双稳态继电器激励装置及电子设备的制作方法

本实用新型涉及自动化控制领域，尤其是涉及一种双稳态继电器激励装置及电子设备。

背景技术：

目前，在通信设备中通常需要对信号进行安全备份，这个功能可以由切换器来完成，而切换器的设计一般由继电器来实现。其中，双稳态继电器应用较多。所谓的双稳态继电器是通过电流方向的转换来实现继电器的动作转换，进而实现信号的切换。继电器需要由继电器激励装置激励，现有技术中的双稳态继电器激励装置存在以下缺点：当双稳态继电器的动作电压要求较大且继电器内阻较大时，为了满足双稳态继电器的切换电压，激励装置内的电阻阻值需要很小，这样会导致电阻的功率较大，并且发热情况严重，更甚者由于电阻的长期发热导致激励装置损坏，安全性差。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种双稳态继电器激励装置及电子设备，以解决现有技术中的继电器激励装置内的电阻阻值小导致功率较大和发热情况严重的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种双稳态继电器激励装置，包括：所述装置设置于处理模块和双稳态继电器之间，所述装置包括：复位切换电路和置位切换电路；

所述复位切换电路与所述处理模块的第一输出端连接，用于当检测所述处理模块的第一输出端输出的第一电平信号时，输出第一电压值；

所述置位切换电路与所述处理模块的第二输出端连接，用于当检测所述处理模块的第二输出端输出的第二电平信号时，输出第二电压值；

所述双稳态继电器的复位端与所述复位切换电路连接，所述双稳态继电器的置位端与所述置位切换电路连接，用于当所述第一电压值大于所述第二电压值时，所述双稳态继电器切换为复位状态；当所述第一电压值小于所述第二电压值时，所述双稳态继电器切换为置位状态。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述复位切换电路包括：第一三极管、第二三极管、第一场效应管、第二场效应管、第二电阻、第四电阻和第九电阻；

所述第一三极管的基极与所述处理模块的第一输出端连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极分别与所述第二三极管的基极和所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端和所述第二三极管的集电极均与电源端连接，所述第二三极管的发射极分别与所述第一场效应管的栅极、所述第二场效应管的漏极和所述双稳态继电器的复位端连接，所述第一场效应管的漏极分别与所述第四电阻的一端、所述第九电阻的一端和所述第二场效应管的栅极连接，所述第四电阻的另一端与所述电源端连接，所述第九电阻的另一端、所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极均接地。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述复位切换电路还包括：第一电阻；

所述第一电阻设置于所述第一三极管的基极与所述处理模块的第一输出端之间。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述复位切换电路还包括：第三电阻；

所述第三电阻设置于所述第二三极管的发射极分别与所述第一场效应管的栅极之间。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述置位切换电路包括：第三三极管、第四三极管、第三场效应管、第四场效应管、第六电阻、第八电阻和第十电阻；

所述第三三极管的基极与所述处理模块的第二输出端连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极分别与所述第四三极管的基极和所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端和所述第四三极管的集电极均与所述电源端连接，所述第四三极管的发射极分别与所述第三场效应管的栅极、所述第四场效应管的漏极和所述双稳态继电器的置位端连接，所述第三场效应管的漏极分别与所述第八电阻的一端、所述第十电阻的一端和所述第四场效应管的栅极连接，所述第八电阻的另一端与所述电源端连接，所述第十电阻的另一端、所述第三场效应管的源极和所述第四场效应管的源极均接地。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述置位切换电路还包括：第五电阻和第七电阻；

所述第五电阻设置于所述第三三极管的基极与所述处理模块的第二输出端之间；

所述第七电阻设置于所述第四三极管的发射极分别与所述第三场效应管的栅极之间。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一三极管、所述第二三极管、所述第三三极管和所述第四三极管均为NPN型三极管。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管和所述第四场效应管均为N沟道场效应管。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述处理模块包括中央处理器、复杂可编程逻辑器、现场可编程门阵列和开关。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种电子设备，包括第一方面所述的双稳态继电器激励装置。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型实施例提供的一种双稳态继电器激励装置，复位切换电路检测所述处理模块的第一输出端输出的第一电平信号，输出第一电压值；置位切换电路检测所述处理模块的第二输出端输出的第二电平信号，输出第二电压值；所述双稳态继电器的复位端与所述复位切换电路连接，所述双稳态继电器的置位端与所述置位切换电路连接，用于当所述第一电压值大于第二电压值时，所述双稳态继电器切换为复位状态；当所述第一电压值小于第二电压值时，所述双稳态继电器切换为置位状态。本实用新型实施例提供的一种双稳态继电器激励装置，可以实现双稳态继电器置位和复位状态的正常切换，且与传统激励装置相比功耗更低，电路相关器件运行更加安全。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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所述的双稳态继电器激励装置的结构图；

图2为本实用新型实施例所述的双稳态继电器激励装置的电路原理图；

图3为本实用新型实施例所述的双稳态继电器被置位时激励装置的等效电路图；

图4为本实用新型实施例所述的双稳态继电器被复位时激励装置的等效电路图。

图标：

100-处理模块；200-双稳态继电器激励装置；210-复位切换电路；210-置位切换电路；300-双稳态继电器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前，现有技术中的双稳态继电器激励装置存在以下缺点：当双稳态继电器的动作电压要求较大且继电器内阻较大时，为了满足双稳态继电器的切换电压，激励装置内的电阻阻值需要很小，这样会导致电阻的功率较大，并且发热情况严重，更甚者由于电阻的长期发热导致激励装置损坏，安全性差，基于此，本实用新型实施例提供的一种双稳态继电器激励装置，可以实现双稳态继电器置位和复位状态的正常切换，且与传统激励装置相比功耗更低，电路相关器件运行更加安全。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种双稳态继电器激励装置进行详细介绍。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，一种双稳态继电器激励装置200，所述装置200设置于处理模块100和双稳态继电器300之间，所述装置200包括：复位切换电路210和置位切换电路220。

所述复位切换电路210与所述处理模块100的第一输出端连接，用于当检测所述处理模块100的第一输出端输出的第一电平信号时，输出第一电压值。

所述置位切换电路220与所述处理模块100的第二输出端连接，用于当检测所述处理模块100的第二输出端输出的第二电平信号时，输出第二电压值。

具体的，所述处理模块100用于同时输出具有一定差值的一个高电平信号和一个低电平信号，或者输出两个相位相反的控制信号，例如，数字电路中的“0”和“1”高低电平。所述处理模块100可以为中央处理器(CPU)、复杂可编程逻辑器(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)和开关等的任意一种，但不仅限于这些电子器件。

所述双稳态继电器300的复位端与所述复位切换电路210连接，所述双稳态继电器300的置位端与所述置位切换电路220连接，用于当所述第一电压值大于所述第二电压值时，所述双稳态继电器300切换为复位状态；当所述第一电压值小于所述第二电压值时，所述双稳态继电器300切换为置位状态。

具体的，当所述第一电压值大于所述第二电压值，且所述第一电压值和所述第二电压值之间差值大于所述双稳态继电器300的切换电压时，所述双稳态继电器300切换为复位状态。当所述第一电压值小于所述第二电压值，且所述第二电压值和所述第一电压值之间的差值大于所述双稳态继电器300的切换电压时，所述双稳态继电器300切换为置位状态。

如图2所示，所述复位切换电路210包括：第一三极管VT1、第二三极管VT2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第二电阻R2、第四电阻R4和第九电阻R9。

所述第一三极管VT1的基极与所述处理模块100的第一输出端连接，所述第一三极管VT1的发射极接地，所述第一三极管VT1的集电极分别与所述第二三极管VT2的基极和所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端和所述第二三极管VT2的集电极均与电源端VCC连接，所述第二三极管VT2的发射极分别与所述第一场效应管Q1的栅极、所述第二场效应管Q2的漏极和所述双稳态继电器300的复位端连接，所述第一场效应管Q1的漏极分别与第四电阻R4的一端、所述第九电阻R9的一端和所述第二场效应管Q2的栅极连接，所述第四电阻R4的另一端与所述电源端VCC连接，所述第九电阻R9的另一端、所述第一场效应管Q1的源极和所述第二场效应管Q2的源极均接地。

所述第二电阻R2为限流电阻。所述第四电阻R4为上拉电阻，起到上拉和限流作用。所述第九电阻R9为分压电阻，用于保证所述第一场效应管Q1先于所述第二场效应管Q2导通。

所述复位切换电路210还包括：第一电阻R1和第三电阻R3。

所述第一电阻R1为限流电阻，所述第一电阻R1设置于所述第一三极管VT1的基极与所述处理模块100的第一输出端之间。

所述第三电阻R3为限流电阻，所述第三电阻R3设置于所述第二三极管VT2的发射极分别与所述第一场效应管Q1的栅极之间。

具体的，当所述处理模块100的第一输出端输出的第一电平信号为高电平时，所述第一三极管VT1导通，所述第二三极管VT2不导通，所述第一场效应管Q1不导通，所述第二场效应管Q2导通，由于第二场效应管Q2导通后源级和漏极的电压差几乎为0，因此所述双稳态继电器300的复位端相当于接地；当第一电平信号为低电平时，所述第一三极管VT1不导通，所述第二三极管VT2导通，所述第一场效应管Q1导通，所述第二场效应管Q2不导通，由于所述第二三极管VT2导通后集电极和发射极的电压差几乎为0，因此所述第二三极管VT2的发射极向所述双稳态继电器300的复位端输出高电平，电压值约为VCC。

如图2所示，所述置位切换电路220包括：第三三极管VT3、第四三极管VT4、第三场效应管Q3、第四场效应管Q4、第六电阻R6、第八电阻R8和第十电阻R10。

所述第三三极管VT3的基极与所述处理模块100的第二输出端连接，所述第三三极管VT3的发射极接地，所述第三三极管VT3的集电极分别与所述第四三极管VT4的基极和第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端和所述第四三极管VT4的集电极均与所述电源端VCC连接，所述第四三极管VT4的发射极分别与所述第三场效应管Q3的栅极、所述第四场效应管Q4的漏极和所述双稳态继电器300的置位端连接，所述第三场效应管Q3的漏极分别与所述第八电阻R8的一端、所述第十电阻R10的一端和所述第四场效应管Q4的栅极连接，所述第八电阻R8的另一端与所述电源端VCC连接，所述第十电阻R10的另一端、所述第三场效应管Q3的源极和所述第四场效应管Q4的源极均接地。

其中，所述第六电阻R6为限流电阻。所述第八电阻R8为上拉电阻，起到上拉和限流作用。所述第十电阻R10为分压电阻，用于保证所述第三场效应管Q3先于所述第四场效应管Q4导通。

所述置位切换电路220还包括：第五电阻R5和第七电阻R7。

所述第五电阻R5为限流电阻，所述第五电阻R5设置于所述第三三极管VT3的基极与所述处理模块100的第二输出端之间。

所述第七电阻R7为限流电阻，所述第七电阻R7设置于所述第四三极管VT4的发射极分别与所述第三场效应管Q3的栅极之间。

具体的，当所述处理模块100的第二输出端输出的第二电平信号为低电平时，所述第三三极管VT3不导通，所述第四三极管VT4导通，所述第三场效应管Q3导通，所述第四场效应管Q4不导通，所述第四三极管VT4的发射极向所述双稳态继电器300的置位端输出高电平，电压值约为VCC；当第二电平信号为高电平时，所述第三三极管VT3导通，所述第四三极管VT4不导通，所述第三场效应管Q3不导通，所述第四场效应管Q4导通，所述双稳态继电器300的置位端相当于接地。

本实用新型实施例提供的一种双稳态继电器激励装置200，同时接收所述处理模块100的两个输出端输出的一个高电平信号和一个低电平信号。当复位切换电路210检测到所述处理模块100的第一输出端输出的第一电平信号为高电平(即置位切换电路220输出的第二电平信号为低电平)时，所述双稳态继电器300的复位端相当于接地，即第一电压值为0，置位切换电路220向置位端输出的第二电压值约为电源VCC，因此所述双稳态继电器300的置位端和复位端之间的电压差值约等于VCC，所述双稳态继电器300切换为置位状态。当复位切换电路210检测到所述处理模块100的第一输出端输出的第一电平信号为低电平(即置位切换电路220输出的第二电平信号为高电平)时，复位切换电路210向所述双稳态继电器300的复位端输出的第一电压值约为电源VCC，置位端相当于接地，即第二电压值为0，因此所述双稳态继电器300复位端和置位端之间的电压差值约等于VCC，所述双稳态继电器300切换为复位状态。

与传统的双稳态继电器激励装置相比，本实用新型提供的双稳态激励装置200中的复位切换电路210和置位切换电路220同时接收一个高电平信号和一个低电平信号，最终导致双稳态继电器300复位端和置位端之间的电压差值(即控制电压)约等于VCC，也就是说继电器300两端的控制电压与装置200内的电阻不存在相互制约的关系。通过对装置200内的电阻选取合适的阻值，可以大大降低激励装置200的功耗，且降低电阻发热，从而提高双稳态继电器激励装置200的安全性。此外，本实用新型的双稳态继电器激励装置200还适用于需要高电压切换的双稳态继电器，通用性较强。

在前述实施例的基础上，在本实用新型的又一实施例中，所述第一三极管VT1、所述第二三极管VT2、所述第三三极管VT3和所述第四三极管VT4可以为NPN型三极管，也可以为N沟道场效应管。

在前述实施例的基础上，在本实用新型的又一实施例中，所述第一场效应管Q1、所述第二场效应管Q2、所述第三场效应管Q3和所述第四场效应管Q4可以为N沟道场效应管。

以下举例说明本实用新型实施例提供的双稳态继电器激励装置200的具体工作原理：

当第一电平信号为高电平，第二电平信号为低电平时，复位切换电路210中的所述第一三极管VT1导通，所述第二三极管VT2不导通，所述第一场效应管Q1不导通，所述第二场效应管Q2导通，所述双稳态继电器300的复位端相当于接地；而置位切换电路220中的所述第三三极管VT3不导通，所述第四三极管VT4导通，所述第三场效应管Q3导通，所述第四场效应管Q4不导通，所述第四三极管VT4的发射极向所述双稳态继电器300的置位端输出高电平，电压值约为VCC。因此所述双稳态继电器300的置位端和复位端的电压差约为VCC，以使所述双稳态继电器300切换为置位状态。此时的等效电路如图3所示。

当第一电平信号为低电平，第二电平信号为高电平时，复位切换电路210中的所述第一三极管VT1不导通，所述第二三极管VT2导通，所述第一场效应管Q1导通，所述第二场效应管Q2不导通，所述第二三极管VT2的发射极向所述双稳态继电器300的复位端输出高电平，电压值约为VCC；而置位切换电路220中的所述第三三极管VT3导通，所述第四三极管VT4不导通，所述第三场效应管Q3不导通，所述第四场效应管Q4导通，所述双稳态继电器300的置位端相当于接地。因此，所述双稳态继电器300的复位端和置位端的电压差约为VCC，以使所述双稳态继电器300切换为复位状态。此时的等效电路如图4所示。

本实用新型的双稳态继电器激励装置200通过电路软件仿真和实物测试，测试表明本实用新型的双稳态继电器激励装置200可以实现双稳继电器300复位和置位状态的正常切换，且与传统的激励装置相比功耗更低，电路相关器件运行更加安全。

在本实用新型的又一实施例中，还提供一种电子设备，包括如前述实施例所述的双稳态继电器激励装置200。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。