNP 型三极管的基极依次经第二电阻、稳压管连接开关控制电路，所述开关控制电路包括NPN型三极管、第四电阻，所述NPN型三极管的集电极分别连接稳压管的负极、继电器的线圈第二节点，NPN型三极管的基极经第四电阻接收继电器驱动信号，NPN型三极管的发射
极接地，该开关控制电路通过接收继电器驱动信号，对继电器的开通、关断进行控制，由于采用的是NPN型三极管，因此当继电器驱动信号为低电平时，NPN型三极管关断，通过升压电路对储能电容充电，当继电器驱动信号为高电平时，NPN型三极管开通，继电器的线圈第一节点的瞬时电压上升，从而使继电器快速开通，且继电器开通后线圈第一节点的电压同时下降，使继电器在较小的电压下保持开通状态。当继电器驱动信号由高电平转为低电平时，NPN型三极管关断，继电器也关断，由于稳压管连接在第二电阻与继电器的线圈第二节点之间，在继电器关断时该稳压管能阻断线圈的续流作用，从而加快继电器的关断。由此可知，本控制电路能实现继电器的快速开通和关断，并且在通过高电压驱动继电器开通后，能使继电器在低电压下保持开通状态，降低继电器的线圈损耗和发热情况，还能防止继电器关断时的反向电动势对NPN型三极管造成冲击，对电路器件起到保护作用，此外，本控制电路只需通过单电源供电，极大地简化了电源电路。
[0013]所述第一二极管采用肖特基二极管，开关速度快，当继电器线圈断电时，可以很快建立续流通道，防止线圈过高的反向电动势冲击NPN型三极管。
[0014]所述NPN型三极管的集电极与发射极之间并联第二二极管，该第二二极管的正极与NPN型三极管的发射极连接，第二二极管的负极与NPN型三极管的集电极连接，避免NPN型三极管反向导通，起到保护电路器件的作用。
[0015]所述NPN型三极管的基极与地之间并联一RC滤波电路，该RC滤波电路由并联的第五电阻、第二电容构成，对继电器驱动信号起到滤波作用。
[0016]下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
[0017]图1为本实用新型的电路原理图；
[0018]图2为本实用新型的一种实施例的电路原理图；
[0019]图3为现有的PWM驱动继电器的电路原理图；
[0020]图4为现有的双电压驱动继电器的电路原理图。
具体实施方式
[0021]参见图1至图2，一种驱动继电器快速通断的控制电路，包括继电器Y1，所述继电器Y1的线圈第一节点通过升压电路连接电源，继电器Y1的线圈第二节点通过开关控制电路接收继电器驱动信号，即通过升压电路和开关控制电路共同实现继电器Y1的开通和关断。所述升压电路包括一PNP型三极管Q1
、储能电容C1、第一二极管D1，以及用于分压的第一电阻R1和第二电阻R2，所述PNP型三极管Q1的发射极、第一二极管D1的正极与电源连接，PNP型三极管Q1的基极经第一电阻R1与电源连接，PNP型三极管Q1的集电极、储能电容C1的负极经第三电阻R3接地，该第三电阻R3对PNP型三极管Q1起到限流作用，避免电流过大对PNP型三极管Q1造成损坏，第一二极管D1的负极、储能电容C1的正极连接继电器Y1的线圈第一节点，PNP型三极管Q1的基极依次经第二电阻R2、稳压管D3连接开关控制电路，通过第一电阻R1、第二电阻R2的作用可以使PNP型三极管Q1导通，则PNP型三极管Q1与第一二极管D1、储能电容C1配合实现自举升压功能，从而提高继电器Y1的线圈第一节点上的瞬时电压，因此通过本升压电路可以对储能电容C1充电，为开通继电器Y1储备足够大的能量，实现高电压驱动继电器Y1开通，并且在继电器Y1开通后转由低电压维持继电器Y1的开通状态。所述储能电容C1为电解电容，容量大、额定耐压值高，可采用价格较低的铝电解电容，降低器件成本。[0022]所述开关控制电路包括NPN型三极管Q2、用于限流的第四电阻R4，所述NPN型三极管Q2的集电极分别连接稳压管D3的负极、继电器Y1的线圈第二节点，所述稳压管D3的正极与第二电阻R2连接，NPN型三极管Q2的基极经第四电阻R4接收继电器Y1驱动信号，NPN型三极管Q2的发射极接地。该开关控制电路通过接收继电器Y1驱动信号，对继电器Y1的开通、关断进行控制，由于采用的是NPN型三极管Q2，因此当继电器驱动信号为低电平时，NPN型三极管Q2、PNP型三极管Q1均处于关断状态，升压电路中电源通过第一二极管D1对储能电容C1充电，使储能电容C1为开通继电器Y1储备足够大的电压，当继电器驱动信号为高电平时，NPN 型三极管Q2、PNP型三极管Q1均为开通状态，此时继电器Y1的线圈第一节
点上的瞬时电压上升，满足继电器Y1所需的高驱动电压，使继电器Y1快速开通，而且继电器Y1开通后，继电器Y1的线圈第一节点上的电压同步下降，转由低电压使继电器Y1保持开通状态。当继电器驱动信号由高电平转为低电平时，NPN型三极管Q2关断，继电器Y1也随之关断，由于继电器Y1线圈相当于大电感，关断时会感应反向电压，为防止继电器Y1线圈过高的反向电动势冲击NPN型三极管Q2，所述第一二极管D1采用肖特基二极管，开关速度快，当继电器Y1线圈断电时，可以很快建立续流通道。而且本控制电路在第二电阻R2与继电器Y1的线圈第二节点之间连接有稳压管D3，因此在继电器Y1关断时，该稳压管D3能阻断继电器Y1线圈的续流作用，从而加快继电器Y1的关断，达到快速关断继电器Y1的目的。
[0023]所述NPN型三极管Q2的集电极与发射极之间并联第二二极管D2，该第二二极管D2的正极与NPN型三极管Q2的发射极连接，第二二极管D2的负极与NPN型三极管Q2的集电极连
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