智能电表内置继电器控制驱动电路的制作方法

本实用新型属于电子电路技术领域，具体涉及一种智能电表内置继电器的控制驱动电路。

背景技术：

随着电力行业智能电能表大批量更新换代，智能电能表对负荷开关控制和操作要求越来越严格，从而保证居民正常用电的稳定性，以及不要产生不必要的电力纠纷。负荷开关控制动作时会产生高幅度的反向电动势，若这个反向电动势处理不当就会损坏智能电表电路及元器件。

为了避免损坏智能电表电路元器件，常规的解决办法是在继电器控制端并联瞬变抑制器，以对电压限幅，但是这样并不能完全抑制反向的高电压，而且成本高。专利号为201020245700.4的中国实用新型专利公开了的电能表的继电器驱动电路，在四个三极管的集电极和发射极都反并联单相二极管，用于抑制反向高电压，但是由于要在该驱动电路需要增加4个二极管，不仅增加了物料及生产成本，而且增加了元器件的数量，不利于PCB布板设计。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种智能电表内置继电器控制驱动电路，便于控制，稳定可靠，价格低廉，且具有保护及消弧措施。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

智能电表内置继电器控制驱动电路，包括：第一三极管，所述第一三极管的基极经第三电阻与继电器的第一控制引脚相连，发射极与电源相连，集电极与继电器的第二控制引脚相连；第二三极管，所述第二三极管的基极经第二电阻与继电器的第二控制引脚相连，发射极与电源相连，集电极与继电器的第一控制引脚相连；第三三极管，所述第三三极管的发射极接地，集电极与继电器的第二控制引脚相连，基极经第一电阻与智能电表MCU的IO接口相连，基极同时经第五电阻后接地；第四三极管，所述第四三极管的发射极接地，集电极与继电器的第一控制引脚相连，基极经第四电阻与智能电表MCU的另一IO接口相连，基极同时经第六电阻后接地；第一双向二极管，所述第一双向二极管的1脚接地，2脚与所述第一三极管的发射极相连，3脚与继电器的第二控制引脚相连；第二双向二极管，所述第二双向二极管的1脚接地，2脚与所述第二三极管的发射极相连，3脚与继电器的第一控制引脚相连。

更具体的，所述第一三极管和第二三极管为PNP型三极管。

更具体的，所述第三三极管和第四三极管为NPN型三极管。

更具体的，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻为贴片电阻。

更具体的，所述第一双向二极管的1脚为阳极，2脚为阴极，3脚为公共脚。

更具体的，所述第二双向二极管的1脚为阳极，2脚为阴极，3脚为公共脚。

由以上技术方案可知，本实用新型的驱动电路中，两个NPN型三极管的集电极分别连接两个PNP型三极管的集电极，两个PNP型三极管的基极分别串接电阻后再与相互的集电极交叉连接，两个PNP型三极管的发射极相互连接电源12V，便于MCU输出高、低电平控制内置继电器的相应状态，使得智能电表的开关状态稳定可靠。继电器的黑、白线分别并联双向二极管，可以更好的抑制反向高电压，对驱动电路起到保护作用，以及在继电器开关动作时硬件消弧，本实用新型通过控制MCU的电平输出来控制智能电表的拉合闸动作，稳定可靠，价格低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型实施例的电路图。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的继电器控制驱动电路包括第一三极管Q501、第二三极管Q502、第三三极管Q503、第四三极管Q504、第一双向二极管D502、第二双向二极管D503、第一电阻R501、第二电阻R502、第三电阻R503、第四电阻R504、第五电阻R507和第六电阻R508。本实施例的第一电阻R501、第二电阻R502、第三电阻R503、第四电阻R504、第五电阻R507和第六电阻R508均为贴片电阻。

本实施例的第一三极管Q501和第二三极管Q502为PNP型三极管。第一三极管Q501的基极经第三电阻R503后与继电器RL1的第一控制引脚1脚(黑线)相连，发射极与12V电源相连，集电极与继电器RL1的第二控制引脚2脚(白线)相连。第二三极管Q502的基极经第二电阻R502后与继电器RL1的2脚相连，发射极与12V电源相连，集电极与继电器RL1的1脚相连。12V电源由智能电表提供。

第一三极管Q501的发射极同时与第一双向二极管D502的2脚(阴极)相连，第一双向二极管D502的1脚(阳极)接地，3脚为公共脚，3脚与继电器RL1的2脚相连。第二三极管Q502的发射极同时与第二双向二极管D503的2脚(阴极)相连，第二双向二极管D503的1脚(阳极)接地，3脚为公共脚，3脚与继电器RL1的1脚相连。

本实施例的第三三极管Q503和第四三极管Q504为NPN型三极管。第三三极管Q503的发射极接地，集电极与继电器RL1的2脚相连，基极经第一电阻R501与智能电表的MCU的IO接口(RALAYON控制信号输入端)相连，第三三极管Q503的基极同时经第五电阻R507后接地，由此形成RELAYON合闸控制信号电气网络。第四三极管Q504的发射极接地，集电极与继电器RL1的1脚相连，基极经第四电阻R504与智能电表MCU的IO接口(RALAYOFF控制信号输入端)相连，第四三极管Q504的基极同时经第六电阻R508后接地，由此形成RELAYOFF拉闸控制信号电气网络。

本实用新型驱动的继电器为磁保持继电器，磁保持继电器的线圈功率为1.5W，继电器触电容量大于等于80A，继电器的控制线采用黑白线的2PIN控制线。当黑白线压差为+12V、持续时间为200ms时，继电器合闸动作；当黑白线压差为-12V、持续时间为200ms，继电器拉闸动作，持续时间200ms由智能电表的MCU控制。下面对本实用新型继电器控制驱动电路的工作过程进行说明：

常态下，MCU两个IO口的控制信号RELAYOFF和RELAYON都是输出低电平，此时，第三三极管Q503、第四三极管Q504、第一三极管Q501和第二三极管Q502都不导通，内置继电器RL1的1脚与2脚电压都是12V，两者之间没有电势差，内置继电器RL1不动作；

当控制信号RELAYON＝1输出高电平，RELAYOFF＝0输出低电平时，第三三极管Q503和第二三极管Q502饱和导通，第一三极管Q501和第四三极管Q504截止，内置继电器RL1的1脚电压为12V，2脚电压为0V，维持200ms，保证足够的能量驱动继电器合闸动作，200ms后，RELAYON＝0输出低电平，继电器磁保持合闸状态；

当控制信号RELAYOFF＝1输出高电平，RELAYON＝0输出低电平时，第一三极管Q501和第四三极管Q504饱和导通，第二三极管Q502和第三三极管Q503截止，内置继电器RL1的2脚电压为12V，1脚电压为0V，维持200ms，保证足够的能量驱动继电器拉闸动作，200ms后，RELAYOFF＝0输出低电平，继电器磁保持拉闸状态。

本实用新型的驱动电路严禁RELAYON＝RELAYOFF＝同时输出高电平的情况，以避免第一三极管Q501和第三三极管Q503同时导通或者第二三极管Q502和第四三极管Q504同时导通而导致的三极管烧毁而损坏驱动电路。

本实用新型通过MCU控制其两个IO口电平的翻转，实现内置继电器的拉、合闸动作。继电器在拉合闸动作时会产生反相感应电动势，瞬间产生高电压，为了保护电路中的三极管并释放感应反相电动势的能量，在驱动电路中设置两个双向二极管，两个双向二极管可以保护电路中的三极管，消弧并释放内置继电器拉合闸动作感应反相电动势的能量。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的范围之中。