本實用新型涉及繼電器線圈驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于PWM波控制的繼電器線圈驅(qū)動電路。

背景技術(shù)：

繼電器是一種電子控制器件，它是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。目前，繼電器也大量的應(yīng)用于汽車、包括新能源汽車領(lǐng)域；特別是新能源汽車中，不僅對繼電器的安全性能有較高要求，而且對繼電器本身的能耗也要求較高。

目前繼電器的控制方式中，多數(shù)采用繼電器的標稱吸合電壓直接供給繼電器。如圖1所示，為部分電路結(jié)構(gòu)示意圖；續(xù)流二極管D1與繼電器KM1并聯(lián)，然后串聯(lián)在輸入端VCC與Q1之間。這種電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，此方案的缺點是在繼電器吸合后，由于電源電壓一直加在繼電器線圈兩端，會導(dǎo)致繼電器線圈發(fā)熱和能量浪費。不符合目前對繼電器的使用要求，特別是新能源車中，對繼電器本身能耗的高要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在一定程度上解決上述至少一個技術(shù)問題，提供一種能夠降低能耗、減少繼電器線圈發(fā)熱的基于PWM波控制的繼電器線圈驅(qū)動電路。

為此，本實用新型提供了一種基于PWM波控制的繼電器線圈驅(qū)動電路，包括：電源、開關(guān)元件和繼電器線圈串聯(lián)組成的主回路；續(xù)流二極管，所述續(xù)流二極管與所述繼電器線圈并聯(lián)后串聯(lián)在所述開關(guān)元件和所述電源之間；驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊串聯(lián)在所述電源的正負極之間；所述驅(qū)動模塊用于接收微處理器模塊輸出的控制信號，并控制所述開關(guān)元件的通斷；電流采集模塊，所述電流采集模塊串聯(lián)在所述主回路中，所述電流采集模塊用于采集主回路中的電流并將電流信號輸入至微處理器模塊；微處理器模塊，所述微處理器模塊包括信號輸入口和信號輸出口，所述信號輸入口與所述電流采集模塊連接，所述信號輸出口與所述驅(qū)動模塊連接；所述信號輸入口用于接收所述電流采集模塊傳遞來的電流信號，所述信號輸出口用于輸出控制信號給所述驅(qū)動模塊；所述微處理器模塊根據(jù)所述電流信號控制所述信號輸出口輸出的控制信號的PWM波占空比。

一些實施例中，所述開關(guān)元件為MOS管，所述MOS管的漏極與繼電器線圈的一端連接，所述MOS管的柵極與所述驅(qū)動模塊連接，所述MOS管的源極與電源的正極相連。

一些實施例中，所述MOS管的柵極與所述電源的負極之間串聯(lián)有第四電阻。

一些實施例中，所述續(xù)流二極管的陰極與所述繼電器線圈的一端連接，所述續(xù)流二極管的陽極與所述繼電器線圈的另一端連接，所述繼電器線圈的另一端電連接至所述電源的負極。

一些實施例中，所述電流采集模塊包括串聯(lián)在所述繼電器線圈的另一端與所述電源的負極之間的第五電阻，所述第五電阻與所述繼電器線圈的另一端之間設(shè)置有第一節(jié)點，所述第一節(jié)點與所述微處理器模塊的信號輸入口電連接。

一些實施例中，所述電流采集模塊包括濾波電路，所述濾波電路包括第六電阻和濾波電容，所述第六電阻的一端與所述信號輸入口連接，另一端與所述第一節(jié)點連接；所述濾波電容的一端與所述第六電阻的一端連接，所述濾波電容的另一端接地。

一些實施例中，所述驅(qū)動模塊包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一三極管、第二三極管和第三三極管，所述第一電阻的一端與所述信號輸出口相連，所述第一電阻的另一端與所述第一三極管的基極相連；所述第二電阻的一端與第一三極管的基極相連，所述第二電阻的另一端與電源的負極相連；所述第一三極管的發(fā)射極與電源的負極相連，所述第一三極管的集電極與所述第三電阻的一端相連；所述第三電阻的另一端與所述電源的正極連接；所述第二三極管和第三三極管的基極均與所述第三電阻的一端相連，所述第二三極管的集電極與所述電源的正極連接，所述第二三極管的發(fā)射極和所述第三三極管的發(fā)射極與所述開關(guān)元件連接，所述第三三極管的集電極連接至電源的負極。

本實用新型提供的基于PWM波控制的繼電器線圈驅(qū)動電路，能夠通過電流采集模塊實時采集主回路中的電流，實時計算出流經(jīng)繼電器線圈的電流值；并將相關(guān)信息集合在微處理器模塊上，微處理器模塊根據(jù)電流的大小，不斷調(diào)節(jié)PWM波占空比，使得繼電器線圈的平均電流與繼電器線圈的維持電流相匹配，使得繼電器穩(wěn)態(tài)工作時的能耗能夠降到最低，同時也避免了繼電器線圈的發(fā)熱。

本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)一個實施例中，繼電器驅(qū)動電路的電路圖。

圖2是本實用新型提供的基于PWM波控制的繼電器線圈驅(qū)動電路的電路圖。

圖3是本實用新型提供的微處理器模塊輸出的PWM波示意圖。

附圖標記

微處理器模塊 1；驅(qū)動模塊 2；開關(guān)元件 3；電源 6；電流采集模塊 7。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

下面結(jié)合附圖1至圖3說明一下本實用新型提供的基于PWM波控制的繼電器線圈驅(qū)動電路。

如圖2所示，本實用新型提供的基于PWM波控制的繼電器線圈驅(qū)動電路，包括：

電源6、開關(guān)元件3和繼電器線圈串聯(lián)組成的主回路；

續(xù)流二極管D1，所述續(xù)流二極管D1與所述繼電器線圈并聯(lián)后串聯(lián)在所述開關(guān)元件3和所述電源6之間；

驅(qū)動模塊2，所述驅(qū)動模塊2串聯(lián)在所述電源6的正負極之間；所述驅(qū)動模塊2用于接收微處理器模塊1輸出的控制信號，并控制所述開關(guān)元件3的通斷；

電流采集模塊7，所述電流采集模塊7串聯(lián)在所述主回路中，所述電流采集模塊7用于采集主回路中的電流并將電流信號輸入至微處理器模塊1；

微處理器模塊1，所述微處理器模塊1包括信號輸入口A/D和信號輸出口I/O，所述信號輸入口A/D與所述電流采集模塊7連接，所述信號輸出口I/O與所述驅(qū)動模塊2連接；所述信號輸入口A/D用于接收所述電流采集模塊7傳遞來的電流信號，所述信號輸出口I/O用于輸出控制信號給所述驅(qū)動模塊2；所述微處理器模塊1根據(jù)所述電流信號控制所述信號輸出口I/O輸出的控制信號的PWM波占空比。

在本實用新型中，通過電流采集模塊7實時采集主回路中的電流，實時計算出流經(jīng)繼電器線圈的電流值；并將相關(guān)信息集合在微處理器模塊1上，微處理器模塊1根據(jù)電流的大小，不斷調(diào)節(jié)PWM波占空比，使得繼電器線圈的平均電流與繼電器線圈的維持電流相匹配，使得繼電器KM1穩(wěn)態(tài)工作時的能耗能夠降到最低，同時也避免了繼電器線圈的發(fā)熱。

如圖2所示，所述開關(guān)元件3為MOS管V1，所述MOS管V1的漏極與繼電器線圈的一端連接，所述MOS管V1的柵極與所述驅(qū)動模塊2連接，所述MOS管V1的源極與電源6的正極相連。

進一步，上述MOS管V1的柵極與所述電源6的負極之間串聯(lián)有第四電阻R4。

如圖2所示，續(xù)流二極管D1的陰極與所述繼電器線圈的一端連接，所述續(xù)流二極管D1的陽極與所述繼電器線圈的另一端連接，所述繼電器線圈的另一端電連接至所述電源6的負極。

一些實施例中，所述電流采集模塊7包括串聯(lián)在所述繼電器線圈的另一端與所述電源6的負極之間的第五電阻R5，所述第五電阻R5與所述繼電器線圈的另一端之間設(shè)置有第一節(jié)點J1，所述第一節(jié)點J1與所述微處理器模塊1的信號輸入口A/D電連接。

上述電流采集模塊7包括濾波電路，所述濾波電路包括第六電阻R6和濾波電容C1，所述第六電阻R6的一端與所述信號輸入口A/D連接，另一端與所述第一節(jié)點J1連接；所述濾波電容C1的一端與所述第六電阻R6的一端連接，所述濾波電容C1的另一端接地。微處理器模塊1的信號輸入口A/D，經(jīng)由第五電阻R5采樣的電流信號后，進行RC濾波處理、第六電阻R6與濾波電容C1連接后，送入信號輸入口A/D。

上述驅(qū)動模塊2包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一三極管Q1、第二三極管Q2和第三三極管Q3，所述第一電阻R1的一端與所述信號輸出口I/O相連，所述第一電阻R1的另一端與所述第一三極管Q1的基極相連；所述第二電阻R2的一端與第一三極管Q1的基極相連，所述第二電阻R2的另一端與電源6的負極相連；所述第一三極管Q1的發(fā)射極與電源6的負極相連，所述第一三極管Q1的集電極與所述第三電阻R3的一端相連；所述第三電阻R3的另一端與所述電源6的正極連接；所述第二三極管Q2和第三三極管Q3的基極均與所述第三電阻R3的一端相連，所述第二三極管Q2的集電極與所述電源6的正極連接，所述第二三極管Q2的發(fā)射極和所述第三三極管Q3的發(fā)射極與所述開關(guān)元件3連接，所述第三三極管Q3的集電極連接至電源6的負極。

微處理器模塊1的信號輸出口I/O連接驅(qū)動模塊2，通過第一電阻R1后與第二電阻R2、第一三極管Q1，使控制信號反向后，再經(jīng)由第二三極管Q2、第三三極管Q3組成的功放電路后，驅(qū)動MOS管V1。

所述第二三極管Q2為NPN型三極管，所述第三三極管Q3為PNP型三極管。

所述第四電阻R4的一端與MOS管V1的柵極連接，所述第四電阻R4的另一端與電源6的負極連接，所述MOS管V1的柵極與第二三極管Q2的發(fā)射極連接。

本實用新型中，微處理器模塊1通過采集第五電阻R5的電流，實時計算出流經(jīng)繼電器線圈的電流值，當電壓波動或隨著溫度的升高，繼電器線圈的電阻值增大，微處理器模塊1通過不斷調(diào)節(jié)PWM波占空比，使得繼電器線圈平均電流與繼電器KM1維持電流相匹配，使繼電器KM1穩(wěn)態(tài)工作的能耗降到最低。

本實用新型中，微處理器模塊1為包含中央處理單元的微處理器、數(shù)字信號處理器或可編程控制器的電路模塊。

如圖3所示，為本實用新型提供的如圖2所示的具體實施例驅(qū)動電路執(zhí)行PWM控制的時間圖，具體的，波形一為PWM控制MOS管V1的導(dǎo)通/斷開狀態(tài)，當PWM波高電平時，即0-t1時刻，MOS管V1導(dǎo)通，繼電器線圈電流IL隨著時間的流逝而增加，此時第五電阻R5上的電流 IR5變化趨勢與電流IL一致；當PWM波低電平時，即t1~t2時刻，采樣電流IR5由于MOS管V1截止而瞬間為0，繼電器線圈中IL電流經(jīng)過續(xù)流二極管D1釋能，IL隨著時間的流逝而減小，在整個完整周期T內(nèi)，線圈電流的IL初值和終值相等，令I(lǐng)AVG為平均電感電流，則IAVG=VCC/RKM1；假定D為PWM脈寬占空比，D=ton/(ton+toff)，則IR5=VCC/RKM1*D;微處理器模塊1的信號輸入口A/D通過信號采集模塊采集到的IR5的變化（電源6電壓波動或溫度升高后，線圈電阻溫度系數(shù)造成RKM1變化），經(jīng)由信號輸出口I/O發(fā)送相應(yīng)的PWM波占空比D, 使繼電器線圈平均電流IAVG與繼電器KM1維持電流IR相匹配，使繼電器KM1穩(wěn)態(tài)工作的能耗降到最低。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。