继电器驱动电路及继电器低功耗方法与流程

本发明涉及继电器保护技术领域，尤其涉及一种继电器驱动电路及继电器低功耗方法。

背景技术：

功率继电器在设备电路中发热主要由两部分组成，一个是线圈功耗过大导致的发热；另一个是继电器触点导通时过大的接触电阻导致的发热。触点的接触电阻可以通过增大触点大小来实现尽量小的接触电阻来改善由接触电阻引起的损耗发热。现有的继电器控制电路是给继电器线圈施加一个额定电压，继电器吸合工作，线圈电阻发热，实际上当继电器吸合工作之后只需要相对于额定电压很小的电压即可保持继电器的吸合状态。但是传统的继电器控制电路一直施加额定电压，继电器的功耗大大增加。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种继电器驱动电路及继电器低功耗方法，通过降低继电器吸合之后的额定电压，来实现降低继电器功耗热量，同时当继电器控制的是交流电时，通过交流过零点投切继电器，可以避免触点拉弧损坏继电器，大大提升继电器的寿命。

本发明实施例第一方面提供了一种继电器驱动电路，可包括：

微控制器、pwm驱动器和继电器；其中，

微控制器的pwm口与pwm驱动器的一端相连接；

pwm驱动器的一端与微控制器的pwm口相连接，pwm驱动器的另一端与继电器相连接；

继电器与pwm驱动器的一端相连接。

进一步的，上述电路还包括：过零点检测器；

过零点检测器与微控制器的io口相连接。

进一步的，上述pwm驱动器包括：电阻r1、电阻r2和mos管；

电阻r1的一端与微控制器的pwm口相连接，电阻r1的另一端分别与电阻r2和mos管的g极相连接；

电阻r2与mos管并联，电阻r2的一端分别与电阻r1和mos管的g极相连接，电阻r2的另一端与mos管的d极相连接，并接地；

mos管与电阻r2并联，mos管的g极分别与电阻r1的一端和电阻r2的一端相连接，mos管的d极与电阻r2的另一端相连接，并接地，mos管的s极与继电器的一端相连接。

本发明实施例第二方面提供了一种继电器低功耗方法，采用上述继电器驱动电路降低继电器功耗，可包括：

检测当前是否存在针对继电器的投切需求；

当检测到投切需求时，基于过零点检测器检测的过零信号控制投切时间，控制pwm驱动器驱动mos管控制继电器投切；

控制pwm驱动器输出一定频率及占空比的pwm信号，驱动mos管控制继电器投切降低功耗。

进一步的，上述基于过零点检测器检测的过零信号控制投切时间，包括：

当投切需求为继电器吸合需求时，此时时间点为t0，基于过零点检测器产生过零信号生成投切时间点t1，在t1时刻发送pwm驱动信号吸合继电器；

当投切需求为继电器维持需求时，基于pwm控制器输出t1～t2为1s的100％占空比pwm波使继电器达到吸合稳态，然后输出t2～t3时间的一定频率及占空比的pwm波使继电器保持吸合状态。

当投切需求为继电器断开需求时，此时时间点为t3，基于过零点检测器产生过零信号生成投切时间点t4，在t4时刻发送低电平信号断开继电器。

进一步的，上述时间点t1为，pwm驱动器发出pwm信号驱动mos管控制继电器吸合的时间，时间t2～t3为继电器吸合稳定后维持吸合状态的时间，时间点t4为继电器断开，pwm驱动器发送低电平信号断开继电器。

进一步的，上述投切需求与投切时间相对应的pwm信号，控制pwm驱动器驱动继电器降低功耗，包括：

基于pwm口输出第一控制信号驱动pwm驱动器的mos管为继电器提供第一工作电压，使继电器达到吸合稳态，第一工作电压的维持时间为第一控制时间t1；

基于pwm口输出第二控制信号驱动pwm驱动器的mos管为继电器提供第二工作电压，使继电器保持稳定吸合状态，第二工作电压的维持时间为第二控制时间t2。

进一步的，上述第一控制信号为100％占空比的pwm驱动信号。

进一步的，上述第二控制信号为频率为10khz-20khz且80～40％占空比的pwm信号。

进一步的，上述第一工作打压大于第二工作电压。

在本发明的有益效果如下：

本发明基于继电器在吸合之后，只需要一个很小的电压即可保持吸合状态的特征，提出一种低功耗继电器控制保护电路，其基本原理通过降低继电器吸合之后的额定电压，来实现降低继电器功耗热量，无需通过其他增加电路降低了继电器的保持电压，节省了电路成本，同时继电器功耗降低，发热量减小，大大增加了继电器的使用寿命以及减小了发热对其他电子元器件的影响。同时当继电器控制的是交流电时，通过交流过零点投切继电器，避免了触点拉弧损坏继电器，大大提升了继电器的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种继电器驱动电路示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种继电器驱动电路示意图；

图3是本发明实施例提供的一种继电器低功耗方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的继电器控制时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，术语“第一”和“第二”仅是为了区别命名，并不代表数字的大小或者排序。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

如图1所示，继电器保护电路至少可以包括微控制器1、pwm驱动器2和继电器3。

具体实现中，微控制器1的pwm口与pwm驱动器2的一端相连接。

进一步的，pwm驱动器2的一端与微控制器1的pwm口相连接，pwm驱动器2的另一端与继电器3相连接；

进一步的，继电器3与pwm驱动器2的一端相连接。

可以理解的是，上述微控制器1可以是mcu微控制单元，包括pwm接口和io接口。驱动器2用于根据微控制器1的控制指令控制继电器的吸合或者保持状态。

优选的，上述继电器保护电路如图2所示还可以包括过零点检测器4，多零点检测器4与微控制器1的io口相连接，微控制器1可以通过该过零点检测器4来控制继电器3投切的时间。

需要说明的是，上述驱动器2可以包括电阻r1、电阻r2和mos管，其中，r2与mos管为并联关系，r1的一端与微控制器1的pwm口相连接，电阻r1的另一端分别与电阻r2和mos管的g极相连接，电阻r2的一端分别与电阻r1和mos管的g极相连接，电阻r2的另一端与mos管的d极相连接，并接地，mos管与电阻r2并联，mos管的g极分别与电阻r1的一端和电阻r2的一端相连接，mos管的d极与电阻r2的另一端相连接，并接地，mos管的s极与继电器3的一端相连接。

可以理解的是，本申请中的继电器3和过零点检测器4的所包括的具体元件与现有的继电器和过零点检测器构造一致，此处不再赘述。

本发明基于继电器在吸合之后，只需要一个很小的电压即可保持吸合状态的特征，提出一种低功耗继电器控制保护电路，其基本原理通过降低继电器吸合之后的额定电压，来实现降低继电器功耗热量，无需通过其他增加电路降低了继电器的保持电压，节省了电路成本，同时继电器功耗降低，发热量减小，大大增加了继电器的使用寿命以及减小了发热对其他电子元器件的影响。同时当继电器控制的是交流电时，通过交流过零点投切继电器，避免了触点拉弧损坏继电器，大大提升了继电器的寿命。

请参见图3为本发明实施例提供的继电器低功耗方法的流程示意图，至少可以包括以下步骤：

需要说明的是，该继电器低功耗方法是基于上述继电器驱动电路实现的。

s101，检测当前是否存在针对继电器的投切需求。

可以理解的是，上述微控制器即mcu可以检测当前是否存在针对继电器的投切需求，该需求可以是将继电器从断开状态变为吸合状态，或者是从吸合状态变为稳定吸合状态，或者从稳定吸合变为断开状态，需要说明的是，上述吸合状态可以是继电器吸合稳定前的过程。

s102，当检测到投切需求时，基于过过零点检测器生成的过零信号控制继电器投切时间。

具体的，上述微控制器在检测到投切需求时，基于过过零点检测器生成的过零信号控制继电器投切时间。

例如，投切需求为继电器吸合需求时，此时时间点为t0，微控制器可以通过过零点检测器产生过零信号生成投切时间点t1如图4所示，该投切时间点t1可以视交流正弦波经过零点所需的时间来定，通常该时间的范围在0-10毫秒之间，例如，可以是5毫秒。该控制时间为一个不确定的数，具体需要看当前交流正弦波距过零点的时间而定。当投切需求为继电器维持需求时，微控制器可以基于pwm控制器输出t1～t2为1s的100％占空比pwm波使继电器达到吸合稳态，然后输出t2～t3时间的一定频率及占空比的pwm波使继电器保持吸合状态。当投切需求为继电器断开需求时，此时时间点为t3，微控制器可以基于过零点检测器产生过零信号生成投切时间点t4，在t4时刻发送低电平信号断开继电器。

s103，pwm控制器输出相对应的pwm信号控制继电器工作电压。

具体的，微控制器可以输出一定频率及占空比的pwm信号，驱动mos管控制继电器，例如，基于pwm口输出第一控制信号驱动pwm驱动器的mos管为继电器提供第一工作电压，使继电器完成吸合，可以理解的是，上述第一工作电压的维持时间为第一控制时间t1，举例说明，微控制器可以通过pwm口输出1秒100％占空比的pwm驱动信号，驱动mos管导通，继电器完成吸合。可选的，微控制器还可以基于pwm口输出第二控制信号驱动pwm驱动器的mos管为继电器提供第二工作电压，使继电器保持稳定的吸合状态，可以理解的是，上述第二工作电压的维持时间为第二控制时间t2，举例说明，微控制器可以在继电器吸合稳定后，不再输出100％占空比的pwm信号，而是输出10khz-20khz频率的40％左右(这个视继电器保持电压而定)占空比的pwm信号使继电器保持吸合的状态。可以理解的是，上述第一工作电压远大于第二工作电压。

需要说明的是，前期输出的100％占空比的pwm信号可以消除初期触头吸合后的振动，可以用较大的电磁力将继电器内动静触头表面接触达到最佳效果，获得较低的接触电阻，后期出处占空比较少的pwm信号，只要能维持继电器稳定的吸合状态即可。

需要说明的是，当继电器控制的是交流电时，可以通过交流过零点投切继电器，避免触电拉弧损坏继电器，提升继电器的寿命。

本发明基于继电器在吸合之后，只需要一个很小的电压即可保持吸合状态的特征，提出一种低功耗继电器控制保护电路，其基本原理通过降低继电器吸合之后的额定电压，来实现降低继电器功耗热量，无需通过其他增加电路降低了继电器的保持电压，节省了电路成本，同时继电器功耗降低，发热量减小，大大增加了继电器的使用寿命以及减小了发热对其他电子元器件的影响。同时当继电器控制的是交流电时，通过交流过零点投切继电器，避免了触点拉弧损坏继电器，大大提升了继电器的寿命。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。