CN103354193A - 一种继电器驱动电路及控制继电器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种继电器驱动电路及控制继电器的方法，属于计算机及通信领域。继电器驱动电路包括：第一开关管、第二开关管、第一二极管、第一电容、第二电容和第一电阻；第一开关管的第一端与接地端相连、第二端与第一电容的一端和继电器的输出端电连接，第一电容的另一端与第二开关管的第三端电连接；第二开关管的第一端与第一二极管的阳极和电源的输出端电连接，第二端与第一电阻的一端和第二电容的一端电连接；第一二极管的阴极与第二电容的另一端和继电器的输入端电连接，第一电阻的另一端与电源的输入端电连接。本发明能使继电器加速断开或闭合，减少继电器的吸合过程占用的时间，同时减少对电能的消耗。

Description

一种继电器驱动电路及控制继电器的方法

技术领域

本发明涉及计算机及通信领域，特别涉及一种继电器驱动电路及控制继电器的方法。

背景技术

随着继电器技术的发展，继电器在UPS（Uninterruptible Power System，不间断电源）和逆变器等能源产品中应用越来越多。继电器通过闭合或分离等方式在这些产品中起着自动调节、安全保护或转换电路的作用，继电器通过继电器驱动电路来实现闭合或分离。

参见图1，现有技术提供了一种继电器驱动电路，包括：Mos（Metal OxidSemiconductor,场效应晶体管）管G，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。

Mos管G的源极接地，漏极与第四电阻R4的一端、第二电阻R2的一端和继电器的输出端电连接；第四电阻R4的另一端与第二三极管Q2的基极电连接，第二三极管Q2的集电极与第三电阻R3的一端和第二电容C2的一端电连接，发射极与直流电源、第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阳极电连接；第二二极管D2的阴极与第二电容C2的另一端和第一三极管Q1的发射极电连接，第三电阻R3的另一端接地；第一三极管Q1的集电极与第一电阻R1的一端和第一电容C1的一端电连接，基极与第二电阻R2的另一端电连接；第一二极管D1的阴极与继电器的输入端和第一电容C1的另一端电连接，第一电阻R1的另一端接地。

其中，当向Mos管G输入低电平信号时，Mos管G关断，继电器分离，第一电容C1和第二电容C2充电。当向Mos管G输入高电平信号时，Mos管G、第一三极管Q1和第二三极管Q2导通，直流电源的电压通过第二三极管Q2到达A点，使A点的电压等于直流电源的电压（忽略三极管产生的压降）以及使B点的电压变为第二电容C2的电压与直流电源的电压之和；由于第一三极管Q1导通，所以C点的电压等于B电点的电压，从而使得D点的电压为第一电容C1的电压、第二电容C2的电压和直流电源的电压三者之和，即继电器两端加载的电压为第一电容C1的电压、第二电容C2的电压和直流电源的电压三者之和，并使继电器Ry来开始进行吸合过程，以达到闭合。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在现有技术中只有在继电器分离时，直流电源才能为第一电容C1和第二电容C2充电，因此在频繁切换场合中，由于继电器分离的时间较短，导致第一电容C1和第二电容C2没有足够的时间进行充电，使得在继电器两端加载的电压较小，导致继电器的吸合过程时间较长；现有技术在继电器吸合以后，增压电路的PNP三极管一直导通，电能损耗较大。

发明内容

为了减少继电器的吸合过程占用的时间和减少电能的损耗，本发明提供了一种继电器驱动电路及控制继电器的方法。所述技术方案如下：

一种继电器驱动电路，包括：

第一开关管、第二开关管、第一二极管、第一电容、第二电容和第一电阻；

所述第一开关管的第一端与接地端相连、第二端与所述第一电容的一端和继电器的输出端电连接，所述第一电容的另一端与所述第二开关管的第三端电连接；

所述第二开关管的第一端与所述第一二极管的阳极和所述电源的输出端电连接，第二端与所述第一电阻的一端和所述第二电容的一端电连接；

所述第一二极管的阴极与与所述第二电容的另一端和所述继电器的输入端电连接，所述第一电阻的另一端与所述电源的输入端电连接。

所述继电器驱动电路还包括：

第三开关管、第三二极管、第三电容、第四电容和第二电阻；

所述第三电容的一端与所述第一开关管的第二端电连接，另一端与所述第三开关管的第三端电连接；

所述第三开关管的第一端与所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阳极和所述电源的输出端电连接，第二端与所述第二电阻的一端和所述第四电容的一端电连接；

所述第二电阻的另一端与所述电源的输入端电连接，所述第四电容的另一端与所述第三二极管的阴极和所述第二开关管的第一端电连接。

所述继电器驱动电路还包括：

第二二极管和稳压管；所述第二二极管的阳极与所述继电器的输出端电连接，阴极与所述稳压管的阴极电连接，所述稳压管的阳极与所述继电器的输入端电连接。所述第一开关管可以为三极管或Mos管等，所述第二开关管可以为三极管或Mos管等，所述第三开关管可以为三极管或Mos管等。

一种继电器驱动电路控制继电器的方法，所述方法包括：

向所述第一开关管的第三端输入高电平信号，使所述第一开关管和所述第二开关管导通；将所述电源输出的电压经过所述第二开关管流到所述第一电阻和所述第二电容之间，使得所述第二电容输出电压与所述电源输出的电压叠加在所述继电器的输入端；通过所述继电器和所述第一开关管流入接地端，以使所述继电器开始进行吸合过程以达到闭合的目的。

所述继电器驱动电路控制继电器的方法还包括：

在所述继电器进行吸合过程的同时，使所述第一电容开始充电；当所述第一电容充满电时，所述第二开关管关断，所述电源输出的电压通过所述第一二级管、所述继电器和所述第一开关管流入接地端以及通过所述第一二级管、所述第二电容和所述第一电阻流入所述电源的输入端，所述第二电容充电。

所述继电器驱动电路控制继电器的方法还包括：

向所述第一开关管的第三端输入低电平信号，所述第一开关管和所述第二开关管关断，使所述继电器分离；所述电源输出端输出电压经过所述第一二级管，所述第二电容和所述第一电阻回到所述电源的输入端、所述第二电容充电。

所述继电器驱动电路控制继电器的方法还包括：

当所述第一开关管关断时，所述继电器从输出端输出电压，所述电压经过所述第二二极管和所述稳压管，产生一个较大的压降再回到所述继电器的输入端，加速所述继电器断开。

在本发明实施例中，由于所述第二电容C2在所述继电器闭合或者分离的两过程中，所述第二电容C2都可以充电，如此使所述第二电容C2充满电能，当控制所述继电器闭合时，提高加载在所述继电器上的电压，进一步缩短所述继电器进行吸合过程所用的时间。当所述第一开关管关断时，所述继电器从输出端输出电压，所述电压经过所述第二二极管和所述稳压管，产生一个较大的压降再回到所述继电器的输入端，加速所述继电器断开。在继电器闭合后且第二开关管的第三高的电平被拉高，第二开关管Q2关断，第二电容充电，并在充满电后第一电阻上无电流通过，因此相比现有技术三极管一直导通，可以减少电能损耗。

附图说明

图1是现有技术提供的一种继电器驱动电路的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的一种继电器驱动电路的第一结构示意图；

图3是本发明实施例1提供的一种继电器驱动电路的第二结构示意图；

图4是本发明实施例1提供的一种继电器驱动电路的第三结构示意图；

图5是本发明实施例1提供的一种继电器驱动电路的第四结构示意图；

图6时本发明实施例2提供的一种继电器驱动电路及控制继电器流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

参见图2，本发明实施例1提供了一种继电器驱动电路，包括：

第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2和第一电阻R1。

第一开关管Q1的第一端与接地端相连、第二端与第一电容C1的一端和继电器的输出端电连接，第一电容C1的另一端与第二开关管Q2的第三端电连接；第二开关管Q2的第一端与第一二极管D1的阳极和电源的输出端电连接，第二端与第一电阻R1的一端和第二电容C2的一端电连接，第一二极管D1的阴极与继电器的输入端和第二电容C2的另一端电连接，第一电阻R1的另一端与电源的输入端电连接。

其中，第一开关管Q1可以为三极管或Mos管等，第二开关管Q2也可以为三极管或者Mos管等。如果第一开关管Q1和第二开关管Q2为三极管，则第一开关管Q1和第二开关管Q2的第一端可以为发射极，第二端可以为集电极以及第三端可以为基极；如果第一开关管Q1和第二开关管Q2为Mos管，则第一开关管Q1和第二开关管Q2的第一端可以为漏极，第二端可以为源极以及第三端可以为栅极。

继电器驱动电路用于控制继电器闭合或者分离。

其中，继电器驱动电路控制继电器闭合时，向第一开关管Q1的第三端输入高电平信号，第一开关管Q1和第二开关管Q2导通，电源输出电压，该电压经过第第二开关管Q2流到第一电阻R1和第二电容C2之间的A点，使得第二电容C2输出电压与电源输出的电压叠加在继电器的输入端，并通过继电器和第一开关管Q1流入接地端，继电器开始进行吸合过程，以达到闭合的目的。

其中，在继电器进行吸合过程的同时，第一电容C1开始充电，当第一电容C1充满电时，第二开关管Q2关断，电源输出的电压通过第一二级管D1、继电器和第一开关管Q1流入接地端以及通过第一二级管D1、第二电容C2和第一电阻R1流入电源的输入端，第二电容C2充电。

其中，吸合过程为第一开关管Q1导通到继电器完成闭合的过程。

其中，向第一开关管Q1的第三端输入高电平信号，第一开关管Q1导通，第一开关管Q1的第二端、第一电容C1和第二开关管Q2的第三端的电平都被拉低为低电平，第二开关管Q2导通。第二开关管Q2导通后，电源输出的电压通过第二开关管Q2到达第一电阻R1和第二电容C2之间的A点，由于第二电容C2的电压不能突变，使得第二电容C2输出的电压与电源输出的电压进行叠加在继电器的输入端和第一二极管D1阴极连接的B点上，如此在开始闭合继电器时，在继电器上叠加一个较大的电压，加速继电器闭合过程，从而减少继电器吸合过程所占用的时间。

其中，由于第二电容C2的所含电量有限，第二电容C2放电的时间较短，所以经过一段时间后，第二电容C2停止放电，由电源输出电压给继电器。

其中，电源输出的电压经过继电器到达第一电容C1与继电器的输出端相连的一端，使第一电容C1充电，如此第一电容C1与第二开关管Q2的第三端相连的一端的电压在逐渐地被抬高，当第一电容C1充满电时，第二开关管Q2关断。电源输出的电压经过第一二极管D1、第二电容C2和第一电阻R1到达电源的输出端，第二电容C2充电。

其中，继电器驱动电路控制继电器闭合时，向第一开关管Q1的第三端输入低电平信号，第一开关管Q1和第二开关管Q2关断，使继电器分离，电源输出端输出电压经过第一二级管D1，第二电容C2和第一电阻R1回到电源的输入端、第二电容C2充电。

其中，第一开关管Q1关断后，电源输出的电压无法通过第一二极管D1、继电器和第一开关管Q1到达接地端，所以继电器开始分离。以及，第二开关管Q2的第三端的电压与继电器的输出端的电压都为高电平，所以第二开关管Q2关断。

其中，在本发明实施例中，由于第二电容C2在继电器闭合状态或者分离状态的两个状态中，第二电容C2都可以充电，如此使第二电容C2充满电能，当控制继电器闭合时，提高加载在继电器上的电压，进一步缩短继电器进行吸合过程所用的时间。另外，在本发明实施例中，只有第一电阻R1在继电器驱动电路中消耗电能，相比背景技术的方案，可以减少对电能的消耗。

进一步地，参见图3，该继电器驱动电路还包括第二二极管D2和稳压管E1，第二二极管D2的阳极与继电器的输出端电连接，阴极与稳压管E1的阴极电连接，稳压管E1的阳极与继电器的输入端电连接。

其中，当第一开关管Q1关断时，继电器从输出端输出电压，该电压经过第二二极管D2和稳压管E1，会产生一个较大的压降再回到继电器的输入端，如此加速了继电器释放电能，从而加速继电器分离。

进一步地，参见图4，该继电器驱动还电路包括：第三开关管Q3、第三二极管D3、第三电容C3、第四电容C4和第二电阻R2。

第三电容C3的一端与第一开关管Q1的第二端电连接，另一端与第三开关管Q3的第三端电连接；第三开关管Q3的第一端与第一二极管D1的阳极、第三二极管D3的阳极和电源的输出端电连接，第二端与第二电阻R2的一端和第四电容C4的一端电连接，第二电阻R2的另一端与电源的输入端电连接；第四电容C4的另一端与第三二极管D3的阴极和第二开关管Q2的第一端电连接，

其中，第三开关管Q3可以为三极管或Mos管等，如果第三开关管Q3为三极管，则第三开关管Q3的第一端可以为发射极，第二端可以为集电极以及第三端可以为基极；如果第三开关管Q3为Mos管，则第三开关管Q3的第一端可以为漏极，第二端可以为源极以及第三端可以为栅极。

其中，继电器驱动电路用于控制继电器加速闭合或者分离。

其中，继电器驱动电路控制继电器闭合时，向第一开关管Q1的第三端输入高电平信号，第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3导通，电源输出电压，该电压首先经过第三开关管Q3到达第二电阻R2与第四电容C4之间的C点，又经过第三二极管D3和第二开关管Q2到达第二电容C2和第一电阻R1之间的A点，以及经过第一二极管D1到达继电器的输入端，使得第二电容C2、第四电容C4和电源输出的电压叠加在继电器的输入端，并通过继电器和第一开关管Q1流入接地端，继电器开始进行吸合过程，以达到闭合的目的。

在继电器进行吸合过程的同时，第一电容C1和第三电容C3开始充电，当第一电容C1和第三电容C3充满电时，第二开关管Q2和第三开关管Q3关断，电源输出的电压通过第一二极管D1、继电器和第一开关管Q1流入接地端，除此之外，电源输出的电压通过第一二极管D1、第二电容C2和第一电阻R1流入电源的输入端，使得第二电容C2充电；电源输出的电压还通过第三二极管D3、第四电容C4和第二电阻R2流入电源的输入端，第四电容C4充电。

其中，吸合过程为第一开关管Q1导通到继电器完成闭合的过程。

其中，向第一开关管Q1的第三端输入高电平信号，第一开关管Q1导通，第一开关管Q1的第二端、第一电容C1、第二开关管Q2的第三端、第三电容C3和第三开关管Q3的第三端的电平都被拉低为低电平，第二开关管Q2和第三开关管Q3导通。

第二开关管Q2和第三开关管Q3导通后，电源输出的电压首先经过第三开关管Q3到达第二电阻R2和第四电容C4之间的C点，由于第四电容C4的电压不能突变，使得第四电容C4输出的电压与电源输出的电压叠加在与第三二极管D3的阴极、第二开关管Q2的第一端和第四电容C4的一端连接的D点上，之后，D点上的输出的电压又经过第二开关管Q2到达第一电阻R1和第二电容C2之间的A点，由于第二电容C2的电压不能突变，使得第二电容C2输出的电压与电源输出的电压叠加在第一二极管D1的阴极、第二电容C2的另一端和继电器输入端连接的B点上，如此开始闭合继电器时，在继电器上叠加一个更大的电压，更大程度上加速了继电器的闭合过程，从而更减少了继电器吸合过程所占用的时间。

其中，由于第二电容C2和第四电容C4所含电量有限，第二电容C2和第四电容C4放电的时间较短，因此经过一段时间以后，第二电容C2和第四电容C4停止放电，由电源输出电压给继电器。

其中，电源输出的电压经过继电器到达第一电容C1、第三电容C3和继电器输出端连接的一端，使得第一电容C1和第三电容C3充电，因此，第一电容C1与第二开关管Q2的第三端连接的一端的电压和第三电容C3与第三开关管Q3的第三端连接的一端的电压逐渐地被拉高，当第一电容C1和第三电容C3充满电时，第二开关管Q2和第三开关管Q3关断。此时，电源输出的电压经过第一二极管D1、第二电容C2和第一电阻R1到达电源的输入端，第二电容C2充电；电源输出的电压也经过第三二极管D3、第四电容C4和第二电阻R2到达电源的输入端，第四电容C4充电。

其中，继电器驱动电路控制继电器闭合时，向第一开关管Q1的第三端输入低电平信号，第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3关断，使继电器分离，电源输出端输出电压经过第一二极管D1、第二电容C2和第一电阻R1回到电源输入端，第二电容C2充电；电源输出端输出电压也经过第三二极管D3、第四电容C4和第二电阻R2回到电源的输入端，第四电容C4充电。

其中，第一开关管Q1关断后，电源输出的电压无法通过第一二极管D1、继电器和第一开关管Q1到达接地端，所以继电器开始分离。此时，第二开关管Q2的第三端、第三开关管Q3的第三端和继电器的输出端的电压都是高电平，所以第二开关管Q2和第三开关管Q3关断。

其中，在本发明实施例中，由于第二电容C2和第四电容C4在继电器闭合或者分离的的两个过程中，第二电容C2和第四电容C4都可以充电，如此使第二电容C2和第四电容C4充满电能，当控制继电器闭合时，相比图2的驱动电路，能更加增大加载在继电器上的电压，更加缩短继电器的进行吸合过程所用的时间。除此之外，在本发明实施例中，由于只有第一电阻R1和第二电阻R2在继电器驱动电路中消耗电能，相比背景技术方案，可以减少对电能的消耗。

进一步地，参见图5，该继电器驱动电路还包括第二二极管D2和稳压管E1，第二二极管D2的阳极与继电器的输出端电连接，阴极与稳压管E1的阴极电连接，稳压管E1的阳极与继电器的输入端电连接。

其中，当第一开关管Q1关断时，继电器从输出端输出电压，该电压经过第二二极管D2和稳压管E1，会产生一个较大的压降再回到继电器的输入端，如此加速了继电器释放电能，从而加速继电器分离。

在本发明实施例中，由于第二电容C2和第四电容C4在继电器闭合或者分离的两过程中，第二电容C2和第四电容C4都可以充电，如此使第二电容C2和第四电容C4充满电能，当控制继电器闭合时，提高加载在继电器上的电压，进一步缩短继电器进行吸合过程所用的时间。

实施例2

参见图6，本发明实施例提供了一种通过实施例1提供的任一继电器驱动电路控制继电器的方法，包括：

步骤201：向第一开关管Q1的第三端输入高电平信号，使所述第一开关管Q1和第二开关Q1管导通；

步骤202：将电源输出的电压经过第一二极管D1流到第一电阻R1和第二电容C2之间，使得所述第二电容C2输出电压与所述电源输出的电压叠加在继电器的输入端；

步骤203：通过所述继电器和第一开关管Q1流入接地端，以使继电器开始进行吸合过程以达到闭合的目的。

进一步地，所述方法还包括：

在所述继电器进行吸合过程的同时，使所述第一电容C1开始充电；

当所述第一电容C1充满电时，所述第二开关管Q2关断，电源输出的电压通过所述第一二级管D1、所述继电器和所述第一开关管Q1流入接地端以及通过所述第一二级管Q1、所述第二电容C2和所述第一电阻R1流入电源的输入端，所述第二电容C2充电。

进一步地，所述方法还包括：

向所述第一开关管的第三端输入低电平信号，所述第一开关管Q1和所述第二开关管Q2关断，使所述继电器分离；

所述电源输出端输出电压经过所述第一二级管D1，所述第二电容C2和所述第一电阻R1回到所述电源的输入端、所述第二电容C2充电。

进一步地，所述方法还包括：

当所述第一开关管Q1关断时，所述继电器从输出端输出电压，所述电压经过第二二极管D2和稳压管E1，产生一个较大的压降再回到所述继电器的输入端如此加速了继电器释放电能，从而加速继电器分离。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种继电器驱动电路，其特征在于，包括：

第一开关管、第二开关管、第一二极管、第一电容、第二电容和第一电阻；

所述第一开关管的第一端与接地端相连、第二端与所述第一电容的一端和继电器的输出端电连接，所述第一电容的另一端与所述第二开关管的第三端电连接；

所述第二开关管的第一端与所述第一二极管的阳极和所述电源的输出端电连接，第二端与所述第一电阻的一端和所述第二电容的一端电连接；

所述第一二极管的阴极与与所述第二电容的另一端和所述继电器的输入端电连接，所述第一电阻的另一端与所述电源的输入端电连接。

2.如权利要求1所述的继电器驱动电路，其特征在于，还包括：

第三开关管、第三二极管、第三电容、第四电容和第二电阻；

所述第三电容的一端与所述第一开关管的第二端电连接，另一端与所述第三开关管的第三端电连接；

所述第三开关管的第一端与所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阳极和所述电源的输出端电连接，第二端与所述第二电阻的一端和所述第四电容的一端电连接；

所述第二电阻的另一端与所述电源的输入端电连接，所述第四电容的另一端与所述第三二极管的阴极和所述第二开关管的第一端电连接。

3.如权利要求1或2所述的继电器驱动电路，其特征在于，还包括：

第二二极管和稳压管；

所述第二二极管的阳极与所述继电器的输出端电连接，阴极与所述稳压管的阴极电连接，所述稳压管的阳极与所述继电器的输入端电连接。

4.如权利要求1或2所述的继电器驱动电路，其特征在于，

所述第一开关管为三极管或场效应晶体管。

5.如权利要求1或2所述的继电器驱动电路，其特征在于，

所述第二开关管为三极管或场效应晶体管。

6.如权利要求1或2所述的继电器驱动电路，其特征在于，

所述第三开关管为三极管或场效应晶体管。

7.一种通过如权利要求1至6任一项权利要求所述的继电器驱动电路控制继电器的方法，其特征在于，所述方法包括：

向所述第一开关管的第三端输入高电平信号，使所述第一开关管和所述第二开关管导通；

将所述电源输出的电压经过所述第二开关管流到所述第一电阻和所述第二电容之间，使得所述第二电容输出电压与所述电源输出的电压叠加在所述继电器的输入端；

通过所述继电器和所述第一开关管流入接地端，以使所述继电器开始进行吸合过程以达到闭合的目的。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述继电器进行吸合过程的同时，使所述第一电容开始充电；

当所述第一电容充满电时，所述第二开关管关断，所述电源输出的电压通过所述第一二级管、所述继电器和所述第一开关管流入接地端以及通过所述第一二级管、所述第二电容和所述第一电阻流入所述电源的输入端，所述第二电容充电。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

向所述第一开关管的第三端输入低电平信号，所述第一开关管和所述第二开关管关断，使所述继电器分离；

所述电源输出端输出电压经过所述第一二级管，所述第二电容和所述第一电阻回到所述电源的输入端、所述第二电容充电。

10.如权利要求7至9任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述第一开关管关断时，所述继电器从输出端输出电压，所述电压经过所述第二二极管和所述稳压管，产生一个较大的压降再回到所述继电器的输入端，如此加速了继电器释放电能，从而加速继电器分离。

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