继电器控制电路和控制方法与流程

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种继电器控制电路和控制方法。

背景技术：

目前，在自动控制技术领域中，普遍采用继电器控制电路来完成开关控制功能。对于继电器控制电路，一般利用开关三极管的开关特性来实现，通过继电器控制电路产生电压控制信号来实现继电器的开关功能。

现有的继电器控制电路包括控制器和控制模块，控制模块包括电阻、开关三极管、电容、二极管和继电器。控制器的输出端与电阻的输入端相连，电阻的输出端与开关三极管的基极相连；开关三极管的集电极分别与电容的输入端、二极管的正极和继电器的一个控制端相连，开关三极管的发射极接地；电容的输出端、二极管的负极和继电器的另一个控制端分别与恒压电源相连。继电器的共用端与被控制的目标电路的输入端相连，继电器的开关选择端与被控制的目标电路的输出端相连。

控制器用于产生电压控制信号，并将该电压控制信号输出至控制模块。控制模块接收该电压控制信号，并基于该电压控制信号控制继电器闭合或者断开。具体地，当该电压控制信号为高电平信号时，开关三极管处于饱和工作状态，此时开关三极管的集电极和发射极近似导通，继电器的两个控制端之间有电流流过，使继电器发生吸合动作，继电器的共用端与开关选择端之间导通，从而完成目标电路闭合的操作。当该电压控制信号为低电平信号时，开关三极管处于截止工作状态，此时开关三极管的集电极和发射极近似断开，继电器的两个控制端之间没有电流流过，继电器不发生吸合动作，也即继电器的共用端与开关选择端之间不导通，从而完成目标电路断开的操作。

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：

在控制器上电过程中，控制器会产生高电平的电压控制信号，上电过程结束后，电压控制信号才变为低电平。因此，控制器在每次上电时，目标电路都会发生一次闭合的误动作，从而导致控制准确性差。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种继电器控制电路和控制方法。技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种继电器控制电路，所述继电器控制电路包括：控制器、隔直钳位电压保持模块和控制模块；

所述控制器的输出端与所述隔直钳位电压保持模块的输入端相连，所述隔直钳位电压保持模块的输出端与所述控制模块的输入端相连，所述控制模块的输出端与被控制的目标电路相连；

所述控制器产生电压控制信号，并将所述电压控制信号输出至所述隔直钳位电压保持模块；

所述隔直钳位电压保持模块接收所述电压控制信号，所述电压控制信号为脉冲宽度调制pwm信号或者电平信号；

当所述电压控制信号为pwm信号，所述隔直钳位电压保持模块对所述pwm信号进行隔直钳位保持处理，得到保持信号，所述保持信号的电压值大于第一预设电压，并将所述保持信号输出至所述控制模块；所述控制模块接收所述保持信号，基于所述保持信号控制所述目标电路闭合；

当所述电压控制信号为电平信号，所述隔直钳位电压保持模块将所述电平信号进行隔离，从而所述控制模块控制所述目标电路断开。

在一个可能的实现方式中，所述隔直钳位电压保持模块包括隔直钳位模块和电压保持模块；

所述隔直钳位模块的输入端与所述控制器的输出端相连，所述隔直钳位模块的输出端与所述电压保持模块的输入端相连，所述电压保持模块的输出端与所述控制模块的输入端相连；

所述隔直钳位模块接收所述电压控制信号；

当所述电压控制信号为pwm信号时，所述隔直钳位模块将所述pwm信号转换为钳位信号，将所述钳位信号输出至所述电压保持模块；所述电压保持模块接收所述钳位信号，将所述钳位信号转换为所述保持信号。

当所述电压控制信号为电平信号时，所述隔直钳位模块将所述电平信号进行隔离。

在一个可能的实现方式中，所述隔直钳位模块包括隔直电容和第一二极管；

所述隔直电容的输入端与所述控制器的输出端相连，所述隔直电容的输出端分别与所述第一二极管的负极和所述电压保持模块的输入端相连，所述第一二极管的正极接地；

所述隔直电容接收所述电压控制信号；

当所述电压控制信号为pwm信号时，所述隔直电容将所述pwm信号进行隔直处理，得到隔直信号，将所述隔直信号输出至所述第一二极管；

所述第一二极管接收所述隔直信号，对所述隔直信号进行钳位处理，得到钳位信号，将所述钳位信号输出至所述电压保持模块。

在一个可能的实现方式中，所述电压保持模块包括：第二二极管、第二电容和第一电阻；

所述第二二极管的正极分别与所述隔直钳位模块的输出端相连，所述第二二极管的负极分别与所述第二电容的输入端、所述第一电阻的输入端和所述控制模块的输入端相连；

所述第二电容的输出端和所述第一电阻的输出端分别接地；

所述第二二极管接收所述钳位信号，基于所述钳位信号对所述第二电容进行充电，将所述第二电容两端的电压保持在所述第一预设电压以上，得到所述保持信号，将所述保持信号输出至所述控制模块。

在一个可能的实现方式中，所述控制模块包括：第二电阻、开关三极管、第三电容、第三二极管和继电器；

所述第二电阻的输入端与所述隔直钳位电压保持模块的输出端相连，所述第二电阻的输出端与所述开关三极管的基极相连；

所述开关三极管的集电极分别与所述第三电容的输入端、所述第三二极管的正极和所述继电器的一个控制端相连，所述开关三极管的发射极接地；

所述第三电容的输出端、所述第三二极管的负极和所述继电器的另一个控制端分别与恒定电压源相连；

所述继电器的共用端与所述目标电路的输入端相连，所述继电器的开关选择端与所述目标电路的输出端相连。

第二方面，本发明提供了一种继电器控制方法，所述方法包括：

接收电压控制信号，所述电压控制信号为脉冲宽度调制pwm信号或者电平信号；

当所述电压控制信号为所述pwm信号时，对所述pwm信号进行隔直钳位保持处理，得到保持信号，基于所述保持信号控制目标电路闭合，所述保持信号的电压值大于第一预设电压；

当所述电压控制信号为所述电平信号时，对所述电平信号进行隔离，从而控制所述目标电路断开。

在一个可能的实现方式中，所述对所述pwm信号进行隔直钳位保持处理，得到保持信号，包括：

对所述pwm信号进行隔直钳位处理，得到钳位信号；

对所述钳位信号进行保持处理，得到所述保持信号。

由于本发明实施例中，当电压控制信号为pwm信号时，隔直钳位电压保持模块对该pwm信号进行隔直钳位保持处理，得到保持信号，保持信号的电压值大于第一预设电压，第一预设电压为三极管的导通电压，从而控制模块控制目标电路闭合；当电压控制信号为电平信号时，隔直钳位电压保持模块对该电平信号进行隔离，从而控制模块控制目标电路断开。由于本发明实施例中当电压控制信号为电平信号时，控制目标电路断开，因此可以有效防止控制器在上电过程中因电压控制信号不可控而引发误动作的问题，提高了控制准确性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种继电器控制电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种继电器控制电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电压控制信号的波形图；

图4是本发明实施例提供的另一种继电器控制电路的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种继电器控制电路的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种继电器控制电路的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种继电器控制电路的控制波形；

图8是本发明实施例提供的一种继电器控制的方法流程图。

1控制器

2隔直钳位电压保持模块

3控制模块

21隔直钳位模块

22电压保持模块

c1隔直电容

d1第一二极管

d2第二二极管

c2第二电容

r1第一电阻

q1开关三极管

c3第三电容

d3第三二极管

u1继电器

u1-1和u1-6继电器共用端

u1-2和u1-3继电器开关选择端

u1-4和u1-5继电器控制端

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。

本发明实施例提供了一种继电器u1控制电路，参见图1，该继电器u1控制电路包括：控制器1、隔直钳位电压保持模块2和控制模块3。

控制器1的输出端与隔直钳位电压保持模块2的输入端相连，隔直钳位电压保持模块2的输出端与控制模块3的输入端相连，控制模块3的输出端与被控制的目标电路相连；其中，目标电路可以为继电器电路。

控制器1产生电压控制信号，并将电压控制信号输出至隔直钳位电压保持模块2。隔直钳位电压保持模块2接收电压控制信号。

控制器1可以为mcu(microcontrollerunit，微控制单元)、dsp(digitalsignalprocessor，数字信号处理器)或者fpga(fieldprogrammablegatearray，现场可编程门阵列)。该电压控制信号可以为pwm(pulsewidthmodulation)脉冲宽度调制信号或者电平信号；pwm信号可以为方波信号；电平信号可以为高电平信号或者低电平信号。

当继电器控制电路控制目标电路闭合时，控制器1可以输出pwm信号；当继电器控制电路控制目标电路断开时，控制器1可以输出电平信号。

当电压控制信号为pwm信号，隔直钳位电压保持模块2对pwm信号进行隔直钳位保持处理，得到保持信号，保持信号的电压值大于第一预设电压，第一预设电压不小于控制模块3包括的开关三极管的导通电压。隔直钳位电压保持模块2将该保持信号输出至控制模块3；控制模块3接收该保持信号，基于该保持信号控制目标电路闭合。

当电压控制信号为电平信号，隔直钳位电压保持模块2将电平信号进行隔离，从而控制模块3控制目标电路断开。

由于本发明实施例中，当电压控制信号为pwm信号时，隔直钳位电压保持模块2对该pwm信号进行隔直钳位保持处理，得到保持信号，保持信号的电压值大于开关三极管的导通电压，从而控制模块3控制目标电路闭合；当电压控制信号为电平信号时，隔直钳位电压保持模块2对该电平信号进行隔离，从而控制模块3控制目标电路断开。由于本发明实施例中当电压控制信号为电平信号时，控制目标电路断开，因此可以有效防止控制器1在上电过程中因电压控制信号不可控而引发误动作的问题，提高了控制准确性。

参见图2，隔直钳位电压保持模块2包括隔直钳位模块21和电压保持模块22；隔直钳位模块21的输入端与控制器1的输出端相连，隔直钳位模块21的输出端与电压保持模块22的输入端相连，电压保持模块22的输出端与控制模块3的输入端相连。

控制器将产生的电压控制信号输出至隔直钳位模块21。

隔直钳位模块21接收电压控制信号；当电压控制信号为pwm信号时，隔直钳位模块21将pwm信号转换为钳位信号，将钳位信号输出至电压保持模块22；电压保持模块22接收钳位信号，将钳位信号转换为保持信号。

当电压控制信号为电平信号时，隔直钳位模块21将电平信号进行隔离；由于电平信号为直流信号，因此，隔直钳位模块21对该电平信号进行隔离，隔离后电压保持模块22中将没有电流通过，后续控制模块3中也没有电流通过，也即控制模块3控制目标电路处于断开状态。

参见图3，隔直钳位模块21包括隔直电容c1和第一二极管d1；第一二极管d1为钳位二极管。

隔直电容c1的输入端与控制器1的输出端相连，隔直电容c1的输出端分别与第一二极管d1的负极和电压保持模块22的输入端相连，第一二极管d1的正极接地。

隔直电容c1接收电压控制信号；当电压控制信号为pwm信号时，隔直电容c1将pwm信号进行隔直处理，得到隔直信号，将该隔直信号输出至第一二极管d1。

第一二极管d1接收隔直信号，对隔直信号进行钳位处理，得到钳位信号，将钳位信号输出至电压保持模块22。电压保持模块22接收第一二极管d1输出的钳位信号。其中，钳位信号的电压大于第一二极管d1的正向导通电压。

例如，如图4所示，控制器1输出pwm信号，该pwm信号经过隔直电容c1后，在第一二极管d1的作用下，将该pwm信号的电压钳位于第一二极管d1的正向导通电压之上，得到钳位信号。电压保持模块22接收该钳位信号，将该钳位信号转换为保持信号。

参见图5，电压保持模块3包括：第二二极管d2、第二电容c2和第一电阻r1；

第二二极管d2的正极分别与隔直钳位模块21的输出端相连，具体可以与隔直钳位模块21中包括的隔直电容c1的输出端和第一二极管d1的负极相邻。第二二极管d2的负极分别与第二电容c2的输入端、第一电阻r1的输入端和控制模块3的输入端相连；第二电容c2的输出端和第一电阻r1的输出端分别接地。

第二二极管d2接收钳位信号，基于钳位信号对第二电容c2进行充电，将第二电容c2两端的电压保持在第一预设电压以上，得到保持信号，将保持信号输出至控制模块3。

钳位信号经过电压保持模块22的第二二极管d2后，向第二电容c2反复充电，使得第二电容c2两端的电压保持在控制模块3的开关三极管q1的导通电压值以上。

参见图6，控制模块3包括：第二电阻r2、开关三极管q1、第三电容c3、第三二极管d3和继电器u1；

第二电阻r2的输入端与隔直钳位电压保持模块2的输出端相连，具体与电压保持模块2包括的第一电阻r1的输入端、第二电容c2的输入端和第二二极管d2d的负极相连。第二电阻r2的输出端与开关三极管q1的基极相连。

开关三极管q1的集电极分别与第三电容c3的输入端、第三二极管d3的正极和继电器u1的一个控制端u1-5相连，开关三极管q1的发射极接地；

第三电容c3的输出端、第三二极管d3的负极和继电器u1的另一个控制端u1-4分别与恒定电压源相连；其中，恒定电压源可以为输出5v电压的恒定电压源。

继电器u1的共用端u1-1与目标电路的输入端相连，继电器u1的开关选择端u1-3与目标电路的输出端相连。

当电压控制信号为pwm信号时，隔直钳位电压保持模块2将该pwm信号转换为保持信号，由于保持信号的电压值在开关三极管q1的导通电压值以上，从而开关三极管q1处于饱和工作状态，开关三极管q1的集电极和发射极近似导通，继电器u1的两个控制端u1-4和u1-5之间有电流流过，继电器u1发生吸合动作，即继电器u1的共用端u1-1与开关选择端u1-3之间导通，从而完成目标电路闭合的操作。

当电压控制信号为电平信号时，由于隔直电容c1的作用，使得开关三极管q1始终处于截止工作状态，此时开关三极管q1的集电极和发射极近似断开，继电器u1的两个控制端u1-4和u1-5之间没有电流流过，继电器u1不发生吸合动作，继电器u1的共用端u1-1和开关选择端u1-3之间不导通，从而完成目标电路断开的操作。

在本发明实施例中，当电压控制信号为pwm信号时，继电器u1工作在闭合状态，从而控制目标电路闭合；当电压控制信号为电平信号时，继电器u1工作在断开状态，从而控制目标电路断开，从而实现继电器u1的开关功能。本发明实施例提供的继电器控制电路的控制波形如图7所示。

由于本发明实施例中，当电压控制信号为pwm信号时，隔直钳位电压保持模块2对该pwm信号进行隔直钳位保持处理，得到保持信号，保持信号的电压值大于开关三极管的导通电压，从而控制模块3控制目标电路闭合；当电压控制信号为电平信号时，隔直钳位电压保持模块2对该电平信号进行隔离，从而控制模块3控制目标电路断开。由于本发明实施例中当电压控制信号为电平信号时，控制目标电路断开，因此可以有效防止控制器1在上电过程中因电压控制信号不可控而引发误动作的问题，提高了控制准确性。并且，本发明实施例可以避免因外部干扰产生电平信号而引起继电器闭合的风险，避免在控制器死机等异常工作下产生电平信号而引发继电器闭合的风险，提高环境适应能力以及安全性。

本发明实施例提供了一种继电器控制方法，该继电器控制方法应用在隔直钳位电压保持模块2中，参见图8，该方法包括：

步骤101：接收电压控制信号，该电压控制信号为pwm信号或者电平信号。

控制器产生电压控制信号，将该电压控制信号输出至隔直钳位电压保持模块2中；隔直钳位电压保持模块2接收控制器输出的该电压控制信号。该电压控制信号可以为pwm信号或者电平信号。pwm信号可以为方波信号，电平信号可以为高电平信号或者低电平信号。

需要说明的是，当该电压控制信号为pwm信号时，执行步骤102；当该电压控制信号为电平信号时，执行步骤103。

步骤102：当该电压控制信号为pwm信号时，对该pwm信号进行隔直钳位保持处理，得到保持信号，基于该保持信号控制目标电路闭合。

该保持信号的电压值大于开关三极管的导通电压值，因此，当该电压控制信号为pwm信号时，该保持信号能使得开关三极管导通，从而后续控制模块基于该保持信号，控制目标电路闭合，结束。

步骤103：当该电压控制信号为电平信号时，对该电平信号进行隔离，从而控制所述目标电路断开。

当电压控制信号为电平信号时，由于隔直电容c1的作用，使得开关三极管q1始终处于截止工作状态，此时开关三极管q1的集电极和发射极近似断开，继电器u1的两个控制端u1-4和u1-5之间没有电流流过，继电器u1不发生吸合动作，继电器u1的共用端u1-1和开关选择端u1-3之间不导通，从而完成目标电路断开的操作。

在一个可能的实现方式中，对该pwm信号进行隔直钳位保持处理，得到保持信号，包括：

对该pwm信号进行隔直钳位处理，得到钳位信号；

对该钳位信号进行保持处理，得到保持信号。

在本发明实施例中，由于本发明实施例中当电压控制信号为电平信号时，控制目标电路断开，因此可以有效防止控制器1在上电过程中因电压控制信号不可控而引发误动作的问题，提高了控制准确性，并且，本发明实施例可以避免因外部干扰产生电平信号而引起继电器闭合的风险，避免在控制器死机等异常工作下产生电平信号而引发继电器闭合的风险，提高环境适应能力以及安全性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

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。