具有断电状态自复位功能的单线圈磁保持继电器驱动电路的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种单线圈磁保持继电器驱动电路。


背景技术：

2.电路的通断控制在电力电子技术领域有着广泛的应用，比如在直流侧含有电容的电力电子变流器中，电容预充电阶段通常需要串接一定的限流电阻，而在预充电结束后再将该限流电阻旁路；再比如在基于电力电子开关的有载调压领域，为了避免变压器合闸时造成电力电子开关过电压而损坏，在合闸瞬间通常需要短接相应的端子。以往的通断控制多采用接触器，但与磁保持继电器相比，相同容量下接触器的体积较大，因此近年来磁保持继电器在电力电子领域的通断控制中的应用越来越广泛。
3.然而，虽然磁保持继电器与接触器相比具有较大的体积优势，但也带来一定的不便，比如接触器在系统断电后的通断状态确定，即常闭型的触点闭合，常开型的触点断开。由于磁保持继电器通断状态的改变需要受控制信号触发，因此在系统断电后磁保持继电器只能维持在断电前一时刻的通断状态，而通常在应用时希望磁保持继电器在系统断电后的通断状态是确定的，比如电力电子变流器直流侧电容充电限流电路中一般要求断电后开关处于断开状态，而基于电力电子开关的有载调压变压器应用中可能要求断电后开关处于导通状态，这给磁保持继电器应用于电力电子系统带来很大的不便。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种具有断电状态自复位功能的单线圈磁保持继电器驱动电路，可实现断电后自行复位，使其控制更加方便。
5.本实用新型的目的是这样实现的：一种具有断电状态自复位功能的单线圈磁保持继电器驱动电路，包括电连接的电源上的第一驱动单元，第一驱动单元与第二驱动单元电连接，第二驱动单元与输出引脚电连接，所述第一驱动单元与电源之间旁接有充电单元；
6.所述第一驱动单元包括第一继电器线圈、第一继电器第一选择触点、第一继电器第二选择触点、第一控制电路，第一控制电路用以控制第一线圈得电或失电，所述第一继电器第一选择触点的常开端接电源、常闭端接地，第一继电器第二选择触点的常开端接地、常闭端接电源；
7.所述第二驱动单元包括第二继电器线圈、第二继电器第一选择触点、第二控制电路，第二控制电路用以控制第二线圈得电或失电，所述第二继电器第一选择触点的常开端接第一继电器第一选择触点的公共端；
8.所述输出引脚包括第一端子和第二端子，第一端子接第二继电器第一选择触点的公共端，第二端子接第一继电器第二选择触点的公共端。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述第一控制电路包括第一电阻、第一二极管、第一三极管，所述第一电阻、第一二极管反并联在第一继电器线圈的两端，第一电阻与第一继
电器线圈之间的电极点接电源，第一三极管短接在第一二极管与第一继电器线圈之间，第一三极管的基极作为第一控制电路的控制端；所述第二控制电路包括第二电阻、第二二极管、第二三极管，所述第二电阻、第二二极管反并联在第二继电器线圈的两端，第二电阻与第二继电器线圈之间的电极点接电源，第二三极管短接在第二二极管与第二继电器线圈之间，第二三极管的基极作为第二控制电路的控制端。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述充电单元包括第三电阻、第三二极管以及电容，第三二极管的正极接电源，负极分别接第一继电器第一选择触点的常开端和第三电阻的一端，第三电阻的另一端经电容接地。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
12.本实用新型结构简单，不仅可以实现系统正常运行时cpu对磁保持继电器的通断控制，而且具有系统断电后磁保持继电器的通断状态可自行复位的优点。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
14.图1为本实用新型的单线圈磁保持继电器驱动电路图。
15.图2为需要断电后磁保持继电器复位为导通状态时与磁保持继电器的接线图。
16.图3为需要断电后磁保持继电器复位为断开状态时与磁保持继电器的接线图。
17.图4为本实用新型在断电后磁保持继电器复位为导通状态接线方式下外部cpu对磁保持继电器状态的控制流程图。
18.图5为本实用新型在断电后磁保持继电器复位为断开状态接线方式下外部cpu对磁保持继电器状态的控制流程图。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。
20.s1第一继电器线圈，s2第二继电器线圈，6常开端，8常闭端，r1第一电阻，r2第二电阻，r3第三电阻，d1第一二极管，d2第二二极管，d3第三二极管，q1第一三极管，q2第二三极管，c电容，out1第一端子，out2第二端子；
21.如图1所示的一种具有断电状态自复位功能的单线圈磁保持继电器驱动电路，包括电连接的+24v电源上的第一驱动单元，第一驱动单元与第二驱动单元电连接，第二驱动单元与输出引脚电连接，第一驱动单元与+24v电源之间旁接有充电单元；
22.第一驱动单元包括第一继电器k1线圈s1、第一继电器k1第一选择触点、第一继电器k1第二选择触点、第一控制电路，第一控制电路用以控制第一线圈得电或失电，第一继电器k1第一选择触点的常开端6接+24v电源、常闭端8接地，第一继电器k1第二选择触点的常
开端11接地、常闭端9接+24v电源；第一控制电路包括第一电阻r1、第一二极管d1、第一三极管q1，第一电阻r1、第一二极管d1反并联在第一继电器k1线圈s1的两端，第一电阻r1与第一继电器k1线圈s1之间的电极点接+24v电源，第一三极管q1短接在第一二极管d1与第一继电器k1线圈s1之间，第一三极管q1的基极作为第一控制电路的控制端in1；
23.第二驱动单元包括第二继电器k2线圈s2、第二继电器k2第一选择触点、第二控制电路，第二控制电路用以控制第二线圈得电或失电，第二继电器k2第一选择触点的常开端6接第一继电器k1第一选择触点的公共端4；第二控制电路包括第二电阻r2、第二二极管d2、第二三极管q2，第二电阻r2、第二二极管d2反并联在第二继电器k2线圈s2的两端，第二电阻r2与第二继电器k2线圈s2之间的电极点接+24v电源，第二三极管q2短接在第二二极管d2与第二继电器k2线圈s2之间，第二三极管q2的基极作为第二控制电路的控制端in2；
24.输出引脚包括第一端子out1和第二端子out2，第一端子out1接第二继电器k2第一选择触点的公共端4，第二端子out2接第一继电器k1第二选择触点的公共端13；
25.充电单元包括第三电阻r3、第三二极管d3以及电容c，第三二极管d3的正极接+24v电源，负极分别接第一继电器k1第一选择触点的常开端6和第三电阻r3的一端，第三电阻r3的另一端经电容c接地。
26.其中，系统正常运行时+24v电源经过第三二极管d3和第三电阻r3向电容c充电，充电结束后电容c上的电压约为24v，第三二极管d3的作用是保证系统断电后切断电容c经第三电阻r3向磁保持继电器之外电路提供能量的路径，保证电容c上的储能最大限度地用于磁保持继电器的状态复位，减小对储能电容c容量的要求。具有两组转换功能的第一继电器k1中的另一组常闭触点11与控制地相连；另外两组对应的触点8脚和9脚分别与控制地和+24v驱动电源相连，系统正常运行时，外部cpu通过调节in2输入引脚的高低电平状态即可控制具有两组转换功能的第一继电器k1中公共触点4和13之间的电压分别为+24v或-24v。具有两组转换功能的第一继电器k1中公共触点4与具有两组转换功能的第二继电器k2中的一组常闭触点串联后连接至驱动电路的输出引脚out1，具有两组转换功能的第一继电器k1中公共触点13连接至驱动电路的输出引脚out2。
27.根据实际应用中的不同需求，本实用新型所述的一种可实现单线圈磁保持继电器断电后状态自复位功能的驱动电路与单线圈磁保持继电器控制端有两种连接方式。当需要断电后磁保持继电器复位为导通状态时驱动电路与磁保持继电器控制端的接线方式如图2所示，即驱动电路的out1脚与磁保持继电器的导通引脚相连，out2与磁保持继电器的断开引脚相连。其断电复位原理为：系统正常运行时为电容c充电，当系统断电后驱动电路失去+24v电源，因此具有两组转换功能的第一继电器k1和第二继电器k2线圈均失电，k1和k2各触点的状态即为图2中所示的状态，此时电容c和r3、经第一继电器k1的触点6和触点4、第二继电器k2的触点6和触点4、磁保持继电器导通引脚、磁保持继电器断开引脚构成放电回路，将磁保持继电器的状态调整至导通状态。当需要断电后磁保持继电器复位为断开状态时驱动电路与磁保持继电器控制端的接线方式如图3所示，即驱动电路的out1脚与磁保持继电器的断开引脚相连，out2与磁保持继电器的导通引脚相连。其断电复位原理为：系统正常运行时为电容c充电，当系统断电后驱动电路失去+24v电源，因此具有两组转换功能的第一继电器k1和k2线圈均失电，k1和k2各触点的状态即为图3中所示的状态，此时电容c和r3、经第一继电器k1的触点6和触点4、第二继电器k2的触点6和触点4、磁保持继电器断开引脚、磁保持
继电器导通引脚构成放电回路，将磁保持继电器的状态调整至断开状态。
28.如图4所示，为本实用新型在断电后磁保持继电器复位为导通状态，即图2所示接线方式下系统正常运行时外部cpu对磁保持继电器状态的控制流程图；当外部cpu判断有导通指令时，首先将in2置为高电平，第一继电器k1线圈失电，再将in1置为高电平，第二继电器k2线圈失电，此时+24v驱动电源经第三二极管d3、第一继电器k1的6脚和4脚、第二继电器k2的6脚和4脚、磁保持继电器的导通引脚和磁保持继电器的断开引脚回到控制电源地，经过约200ms延时后磁保持继电器为导通状态，最后将in1设为低电平，k2线圈通电，断开第二继电器k2的4脚和6脚，避免控制电压长时间施加到磁保持继电器的控制端，造成磁保持继电器损坏；当外部cpu判断有断开指令时，首先将in2设为低电平，第一继电器k1线圈通电，再将in1置为高电平，第二继电器k2线圈失电，此时+24v驱动电源经第一继电器k1的9脚和13脚、磁保持继电器的断开引脚、磁保持继电器的导通引脚、第二继电器k2的4脚和6脚、第一继电器k1的4脚和8脚回到控制电源地，经过约200ms延时后磁保持继电器为关断状态，最后将in1设为低电平，k2线圈通电，断开第二继电器k2的4脚和6脚，避免控制电压长时间施加到磁保持继电器的控制端，造成磁保持继电器损坏。
29.如图5所示，为本实用新型在断电后磁保持继电器复位为断开状态，即图3所示接线方式下系统正常运行时外部cpu对磁保持继电器状态的控制流程图；当外部cpu判断有导通指令时，首先将in2设为低电平，第一继电器k1线圈通电，再将in1置为高电平，第二继电器k2线圈失电，此时+24v驱动电源经第一继电器k1的9脚和13脚、磁保持继电器的导通引脚、磁保持继电器的断开引脚、第二继电器k2的4脚和6脚、第一继电器k1的4脚和8脚回到控制电源地，经过约200ms延时后磁保持继电器为导通状态，最后将in1设为低电平，k2线圈通电，断开第二继电器k2的4脚和6脚，避免控制电压长时间施加到磁保持继电器的控制端，造成磁保持继电器损坏；当外部cpu判断有断开指令时，首先将in2置为高电平，第一继电器k1线圈失电，再将in1置为高电平，第二继电器k2线圈失电，此时+24v驱动电源经第三二极管d3、第一继电器k1的6脚和4脚、第二继电器k2的6脚和4脚、磁保持继电器的断开引脚和磁保持继电器的导通引脚回到控制电源地，经过约200ms延时后磁保持继电器为断开状态，最后将in1设为低电平，k2线圈通电，断开第二继电器k2的4脚和6脚，避免控制电压长时间施加到磁保持继电器的控制端，造成磁保持继电器损坏。
30.以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。