继电器驱动电路制造技术

本实用新型专利技术提出了一种继电器驱动电路。该驱动电路包括：至少一个受控开关元件，其与所述线圈串联在电源和地之间，以导通或切断对所述线圈的供电；至少一个保护电路，其中一个保护电路用于一个受控开关元件，保护电路连接在受控开关元件的受控端和用于控制该受控开关元件的控制输入端之间，所述保护电路如果判断出施加在所述保护电路上的电压低于一个预定阈值，则断开其两端之间的电连接，否则导通其两端之间的电连接；其中，所述预定阈值设置成在所述控制输入端处于有效电平时，所述受控开关元件处于导通状态，在各控制输入端中任一处于故障电平时，所述至少一个受控开关元件处于切断状态。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提出了一种继电器驱动电路。该驱动电路包括：至少一个受控开关元件，其与所述线圈串联在电源和地之间，以导通或切断对所述线圈的供电；至少一个保护电路，其中一个保护电路用于一个受控开关元件，保护电路连接在受控开关元件的受控端和用于控制该受控开关元件的控制输入端之间，所述保护电路如果判断出施加在所述保护电路上的电压低于一个预定阈值，则断开其两端之间的电连接，否则导通其两端之间的电连接；其中，所述预定阈值设置成在所述控制输入端处于有效电平时，所述受控开关元件处于导通状态，在各控制输入端中任一处于故障电平时，所述至少一个受控开关元件处于切断状态。【专利说明】继电器驱动电路
本技术涉及继电器，尤其涉及一种用于驱动继电器的驱动电路。
技术介绍
继电器是具有隔离功能的自动开关元件，其广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。例如，继电保护装置正是利用了继电器的隔离开关功能，从而能够在电力保护系统中起到至关重要的作用。具体地，继电保护设备基于检测到的电流或电压特性、用户输入的参数等输入，确定当前供电线路是否出现故障。如果检测到故障，则继电保护装置使得继电器动作，以使得与该继电保护装置相关联的且连接在供电线路上的断路器脱扣，并由此断开供电连接，实现保护。在这种电力保护系统中，如果继电保护装置出现误操作，则很可能引起对电力系统的严重影响，其不仅可能给正常的系统运行造成不便，甚至还可能导致更大的经济损失。继电保护装置的误操作可能由多种因素造成，其中之一便是由向该继电器发出动作指令的处理器的故障导致。图1示例性地示出了一种常见的继电保护装置中继电器的驱动电路100。如图1所不，继电器REL_B0包括一个线圈COIL和执行机构(输出部分)。执行机构的一端为公共端(C0M)，另一端为常开端(N0:Normal Open)。在线圈COIL未通电时，COM和NO端保持断开，一旦线圈COIL通电则COM和NO彼此导通，以触发与之关联的断路器执行断开操作。线圈COIL与一个充当受控开关元件(例如，三极管Q102)串联在电源Vcc和地GND之间。三极管Q102导通与否可控制是否给线圈COIL供电。Q102的受控端(基极b)由一个处理器(未示出)的通用输入/输出(GPIO)端REL_P控制。电阻R103和R104形成一个对REL_P端电压的分压电路，以保持Q102的基极-射极间电压不会超过Q102的耐受范围。电容C102起到稳定REL_P电平的作用。 电容C102、电阻R103和R104的设置属于本领域中三极管的常见设计方式。根据实际需要，本领域技术人员亦可使用类似的或常用的其它设计。在图1所示的例子中，REL_P为来自处理器的控制端，也称控制输入端，其有效电平例如为高电平。在正常工作状态下，REL_PS无效的低电平(例如Vl=0)，Q102的基极-射极间电压低于Q102的开启电压Vbe，从而Q102处于断开状态。在Q102断开时，线圈COIL不通电、COM端和NO端保持断开，进而与该继电器关联的断路器(未示出)不动作(例如，保持导通)，供电线路正常工作。当处理器(未示出)发现供电线路上出现故障时，处理器的REL_P控制端切换成有效的高电平(例如Vh=3.3V)，从而Q102导通、线圈COIL通电，REL_B0的执行机构的COM端和NO端相接触，进而促使关联的断路器执行切断动作，并导致线路供电中断。在图1所示的例子中，如果处理器自身受损，其输出端REL_P的电压可能悬浮在一个故障值，例如该故障电压既不是有效的高电平(例如Vh=3.3V)也不是无效的低电平(例如'=0)，而是一个介于其间的故障电平(例如，Vf=1.5V)。由于该故障电平可能高于Q102的开启电压，因而其很可能引起继电器REL_B0的驱动电路意外地被触发，即Q102导通，从而错误地导致相关的断路器动作。
技术实现思路
本技术旨在提出了一种用于继电器的驱动电路，其能够在来自处理器的控制端出现故障电压时避免继电器误操作。根据本技术一个实施例，本技术提出的驱动电路用于驱动一个继电器。该继电器包括线圈，导通或切断对该线圈的供电可切换该继电器工作状态。所述驱动电路包括:至少一个受控开关元件，其与所述线圈串联在电源和地之间，以导通或切断对所述线圈的供电；至少一个保护电路，其中一个保护电路用于一个受控开关元件，保护电路的第一端连接到其相应的受控开关元件的受控端，其第二端连接到用于控制该受控开关元件的控制输入端，所述保护电路如果判断出施加在所述保护电路上的电压低于一个预定阈值，则断开其第一和第二端之间的电连接，否则导通其第一和第二端之间的电连接；其中，所述预定阈值设置成在所述各控制输入端处于有效电平时，所述受控开关元件均处于导通状态，在各控制输入端中任一处于故障电平时，所述至少一个受控开关元件中至少之一处于切断状态。由于本技术提出的驱动电路中所包括的保护电路能够使得在控制输入端出现故障电平时使得受控开关元件处于断开状态，因而采用本技术提出的驱动电路能够防止因处理器的故障而导致的对继电器的误操作。根据本技术另一个实施例，所述受控开关元件具有开启电压，所述预定阈值为介于第一极限值和第二极限值之间的一个值，所述第一极限值使得在所述控制输入端为故障电平时加载在所述受控开关元件的受控端的电压刚好低于其开启电压，所述第二极限值足以使得在所述控制输入端为有效电平时加载在所述受控开关元件的受控端的电压刚好大于其开启电压。例如，如果所述受控开关元件为NPN型三极管，所述第一极限值为最大故障电平值减去该NPN型三极管的基极-射极间开启电压；所述第二极限值为有效电平减去该NPN型三极管的基极-射极间开启电压。再比如，如果所述受控开关元件为PNP型三极管，所述第一极限值为电源电压减去最大故障电平值再减去该PNP型三极管的射极-基极间开启电压；所述第二极限值为电源电压减去有效电平再减去该PNP型三极管的射极-基极间开启电压。由此，采用本技术提出的驱动电路，只要合理选择保护电路中的预定阈值即可实现防止继电器被误操作。根据本技术又一个实施例，所述保护电路包括阈值判断部分和受控开关部分。所述受控开关部分连接成用于导通或断开所述保护电路的第一、第二端之间的电连接，且其受控端由所述阈值判断部分控制。所述阈值判断部分如果判断出施加在所述保护电路上的电压超过了所述预定阈值则导通所述受控开关部分，否则使得所述受控开关部分处于断开状态。可选地，保护电路可以包括至少一个齐纳二极管，所述预定阈值为所述齐纳二极管的反向击穿电压。或者，所述保护电路可以包括至少一个非齐纳二极管，所述预定阈值为所述保护电路中各非齐纳二极管的正向导通电压之和。采用本技术提出的驱动电路，其用简单的齐纳二极管或非齐纳二极管即可实现对防止继电器误操作的目的，电路简单、成本低、易实现。根据本技术再一个实施例，继电器的驱动电路包括两个上述受控开关元件，其与所述线圈串联在电源和地之间，以导通或切断对所述线圈的供电；两个上述保护电路，分别连接到所述两个授控开关元件。优选地，所述两个保护电路中任一包括齐纳二极管，且所述预定阈值为所述齐纳二极管的反向击穿电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于继电器的驱动电路，其中所述继电器（REL_BO）包括线圈（COIL），导通或切断对该线圈的供电可切换该继电器工作状态，其特征在于，所述驱动电路包括： 至少一个受控开关元件（Q102、Q101），其与所述线圈（COIL）串联在电源（Vcc）和地（GND）之间，以导通或切断对所述线圈（COIL）的供电； 至少一个保护电路（210、D310、D410‑N、D410‑P、D510‑N、D510‑P），一个保护电路用于一个受控开关元件，每个保护电路的第一端连接到其相应的受控开关元件（Q102、Q101）的受控端（b），其第二端连接到用于控制该受控开关元件的控制输入端（REL_P、REL_N），当施加在所述保护电路上的电压低于一个预定阈值时，所述保护电路断开其第一和第二端之间的电连接，否则导通其第一和第二端之间的电连接； 其中，所述预定阈值设置成在所述各控制输入端（REL_P、REL_N）处于有效电平时，所述受控开关元件（Q101、Q102）均处于导通状态，在各控制输入端（REL_P、REL_N）中任一处于故障电平时，所述至少一个受控开关元件（Q101、Q102）中至少之一处于切断状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥，胡飞凰，吴剑强，华韬，尹中明，闵令宝，鲁铁伟，别海罡，
申请(专利权)人：西门子电力自动化有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32