CN205304229U - 继电器控制保护电路及家电设备 - Google Patents

Abstract

一种继电器控制保护电路及家电设备，电路中继电器的驱动线圈一端接直流电源，所述驱动线圈另一端接继电器驱动电路的输出端，所述继电器控制保护电路包括：复位电压检测电路，检测端接所述直流电源，并根据直流电源的电压大小在输出端输出相应的电平信号；控制芯片，检测端口接所述复位电压检测电路的输出端，输出端口接所述继电器驱动电路的输入端，所述控制芯片根据所述电平信号的状态选择是否驱动所述继电器驱动电路工作。增加复位电压检测电路，当外部输入的交流电源电压过低时，控制芯片停止输出控制信号，继电器的驱动线圈没有电流流过，继电器驱动线圈不产生电磁力，使继电器的动片和静片有效断开。

Description

继电器控制保护电路及家电设备

技术领域

本实用新型涉及继电器保护技术，特别是涉及一种继电器控制保护电路及家电设备。

背景技术

目前的空调器中，一般都有应用继电器控制压缩机、风机、四通阀等强电负载，而当外部输入的交流电源出现电压较低时，尤其是农村等偏远地区，电网质量恶劣，电压较低时，容易导致压缩机驱动继电器等损坏。

其失效机理为：继电器的驱动线圈流过电流时，继电器的驱动线圈相对于继电器的运动机构产生的电磁力使继电器的动片和静片吸合在一起；电网出现电压较低时，流过继电器的驱动线圈的电流过低，继电器的驱动线圈相对于继电器的运动机构产生的电磁力变小，继电器的动片和静片不能有效吸合，在继电器的动片和静片之间出现间隙，继电器的动片和静片间出现电弧，电弧的热量把继电器烧毁。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种继电器控制保护电路，旨在解决当外部输入的交流电源电压过低时，继电器不能有效吸合容易烧毁的问题。

本实用新型提供了一种继电器控制保护电路，所述继电器的驱动线圈一端接直流电源，所述驱动线圈另一端接继电器驱动电路的输出端，所述直流电源由交流电源变压得到，所述继电器控制保护电路包括：

一复位电压检测电路，检测端接所述直流电源，并根据直流电源的电压大小在输出端输出相应的电平信号；

一控制芯片，检测端口接所述复位电压检测电路的输出端，输出端口接所述继电器驱动电路的输入端，所述控制芯片根据所述电平信号的状态选择是否驱动所述继电器驱动电路工作。

进一步地，所述复位电压检测电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、第一开关管、第一接地电阻、第一输出电阻、稳压管和第一电容，其中：

所述第一开关管的输入端接所述直流电源，所述第一开关管的控制端通过所述第一分压电阻接所述直流电源，还通过所述第二分压电阻接地，所述第一开关管的输出端通过所述第一接地电阻接地；

所述第一输出电阻的一端接所述第一开关管的输出端，另一端作为所述复位电压检测电路的输出端接所述控制芯片的检测端口以及所述稳压管阴极，所述稳压管的阳极接地，所述第一电容与所述稳压管并联。

进一步地，所述第一开关管为PNP型三极管，所述第一开关管的输入端、控制端、输出端分别为PNP型三极管的发射极、基极、集电极。

进一步地，还包括芯片端口保护电路，该芯片端口保护电路连接在所述复位电压检测电路的输出端和所述控制芯片的检测端口之间。

进一步地，所述芯片端口保护电路包括第一二极管、第二二极管、第二输出电阻和第二电容，其中，

所述第二输出电阻连接在所述复位电压检测电路的输出端和所述控制芯片的检测端口之间，所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极接所述复位电压检测电路的输出端，所述第一二极管的阴极接一工作电压，所述第二二极管的阳极接地，所述第二电容的一端接所述控制芯片的检测端口，另一端接地。

进一步地，所述第一二极管和第二二极管为肖特基二极管或快速恢复二极管。

进一步地，所述控制芯片为单片机，所述控制芯片的检测端口为单片机的复位端口。

进一步地，所述继电器驱动电路为芯片ULN2003。

进一步地，所述继电器驱动电路包括第三二极管、第四二极管、第二开关管、第一输入电阻和第三分压电阻，其中：

所述第一输入电阻的一端接所述控制芯片的输出端，另一端接所述第二开关管的控制端，所述第三分压电阻连接在所述第二开关管的控制端和输出端之间，且所述第二开关管的输出端接地，所述第二开关管的输入端接所述继电器的驱动线圈另一端，且与所述第三二极管的阳极及第四二极管的阴极连接，所述第三二极管的阴极接一工作电源，所述第四二极管的阳极接地。

还提供了一种家电设备，接入交流电源，包括继电器和上述继电器控制保护电路。

上述的继电器控制保护电路增加复位电压检测电路，当外部输入的交流电源电压过低时，控制芯片停止输出控制信号，继电器的驱动线圈没有电流流过，继电器驱动线圈不产生电磁力，使继电器的动片和静片有效断开。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中继电器控制保护电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型较佳实施例中可应用在家电设备(如空调、冰箱等)中的继电器控制保护电路，其继电器RY的驱动线圈一端接直流电源VDD，驱动线圈另一端接继电器驱动电路11的输出端，直流电源VDD由交流电源Vin(例如家庭电网电压)变压得到

具体地，交流直流转换电路IC1将交流电源Vin转换成弱电直流电源VDD，直流电源VDD不是稳定不变的，直流电源VDD随交流电源Vin电压变高而变高，直流电源VDD随直流电源Vin电压变低而变低；直流电源VDD为继电器RY的供电电压。交流直流转换电路IC1可以为开关电源芯片或由简单的变压器、整流桥和滤波电容构成。

此外，通过直流稳压电路IC2把直流电源VDD转换为工作电源(或工作电压)VCC为继电器控制保护电路中的芯片或分立元件供电。直流稳压电路IC2可以是7805稳压电路，也可以是DC-DC稳压电路。

本实施例中，继电器控制保护电路包括复位电压检测电路12、控制芯片MCU及芯片端口保护电路13。

复位电压检测电路12的检测端接直流电源VDD，并根据直流电源VDD的电压大小在输出端输出相应的电平信号。控制芯片MCU的检测端口4接复位电压检测电路12的输出端A1，控制芯片MCU的输出端口3接继电器驱动电路11的输入端，控制芯片MCU根据电平信号的状态选择是否驱动继电器驱动电路11工作。芯片端口保护电路13连接在复位电压检测电路12的输出端A1和控制芯片MCU的检测端口4之间。

控制芯片MCU为单片机，控制芯片MCU的检测端口4为单片机的复位端口4。单片机可选瑞萨(品牌)的UPD78F0515AGB-GAF-AX或R7F0C903-908单片机芯片。本实施例中，控制芯片MCU假定有至少有4个端口：端口1和端口2为控制芯片MCU的电源端口。输出端口3可以输出高电平或低电压，当复位时为高阻状态。复位端口4当检测到高电平时，控制芯片MCU正常工作，控制芯片MCU的输出端口3输出控制信号，当检测到低电平时，控制芯片MCU进入复位状态，控制芯片MCU的输出端口3停止输出控制信号。

在其中一个实施例中，复位电压检测电路12包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第一开关管Q1、第一接地电阻R3、第一输出电阻R4、稳压管DZ和第一电容C1。

第一开关管Q1的输入端接直流电源VDD，第一开关管Q1的控制端通过第一分压电阻R1接直流电源VDD，还通过第二分压电阻R2接地，第一开关管Q1的输出端通过第一接地电阻R3接地；第一输出电阻R4的一端接第一开关管Q1的输出端，另一端作为复位电压检测电路12的输出端A1接控制芯片MCU的检测端口4以及稳压管DZ阴极，稳压管DZ的阳极接地，第一电容C1与稳压管DZ并联。

优选地，第一开关管Q1为PNP型三极管，第一开关管Q1的输入端、控制端、输出端分别为PNP型三极管的发射极、基极、集电极。在其他实施例中，第一开关管Q1可以为MOS管。

通过选择一分压电阻、第二分压电阻R2、第一开关管Q1、第一接地电阻R3、第一输出电阻R4、稳压管DZ和第一电容C1合理的参数值，使当直流电源VDD大于临界电压Vr(设定临界电压Vr等于继电器RY的最小吸合电压)时，第一开关管Q1导通，输出端A1为高电平；当直流电源VDD小于临界电压Vr时，第一开关管Q1截止，输出端A1为低电平；

稳压管DZ的作用是但第一开关管Q1导通时，直流电源VDD经第一开关管Q1集电极输出的电压经过稳压管DZ的稳压降压后，使得输出到控制芯片MCU的复位端口4电压不会超过其能承受的最高电压，因为给控制芯片MCU供电的工作电压VCC比驱动继电器RY的直流电源VDD要低，如一般直流电源VDD为12V，工作电压VCC为5V，复位端口4上的电压不能超过5V。

在其中一个实施例中，芯片端口保护电路13包括第一二极管D1、第二二极管D2、第二输出电阻R5和第二电容C2。

第二输出电阻R5连接在复位电压检测电路12的输出端A1和控制芯片MCU的检测端口4之间，第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极接复位电压检测电路12的输出端A1，第一二极管D1的阴极接一工作电压，第二二极管D2的阳极接地，第二电容C2的一端接控制芯片MCU的检测端口4，另一端接地。

芯片端口保护电路13提高控制芯片MCU端口抗干扰能力。第一二极管D1和第二二极管D2为肖特基二极管或者快速恢复型二极管，用于对控制芯片MCU的端口进行保护；第二输出电阻R5和第二电容C2用于提高抗干扰能力；此部分电路是用于保护和提高抗干扰能力，当无此部分电路时，继电器控制保护电路也可以正常使用。在其中一个实施例中，继电器驱动电路11为芯片ULN2003。

在另一个实施例中，继电器驱动电路11包括第三二极管D3、第四二极管D4、第二开关管Q2、第一输入电阻R6和第三分压电阻R7。第一输入电阻R6的一端接控制芯片MCU的输出端口3，另一端接第二开关管Q2的控制端，第三分压电阻R7连接在第二开关管Q2的控制端和输出端之间，且第二开关管Q2的输出端接地，第二开关管Q2的输入端接继电器RY的驱动线圈另一端，且与第三二极管D3的阳极及第四二极管D4的阴极连接，第三二极管D3的阴极接一工作电源，第四二极管D4的阳极接地。

本实施例中，第二开关管Q2为NPN型三极管，第二开关管Q2的输入端、输出端、控制端分别为NPN型三极管的集电极、发射极、基极。在其他实施例中，第二开关管Q2可以为MOS管。

此电路的特征为，控制芯片MCU的输出端口3输出高电平时，继电器驱动电路11导通，继电器RY的驱动线圈流过电流；控制芯片MCU的输出端口3输出低电平时，继电器驱动电路11截止，继电器RY的驱动线圈没有电流流过。

在继电器控制保护电路中，继电器RY最小吸合电压为临界电压Vr；当继电器RY线圈流过电流时，继电器RY的驱动线圈相对于继电器RY的运动机构产生电磁力；假设继电器RY的驱动线圈两端初始没有电压，当继电器RY的驱动线圈两端施加的大于临界电压Vr的电压时，产生的电磁力足够大，使继电器RY的动片和静片吸合在一起；当继电器RY的驱动线圈两端施加的小于临界电压Vr的电压时，产生的电磁力不够大，继电器RY的动片和静片之间出现间隙，如果继电器RY负载14为强电负载，可能在继电器RY的动片和静片间出现电弧，电弧的热量把继电器RY烧毁。

继电器控制保护电路工作过程中：

交流电源Vin电压正常时，直流电源VDD大于临界电压Vr，复位电压检测电路12输出给控制芯片MCU的复位端口4为高电平，控制芯片MCU正常运行，当控制需要时，控制芯片MCU的输出端口3输出高电平，继电器驱动电路11导通，继电器RY的驱动线圈有电流流过，因为直流电源VDD大于临界电压Vr，继电器RY的驱动线圈相对于继电器RY的运动机构产生电磁力足够大，继电器RY的动片与静片可靠吸合。

交流电源当Vin降低时，当Vin低到某一值时，直流电源VDD小于临界电压Vr，复位电压检测电路12输出给控制芯片MCU的复位端口4为低电平，控制芯片MCU出于复位状态，控制芯片MCU的输出端口3为高阻状态；继电器RY的驱动线圈没有电流流过，继电器RY的驱动线圈相对于继电器RY的运动机构没用产生电磁力，保证继电器RY的动片和静片可靠断开。

应用举例：

参数选型为：工作电压VCC＝5V，临界电压Vr＝7.7V；第一开关管Q1放大倍数为200且发射极到基极导通压降为0.7V，第一分压电阻R1为510Ω，第二分压电阻R2R2为5.1KΩ，第一接地电阻R3为10KΩ，第一输出电阻R4为1KΩ，稳压管DZ稳压电压为4.7V，第一电容C1为0.1uF；

假设交流电源Vin＝220V时，直流电源VDD为12V，此时复位电压检测电路12的输出端A1的电平为4.7V，控制芯片MCU正常运行，当控制需要时，控制芯片MCU的输出端口3输出高电平，继电器驱动电路11导通，继电器RY的驱动线圈有电流流过，因为直流电源VDD>临界电压Vr，继电器RY的驱动线圈相对于继电器RY的运动机构产生电磁力足够大，继电器RY动片与静片可靠吸合；

假设Vin电压从220V慢慢降低，直流电源VDD电压随着慢慢变低，当直流电源VDD<临界电压Vr＝7.7V时，此时第一开关管Q1的基极电压低于7.7*0.51/(0.51+5.1)＝0.7V时，第一开关管Q1截止，复位电压检测电路12的输出端A1A1的电平为0V；控制芯片MCU出于复位状态，MCU的输出端口3为高阻状态；继电器RY的驱动线圈没有电流流过，继电器RY的驱动线圈相对于继电器RY的运动机构没用产生电磁力，保证继电器RY的动片和静片可靠断开。

其中所述复位电压检测电路12用于监测继电器RY的驱动直流电源VDD是否有异常，继电器驱动电路11接收来自控制芯片MCU输出的控制信号后驱动强电负载14运行，控制芯片MCU处理输入复位信号并输出控制信号，其优点为：有效保护继电器可靠工作，在电网出现电压较低时，继电器及时有效断开，所采用器件较少，成本较低，可靠性高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种继电器控制保护电路，所述继电器的驱动线圈一端接直流电源，所述驱动线圈另一端接继电器驱动电路的输出端，所述直流电源由交流电源变压得到，其特征在于，所述继电器控制保护电路包括：

一复位电压检测电路，检测端接所述直流电源，并根据直流电源的电压大小在输出端输出相应的电平信号；

一控制芯片，检测端口接所述复位电压检测电路的输出端，输出端口接所述继电器驱动电路的输入端，所述控制芯片根据所述电平信号的状态选择是否驱动所述继电器驱动电路工作。

2.如权利要求1所述的继电器控制保护电路，其特征在于，所述复位电压检测电路包括第一分压电阻、第二分压电阻、第一开关管、第一接地电阻、第一输出电阻、稳压管和第一电容，其中：

所述第一开关管的输入端接所述直流电源，所述第一开关管的控制端通过所述第一分压电阻接所述直流电源，还通过所述第二分压电阻接地，所述第一开关管的输出端通过所述第一接地电阻接地；

所述第一输出电阻的一端接所述第一开关管的输出端，另一端作为所述复位电压检测电路的输出端接所述控制芯片的检测端口以及所述稳压管阴极，所述稳压管的阳极接地，所述第一电容与所述稳压管并联。

3.如权利要求2所述的继电器控制保护电路，其特征在于，所述第一开关管为PNP型三极管，所述第一开关管的输入端、控制端、输出端分别为PNP型三极管的发射极、基极、集电极。

4.如权利要求1至3任一项所述的继电器控制保护电路，其特征在于，还包括芯片端口保护电路，该芯片端口保护电路连接在所述复位电压检测电路的输出端和所述控制芯片的检测端口之间。

5.如权利要求4所述的继电器控制保护电路，其特征在于，所述芯片端口保护电路包括第一二极管、第二二极管、第二输出电阻和第二电容，其中，

所述第二输出电阻连接在所述复位电压检测电路的输出端和所述控制芯片的检测端口之间，所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极接所述复位电压检测电路的输出端，所述第一二极管的阴极接一工作电压，所述第二二极管的阳极接地，所述第二电容的一端接所述控制芯片的检测端口，另一端接地。

6.如权利要求5所述的继电器控制保护电路，其特征在于，所述第一二极管和第二二极管为肖特基二极管或快速恢复二极管。

7.如权利要求1所述的继电器控制保护电路，其特征在于，所述控制芯片为单片机，所述控制芯片的检测端口为单片机的复位端口。

8.如权利要求1所述的继电器控制保护电路，其特征在于，所述继电器驱动电路为芯片ULN2003。

9.如权利要求1所述的继电器控制保护电路，其特征在于，所述继电器驱动电路包括第三二极管、第四二极管、第二开关管、第一输入电阻和第三分压电阻，其中：

所述第一输入电阻的一端接所述控制芯片的输出端，另一端接所述第二开关管的控制端，所述第三分压电阻连接在所述第二开关管的控制端和输出端之间，且所述第二开关管的输出端接地，所述第二开关管的输入端接所述继电器的驱动线圈另一端，且与所述第三二极管的阳极及第四二极管的阴极连接，所述第三二极管的阴极接一工作电源，所述第四二极管的阳极接地。

10.一种家电设备，接入交流电源，其特征在于，包括继电器和权利要求1至9任一项所述的继电器控制保护电路。