一种直流电磁式继电器驱动电路及其驱动方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电子设备设计制造领域，具体设及一种用于供电通断、信号控制的直 流电磁式继电器驱动电路及其驱动方法。
【背景技术】
[0002] 继电器有电磁式继电器和固态继电器（半导体器件）之分。电磁式继电器根据其 继电器线圈需要的电流特性，又分为交流电磁式继电器和直流电磁式继电器两种。本文讨 论的是对直流电磁式继电器的控制。
[0003] 在电能与电源变换和信号的控制等方面，经常用到直流电磁式继电器和接触器， 用于控制大电流信号的通断或起到信号电气隔离的作用。
[0004] 直流电磁式继电器结构如图1所示，包含：外框1、弹黃2、衔铁3、电磁铁4W及触 点等部分。其中，触点包括公共端触点COM、常开触点NOW及常闭触点NC。
[0005] 要使直流电磁式继电器动作，需要在电磁铁线圈施加直流电压，从而在电磁铁线 圈上产生电流，当电流达到一定数值电磁铁吸引衔铁带动触点动作。
[0006] 由于直流电压加在线圈两端时，产生的电流是由电磁铁上的铜线圈的电阻决定 的。由于铜的电阻率很小，为降低线圈损耗，线圈的制作必然是细线多圈，运样一来，继电器 的电磁铁，实际上形成了电感。
[0007] 传统的继电器驱动电路如图2所示，该驱动电路主要由驱动晶体管器件Vl和泄流 二极管Dl组成。驱动晶体管器件Vl为线圈通电提供电流通路，泄流二极管Dl为线圈断电 提供电流泄放通路。
[000引但由于线圈电感的存在，在闭合和断开时，线圈电感抑制电流的变化，使吸合合断 开延时加大。因此传统的电磁式继电器驱动电路吸合和断开速度慢，存在不足。
[0009] 电磁式继电器工作延时可带来如下损害：
[0010] (1)延时过程会使继电器触点处于过渡状态，在功率电路中会造成继电器触点拉 弧时间增长，使继电器动作损耗加大，加剧触点老化，从而影响继电器寿命。
[0011] (2)电磁式继电器在用作电源切换开关时，吸合延时大于10毫秒会造成用电设备 断电；断开延时过大会造成保护速度变慢，并联使用时甚至引起电气短路。
[0012] (3)电磁式继电器在用作信号切换时，延时过大会造成信号传送的实时性变差，影 响信号传送性能。
[0013] 因此，如何提高电磁式继电器的吸合和断开速度，延长继电器寿命，提高电器设备 的可靠性，减少信号传送延时，是有待解决的问题。
【发明内容】
[0014] 基于现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种直流电磁式继电器驱动 电路及其驱动方法，W解决现有技术中电磁式继电器驱动过程存在的一个或更多个所述技 术问题。
[0015] 为了实现本发明的目的，本发明提供了一种直流电磁式继电器的驱动电路，所述 继电器驱动电路包括：电压源、闭合电路和功耗抑制电路，继电器置于所述电压源和闭合电 路之间，所述功耗抑制电路置于所述电压源和所述继电器之间；
[0016] 其中，所述电压源用于提供高于继电器线圈的额定电压值的直流供电电压；
[0017] 所述闭合电路包括驱动晶体管，该晶体管基于用于闭合所述继电器的驱动控制信 号而导通，从而为所述继电器线圈通电提供电流通路；
[0018] 所述功耗抑制电路包括储能电容器和功耗抑制电阻，所述储能电容器用于在所述 驱动晶体管导通前储存所述供电电压，并在所述驱动晶体管导通后向所述继电器线圈释放 所存储的电压，所述功耗抑制电阻被设置为使得在线圈电流达到额定值后，抑制线圈电压 不超过额定值。
[0019] 优选地，所述驱动电路还包括关断电路，所述关断电路用于在所述驱动晶体管基 于用于断开所述继电器的驱动控制信号而断开后，向所述继电器线圈施加反向电压，控制 继电器线圈电流的下降，从而关断所述继电器。
[0020] 优选地，所述闭合电路还包括与所述驱动晶体管串联的限流电阻。
[0021] 优选地，所述功耗抑制电阻与所述继电器串联连接，所述储能电容器一端连接于 所述功耗抑制电阻与所述继电器之间，另一端接地。
[0022] 优选地，所述功耗抑制电阻的阻值满足如下公式：A'l 其中，Rl为所述 Un/Rn 功耗抑制电阻的阻值，化为供电电压，化为继电器额定线圈电压，化为线圈的直流电阻值。 [002引优选地，Rl= 1.SRn，但并不限于该示例。
[0024] 优选地，所述关断电路包括反压嵌位二极管，所述反压嵌位二极管的稳压值大于 或等于所述供电电压。
[00巧]优选地，所述反压嵌位二极管的一段连接在所述闭合电路的晶体管与所述继电器 之间，另一端接地。
[00%] 根据另一方面，本发明还提供一种驱动直流电磁式继电器的方法，该方法包括W 下步骤：
[0027] 通过电压源提供高于继电器线圈的额定电压值的直流供电电压；
[0028] 通过所述功耗抑制电路的电容器储存所述直流供电电压，并在所述闭合电路的驱 动晶体管导通后向所述继电器线圈释放所述直流供电电压，为所述继电器线圈通电提供电 流通路，从而闭合所述继电器；W及
[0029] 通过所述功耗抑制电路的功耗抑制电阻在线圈电流达到额定值后，抑制线圈电压 不超过额定值。
[0030] 优选地，在所述驱动晶体管基于用于断开所述继电器的驱动控制信号而断开后， 向所述继电器线圈施加反向电压，控制继电器线圈电流的下降，从而关断所述继电器。
[0031] 根据本发明，可具有W下效果：提高电磁式继电器的吸合和断开速度，延长继电器 寿命，提高电气设备的可靠性，减少信号传送延时。
[0032] 本发明的附加优点、目的，W及特征将在下面的描述中将部分地加W阐述，且将对 于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可W根据本发明的实践而获 知。本发明的目的和其它优点可W通过在书面说明及其权利要求书W及附图中具体指出的 结构实现到并获得。
[0033] 本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于W上具体 所述，并且根据W下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
【附图说明】
[0034] 参照W下附图，将更好地理解本发明的许多方面。附图中的组成部分不一定成比 例，重点在于清楚地例示出本发明的原理。附图中：
[0035] 图1为现有直流电磁式继电器的示意图；
[0036] 图2为现有直流电磁式继电器的驱动电路示意图；W及
[0037] 图3为本发明实施方式中直流电磁式继电器的驱动电路示意图。
【具体实施方式】
[0038] 下面，对本发明的优选实施方式进行详细说明。运些优选实施方式的示例在附图 中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本 发明的技术精神及其主要操作不限于运些实施方式。
[0039] 在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅 示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大 的其他细节。
[0040] 本发明对传统驱动电路做出了改进，在增加少量低成本元器件的基础上提高电磁 式继电器的吸合和断开速度，延长继电器寿命，提高电气设备的可靠性，减少信号传送延 时。
[0041] 图3为本发明实施方式中直流电磁式继电器的驱动电路示意图。如图3所示，该 驱动电路包括：电压源Vcc、高压快速吸合电路（闭合电路）10、反压快速断开电路20和功 耗控制电路30。
[0042] 电压源Vcc用于提供高于继电器线圈的额定电压值的直流供电电压化。
[0043] 高压快速闭合电路10通过给继电器线圈施加高于额定值的直流电压，减小继电 器线圈电感对电流上升的抑制作用，使控制电流（继电器线圈的电流）快速上