节能增压继电器的制作方法

本实用新型涉及一种继电器，尤其是涉及一种使具有检测高压继电器的高压触点通断信息状态的节能增压继电器。

背景技术：

通常在电动汽车、充电桩等有随机监测和远程监控需求的设备中都会有使用到高压继电器，目前使用于这些设备上的高压继电器，其驱动线圈的功率，通常设计在满足继电器吸合时间段的功率需求指标上，而继电器多数时间，又是工作在维持吸合时间段。而维持吸合时间阶段的功率需求通常是吸合时间段功率需求的0.4倍以下。而现有高压继电器始终以吸合时间段功率设计需求在运行，形成功率上浪费，存在着总耗能高的缺陷问题，且也不利于控制提高高压继电器使用可靠性及使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有高压继电器存在着所需继电器额定功率高，总耗能高等现状而提供的一种可对高压继电器的高压触点通断信息状态进行有效监控，提高高压继电器的使用可靠性和使用寿命，以继电器维持吸合功率运行，减少功率上浪费，总耗能低的节能增压继电器。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种节能增压继电器，包括直流输入电源、高压继电器触点和线圈，其特征在于：还包括隔离电源模块、降压电路模块、升压电路模块、逻辑判断及指令传达电路模块和设有继电器线圈驱动指示灯的线圈驱动指示电路模块；隔离电源模块前级与直流输入电源相电连接，线圈驱动指示电路模块前级设升压电路模块，升压电路模块后级与高压继电器线圈相电连接，升压电路模块前级分别与降压电路模块和逻辑判断及指令传达电路模块相电连接，降压电路模块前级分别与直流输入电源和逻辑判断及指令传达电路模块相电连接，降压电路模块、隔离电源模块和逻辑判断及指令传达电路模块的输入电源由直流输入电源提供；逻辑判断及指令传达电路模块判断获得高压继电器开启信号时，传达控制升压电路模块提升瞬间电压；隔离电源模块、降压电路模块、升压电路模块、逻辑判断及指令传达电路模块和线圈驱动指示电路模块整合在继电器内形成一体式继电器整体结构。可对高压继电器的高压触点通断信息状态进行有效监控，提高高压继电器的使用可靠性和使用寿命，以继电器维持吸合功率运行，减少功率上浪费，总耗能低。

作为优选，所述的逻辑判断及指令传达电路模块包括双通道比较放大器、第一升压电路模块、第五光电耦合器和第六光电耦合器，第五光电耦合器和第六光电耦合器的输入端发光二极管阴极分别与双通道比较放大器输出端相电连接；其中双通道比较放大器的第二通道正输入端串联第八二极管后与+12V电源相电连接，第八二极管阳极与第二通道正输入端相电连接，第二通道负输入端与第十三电阻和第十二电阻的串联节点相电连接，第十三电阻另一端与+12V电源相电连接，第十二电阻另一端与+12V电源地相电连接，同时在第十三电阻和第十二电阻串联后的两端头并联RC串联电路，RC串联电路由第二十二电阻和第十二电容串联而成，第二十二电阻另一端与12V电源相电连接，第十二电容另一端与+12V电源地相电连接；第六光电耦合器输入端与双通道比较放大器第二通道输出端相电连接，第六光电耦合器输出端的接收光敏三极管发射极与第一升压电路模块电源地相电连接，第二十四电阻两端并联在第六光电耦合器输出端的接收光敏三极管的发射极和集电极两端，第六光电耦合器输出端的接收光敏三极管集电极串联第八电阻后与第一升压电路模块的升压芯片的FB反馈功能引脚相电连接，第一升压电路模块的升压芯片的FB反馈功能引脚串联第六电阻后与第一升压电路模块电源正极相电连接；第五光电耦合器输入端与双通道比较放大器第一通道输出端相电连接，第五光电耦合器输出端的接收光敏三极管发射极与第一升压电路模块电源地相电连接，第五光电耦合器输出端的接收光敏三极管集电极串联第三电阻后与第一功率MOS管栅极相电连接，第一功率MOS管漏极串联第二十三电阻后与第一升压电路模块的升压芯片的VIN输入端相电连接，同时第一功率MOS管漏极串联第二电感后与第一升压电路模块的升压芯片的SW电源输出引脚相电连接。提高逻辑判断及指令传达效果，提高升压逻辑判断及隔离可靠稳定有效性。

作为优选，所述的线圈驱动指示电路模块包括第十二发光二极管、第十四电阻、第三场效应管、第七二极管和第十电阻，第十四电阻和第十二发光二极管阳极串联后，第十二发光二极管阴极与第一升压电路模块电源地相电连接，第十四电阻另一端与第一升压电路模块正电源正极相电连接；第三场效应管漏极依次串联第七二极管阳极和第十电阻，第十电阻一端与第七二极管阴极串联，另一端与第一升压电路模块正电源正极相电连接，第三场效应管栅极串联第九电阻后与+12V-60电源正极端相电连接，第三场效应管栅极串联第二十五电阻后与第一升压电路模块电源地相电连接，第三场效应管栅极与第一升压电路模块电源地之间并联有第三稳压器。提高线圈驱动指示效果，反映体现对继电器的高压触点通断信息状态进行有效监控。

作为优选，所述的隔离电源模块包括隔离变压器、第7光耦隔离器、误差放大调整芯片、DC-DC升压芯片和+12V-60电源，DC-DC降压芯片输入端与第4三极管发射极相电连接，第4三极管集电极与+12V-60电源整流输出端相电连接，隔离变压器输入端与DC-DC升压芯片的输入端与输出端相并联连接，第7光耦隔离器输出端发射极引脚与DC-DC升压芯片反馈端引脚电连接，DC-DC升压芯片反馈端引脚串联第35电阻后与探测用电源模块电源地相电连接，第7光耦隔离器输出端集电极引脚与DC-DC升压芯片的输入端相电连接，第7光耦隔离器输入端阳极串联第28电阻后再串联第10二极管后接至隔离变压器输出端，第10二极管阴极与第28电阻相电连接，隔离变压器输出端另一端与探测用电源模块电源地相电连接，第10二极管阴极与第28电阻相串联的串联节点与探测用电源模块电源地之间并联有第10电容。提高电源干扰信号的隔离，提高继电器监控工作稳定可靠性，降低能耗。

作为优选，所述的升压电路模块包括DC-DC升压芯片、第6电阻、第8电阻、第24电阻、第5二极管、第23电阻、第33电阻和第16电容，DC-DC降压芯片输入端分别与第23电阻、第33电阻和第16电容相电连接，其中第33电阻和第16电容彼此并联在DC-DC降压芯片输入端与升压电路模块电源地之间，第23电阻另一端串联第7电阻后与降压电路模块的反馈端引脚相电连接，同时与降压电路模块的输出端所串联的第1电感相电连接，降压电路模块的输出端与DC-DC升压芯片输出端之间依次串联有第1电感和第2电感，第1电感和第2电感的串联节点处电串联有第23电阻后与DC-DC升压芯片输入端相电连接；DC-DC升压芯片反馈端引脚分别电连接有第6电阻和第8电阻，其中第6电阻另一端与；DC-DC升压芯片输出端串联第5二极管后的第5二极管阴极端相电连接，第8电阻另一端串联第24电阻后与升压电路模块电源地相电连接，第24电阻两端与逻辑判断及指令传达电路模块中设的第6光电耦合器的输入端相电连接。提高升压稳定可靠性，降低能耗。

作为优选，所述的降压电路模块包括DC-DC降压芯片、第7电阻、第27电阻和第4二极管，DC-DC降压芯片输出端依次串联有第1电感和第2电感后与升压电路模块的DC-DC升压芯片输出端相电连接，DC-DC降压芯片反馈功能引脚端串联依次第7电阻和第23电阻后与升压电路模块的DC-DC升压芯片输入端相电连接，DC-DC降压芯片反馈功能引脚端串联第27电阻后与降压电路模块电源地相连接，降压电路模块电源地与升压电路模块电源地相电连接，DC-DC降压芯片输出端与降压电路模块电源地之间并联第4二极管，第4二极管阳极与降压电路模块电源地相电连接；DC-DC降压芯片输入端与电子削峰滤波电路相电连接，DC-DC降压芯片的芯片供电引脚端串联第8电容后与降压电路模块电源地相连接。提高降压稳定可靠性，节能降耗。

作为优选，所述的电子削峰滤波电路包括第3电容、第7电容、第1稳压管、第4电阻和第2三极管，第2三极管集电极与基极间并联第4电阻，第2三极管集电极与+12V-60V整流电源正极端相电连接，+12V-60V整流电源输入端与直流输入电源相电连接，第2三极管基极与降压电路模块电源地之间并联有第1稳压管，第1稳压管两端并联第2电容，第2三极管发射极串联第7电容后与降压电路模块电源地相电连接。提高降压稳定可靠性，节能降耗。

本实用新型的有益效果是：可对高压继电器的高压触点通断信息状态进行有效监控，提高高压继电器的使用可靠性和使用寿命，继电器额定功率高，总耗能低。提高线圈驱动指示效果，反映体现对继电器的高压触点通断信息状态进行有效监控。提高高压继电器的使用可靠性和使用寿命，继电器额定功率高，总耗能小。由于是主动直接测量，信息反馈结果准确可靠。辅助触点与高压触点隔离，隔离电压＞2750V∽。可达到节能40~50%；触点闭合时间短，耐用；适用电压范围宽，使用灵活。本申请继电器的线圈驱动功率设计在维持时间段的功率需求指标上，配合控制电路，在高压继电器开启瞬间，以线圈额定电压的2.5～3倍电压推动，促其迅速吸合（时间段小于0.1秒），吸合后维持保持电压（维持功率），继电器额定功率低（是普通的0.4倍），总耗能低，节能。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

图1是本实用新型节能增压继电器的结构原理框图示意图。

图2是本实用新型节能增压继电器的电路结构示意图。

具体实施方式

图1、图2所示的实施例中，一种节能增压继电器，包括直流输入电源40、高压继电器60触点和线圈，还包括隔离电源模块70、降压电路模块10、升压电路模块20、逻辑判断及指令传达电路模块50和设有继电器线圈驱动指示灯的线圈驱动指示电路模块30；隔离电源模块70前级与直流输入电源40相电连接，继电器线圈连接的两端子J-1/J-2与继电器线圈驱动指示灯的线圈驱动指示电路模块相电连接，线圈驱动指示电路模块30前级设升压电路模块，升压电路模块后级与高压继电器线圈相电连接，升压电路模块前级分别与降压电路模块和逻辑判断及指令传达电路模块相电连接，降压电路模块前级分别与直流输入电源和逻辑判断及指令传达电路模块相电连接，降压电路模块、隔离电源模块和逻辑判断及指令传达电路模块的输入电源由直流输入电源提供；逻辑判断及指令传达电路模块判断获得高压继电器开启信号时，传达控制升压电路模块提升瞬间电压；隔离电源模块、降压电路模块、升压电路模块、逻辑判断及指令传达电路模块和线圈驱动指示电路模块整合在继电器内形成一体式继电器整体结构。继电器工作探测指示电路包括设有继电器触点接通指示灯的触点接通指示电路模块90和设有继电器线圈驱动指示灯的线圈驱动指示电路模块30；探测用电源模块80设在隔离电源模块70后级，隔离电源模块70前级与直流输入电源40相电连接，辅助触点两端子101与触点接通信息隔离输出模块100输出端通过光耦合连接。逻辑判断及指令传达电路模块50包括通用的双通道比较放大器U8、第一升压电路模块、第五光电耦合器U5和第六光电耦合器U6，第五光电耦合器和第六光电耦合器的输入端发光二极管阴极分别与双通道比较放大器U8输出端相电连接；其中双通道比较放大器的第二通道正输入端串联第八二极管D8后与+12V电源相电连接，第八二极管D8阳极与第二通道正输入端相电连接，第二通道负输入端与第十三电阻R13和第十二电阻R12的串联节点相电连接，第十三电阻另一端与+12V电源相电连接，第十二电阻另一端与+12V电源地相电连接，同时在第十三电阻和第十二电阻串联后的两端头并联RC串联电路，RC串联电路由第二十二电阻R22和第十二电容C12串联而成，第二十二电阻另一端与12V电源相电连接，第十二电容另一端与+12V电源地相电连接；第六光电耦合器U6输入端与双通道比较放大器第二通道输出端相电连接，第六光电耦合器输出端的接收光敏三极管发射极与第一升压电路模块电源地相电连接，第二十四电阻R24两端并联在第六光电耦合器U6输出端的接收光敏三极管的发射极和集电极两端，第六光电耦合器输出端的接收光敏三极管集电极串联第八电阻R8后与第一升压电路模块的升压芯片U2的FB反馈功能引脚相电连接，第一升压电路模块的升压芯片的FB反馈功能引脚串联第六电阻R6后与第一升压电路模块电源正极+30V/12V相电连接；第五光电耦合器输入端与双通道比较放大器第一通道输出端相电连接，第五光电耦合器输出端的接收光敏三极管发射极与第一升压电路模块电源地相电连接，第五光电耦合器输出端的接收光敏三极管集电极串联第三电阻R3后与第一功率MOS管Q1栅极相电连接，第一功率MOS管漏极串联第二十三电阻R23后与第一升压电路模块的升压芯片U2的VIN输入端相电连接，同时第一功率MOS管Q1漏极串联第二电感L2后与第一升压电路模块的升压芯片U2的SW电源输出引脚相电连接。线圈驱动指示电路模块包括第十二发光二极管D12、第十四电阻R14、第三场效应管Q3、第七二极管D7和第十电阻R10，第十四电阻R14和第十二发光二极管阳极串联后，第十二发光二极管阴极与第一升压电路模块电源地相电连接，第十四电阻另一端与第一升压电路模块正电源正极相电连接；第三场效应管漏极依次串联第七二极管阳极和第十电阻，第十电阻一端与第七二极管阴极串联，另一端与第一升压电路模块正电源正极相电连接，第三场效应管栅极串联第九电阻后与+12V-60电源正极端相电连接，第三场效应管栅极串联第二十五电阻R25后与第一升压电路模块电源地相电连接，第三场效应管栅极与第一升压电路模块电源地之间并联有第三稳压器VZ3。升压电路模块包括DC-DC升压芯片、第6电阻、第8电阻、第24电阻、第5二极管、第23电阻、第33电阻和第16电容，DC-DC降压芯片输入端分别与第23电阻、第33电阻和第16电容相电连接，其中第33电阻和第16电容彼此并联在DC-DC降压芯片输入端与升压电路模块电源地之间，第23电阻另一端串联第7电阻后与降压电路模块的反馈端引脚相电连接，同时与降压电路模块的输出端所串联的第1电感相电连接，降压电路模块的输出端与DC-DC升压芯片输出端之间依次串联有第1电感和第2电感，第1电感和第2电感的串联节点处电串联有第23电阻后与DC-DC升压芯片输入端相电连接；DC-DC升压芯片反馈端引脚分别电连接有第6电阻和第8电阻，其中第6电阻另一端与；DC-DC升压芯片输出端串联第5二极管后的第5二极管阴极端相电连接，第8电阻另一端串联第24电阻后与升压电路模块电源地相电连接，第24电阻两端与逻辑判断及指令传达电路模块中设的第6光电耦合器的输入端相电连接。降压电路模块包括DC-DC降压芯片U1、第7电阻R7、第27电阻R27和第4二极管D4，DC-DC降压芯片输出端依次串联有第1电感L1和第2电感L2后与升压电路模块的DC-DC升压芯片U2输出端相电连接，DC-DC降压芯片反馈功能引脚端串联依次第7电阻和第23电阻后与升压电路模块的DC-DC升压芯片输入端相电连接，DC-DC降压芯片反馈功能引脚端串联第27电阻后与降压电路模块电源地相连接，降压电路模块电源地与升压电路模块电源地相电连接，DC-DC降压芯片输出端与降压电路模块电源地之间并联第4二极管D4，第4二极管阳极与降压电路模块电源地相电连接；DC-DC降压芯片输入端与电子削峰滤波电路相电连接，DC-DC降压芯片的芯片供电引脚端串联第8电容后与降压电路模块电源地相连接。电子削峰滤波电路包括第3电容C3、第7电容C7、第1稳压管VZ1、第4电阻R4和第2三极管D2，第2三极管集电极与基极间并联第4电阻，第2三极管集电极与+12V-60V整流电源正极端相电连接，+12V-60V整流电源输入端与直流输入电源相电连接，第2三极管基极与降压电路模块电源地之间并联有第1稳压管，第1稳压管两端并联第2电容，第2三极管发射极串联第7电容后与降压电路模块电源地相电连接。隔离电源模块70包括高频的隔离变压器B1、第7光耦隔离器U7、误差放大调整芯片U10、DC-DC升压芯片U3和+12V-60电源，DC-DC降压芯片输入端+12V-36V与第4三极管Q4发射极相电连接，第4三极管集电极与+12V-60电源整流输出端相电连接，隔离变压器B1输入端与DC-DC升压芯片的输入端与输出端相并联连接，第7光耦隔离器U7输出端发射极引脚与DC-DC升压芯片U3反馈端引脚电连接，DC-DC升压芯片反馈端引脚串联第35电阻R35后与探测用电源模块电源地相电连接，探测用电源模块为+12VDC电源,第7光耦隔离器U7输出端集电极引脚与DC-DC升压芯片的输入端相电连接，第7光耦隔离器输入端阳极串联第28电阻后再串联第10二极管后接至隔离变压器输出端，第10二极管D10阴极与第28电阻相电连接，隔离变压器B1输出端另一端与探测用电源模块电源地相电连接，第10二极管阴极与第28电阻相串联的串联节点与探测用电源模块电源地之间并联有第10电容C10。第5三极管Q5和第6三极管Q6的基极回路包括进线侧二极管、出线侧二极管、第31电阻R31、第34电阻R34、第16二极管D16和第17二极管D17，进线侧二极管与第31电阻R31串联，第31电阻再和第16二极D16管串联，第16二极管阳极与第5三极管基极相电连接，进线侧二极管阴极与继电器进线侧静触点相电连接；出线侧二极管与第34电阻串联，第34电阻再和第17二极管串联，第17二极管阳极与第6三极管基极相电连接，出线侧二极管阴极与继电器出线侧静触点相电连接。进线侧二极管采用第21二极管D21和第13二极管D13两个二极管阴阳极相相串联而成，第21二极管阴极与继电器进线侧静触点相电连接；出线侧二极管采用第22二极管D22和第14二极管D14两个二极管阴阳极相相串联而成，第22二极管阴极与继电器出线侧静触点相电连接。第16二极管D16阴极电连接有第11二极管D11，第11二极管阳极与探测用电源模块电源地相电连接；所述的第17二极管D17阴极电连接有第18二极管D18，第18二极管阳极与探测用电源模块电源地相电连接。第4三极管基极Q4与探测用电源模块电源地之间并联有稳压管VZ4和第13电容C13，第4三极管发射极与探测用电源模块电源地之间并联有第9电容C9；第7光耦隔离器U7输入端阴极与探测用电源模块电源地之间并联有误差放大调整芯片，第7光耦隔离器输入端阴极依次串联第11电容C11和第29电阻R29后与第5三极管发射极相电连接。误差放大调整芯片，误差放大调整芯片U10的控制输入端引脚串联第17电阻R17后与探测用电源模块电源地相电连接接，误差放大调整芯片的控制输入端引脚串联第29电阻R29后与第5三极管发射极相电连接。

电路工作时，电路电流走向为第10电容C10两端电压12V为上正下负。第10电容C10正—第5三极管Q5—第6三极管Q6—((第十八电阻R18—第十五发光二极管D15蓝色灯)并联（第十一光耦隔离器U11的1、2脚—R36))—C10负，构成回路，取名“回路1”；高压继电器的触点串联在第5三极管Q5、第6三极管Q6的基极回路中：1，第10电容C10正—第5三极管Q5发射极—基极—第16二极管D16—第31电阻R31—第13二极管D13—第21二极管D21—继电器进线侧静触点J-1B—继电器动触点J-D1—第10电容C10负；2，第10电容C10正—第三极管Q6发射极—基极—第7二极管D17—第34电阻R34—第14二极管D14—第22二极管D22—继电器出线侧静触点J-A1—继电器动触点J-D1—第10电容C10负。继电器出线侧静触点J-A1—继电器动触点J-D1电特性开通时，第6三极管Q6形成基极电流，因此第6三极管Q6集电极导通。继电器进线侧静触点触点J-B1—继电器动触点J-D1电特性开通时，第5三极管Q5形成基极电流，因此第5三极管Q5集电极导通。继电器出线侧静触点J-A1—继电器动触点J-D1—继电器进线侧静触点J-B1电特性开通时，第5三极管Q5、第6三极管Q6两只管都形成基极电流，第5三极管Q5、第6三极管Q6集电极都导通，“回路1”即形成电流开通，继电器触点接通指示灯第15发光二极管蓝色灯点亮、第十一光耦隔离器U11的3、4脚的阻值小于50欧姆，定义即“通”。反之，继电器触点电特性不通，继电器触点接通指示灯第15发光二极管蓝色灯也不亮，第十一光耦隔离器U11的3、4脚的阻值会大于100K以上至无穷大。这里“50欧姆”到“100K以上”中间是跳空的。

注：本实用新型电路结构示意图继电器中的2个静触点端子是外引线端，动触点在继电器内部不可见。此电路中，高压继电器的触点既是外电力控制的开关，也是内辅助触点回路开关。直接控制继电器触点接通指示灯第15发光二极管D15蓝色指示灯和第十一光耦隔离器U11（简称光耦）内部的红外发光二极管，触点通时，第15发光二极管D15蓝色灯亮。同时第十一光耦隔离器U11的第1、2脚内部的红外发光二极管发红外光，耦合到其第3、4脚两端的电阻值就小于50欧姆。由于继电器触点两端就是辅助触点电路的一部分，因此是直接。由于第15发光二极管蓝色灯的亮与否和第十一光耦隔离器U11（简称光耦）的3、4脚（即辅助触点）阻值“小于50欧姆”与“大于100K”均是继电器触点的通与断的结果，因此信息反馈准确可靠。电路中第16二极管D16、第13二极管D13、第21二极管D21、第17二极管D17、第14二极管D14、第22二极管D22、第18二极管D18、第11二极管D11的作用是阻断外部高压窜扰。节能方案：依据线圈驱动式继电器的能耗特性，启动吸合与维持吸合时段的驱动功率比值，大于2:1；节能板块设计，在得到线圈驱动电压初0.1秒期间，依线圈额定电压2.5倍提升，本电路线圈额定电压12V,提升期间电压30V,提升时间100毫秒。核心作用的部件—升压型DC-DC芯片“U2”。配合线圈设计，原6W的功耗，只需要不到3W就实现继电器稳定工作，发热也小。磁吸式继电器特性：吸合动能（功率）需求高于维持功率2.5倍以上。即本继电器吸合功率需求6W，线圈设计满足额定电压时的吸合功率。若未将电压动态调整，功率不变，吸合后维持功率仍然6W，其实是浪费。普通继电器就是上述那样，驱动线圈的电压是不变的。本继电器匹配的节能控制电路基于这样特性原理，在吸合瞬间提升电压，使继电器迅速吸合，触点闭合用时短，拉弧时间短，对触点损害小。有利于触点寿命。吸合后控制线圈的电压维持在6V,功耗小，节能，发热自然也少。