继电器驱动电路及继电器电路的制作方法

本实用新型涉及电加热器具技术领域，尤其涉及一种继电器驱动电路及继电器电路。

背景技术：

继电器通常在电路中用作开关元件，一般而言都使用半导体器件作为继电器的驱动电路。但是由于半导体器件比较脆弱，在出现静电、过压、过流等不利因素的场合则会容易导致其击穿或者直通损坏。此外当控制继电器工作的单片机死机也会导致继电器工作紊乱。驱动继电器工作的半导体器件若发生异常，则易致继电器异常工作，进而导致严重后果。例如若继电器用作控制加热回路的开关，当继电器异常工作时，则可能在不需要导通的情况下持续导通，这种情况极易引发生火灾，进而导致人身伤害或财产损失。

目前的继电器通常都使用简易方案的驱动电路来控制其工作，这种方案很难通过非正常测试的标准，安全隐患较大。因此，需要提供一种继电器驱动电路，以至少部分地解决上面提到的问题。

技术实现要素：

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，本实用新型公开了一种继电器驱动电路，用于控制继电器的闭合和断开，其包括：第一开关元件，所述第一开关元件设置在所述继电器的工作电源和地端之间，并且配置为在控制信号控制下导通或关断；第二开关元件，所述第二开关元件设置在所述继电器的工作电源和地端之间，并且与所述第一开关元件串联连接，所述第二开 关元件配置为在所述控制信号控制下导通或关断，以及控制信号生成电路，所述控制信号生成电路配置为生成所述控制信号，以控制所述第一开关元件和第二开关元件的导通和关断。

根据本实用新型的继电器驱动电路，通过使所述第一开关元件和所述第二开关元件串联连接在继电器的工作电源和地端之间，这样只有所述第一开关元件和所述第二开关元件均导通时所述继电器才闭合，在第一开关元件和所述第二开关元件有一个关断时则所述继电器断开。因此可以降低继电器异常导通的概率，并且由于有效减少了继电器异常工作的风险，因此减少了由此而产生的严重后果，提高了安全标准。

优选地，所述第一开关元件为第一三极管，所述第一三极管的集电极与所述继电器的工作电源连接，发射极与所述第二开关元件连接，基极与所述控制信号连接。以这种方式设置电路简单，成本较低。

优选地，在所述控制信号生成电路和所述第一三极管之间设置有第一限流电阻和第一保护二极管，所述第一限流电阻第一端与所述控制信号生成电路连接，第二端与所述第一保护二极管的正极连接，所述第一保护二极管的负极与所述第一三极管的基极连接。以这种方式设置，可以防止第一开关元件损坏时对第二开关元件造成影响，进一步降低继电器异常导通的概率，提高电路的安全性。

优选地，所述第二开关元件为第二三极管，所述第二三极管的集电极与所述第一开关元件连接，发射极与所述地端连接，基极与所述控制信号连接。以这种方式设置电路简单，成本较低。

优选地，在所述控制信号生成电路和所述第二三极管之间设置有第二限流电阻和第二保护二极管，所述第二限流电阻第一端与所述控制信号生成电路连接，第二端与所述第二保护二极管的正极连接，所述第二保护二极管的负极与所述第二三极管的基极连接。以这种方式设置，可以防止第二开关元件损坏时对第一开关元件造成影响，进一步降低继电器异常导通的概率，提高电路的安全性。

优选地，所述控制信号生成电路包括：控制单元，所述控制单元配置为生成PWM信号；串联连接的第一电阻和第一电容，所述第一电阻第一端与所述控制单元连接，第二端与所述第一电容的第一端连接；第一二极 管，所述第一二极管的正极与所述第一电容的第二端连接，负极与所述第一开关元件和第二开关元件连接；第二二极管，所述第二二极管的负极与所述第一电容的第二端连接，正极与所述地端连接；第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一二极管的负极连接，第二端与所述地端连接；第二电容，所述第二电容的第一端与所述第一二极管的负极连接，第二端与所述地端连接。以这种方式设置，可以通过PWM信号控制第一开关元件和第二开关元件的导通/关断，并且当控制单元异常，比如死机时，利用电容的隔直作用，使继电器及时断开，提高了继电器动作的实时性。

本实用新型还公开了一种继电器电路，其包括：干路，在所述干路中设置有继电器，所述继电器具有本实用新型公开的上述继电器驱动电路；多个支路，在每个所述支路中设置有负载以及与所述负载串联连接的支路开关元件。以这种方式设置，可以提高电路的保护效果，且成本较低。

本实用新型还公开了一种继电器电路，其包括多个支路，在每个所述支路设置有继电器以及与所述继电器串联连接的负载，所述继电器具有本实用新型公开的上述继电器驱动电路。以这种方式设置，每个支路的可靠性和安全性都提高，使得整个电路的可靠性和安全性大大提高。

附图说明

本实用新型实施例的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为根据本实用新型第一实施方式的继电器驱动电路的结构示意图；

图2为图1所示的继电器驱动电路的电路示意图；

图3为根据本实用新型第二实施方式的一种继电器电路连接示意图；

图4为根据本实用新型第三实施方式的一种继电器电路连接示意图。

附图标记说明：

10 继电器

11 第一开关元件

12 第二开关元件

13 控制信号生成电路

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施例可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施例发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本实用新型实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施例。

实施例一

下面结合图1和图2对本实用新型一实施方式的继电器驱动电路进行详细描述。

如图1所示，本实施例提供一种继电器驱动电路，用于控制继电器10的闭合和断开，该驱动电路包括第一开关元件11、第二开关元件12和控制信号生成电路13。第一开关元件11、第二开关元件12串联连接在继电器10的工作电源VCC和地端GND之间，控制信号生成电路13产生控制信号来控制第一开关元件11、第二开关元件12的导通和关断。只有当第一开关元件11、第二开关元件12同时导通时，才有电流通过继电器10，从而使继电器10闭合，当第一开关元件11、第二开关元件12有一个关断时，则无电流通过继电器10，继电器10断开。因此，即使第一开关元件11、第二开关元件12和控制信号生成电路13中出现异常，比如第一开关元件11或第二开关元件12异常导通，控制信号生成电路13故障等，由于其他元件仍然正常因而不会导致继电器10异常导通，即本实施例的继电器驱动电路降低了继电器异常导通的概率，提高了电路的安全性和可靠性。

图2为图1所示的继电器驱动电路的电路示意图。下面结合图2描述本实施例的继电器驱动电路的具体电路结构。

如图2所示，第一三极管Q1、第二三极管Q2串联连接在继电器K101的工作电源VCC和地端GND之间，第一三极管Q1用作第一开关元件10，第二三极管Q2用作第二开关元件11。第一三极管Q1的集电极与继电器 K101的工作电源VCC连接，发射极与第二三极管Q2的集电极连接，基极与控制信号生成电路连接，第二三极管Q2的发射极与地端GND连接，基极与控制信号生成电路连接。

在本实施例中，控制信号生成电路包括控制单元、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1和第二二极管D2。控制单元示例性为单片机，其用于生成PWM控制信号。第一电阻R1和第一电容C1串联连接，第一电阻R1第一端与PWM控制信号连接，第二端与第一电容C1的第一端连接。第一电容C1的第二端与第一二极管D1的正极连接。第一二极管D1的负极与第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极连接。第二二极管D2的负极与第一电容C1的第二端连接，正极与地端GND连接。第二电阻R2的第一端与第一二极管D1的负极连接，第二端与地端GND连接。第二电容C2的第一端与第一二极管D1的负极连接，第二端与地端GND连接。

进一步地，在本实施例中，为了进一步提高电路的安全性和可靠性，在第一三极管Q1和控制信号生成电路之间设置有第一限流电阻R3和第一保护二极管D3，在第二三极管Q2和控制信号生成电路之间设置有第二限流电阻R4和第二保护二极管D4。第一限流电阻R3的第一端与第二电容C2的第一端连接，第二端与第一保护二极管D3的正极连接，第一保护二极管D3的负极与第一三极管Q1的基极连接。第二限流电阻R4的第一端与第二电容C2的第一端连接，第二端与第二保护二极管D4的正极连接，第二保护二极管D4的负极与第二三极管Q2的基极连接。

此外，在本实施例中，在继电器10的两端还并联有第三保护二极管D5，用于保护继电器10。

请再次参考图2，本实施例的继电器驱动电路的工作原理为：单片机产生PWM方波信号，正常工作时，PWM方波信号为反复交替的高低电平。当PWM方波信号为高电平时，其首先通过第一电阻R1给第一电容C1充电，然后再通过第一二极管D1给第二电容C2充电，于是第二电容C2的两端便具有电压。当PWM方波信号为低电平时，第一电容C1上的电压通过第一电阻R1和第二二极管D2放电。PWM方波信号的高低电平反复交替，使得第二电容C2具有固定电压，于是就能驱动第一三极管Q1和第二 三极管Q2导通，从而使继电器K101闭合，KN端和KL端导通，即可实现继电器的导通，完成给负载做功的目的。当没有PWM信号时，通过第二电阻R2的作用使第二电容够在一定的时间内放掉第二电容C2的电量，从而使继电器K101能够及时断开。本实施例的继电器驱动电路能及时响应开关导通和断开，提高了实时性。

下面分析本实施例的继电器驱动电路的可靠性和安全性。

当产生PWM方波信号的单片机死机时，由于无法产生PWM方波信号，此时PWM端口要么高电平，要么低电平，第一电容C1具有隔直通交的作用，使第二电容C2无法被充电，因此无法使驱动第一三极管Q1和第二三极管Q2导通，继而继电器K101就无法工作。即产生PWM方波信号的单片机死机不会导致继电器K101异常导通。

当第一三极管Q1或第二三极管Q2短路损坏时，另一个三极管仍然可以正常工作，因此继电器K101还是可以正常工作。即第一三极管Q1或第二三极管Q2其中一个短路损坏时，本实施例的继电器驱动电路仍然可以正常工作，提高了电路的可靠性。

当第一三极管Q1或第二三极管Q2开路损坏时，继电器K101便无法工作，即本实施例的继电器驱动电路不会因第一三极管Q1或第二三极管Q2开路损坏而异常导通。

当第一三极管Q1直通损坏时，通过第一保护二极管D3可以防止第一三极管Q1的直通损坏导致电流通过第一三极管Q1的基极流出，然后通过R3和R4来驱动第二三极管Q2导致继电器K101非正常导通。因此即使第一三极管Q1出现直通损坏，也不会导致继电器K101异常导通。

当第二三极管Q2直通损坏时，通过第二保护二极管D4可以防止第二三极管Q2的直通损坏导致电流通过第二三极管Q2的基极流出，然后通过R4和R3来驱动第一三极管Q1导致继电器101非正常导通。因此即使第二三极管Q2出现直通损坏，也不会导致继电器K101异常导通。

综上可知，本实施的继电器驱动电路开能最大限度减少半导体器件异常所导致继电器异常工作，减少继电器异常导通的概率，使得电路能够通过非正常测试的标准，提高了安全标准和可靠性；并且由于有效的减少了继电器异常工作的风险，因此减少了由此而产生的严重后果。

可以理解的是，根据本实施例的继电器驱动电路不局限于图2所示的具体电路结构，而是根据需要，基于本实用新型的继电器驱动电路设计原理进行变形和改进。此外本实施例的继电器驱动电路可以应用于多种电路，比如烹饪器具等所使用的加热电路等等，下面结合图2和图3来说明如何使用本实施例的继电器驱动电路。

实施例二

图3为根据本实用新型第二实施方式的一种继电器电路连接示意图。如图3所示，本实施例的继电器电路使用了实施例一提出的继电器驱动电路，其中，出于简洁目的，仅示出该电路中继电器的两端KL和KN，而未示出如图2所示的完整电路。如图3所示，本实施例的电路包括干路和多个支路，其中在干路之中设置有继电器，所述继电器具有上述继电器驱动电路，在每个支路中设置有负载和支路开关元件，例如负载CON1和开关S1组成第一支路，负载CON 2和开关S2组成第二支路，负载CON 3和开关S3组成第三支路，支路的数量根据要求进行设计，不限于本实施例示出的三个。在本实施例的电路中，市电L线的电流通过继电器的两端KL、KN流经各个支路的负载比如：CON1、CON2、CON3，以及支路开关S1、S2、S3等开关元件回到N线，完成对负载做功的过程。当单片机异常或者半导体器件异常时，如前所描述，则立刻会通过断开KL和KN端的继电器来切断干路电流，这种继电器电路结构成本较低，且具有较高的可靠性和安全性。

实施例三

图4为根据本实用新型第三实施方式的一种继电器电路连接示意图。如图4所示，本实施例的继电器电路使用了实施例一提出的继电器驱动电路，其中，出于简洁目的，仅示出该电路中继电器的两端KL和KN，而未示出如图2所示的完整电路。如图4所示，本实施例的电路包括多个支路(图4中仅示出一个支路为例)，在每个支路设置有负载，例如CON4，和与所述负载串联的继电器，所述继电器具有上述继电器驱动电路。市电L线的电流经过继电器两端KL和KN流经负载CON4回到N线，完成对负载做功的过程。当单片机异常或者半导体器件异常时，如前所描述，则立 刻会通过断开KL和KN端的继电器来切断负载电源。本实施例的继电器电路每个支路都具有较高的安全性和可靠性，大大提高了整个继电器电路的安全标准。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。