继电器驱动电路及电源分配器的制作方法

1.本技术属于继电器控制技术领域，尤其涉及一种继电器驱动电路及电源分配器。


背景技术：

2.对于车载pdu(power distribution unit，电源分配单元)继电器的线圈驱动，通常会做一些节能设计，其工作原理为：在继电器需要吸合时提供一个较大的吸合电流，在继电器吸合稳定后切换到一个较小的保持电流，从而达到节能的效果。为了达到继电器驱动的节能效果，常用的方法为在继电器内部集成两个线圈(启动线圈和保持线圈)，通过双线圈的切换来达到节能的效果。
3.由于双线圈的继电器生产难度较大，成本较高。因此，采用双线圈的继电器实现节能效果，会造成继电器驱动装置成本增高的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种继电器驱动电路及电源分配器，可以解决采用双线圈的继电器造成继电器驱动装置成本增高的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种继电器驱动电路，包括：
6.延时模块，用于根据供电电源提供的电压信号输出第一信号，并在预设时间后输出第二信号；以及
7.节能模块，与所述延时模块电连接，用于根据所述第一信号为所述继电器线圈提供第一驱动电流，根据所述第二信号为所述继电器线圈提供第二驱动电流；其中，所述第一驱动电流大于所述第二驱动电流。
8.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述延时模块包括：
9.延时单元，用于根据所述电压信号输出第一电压，并在预设时间后输出第二电压；
10.分压单元，用于根据所述电压信号输出第三电压；以及
11.比较单元，分别与所述延时单元、所述分压单元和所述节能模块电连接，用于根据所述第一电压和所述第三电压输出所述第一信号给所述节能模块，根据所述第二电压和所述第三电压输出所述第二信号给所述节能模块。
12.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述延时单元包括第三电阻和第四电容；
13.所述第三电阻的第一端用于与所述供电电源电连接，所述第三电阻的第二端分别与所述比较单元和所述第四电容的第一端电连接，所述第四电容的第二端接地。
14.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述分压单元包括第四电阻和第五电阻；
15.所述第四电阻的第一端用于与所述供电电源电连接，所述第四电阻的第二端分别与所述比较单元和所述第五电阻的第一端电连接，所述第五电阻的第二端接地。
16.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述比较单元包括比较器和第六电阻；
17.所述比较器的同相输入端分别于所述第六电阻的第一端和所述第五电阻的第一端电连接，所述比较器的反相输入端与所述第四电容的第一端电连接，所述比较器的输出
端分别与所述第六电阻的第二端和所述节能模块电连接。
18.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述延时模块还包括第七电阻和第八电阻；
19.所述第七电阻的第一端与所述比较器的输出端电连接，所述第七电阻的第二端分别与所述第八电阻的第一端和所述节能模块电连接，所述第八电阻的第二端接地。
20.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述节能模块包括第一开关单元和限流单元，所述第一开关单元与所述延时模块电连接，所述第一开关单元与所述限流单元并联，所述限流单元与所述继电器线圈串联；
21.所述第一开关单元用于根据所述第一信号导通，以短路所述限流单元；所述第一开关单元还用于根据所述第二信号断开，以使所述限流单元与所述继电器线圈串联。
22.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一开关单元包括第一开关管；
23.所述第一开关管的栅极与所述延时模块电连接，所述第一开关管的源极和漏极分别与所述限流单元的两端电连接。
24.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述限流单元包括多个串并联的电阻。
25.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述节能模块包括第二开关单元和供电单元，所述第二开关单元分别与所述延时模块、所述供电电源和所述继电器线圈的第一端电连接，所述供电单元与所述继电器线圈的第一端电连接；
26.所述第二开关单元用于根据所述第一信号导通，以使所述供电电源为所述继电器线圈提供第一驱动电流；所述第二开关单元还用于根据所述第二信号断开，以使所述供电单元为所述继电器线圈提供第二驱动电流。
27.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第二开关单元包括三极管、第二开关管和第十二电阻；
28.所述三极管的基极与所述延时模块电连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极分别与所述第十二电阻的第一端和所述第二开关管的栅极电连接；所述第二开关管的源极分别与所述第十二电阻的第二端和所述供电电源电连接，所述第二开关管的漏极与所述继电器线圈的第一端电连接。
29.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述供电单元包括电压源和第十三电阻；
30.所述第十三电阻的第一端与所述电压源电连接，所述第十三电阻的第二端与所述继电器线圈的第一端电连接。
31.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述继电器驱动电路还包括电压转换模块，所述电压转换模块串接在所述供电电源与所述延时模块之间；
32.所述电压转换模块用于将所述供电电源输出的电压信号转换为适用于所述延时模块的预设电压信号。
33.第二方面，本技术实施例提供了一种电源分配器，包括继电器、电路板和第一方面任一项所述的继电器驱动电路，所述继电器驱动电路设置在所述电路板上；所述继电器驱动电路与所述继电器电连接。
34.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
35.对继电器进行驱动时，延时模块根据供电电源提供的电压信号输出第一信号，节能模块根据第一信号为继电器线圈提供第一驱动电流。在第一驱动电流的驱动下，继电器
实现吸合。
36.在预设时间后，延时模块输出的信号由第一信号改变为第二信号，节能模块根据第二信号为继电器线圈提供第二驱动电流。在第二驱动电流的驱动下，继电器可以维持吸合状态。
37.由于第一驱动电流大于第二驱动电流，因此，本技术实施例的继电器驱动电路能够实现对单线圈继电器大电流驱动吸合与小电流维持吸合状态，从而达到节能的效果。相对于传统的继电器驱动电路需要使用双线圈继电器，本技术实施例的继电器驱动电路可以实现对单线圈继电器的节能驱动，具有生产设计成本低的特点。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1是本技术一实施例提供的继电器驱动电路的原理框图；
40.图2是本技术一实施例提供的继电器驱动电路的电路连接示意图；
41.图3是本技术另一实施例提供的继电器驱动电路的电路连接示意图；
42.图4是本技术另一实施例提供的继电器驱动电路的电路连接示意图；
43.图5是本技术另一实施例提供的继电器驱动电路的电路连接示意图。
具体实施方式
44.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
45.在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
46.图1示出了本技术一实施例提供的继电器驱动电路的原理框图。参见图1所示，继电器驱动电路包括延时模块100和节能模块200。
47.其中，延时模块100的第一端与供电电源300电连接，延时模块100的第二端与节能模块200的第一端电连接。节能模块200的第二端通过继电器线圈400与供电电源300电连接，节能模块200的第三端接地。
48.具体地，对继电器进行驱动时，延时模块100根据供电电源300提供的电压信号输出第一信号，节能模块200根据第一信号为继电器线圈400提供第一驱动电流。在第一驱动电流的驱动下，继电器实现吸合。
49.在预设时间后，延时模块100输出的信号由第一信号改变为第二信号，节能模块200根据第二信号为继电器线圈400提供第二驱动电流。在第二驱动电流的驱动下，继电器可以维持吸合状态。
50.由于第一驱动电流大于第二驱动电流，因此，本技术实施例的继电器驱动电路能够实现对单线圈继电器大电流驱动吸合与小电流维持吸合状态，从而达到节能的效果。相对于传统的继电器驱动电路需要使用双线圈继电器，本技术实施例的继电器驱动电路可以实现对单线圈继电器的节能驱动，具有生产设计成本低的特点。
51.图2示出了本技术一实施例提供的继电器驱动电路的电路连接示意图。参见图2所示，延时模块100包括延时单元101、分压单元102和比较单元103。
52.其中，延时单元101的第一端与供电电源300电连接，延时单元101的第二端与比较单元103的第一输入端电连接。分压单元102的第一端与供电电源300电连接，分压单元102的第二端与比较单元103的第二输入端电连接。比较单元103的输出端与节能模块200电连接。
53.具体地，延时单元101根据电压信号输出第一电压，并在预设时间后输出第二电压。分压单元102根据电压信号输出第三电压。比较单元103根据第一电压和第三电压输出第一信号给节能模块200，根据第二电压和第三电压输出第二信号给节能模块200。
54.示例性的，如图2所示，延时单元101包括第三电阻r3和第四电容c4，第三电阻r3的第一端用于与供电电源300电连接，第三电阻r3的第二端分别与比较单元103和第四电容c4的第一端电连接，第四电容c4的第二端接地。
55.具体地，当供电电源300开启供电时，供电电源300通过第三电阻r3对第四电容c4进行充电，此时，第四电容c4第一端输出的第一电压为低电平信号。随着第四电容c4充电的进行，最终第四电容c4第一端输出的第二电压等于供电电源300的电压。
56.示例性的，如图2所示，分压单元102包括第四电阻r4和第五电阻r5。第四电阻r4的第一端用于与供电电源300电连接，第四电阻r4的第二端分别与比较单元103和第五电阻r5的第一端电连接，第五电阻r5的第二端接地。
57.具体地，第四电阻r4和第五电阻r5构成分压电路，对供电电源300输出的电压信号进行分压，分压后第五电阻r5的第一端输出第三电压，第三电压大于第一电压，第三电压小于第二电压。
58.示例性的，如图2所示，比较单元103包括比较器u2和第六电阻r6，比较器u2的同相输入端分别于第六电阻r6的第一端和第五电阻r5的第一端电连接，比较器u2的反相输入端与第四电容c4的第一端电连接，比较器u2的输出端分别与第六电阻r6的第二端和节能模块200电连接。
59.具体地，供电电源300开启供电时，第四电容c4第一端输出第一电压给比较器u2的反向输入端，第五电阻r5的第一端输出第三电压给比较器u2的同向输入端，由于第一电压小于第三电压，此时比较器u2输出的第一信号为高电平信号。
60.在预设时间后，第四电容c4第一端输出第二电压给比较器u2的反向输入端，由于第二电压大于第三电压，此时比较器u2输出的第二信号为高电平信号。
61.示例性的，如图2所示，延时模块100还包括第七电阻r7和第八电阻r8，第七电阻r7的第一端与比较器u2的输出端电连接，第七电阻r7的第二端分别与第八电阻r8的第一端和
节能模块200电连接，第八电阻r8的第二端接地。
62.具体地，第七电阻r7具有限制电流的作用，确保加载到节能模块200上的电流不会过大，起到保护电路的作用。第八电阻r8起到防止外部信号干扰第一开关单元的作用。
63.本技术的一个实施例中，如图2所示，节能模块200包括第一开关单元201和限流单元202，第一开关单元201与延时模块100电连接，第一开关单元201与限流单元202并联，限流单元202与继电器线圈400串联。
64.具体地，第一开关单元201于根据第一信号导通，使限流单元202短路，此时继电器线圈400的第一端与供电电源300电连接，另一端接地。供电回路中只有继电器线圈400，此时继电器线圈400的驱动电流为第一驱动电流。
65.在预设时间后，第一开关单元201接收到第二信号，并根据第二信号断开，此时限流单元202和继电器线圈400形成串联电路。供电回路中有继电器线圈400和限流单元202，此时继电器线圈400的驱动电流为第二驱动电流，第二驱动电流小于第一驱动电流。由此实现继电器的大电流吸合，小电流维持吸合的效果。
66.示例性的，如图2所示，第一开关单元201包括第一开关管q1。第一开关管q1的栅极与延时模块100电连接，第一开关管q1的源极和漏极分别与限流单元202的两端电连接。
67.具体地，当第一开关管q1的栅极接收到高电平的第一信号时，第一开关管q1的源极和漏极导通，此时第一开关管q1将限流单元202短路，供电电源300以较大的第一电流对继电器线圈400进行驱动，使继电器吸合。
68.在预设时间后，第一开关管q1的栅极接收到低电平信号的第二信号，第一开关管q1的源极和漏极断开，此时继电器线圈400和限流单元202形成串联电路，供电电源300以较小的第二驱动电流对继电器线圈400进行驱动，使继电器保持吸合状态。
69.本技术的一个实施例中，限流单元202包括多个串并联的电阻。设计人员可以根据实际情况，使用多个电阻进行串并联连接，以使限流单元202的总阻值满足要求。
70.示例性的，如图2所示，限流单元202包括第九电阻r9、第十电阻r10和第十一电阻r11。第九电阻r9的第一端与第一开关管q1的漏极电连接，第九电阻r9的第二端与第十电阻r10的第一端电连接。第十一电阻r11的第一端与第十电阻r10的第二端电连接，第十一电阻r11的第二端与第一开关管q1的源极电连接。
71.示例性的，继电器驱动电路还包括第一二极管d1，第一二极管d1的阳极与供电电源300电连接，第一二极管d1的阴极与继电器线圈400的第一端电连接。
72.具体地，第一二极管d1可以防止继电器线圈400上电信号的回流，保护电压转换模块不受损害，提高电路整体的稳定性。
73.示例性的，继电器驱动电路还包括双向稳压二极管dz。双向稳压二极管dz的第一端与供电电源300电连接，双向稳压二极管dz的第二端与节能模块200的输出端电连接。
74.具体地，双向稳压二极管dz可以确保供电电源300与节能模块200的输出端之间的电压差维持在稳定范围内，以确保加载在继电器线圈400上的电压为恒定电压，使继电器能够正常工作。
75.图3示出了本技术另一实施例提供的继电器驱动电路的电路连接示意图。参见图3所示，节能模块200包括第二开关单元203和供电单元204，第二开关单元203分别与延时模块100、供电电源300和继电器线圈400的第一端电连接，供电单元204与继电器线圈400的第
一端电连接。
76.其中，第二开关单元203根据第一信号导通，以使供电电源300为继电器线圈400提供第一驱动电流。第二开关单元203根据第二信号断开，以使供电单元204为继电器线圈400提供第二驱动电流。由于第一驱动电流大于第二驱动电流，因此可以实现对继电器大电流驱动吸合，小电流保持吸合状态的效果。
77.示例性的，如图3所示，第二开关单元203包括三极管q3、第二开关管q2和第十二电阻r12。三极管q3的基极与延时模块100电连接，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极分别与第十二电阻r12的第一端和第二开关管q2的栅极电连接。第二开关管q2的源极分别与第十二电阻r12的第二端和供电电源300电连接，第二开关管q2的漏极与继电器线圈400的第一端电连接。
78.具体地，当三极管q3的基极接收到高电平的第一信号时，三极管q3的集电极和发射极导通，此时第二开关管q2的源极和漏极导通，供电电源300为继电器线圈400提供第一驱动电流。
79.在预设时间后，三极管q3的基极接收到低电平的第二信号，三极管q3的集电极和发射极断开，此时第二开关管q2的源极和漏极也断开，此时供电单元204为继电器线圈400提供较小的第二驱动电流，使继电器能够保持吸合状态。
80.示例性的，如图3所示，供电单元204包括电压源vdd和第十三电阻r13。第十三电阻r13的第一端与电压源vdd电连接，第十三电阻r13的第二端与继电器线圈400的第一端电连接。
81.具体地，当第二开关单元203处于断开状态时，电压源vdd通过第十三电阻r13为继电器线圈400提供较小的第二驱动电流，使继电器能够维持吸合状态。
82.需要说明的是，可以利用供电电源300的输出端作为电压源vdd，此时电压源vdd与供电电源300的输出端电连接。也可以另外设置一个独立电源作为电压源vdd。
83.示例性的，供电单元204还包括第二二极管d2，第二二极管d2的阳极与电压源vdd电连接，第二二极管d2的阴极与第十三电阻r13的第一端电连接。
84.具体地，第二二极管d2可以防止继电器线圈400中的电流回流，对电压源vdd造成损害，从而提高电路的稳定性。
85.如图4和图5所示，继电器驱动电路还包括电压转换模块500，电压转换模块500串接在供电电源300与延时模块100之间。
86.其中，由于供电电源300提供的电压信号可能不满足延时模块100、节能模块200或继电器的需求，因此使用电压转换模块500可以将供电电源300输出的电压信号转换为适用于延时模块100、节能模块200或继电器线圈400的预设电压信号。
87.示例性的，电压转换模块500包括电压转换芯片u1，电压转换芯片u1的输入端用于与供电电源300电连接，电压转换芯片u1的输出端分别与延时模块100的输入端和继电器线圈400的第一端电连接。
88.具体地，电压转换芯片u1的输入端(vin和en)与供电电源300电连接，电压转换芯片u1的输出端(vout)分别与延时模块100和继电器线圈400的第一端电连接。
89.具体地，电压转换芯片u1可以将供电电源300的电压转换为预设电压信号，为继电器线圈400提供电能，同时也为延时模块100提供逻辑信号和电能。
90.如图5所示，电压转换芯片u1输出端(vdd)可以作为供电单元204中的电压源vdd为继电器线圈400提供电能，以使继电器线圈400维持闭合状态。
91.需要说明的是，电压转换芯片u1可以根据实际情况选取具体的型号，以满足电路的需求，例如电压转换芯片u1选用dc/dc电压转换芯片。
92.本技术的一个实施例中，电压转换模块500还包括第一电容c1和第三电容c3。
93.其中，第一电容c1的第一端与电压转换芯片u1的输入端电连接，第三电容c3的第一端与电压转换芯片u1的输出端电连接，第一电容c1的第二端和第三电容c3的第二端均接地。
94.具体地，第一电容c1可以起到滤波作用，可以过滤供电电源300输出的电压信号，去除其中的交流杂质信号。为了提高过滤效果，还可以将多个电容与第一电容c1并联。例如，第一电容c1与第二电容c2并联，第一电容c1和第二电容c2共同作用，过滤供电电源300输出的电压信号，去除其中的交流杂质信号。第三电容c3可以起到滤波作用，可以过滤电压转换芯片u1输出的预设电压信号，去除其中的交流杂质信号。
95.本技术还公开了一种电源分配器(pdu)，包括继电器、电路板和上述所述的继电器驱动电路，继电器驱动电路设置在电路板上，继电器驱动电路与继电器电连接。本技术实施例提供的电源分配器可以实现对单线圈继电器的大电流驱动吸合与小电流维持吸合状态，达到节能的效果。本技术实施例的电源分配器不需要使用高成本的双线圈继电器，使用普通单线圈继电器即可以实现节能的驱动，从而降低了电源分配器的设计生产成本。
96.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。