一种磁保持继电器的上电自动切换电路制造技术

本发明专利技术公开了一种磁保持继电器的上电自动切换电路，包括有磁保持继电器K1以及两个驱动脉冲上电自动成型电路，两个驱动脉冲上电自动成型电路的输入端分别连接于主份电路电源和备份电路电源，两个驱动脉冲上电自动成型电路的输出端分别连接于第一线圈的后端和所述第二线圈的后端，所述驱动脉冲上电自动成型电路用于：当其输入端上电时输出一低电平信号，进而控制磁保持继电器K1的第一线圈或第二线圈上电并发生状态切换；当其输入端上电并延时预设时间后，将其输出端悬空，磁保持继电器K1的第一线圈或第二线圈随之掉电，所述磁保持继电器K1保持在切换后的状态，且不产生功率消耗。本发明专利技术具有功耗低、控制过程简单、可靠性高等特点。

An Automatic Switch-on Circuit for Magnetically Holding Relay

【技术实现步骤摘要】
一种磁保持继电器的上电自动切换电路
本专利技术涉及航天、航空等领域使用磁保持继电器的冗余冷备份电子学系统，尤其涉及一种磁保持继电器的上电自动切换电路。
技术介绍
在航空、航天等领域，通常使用冗余备份设计的方法提高电子学系统的可靠性。冗余备份电子学系统中，请参见图1，在系统输出端，同一个信号同时具有主份信号AZ、备份信号AB两个输出(分别对应于主份系统和备份系统)，这些信号可以是电源、数字信号、模拟信号。主份信号AZ和备份信号AZ需要通过切换电路(主备合一电路)对主、备输出信号进行合并/选通，产生最终的输出信号A。其中，切换电路(主备合一电路)的作用是对主份信号AZ和备份信号AB进行选通，实现输出输出信号A在主份信号AZ和备份信号AB之间的自动切换，主份电路工作时，输出主份信号；而备份电路工作时，输出对应的备份信号。切换电路中，通常使用电磁继电器来实现输出信号在对应主份信号和备份信号之间的自动切换，也可以使用磁保持继电器实现信号的切换。其中，电磁继电器广泛应用于空间飞行器的能源供配电控制和控制电路，具有体积小、重量轻、触点开路绝缘电阻高、接触电阻小、抗空间辐照、抗电磁干扰好等特点。请参见图2，电磁继电器K1的线圈由备份电路中的电源驱动，主份信号AZ、BZ分别连接到电磁继电器的常闭触点A2、B2，备份信号AB、BB分别连接到电磁继电器的常开触点A1、B1，动触点K1-A、K1-B上输出的就是对应的输出信号A、B。主份电路工作时，备份电路电源不工作，继电器线圈中没有电流通过，继电器的动触点A、B分别连接到常闭触点A2、B2，动触点输出的分别是主份信号AZ、BZ。备份电路工作时，备份电路电源工作，继电器线圈中有电流通过，继电器的动触点A、B分别连接到常开触点A1、B1，动触点输出的分别是备份信号AB、BB。使用电磁继电器实现信号的切换，控制方式简单，不需要额外的控制指令，只要备份电路通电，就能够自动实现信号的自动切换，能够简化电路的设计，减小对系统的指令资源需求。但是，用电磁继电器实现冷备份电子学系统主备信号的自动切换也存在一些固有的缺点：首先，继电器动作时，继电器线圈需要一直通电，会一直消耗能量，使系统能耗显著增加，不利于系统的低功耗设计；其次，继电器线圈通电后消耗的能量被转换为热量，热量的积累会使继电器温度升高，给继电器的可靠性带来不利影响；再次，继电器线圈通电，会产生电磁场，容易对周围的元器件造成干扰；此外，由于继电器线圈需要一直保持激励状态，容易受到外界电磁干扰而产生误动作。上述两个方面对航空、航天电子学系统的影响尤为重要，随着微电子技术，特别是电子器件的迅猛发展，不仅要求电子学系统的体积小、质量轻、工作可靠，更要求功耗应尽量小。磁保持继电器和其他电磁继电器一样，对电路起着接通和切断作用。不同的是，磁保持继电器的常闭或常开状态完全是依赖永久磁钢的作用，其开关状态的转换是靠一定宽度的脉冲电信号触发而完成的，继电器接点依赖于永久磁铁的磁力进行自保持。即使线圈断电，继电器仍保持原状态。只有另一线圈通电后，状态才会改变。因此，磁保持继电器只在切换动作时通电，动作完成后就可以切换线圈的驱动电路，可用脉冲触发，线圈通电时间短，消耗能量很小，温升小，可靠性高。请参见图3，备份驱动指令信号有效后，线圈驱动电路使继电器线圈中流过激励电流，输出信号A、B分别连接到备份电路中对应的信号AB、BB；主份驱动指令信号有效后，线圈驱动电路使继电器线圈中流过激励电流，输出信号A、B分别连接到备份电路中对应的信号AZ、BZ。继电器动作完成后，主份/备份指令信号无效，继电器线圈中不再有电流流过。但是，使用磁保持继电器，实现主备信号的切换，主要存在如下问题：首先，硬件结构复杂，大多数磁保持继电器有2个线圈，一个为置位线圈(set)，另一个为复位线圈，需要2路控制信号，2套控制电路以及对应的控制指令，控制相对较繁琐；其次，需要额外的控制指令，控制磁保持继电器的动作，需要硬件控制接口及软件控制指令，占用了更多的系统硬件、软件资源；再次，系统硬件、软件复杂，降低了系统的可靠性；此外，电磁继电器用于冷备份冗余设计的电子学系统，无法实现上电的自动切换功能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种功耗低、控制过程简单、可靠性高的磁保持继电器上电自动切换电路。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案。一种磁保持继电器的上电自动切换电路，包括有磁保持继电器K1，所述磁保持继电器K1的两静触点分别用于接入主份信号和备份信号，所述磁保持继电器K1的动触点在初始状态下连接于两静触点中的任意一个，所述磁保持继电器K1的第一线圈的前端连接于主份电路电源，所述磁保持继电器K1的第二线圈的前端连接于备份电路电源，所述上电自动切换电路包括有两个电路结构相同的驱动脉冲上电自动成型电路，两个驱动脉冲上电自动成型电路的输入端分别连接于主份电路电源和备份电路电源，两个驱动脉冲上电自动成型电路的输出端分别连接于所述第一线圈的后端和所述第二线圈的后端，所述驱动脉冲上电自动成型电路用于：当其输入端上电时输出一低电平信号，进而控制所述磁保持继电器K1的第一线圈或第二线圈上电并发生状态切换；当其输入端上电并延时预设时间后，将其输出端悬空，所述磁保持继电器K1的第一线圈或第二线圈随之掉电，所述磁保持继电器K1保持在切换后的状态，且不产生功率消耗。优选地，所述驱动脉冲上电自动成型电路包括有：一线圈驱动电路，其包括有第一开关端、第二开关端和控制端，所述第一开关端接地，所述第二开关端作为所述驱动脉冲上电自动成型电路的输出端，所述驱动脉冲上电自动成型电路的输入端信号传输至所述控制端，所述线圈驱动电路用于：当所述驱动脉冲上电自动成型电路的输入端上电时，控制端输入信号为高电平，将所述第一开关端和第二开关端导通，进而控制所述磁保持继电器K1的第一线圈或第二线圈上电；当控制端输入信号为低电平时，将所述第一开关端和第二开关端断开，自动成型电路的输出端悬空，进而控制所述磁保持继电器K1的第一线圈或第二线圈断电；一反相电路，其输出端连接于所述线圈驱动电路的控制端，所述反相电路用于：当其输入端接入高电平触发信号时，将所述线圈驱动电路的控制端电平反相，进而控制所述第一开关端和第二开关端接通，以令所述驱动脉冲上电自动成型电路的输出端信号接通；当其输入端接入低电平触发信号时，将所述线圈驱动电路的控制端电平反相，进而控制所述第一开关端和第二开关端断开，以令所述驱动脉冲上电自动成型电路的输出端信号悬空；一上电延时电路，其输入端与所述驱动脉冲上电自动成型电路的输入端相连接，其输出端连接于所述反相电路的输入端，所述上电延时电路用于当所述驱动脉冲上电自动成型电路的输入端上电后，输出低电平信号，并且电压从零开始逐渐升高，经过延时预设时间后，输出高电平触发信号并加载于所述反相电路的输入端。优选地，所述上电延时电路包括有电阻R1、电阻R2和电容C1，所述电阻R1和电阻R2串联后连接于所述驱动脉冲上电自动成型电路的输入端与地之间，所述电容C1连接于所述电阻R1和电阻R2的连接点与地之间，所述电阻R1和电阻R2的连接点作为所述上电延时电路的输出端。优选地，所述反相电路包括有开关管V1和电阻R3，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁保持继电器的上电自动切换电路，包括有磁保持继电器K1，所述磁保持继电器K1的两静触点分别用于接入主份信号和备份信号，所述磁保持继电器K1的动触点在初始状态下连接于两静触点中的任意一个，所述磁保持继电器K1的第一线圈(X1～X2)的前端连接于主份电路电源，所述磁保持继电器K1的第二线圈(Y1～Y2)的前端连接于备份电路电源，其特征在于，所述上电自动切换电路包括有两个电路结构相同的驱动脉冲上电自动成型电路(1)，两个驱动脉冲上电自动成型电路(1)的输入端分别连接于主份电路电源和备份电路电源，两个驱动脉冲上电自动成型电路(1)的输出端分别连接于所述第一线圈(X1～X2)的后端和所述第二线圈(Y1～Y2)的后端，所述驱动脉冲上电自动成型电路(1)用于：当其输入端上电时输出一低电平信号，进而控制所述磁保持继电器K1的第一线圈(X1～X2)或第二线圈(Y1～Y2)上电并发生状态切换；当其输入端上电并延时预设时间后，将其输出端悬空，所述磁保持继电器K1的第一线圈(X1～X2)或第二线圈(Y1～Y2)随之掉电，所述磁保持继电器K1保持在切换后的状态，且不产生功率消耗。

【技术特征摘要】
1.一种磁保持继电器的上电自动切换电路，包括有磁保持继电器K1，所述磁保持继电器K1的两静触点分别用于接入主份信号和备份信号，所述磁保持继电器K1的动触点在初始状态下连接于两静触点中的任意一个，所述磁保持继电器K1的第一线圈(X1～X2)的前端连接于主份电路电源，所述磁保持继电器K1的第二线圈(Y1～Y2)的前端连接于备份电路电源，其特征在于，所述上电自动切换电路包括有两个电路结构相同的驱动脉冲上电自动成型电路(1)，两个驱动脉冲上电自动成型电路(1)的输入端分别连接于主份电路电源和备份电路电源，两个驱动脉冲上电自动成型电路(1)的输出端分别连接于所述第一线圈(X1～X2)的后端和所述第二线圈(Y1～Y2)的后端，所述驱动脉冲上电自动成型电路(1)用于：当其输入端上电时输出一低电平信号，进而控制所述磁保持继电器K1的第一线圈(X1～X2)或第二线圈(Y1～Y2)上电并发生状态切换；当其输入端上电并延时预设时间后，将其输出端悬空，所述磁保持继电器K1的第一线圈(X1～X2)或第二线圈(Y1～Y2)随之掉电，所述磁保持继电器K1保持在切换后的状态，且不产生功率消耗。2.如权利要求1所述的磁保持继电器的上电自动切换电路，其特征在于，所述驱动脉冲上电自动成型电路(1)包括有：一线圈驱动电路(10)，其包括有第一开关端、第二开关端和控制端，所述第一开关端接地，所述第二开关端作为所述驱动脉冲上电自动成型电路(1)的输出端，所述驱动脉冲上电自动成型电路(1)的输入端信号传输至所述控制端，所述线圈驱动电路(10)用于：当所述驱动脉冲上电自动成型电路(1)的输入端上电时，控制端输入信号为高电平，将所述第一开关端和第二开关端导通，进而控制所述磁保持继电器K1的第一线圈(X1～X2)或第二线圈(Y1～Y2)上电；当控制端输入信号为低电平时，将所述第一开关端和第二开关端断开，自动成型电路(1)的输出端悬空，进而控制所述磁保持继电器K1的第一线圈(X1～X2)或第二线圈(Y1～Y2)断电；一反相电路(11)，其输出端连接于所述线圈驱动电路(10)的控制端，所述反相电路(11)用于：当其输入端接入高电平触发信号时，将所述线圈驱动电路(10)的控制端电平反相，进而控制所述第一开关端和第二开关端接通，以令所述驱动脉冲上电自动成型电路(1)的输出端信号接通；当其输入端接入低电平触发信号时，将所述线圈驱动电路(10)的控制端电平反相，进而控制所述第一开关端和第二开关端断开，以令所述驱动脉冲上电自动成型电路(1)的输出端信号悬空；一上电延时电路(12)，其输入端与所述驱动脉冲上电自动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佩杰，宋克非，陈波，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22