[发明专利]一种直流电磁式继电器驱动电路及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子设备设计制造领域，具体涉及一种用于供电通断、信号控制的直流电磁式继电器驱动电路及其驱动方法。

背景技术

继电器有电磁式继电器和固态继电器(半导体器件)之分。电磁式继电器根据其继电器线圈需要的电流特性，又分为交流电磁式继电器和直流电磁式继电器两种。本文讨论的是对直流电磁式继电器的控制。

在电能与电源变换和信号的控制等方面，经常用到直流电磁式继电器和接触器，用于控制大电流信号的通断或起到信号电气隔离的作用。

直流电磁式继电器结构如图1所示，包含：外框1、弹簧2、衔铁3、电磁铁4以及触点等部分。其中，触点包括公共端触点COM、常开触点NO以及常闭触点NC。

要使直流电磁式继电器动作，需要在电磁铁线圈施加直流电压,从而在电磁铁线圈上产生电流，当电流达到一定数值电磁铁吸引衔铁带动触点动作。

由于直流电压加在线圈两端时，产生的电流是由电磁铁上的铜线圈的电阻决定的。由于铜的电阻率很小，为降低线圈损耗，线圈的制作必然是细线多圈，这样一来，继电器的电磁铁，实际上形成了电感。

传统的继电器驱动电路如图2所示，该驱动电路主要由驱动晶体管器件V1和泄流二极管D1组成。驱动晶体管器件V1为线圈通电提供电流通路，泄流二极管D1为线圈断电提供电流泄放通路。

但由于线圈电感的存在，在闭合和断开时，线圈电感抑制电流的变化，使吸合合断开延时加大。因此传统的电磁式继电器驱动电路吸合和断开速度慢，存在不足。

电磁式继电器工作延时可带来如下损害：

(1)延时过程会使继电器触点处于过渡状态，在功率电路中会造成继电器触点拉弧时间增长，使继电器动作损耗加大，加剧触点老化，从而影响继电器寿命。

(2)电磁式继电器在用作电源切换开关时，吸合延时大于10毫秒会造成用电设备断电；断开延时过大会造成保护速度变慢，并联使用时甚至引起电气短路。

(3)电磁式继电器在用作信号切换时，延时过大会造成信号传送的实时性变差，影响信号传送性能。

因此，如何提高电磁式继电器的吸合和断开速度，延长继电器寿命，提高电器设备的可靠性，减少信号传送延时，是有待解决的问题。

发明内容

基于现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种直流电磁式继电器驱动电路及其驱动方法，以解决现有技术中电磁式继电器驱动过程存在的一个或更多个所述技术问题。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种直流电磁式继电器的驱动电路，所述继电器驱动电路包括：电压源、闭合电路和功耗抑制电路，继电器置于所述电压源和闭合电路之间，所述功耗抑制电路置于所述电压源和所述继电器之间；

其中，所述电压源用于提供高于继电器线圈的额定电压值的直流供电电压；

所述闭合电路包括驱动晶体管，该晶体管基于用于闭合所述继电器的驱动控制信号而导通，从而为所述继电器线圈通电提供电流通路；

所述功耗抑制电路包括储能电容器和功耗抑制电阻，所述储能电容器用于在所述驱动晶体管导通前储存所述供电电压，并在所述驱动晶体管导通后向所述继电器线圈释放所存储的电压，所述功耗抑制电阻被设置为使得在线圈电流达到额定值后，抑制线圈电压不超过额定值。

优选地，所述驱动电路还包括关断电路，所述关断电路用于在所述驱动晶体管基于用于断开所述继电器的驱动控制信号而断开后，向所述继电器线圈施加反向电压，控制继电器线圈电流的下降，从而关断所述继电器。

优选地，所述闭合电路还包括与所述驱动晶体管串联的限流电阻。

优选地，所述功耗抑制电阻与所述继电器串联连接，所述储能电容器一端连接于所述功耗抑制电阻与所述继电器之间，另一端接地。

优选地，所述功耗抑制电阻的阻值满足如下公式：其中，R1为所述功耗抑制电阻的阻值，Uc为供电电压，Un为继电器额定线圈电压，Rn为线圈的直流电阻值。

优选地，R1＝1.5Rn，但并不限于该示例。

优选地，所述关断电路包括反压嵌位二极管，所述反压嵌位二极管的稳压值大于或等于所述供电电压。

优选地，所述反压嵌位二极管的一段连接在所述闭合电路的晶体管与所述继电器之间，另一端接地。

根据另一方面，本发明还提供一种驱动直流电磁式继电器的方法，该方法包括以下步骤：

通过电压源提供高于继电器线圈的额定电压值的直流供电电压；