申请/专利权人：厦门拓宝科技有限公司

申请日：2019-06-27

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN110265259B

主分类号：H01H47/00

分类号：H01H47/00;H02H9/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.10.22#实质审查的生效;2019.09.20#公开

摘要：本发明涉及一种防继电器瞬态冲击电流的保护电路，其通过继电器旁路缓冲单元、继电器吸合电压判断及控制单元、输出电容C4来控制继电器吸合时的瞬态冲击电流，防止继电器触点粘死。而且继电器旁路缓冲单元上不采用一些耗能器件，如NTC、PTC等作为限流器件，而是利用三极管的集电极限流特性，限流更可靠，有效防止由于过大或不可控的冲击电流对后端设备造成影响。

主权项：1.一种防继电器瞬态冲击电流的保护电路，其特征在于：包括继电器旁路缓冲单元、继电器吸合电压判断及控制电路、输出电容C4，所述电容C4一端连接继电器的输出端OUTPUT，另一端接地；继电器吸合电压判断及控制单元包括继电器K1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C2、PNP三极管Q3、431基准电压芯片U1；其中，电阻R5的一端连接电源VCC，另一端连接PNP三极管Q3的基极，PNP三极管的发射极连接电源VCC，基极经由电阻R6连接431基准电压芯片U1的3脚，集电极则连接继电器K1的控制端；电阻R7一端连接继电器K1的控制端，另一端连接431基准电压芯片U1的1脚；电阻R8和电容C2并联，且其一端连接431基准电压芯片U1的1脚，另一端接地；431基准电压芯片的2脚则接地，1脚则经由电阻R9连接继电器K1的输出端OUTPUT；所述继电器旁路缓冲单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、PNP三极管Q1和NPN三极管Q2，其中，电阻R1一端连接控制信号输入端CON_RLY，另一端连接PNP三极管Q2的基极；电阻R2与电容C1并联，其一端连接PNP三极管Q2的基极，另一端接地；PNP三极管Q2的发射极接地，集电极经由电阻R3连接NPN三极管Q1的基极；电阻R4一端连接NPN三极管Q1的基极，另一端连接NPN三极管的发射极；而NPN三极管Q1的发射极连接继电器K1的输入端INPUT，集电极连接继电器K1的输出端OUTPUT。

全文数据：一种防继电器瞬态冲击电流的保护电路技术领域本发明涉及电工电子技术领域，具体涉及一种防继电器瞬态冲击电流的保护电路。背景技术在电气系统中，会通过继电器控制一些辅助设备的电源，从而达到节能的目的。但是在控制继电器吸合的过程中，由于后端设备未知，可能造成继电器吸合瞬间，过大的冲击电流而造成继电器触点粘死失效。有鉴于此，本设计人针对继电器输出控制电路存在的问题而深入构思，进而开发出本发明。发明内容本发明的目的在于提供一种防继电器瞬态冲击电流的保护电路，其能有效解决过大的瞬态冲击电流而导致的继电器触点粘死失效的问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种防继电器瞬态冲击电流的保护电路，其包括继电器旁路缓冲单元、继电器吸合电压判断及控制电路、输出电容C4，所述电容C4一端连接继电器的输出端OUTPUT，另一端接地；继电器吸合电压判断及控制单元包括继电器K1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C2、PNP三极管Q3、431基准电压芯片U1；其中，电阻R5的一端连接电源VCC，另一端连接PNP三极管Q3的基极，PNP三极管的发射极连接电源VCC，基极经由电阻R6连接431基准电压芯片U1的3脚，集电极则连接继电器K1的控制端；电阻R7一端连接继电器K1的控制端，另一端连接431基准电压芯片U1的1脚；电阻R8和电容C2并联，且其一端连接431基准电压芯片U1的1脚，另一端接地；431基准电压芯片的2脚则接地，1脚则经由电阻R9连接继电器K1的输出端OUTPUT；所述继电器旁路缓冲单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、PNP三极管Q1和NPN三极管Q2，其中，电阻R1一端连接控制信号输入端CON_RLY，另一端连接PNP三极管Q2的基极；电阻R2与电容C1并联，其一端连接PNP三极管Q2的基极，另一端接地；PNP三极管Q2的发射极接地，集电极经由电阻R3连接NPN三极管Q1的基极；电阻R4一端连接NPN三极管Q1的基极，另一端连接NPN三极管的发射极；而NPN三极管Q1的发射极连接继电器K1的输入端INPUT，集电极连接继电器K1的输出端OUTPUT。所述保护电路还包括继电器控制单元，所述继电器控制单元包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C3、NPN三极管Q4、NPN三极管Q5，其中，电阻R13一端连接控制信号输入端CON_RLY，另一端连接NPN三极管Q5的基极，电阻R12和电容C3并联，其一端连接NPN三极管Q5的基极，另一端接地；电阻R10一端连接电源VCC，另一端连接NPN三极管Q5的集电极，电阻R11一端连接NPN三极管Q5的集电极，另一端接地；NPN三极管Q4的集电极经由电阻R9连接继电器的输出端OUTPUT，基极连接NPN三极管Q5的集电极，发射极则接地。采用上述方案后，本发明通过继电器旁路缓冲单元、继电器吸合电压判断及控制单元、输出电容C4来控制继电器吸合时的瞬态冲击电流，防止继电器触点粘死。而且继电器旁路缓冲单元上不采用一些耗能器件，如NTC、PTC等作为限流器件，而是利用三极管的集电极限流特性，限流更可靠，有效防止由于过大或不可控的冲击电流对后端设备造成影响。此外，本发明还在上述基础上增加了后端电压的检测，防止继电器吸合时由于输入输出端过大的电压差而造成的瞬态冲击电流，从而导致继电器触点粘死失效。而且，本发明在控制继电器的通断上，仅使用了一个控制信号，控制更加简便可靠，整体成本更低。附图说明图1为本发明的电路原理图。具体实施方式如图1所示，本发明揭示了一种防继电器瞬态冲击电流的保护电路，其包括继电器旁路缓冲单元1、继电器吸合电压判断及控制电路2、输出电容C4，电容C4一端连接继电器的输出端OUTPUT，另一端接地。继电器旁路缓冲单元1包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、PNP三极管Q1和NPN三极管Q2，其中，电阻R1一端连接控制信号输入端CON_RLY，另一端连接PNP三极管Q2的基极；电阻R2与电容C1并联，其一端连接PNP三极管Q2的基极，另一端接地；PNP三极管Q2的发射极接地，集电极经由电阻R3连接NPN三极管Q1的基极；电阻R4一端连接NPN三极管Q1的基极，另一端连接NPN三极管的发射极；而NPN三极管Q1的发射极连接继电器的输入端INPUT，集电极连接继电器的输出端OUTPUT。继电器吸合电压判断及控制单元包括继电器K1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C2、PNP三极管Q3、431基准电压芯片U1。其中，电阻R5的一端连接电源VCC，另一端连接PNP三极管Q3的基极，PNP三极管的发射极连接电源VCC，基极经由电阻R6连接431基准电压芯片U1的3脚，集电极则连接继电器K1的控制端；电阻R7一端连接继电器K1的控制端，另一端连接431基准电压芯片U1的1脚；电阻R8和电容C2并联，且其一端连接431基准电压芯片U1的1脚，另一端接地；431基准电压芯片的2脚则接地，1脚则经由电阻R9连接继电器K1的输出端OUTPUT。其中，电阻R9和电阻R8参数匹配可以设置继电器K1要吸合时的输出电压；电阻R7用于设置继电器K1断开时的输出电压的回差，防止继电器K1因为控制信号波动而造成频繁的吸合与断开；电阻R9和电容C2可以控制输出电压达到设置值后的继电器K1吸合的延时时间。在继电器K1吸合前，控制信号输入端CON_RLY输入高电平，控制继电器旁路缓冲单元1的PNP三极管Q1导通，输入端INPUT通过PNP三极管Q1给输出电容C4充电，根据三极管集电极限流特性，电容C4的最大充电电流为三极管Q1的集电极电流，能够可靠的控制电容C4的冲击电流。继电器吸合电压判断及控制单元是在输出电容C4的电压达到设定值时，通过431基准电压芯片U1的2、3脚导通，控制PNP三极管Q3导通，达到控制继电器K1吸合的目的。在吸合时，由于继电器K1的输入端与输出端的电压相差比较小，最终达到控制继电器K1吸合时的瞬态冲击电流，防止继电器触点粘死。防继电器瞬态冲击电流的保护电路还包括继电器控制单元3，该继电器控制单元3包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C3、NPN三极管Q4、NPN三极管Q5，其中，电阻R13一端连接控制信号输入端CON_RLY，另一端连接NPN三极管Q5的基极，电阻R12和电容C3并联，其一端连接NPN三极管Q5的基极，另一端接地；电阻R10一端连接电源VCC，另一端连接NPN三极管Q5的集电极，电阻R11一端连接NPN三极管Q5的集电极，另一端接地；NPN三极管Q4的集电极经由电阻R9连接继电器的输出端OUTPUT，基极连接NPN三极管Q5的集电极，发射极则接地。MUC的IO口或其它的单一的开关控制信号通过对控制信号输入端CON_RLY输入控制信号，来完成对继电器的吸合与断开进行控制。当控制信号CON_RLY为高电平时，通过电阻R1、电阻R2、电容C1，NPN三极管Q2导通，通过电阻R3、电阻R4，PNP三极管Q1导通，输入端INPUT通过PNP三极管Q1给输出电容C4充电；同时控制信号CON_RLY通过电阻R13、电阻R12、电容C3，NPN三极管Q5导通，NPN三极管Q4的基极为低电平，NPN三极管Q4不导通。当输出电容C4升压到设定值V1时，电压V1通过电阻9、电容C2、电阻R8的分压，当电阻R8的电压大于431基准芯片U1的输入脚1脚的基准值2.5V时，431基准芯片U1的2、3脚导通，通过电阻R6、电阻R5，三极管Q3导通，继电器K1线圈得电吸合，线圈电压为VCC。同时，电源VCC通过电阻R7，一部分电流流到电阻R8，431基准电压芯片U1的1脚电压大于2.5V，只有当输出电容C4上的电压为（V1-△V）时，继电器才会断开，△V为继电器吸合与断开的回差值，防止继电器在V1附近频繁的吸合和断开。当V1设置到与输入相差比较小时，继电器吸合瞬间的冲击电流就很小，不会造成继电器触点粘死。当需要断开继电器时，控制信号CON_RLY为低电平，通过电阻R13、电阻R12、电容C3，三极管Q5的基极为低电平，三极管Q5不导通，电源VCC通过电阻R10、电阻R11的分压，三极管Q4的基极为高电平，三极管Q4的集电极和发射极导通，将电阻R8上的电压拉低，431基准电压芯片U1的2、3脚断开，三极管Q3关断，继电器K1失电断开。本发明的关键在于，本发明通过继电器旁路缓冲单元1、继电器吸合电压判断及控制单元、输出电容C4来控制继电器吸合时的瞬态冲击电流，防止继电器触点粘死。而且继电器旁路缓冲单元1上不采用一些耗能器件，如NTC、PTC等作为限流器件，而是利用三极管的集电极限流特性，限流更可靠，有效防止由于过大或不可控的冲击电流对后端设备造成影响。此外，本发明还在上述基础上增加了后端电压的检测，防止继电器吸合时由于输入输出端过大的电压差而造成的瞬态冲击电流，从而导致继电器触点粘死失效。而且，本发明在控制继电器的通断上，仅使用了一个控制信号，控制更加简便可靠，整体成本更低。以上所述，仅是本发明实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

权利要求：1.一种防继电器瞬态冲击电流的保护电路，其特征在于：包括继电器旁路缓冲单元、继电器吸合电压判断及控制电路、输出电容C4，所述电容C4一端连接继电器的输出端OUTPUT，另一端接地；继电器吸合电压判断及控制单元包括继电器K1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C2、PNP三极管Q3、431基准电压芯片U1；其中，电阻R5的一端连接电源VCC，另一端连接PNP三极管Q3的基极，PNP三极管的发射极连接电源VCC，基极经由电阻R6连接431基准电压芯片U1的3脚，集电极则连接继电器K1的控制端；电阻R7一端连接继电器K1的控制端，另一端连接431基准电压芯片U1的1脚；电阻R8和电容C2并联，且其一端连接431基准电压芯片U1的1脚，另一端接地；431基准电压芯片的2脚则接地，1脚则经由电阻R9连接继电器K1的输出端OUTPUT；所述继电器旁路缓冲单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、PNP三极管Q1和NPN三极管Q2，其中，电阻R1一端连接控制信号输入端CON_RLY，另一端连接PNP三极管Q2的基极；电阻R2与电容C1并联，其一端连接PNP三极管Q2的基极，另一端接地；PNP三极管Q2的发射极接地，集电极经由电阻R3连接NPN三极管Q1的基极；电阻R4一端连接NPN三极管Q1的基极，另一端连接NPN三极管的发射极；而NPN三极管Q1的发射极连接继电器K1的输入端INPUT，集电极连接继电器K1的输出端OUTPUT。2.根据权利要求1所述的一种防继电器瞬态冲击电流的保护电路，其特征在于：所述保护电路还包括继电器控制单元，所述继电器控制单元包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C3、NPN三极管Q4、NPN三极管Q5，其中，电阻R13一端连接控制信号输入端CON_RLY，另一端连接NPN三极管Q5的基极，电阻R12和电容C3并联，其一端连接NPN三极管Q5的基极，另一端接地；电阻R10一端连接电源VCC，另一端连接NPN三极管Q5的集电极，电阻R11一端连接NPN三极管Q5的集电极，另一端接地；NPN三极管Q4的集电极经由电阻R9连接继电器的输出端OUTPUT，基极连接NPN三极管Q5的集电极，发射极则接地。

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