一种降低继电器泄漏电流的方法、电路、装置及介质与流程

1.本技术涉及继电器领域，特别是涉及一种降低继电器泄漏电流的方法、电路、装置及介质。


背景技术：

2.随着半导体行业的快速发展，半导体厂家对器件测试的需求越来越多，精度要求也越来越高。在某些产品的测试应用中，需将多种信号源接至一个产品上以实现产品的多种参数测试，此时需要使用继电器的矩阵开关来实现多信号的切换。在对测试精度要求较高的场景中，一般电流精度需要达fa级别，由于继电器的各触点之间以及触点与线圈之间并非理想的完全绝缘状态，而是存在一定的泄漏电流，会直接影响测试的精度，因此需要降低继电器的泄漏电流。
3.图1为传统的降低继电器泄漏电流的电路的电路图，如图1所示，每个继电器由开关、线圈1和二极管组成，通过并联多个继电器组成继电器的矩阵开关。以继电器k1为例，在测试条件为开关电压v时，继电器k1的触点之间的泄漏电流为v/r
s1
，继电器k1的触点与线圈1之间的泄漏电流为v/r1，其中，r
s1
为开关s1的绝缘电阻，r1为线圈1与开关s1的绝缘电阻，可见，传统电路中泄漏电流随开关电压的变化而变化，不稳定，且泄漏电流较大，无法满足fa级的电流精度和稳定性。
4.由此可见，如何降低继电器的泄漏电流是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种降低继电器泄漏电流的方法、电路、装置及介质，用于降低和稳定继电器的泄漏电流。
6.为解决上述技术问题，本技术提供一种降低继电器泄漏电流的电路，包括：隔离电源、io控制模块、低泄漏电压跟随器、第一电源和继电器；隔离电源的输入接地端接模拟地，隔离电源的正向输出端与io控制模块的正向输入端连接，隔离电源的负向输出端接控制地；继电器为多个，每三个继电器与第一电源和负载组成一条回路；每条回路中的三个继电器分别为第一继电器、第二继电器和第三继电器，第一继电器的第一端与第一电源的正极连接，第一继电器的第二端与第二继电器的第一端连接，第二继电器的第二端与负载连接，第三继电器的第一端接控制地，第三继电器的第二端与第二继电器的第一端连接，各继电器的第四端接控制地；低泄漏电压跟随器的输入端与第一电源的正极连接，低泄漏电压跟随器的输出端接控制地；第一电源的负极接模拟地；io控制模块的负向输入端接控制地，io控制模块的输出端与各继电器的第三端连接，用于控制各继电器的通断。
7.优选地，第一电源为多个，每条回路包括一个第一电源。
8.优选地，隔离电源包括第二电源和隔离电路；隔离电路的输入端与第二电源的两端连接，隔离电路的输出端与io控制模块的输入端连接；第二电源的负极接模拟地。
9.优选地，继电器包括开关、线圈和二极管；开关的第一端为继电器的第一端，开关的第二端为继电器的第二端；线圈的第一端与io控制模块连接，线圈的第二端接控制地；二极管的正极与线圈的第二端连接，二极管的负极与线圈的第一端连接。
10.优选地，io控制模块为io扩展芯片。
11.优选地，隔离电路包括隔离稳压器。
12.优选地，低泄漏电压跟随器为ada4530。
13.为解决上述技术问题，本技术还提供一种降低继电器泄漏电流的方法，应用于上述降低继电器泄漏电流的电路，该方法包括：控制预设回路中的第一继电器和第二继电器闭合，并控制剩余回路中的第三继电器闭合；其中，预设回路为每三个继电器与第一电源和负载组成的所有回路中的其中一条；在切换第一电源时，控制各继电器断开，并进入控制预设回路中的第一继电器和第二继电器闭合，并控制剩余回路中的第三继电器闭合的步骤。
14.为解决上述技术问题，本技术还提供一种降低继电器泄漏电流的装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序时实现上述降低继电器泄漏电流的方法的步骤。
15.为解决上述技术问题，本技术还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述降低继电器泄漏电流的方法的步骤。
16.本技术提出了一种降低继电器泄漏电流的方法，应用于上述降低继电器泄漏电流的电路。根据上述降低继电器泄漏电流的电路可见，当需要预设回路中的第一电源输出电信号检测负载时，可闭合预设回路中的第一继电器和第二继电器与剩余回路中的第三继电器，其中，预设回路为每三个继电器与第一电源和负载组成的所有回路中的其中一条；由于io控制模块的负向输入端与继电器第四端均接的是控制地，因此所闭合的继电器的第三端与第四端的电压差为固定的继电器控制电压；由于第一电源输出的信号经低泄漏电压跟随器接控制地，所闭合的继电器的第四端也接控制地，因此所闭合的继电器的第一端与第四端电位相等，可知预设回路中的泄漏电流不受第一电源的输出电压影响；由于剩余回路中的第三继电器闭合时，剩余回路中的第二继电器的第一端接控制地，而预设回路中第二继电器的第二端经闭合的第一继电器和低泄漏电压跟随器也接控制地，因此剩余回路中未闭合的第二继电器的第一端、第二端、第三端和第四端电位相等，均为控制地电位，可知剩余回路不会产生泄漏电流影响预设回路；此时预设回路中的泄漏电流只与回路中的第一继电器和第二继电器本身的控制电压和绝缘电阻有关，与任意继电器的开关电压无关，从而能够使得泄漏电流保持一个稳定且极小的泄漏值。
17.此外，本技术所提供的一种降低继电器泄漏电流的装置及介质与降低继电器泄漏
电流的方法相对应，效果如上。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为传统的降低继电器泄漏电流的电路的电路图；图2为本技术提供的一种降低继电器泄漏电流的电路的电路图；图3为本技术提供的一种应用于降低继电器泄漏电流的电路的降低继电器泄漏电流的方法的流程图；图4为本技术提供的一种降低继电器泄漏电流的装置的结构图。
20.附图标记如下：1为线圈、2为io控制模块、3为低泄漏电压跟随器、4为第一电源、5为隔离电路。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护范围。
22.本技术的核心是提供一种降低继电器泄漏电流的方法、电路、装置及介质，用于降低和稳定继电器的泄漏电流。
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
24.图2为本技术提供的一种降低继电器泄漏电流的电路的电路图，下面对图2所示的电路进行详细说明。
25.降低继电器泄漏电流的电路，包括：隔离电源、输入/输出（io）控制模块2、低泄漏电压跟随器3、第一电源4和继电器。其中，隔离电源的输入接地端接模拟地，隔离电源的正向输出端与io控制模块2的正向输入端连接，隔离电源的负向输出端接控制地；继电器为多个，每三个继电器与第一电源4和负载r组成一条回路；每条回路中的三个继电器分别为第一继电器、第二继电器和第三继电器，第一继电器的第一端与第一电源4的正极连接，第一继电器的第二端与第二继电器的第一端连接，第二继电器的第二端与负载r连接，第三继电器的第一端接控制地，第三继电器的第二端与第二继电器的第一端连接，各继电器的第四端接控制地；低泄漏电压跟随器3的输入端与第一电源4的正极连接，低泄漏电压跟随器3的输出端接控制地；第一电源4的负极接模拟地；io控制模块2的负向输入端接控制地，io控制模块2的输出端与各继电器的第三端连接，用于控制各继电器的通断。
26.隔离电源由第二电源和隔离电路5组成，其中，第二电源为隔离电路5的输入电源，隔离电路5的正向输出端为隔离电源的正向输出端，用于为io控制模块2提供电源，隔离电路5的负向输出端为隔离电源的负向输出端，与控制地连接。第二电源可以是直流电源，也可以是交流电源与整流电路的组合，通常情况下，为简化电路结构，可直接设置第二电源为
直流电源。在具体实施中，隔离电源可选用dc/dc模块电源，以恒定电压为输入，隔离稳压单路输出。
27.io控制模块2用于向各继电器发送控制信号，以控制各继电器闭合或关断，可以是微控制单元（microcontroller unit，mcu），也可以是io扩展芯片，本实施例对io控制模块2的种类不作限定。
28.继电器由开关和线圈1组成，通过io控制模块2输出的控制信号可控制线圈1产生自感电势以吸合继电器。
29.低泄漏电压跟随器3由运算放大器组成，用于隔离电流，具体地，低泄漏电压跟随器3的输入电压与输出电压相等，由于低泄漏电压跟随器3的输出端接控制地，其输出电压用于为后级电路提供电位参考，可以是任意变化的，因此，为确保第一电源4、继电器和负载r组成的回路中的电流不受隔离电路5和io控制模块2的影响，低泄漏电压跟随器3起电流隔离作用。可以理解的是，为降低线路的泄漏电流，在具体实施中，所选用的低泄漏电压跟随器3的典型泄漏值应尽可能地小。
30.第一电源4用于为负载r提供输入信号，以便检测负载r性能，可以是电压源，也可以是电流源，本实施例对第一电源4的种类不作限定。
31.如图2所示，第一电源4、继电器k3、k4、k5和负载r组成一条回路，具体地，在需要将a处的电信号切换至c处进行输出时，可通过io控制模块2控制继电器k3、k4和k8闭合，由于io控制模块2与各继电器均以控制地为参考，因此，继电器k3、k4和k8的第三端电压相对于控制地为继电器的控制电压v
ctr
；由于第一电源4输出的信号经低泄漏电压跟随器3接控制地，继电器k3和k4的第四端也接控制地，因此，继电器k3和k4的第一端与第四端电位相等，即说明继电器k3和k4的泄漏电流不受第一电源4的输出电压影响；由于b处电压是由a处电压跟随得到，因此a处电压与b处电压相等，均为控制地电压，又由于继电器k3、k4和k8闭合，而继电器k5、k6和k7断开，此时a、b、c、d四处的电压均为控制地电压，可知继电器k5的第一端与第二端电压相等，均为控制地电压，故无电流流过继电器k5，即说明继电器k5所在支路不会产生泄漏电流影响继电器k3和k4所在支路；此时在第一电源4、继电器k3、k4和负载r组成的回路中，只有继电器k3的第三端与第四端、继电器k4的第三端与第四端之间存在固定的电压差v
ctr
，可根据v
ctr
得到回路的泄漏电流i
leak
。继电器k3、k4与第一电源4和负载r组成的回路中的泄漏电流i
leak
的计算公式如公式（1）所示：i
leak
=v
ctr
/r
coilk3
+v
ctr
/r
coilk4
ꢀꢀ
（1）在公式（1）中，r
coilk3
为继电器k3中开关与线圈1的绝缘电阻，r
coilk4
为继电器k4中开关与线圈1的绝缘电阻。可见，在继电器k3、k4与第一电源4和负载r组成的回路中，泄漏电流只与继电器的控制电压以及继电器自身的绝缘电阻有关，而不受其它因素干扰。
32.需要说明的是，为实现多种信号的检测，可设置多条由第一电源4与三个继电器组成的支路，且各条支路中的第一电源4的输出信号不同。
33.本实施例提供一种降低继电器泄漏电流的电路，当需要进行负载测试时，可闭合预设回路中的第一继电器和第二继电器与剩余回路中的第三继电器，其中，预设回路为每三个继电器与第一电源和负载组成的所有回路中的其中一条，此时线路的泄漏电流只与预设回路中第一继电器和第二继电器自身的控制电压和绝缘电阻有关，而不受其它因素影响，通过选用小控制电压和高绝缘电阻的继电器可以有效降低泄漏电流。
34.在上述实施例的基础上，为实现负载r的多种类型的检测，本实施例设置第一电源4为多个，且每条回路包括一个第一电源4。
35.可以理解的是，为实现负载r的多种类型的检测，不同支路上的第一电源4输出的电信号应互不相同。在具体实施中，可通过io控制模块2闭合预设回路中的第一继电器和第二继电器，其中，预设回路为每三个继电器与第一电源4和负载r组成的所有回路中的其中一条，并闭合剩余回路中的第三继电器，使得预设回路中的第一电源4为负载r提供电信号，以实现一种信号的检测，通过切换预设回路可实现多种信号的切换。
36.本实施例在每条回路中独立设置一个第一电源，且各第一电源输出的电信号互不相同，以便于实现多种信号测试负载。
37.在上述实施例的基础上，本实施例对隔离电源的结构做补充说明。隔离电源包括第二电源和隔离电路5；其中，隔离电路5的输入端与第二电源的两端连接，隔离电路5的输出端与io控制模块2的输入端连接；第二电源的负极接模拟地，具体参见图2。
38.需要说明的是，由于第二电源的负极接模拟地，而隔离电路5的输出端接控制地，即隔离电源的第一端与第二端不共地，因此，在本实施例中，隔离电路5用于电源隔离，以确保隔离电路5的输出电源为与第二电源不共地的电源。
39.本实施例设置隔离电源包括第二电源和隔离电路，通过隔离电路隔离第二电源和io控制模块，使得隔离电路的输出电源为与第二电源不共地的电源。
40.在上述实施例的基础上，本实施例对继电器的结构做补充说明。继电器包括开关、线圈1和二极管；其中，开关的第一端为继电器的第一端，开关的第二端为继电器的第二端；线圈1的第一端与io控制模块2连接，线圈1的第二端接控制地；二极管的正极与线圈1的第二端连接，二极管的负极与线圈1的第一端连接，具体参见图2。
41.在具体实施中，当继电器接收到io控制模块2发送的控制信号后，线圈1会产生自感电势使开关闭合，以实现继电器吸合，为预防线圈1产生过高的自感电势，可通过二极管吸收线圈1产生的自感电势。
42.需要说明的是，根据公式（1）可见，为降低线路的泄漏电流，继电器可使用绝缘电阻较大的干簧管继电器。另外，在具体实施中，应对印制电路板（printed circuit board，pcb）上走线做好防泄漏保护，以进一步降低线路的泄漏电流。
43.在本实施例中，继电器由开关、线圈和二极管组成，结构简单，成本较低。
44.在上述实施例的基础上，为降低成本，本实施例设置io控制模块2为io扩展芯片。
45.io拓展芯片可通过一种电源实现功能，而不需要使用多种类型的电源，能够有效降低成本。另外，相较于高性能的mcu，io拓展芯片更加容易设计，能够有效节约研发成本。
46.本实施例设置io控制模块为io拓展芯片，由于io拓展芯片设计简单，因此有效降低了成本。
47.在上述实施例的基础上，为确保隔离电路5的输出电源为与第二电源不共地的电源，本实施例设置隔离电路5包括隔离稳压器。
48.隔离稳压器包括变压器，通过变压器可实现隔离作用，以确保隔离电路5的输出电源为与第二电源不共地的电源。可以理解的是，隔离电路5除包括隔离稳压器外，还可以包括限流电阻等器件，本实施例对此不作限定。
49.本实施例设置隔离电路包括隔离稳压器，通过隔离稳压器隔离第二电源与io控制
array，pla）中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器（central processing unit，cpu）；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以集成有图像处理器（graphics processing unit，gpu），gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能（artificial intelligence，ai）处理器，该ai处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
60.存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的降低继电器泄漏电流的方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括windows、unix、linux等。
61.在一些实施例中，降低继电器泄漏电流的装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
62.本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构并不构成对降低继电器泄漏电流的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
63.本实施例提供的降低继电器泄漏电流的装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现上述降低继电器泄漏电流的方法，效果同上。
64.最后，本技术还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的降低继电器泄漏电流的方法的步骤。
65.可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
66.本实施例所提供的计算机可读存储介质包括上述提到的降低继电器泄漏电流的方法，效果同上。
67.以上对本技术所提供的降低继电器泄漏电流的方法、电路、装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
68.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。