一种加速继电器开启和降低继电器发热的开关电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种加速继电器开启和降低继电器发热的开关电路，包括电路ACIN_L及ACIN_N端输入AC220V电压，继电器REL1控制ACOUT_L及ACOUT_N输出交流电压驱动灯，其特征在于，还包括降压电路、整流电路、共模抑制电路、稳压电路、驱动电路和单片机控制电路；单片机控制电路由单片机U2(CS98P154)和开关SW1和指示灯LED1以及继电器驱动电路组成；稳压电路连接继电器REL1、降压电路及整流电路。通过单片机控制驱动电路实现继电器两级电压驱动，高电压加速继电器打开减少触点振荡延长触点寿命；低电压维持继电器导通有利于降低功耗及发热增加系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关电路
，特别是涉及一种加速继电器开启和降低继电器发热的开关电路。
技术介绍
图1是现在市面上大部分继电器开关所采用的电路，ACIN_L及ACIN_N输入AC220V电压，ACOUT_L及ACOUT_N输出交流电压；C4为电容降压电容，电阻R11为C4残留电压泄放电阻；R13为限流电阻，D1桥式整流；Z1稳压二极管EC2滤波电容；U1稳压IC将12V电压稳压到3V提供给模块工作电压；Q2为继电器驱动晶体管，单片机U2的3脚输出高电平时继电器打开。该电路具有以下缺陷：一是待机功耗高，器件发热升温较高，220VAC/50Hz时待机功耗计算：容抗Z=1/(2∏fc)=1/(2x3.14x50x0.47x10-6)=6.78Kohm，其中可提供电流是：I=U/R=220/6.78=32mA。由于纯电容在AC电路不做有用功不消耗有功功率，所以电路的待机功耗取决于串联在电容后面的Z1、U1并联负载。由于U1及单片机U2消耗的电流小于3mＡ则剩下的电流将在Z1上消耗掉，所以消耗在Z1上待机功耗Wz=UI=12x0.032=0.38W。由于器件的偏差，实测在0.35-0.38W范围内。由于待机时大部份电流被Z1转换成热量所以Z1温升大，实测温升在15度左右(长时间工作2小时后比环境温度高15度)，整机待机功耗仪器实测在0.7-0.8W。二是容易烧坏R11，R11为C4残留电压泄放电阻，正常工作时电阻两端电压可达220x1.41-12x1.41≈293V，这个电压直接加在R11两端，当电阻的体积比较小时极易产生打火而烧坏。三是稳压IC成本较高，由于待机电路中直流电压不能低于继电器的工作电压所的稳压芯片U1必需选择耐压18-24V的芯片，而这种芯片的成本会比耐压6V的高一倍左右。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本技术提供了一种加速继电器开启和降低继电器发热的开关电路，由于继电器在打开时的速度加快，减少触点打开时接触及振荡时间延长了触点寿命；由于继电器在打开后采用低于继电器工作电压减少了线圈发热并降低了功耗增加了稳定性。本技术所采用的技术方案是：一种加速继电器开启和降低继电器发热的开关电路，包括电路ACIN_L及ACIN_N端输入AC220V电压，继电器REL1控制ACOUT_L及ACOUT_N输出交流电压驱动灯或其它AC负载，其特征在于，还包括降压电路、整流电路、共模抑制电路、稳压电路、驱动电路和单片机控制电路，其中，单片机控制电路由单片机U2（CS98P154）连接开关SW1和指示灯LED1以及输出继电器驱动信号，稳压电路连接继电器REL1、降压电路及整流电路。继电器驱动电路由单片机U2（CS98P154）的6脚连接电阻R15、R12、R8、PNP三极管Q3和NPN三极管Q4；单片机U2（CS98P154）的12脚连接电阻R19、R2、R1、R6、PNP三极管Q2和NPN三极管Q1，NPN三极管Q1连接稳压电路， NPN三极管Q4的发射极连接继电器REL1，单片机U2（CS98P154）的5脚连接电阻R17、R16、R14、R6、PNP三极管Q6和NPN三极管Q5，NPN三极管Q5连接一稳压管Z3，稳压管Z3连接稳压电路。所述降压电路包括电阻R5、R10、R11串联与电容C4连接，为电路断电后电容C4残留电压提供放电回路。所述整流电路包括电阻R4、R13并联，电阻R4的一端连接桥式整流器D1（MB8S）的2脚，同时桥式整流器D1（MB8S）的1脚连接电容C2和共模环形电感TRAN1，电容C2和共模环形电感TRAN1组成共模抑制电路，减小继电器REL1开关负载时脉冲噪声对单片机控制电路的影响。所述稳压电路包括稳压管Z1、Z2，滤波电容EC2、EC3，稳压管Z1、Z2串联，同时与滤波电容EC2、EC3串联，再连接一稳压芯片U1(ME6206A30)，所述稳压芯片U1(ME6206A30)的VDD端连接抗干扰磁珠FB3、FB4和电容C1、C3。本开关电路设计采用两级电压驱动，高电压加速继电器打开减少触点振荡延长触点寿命；低电压，维持低电压有利于降低功耗及发热增加系统稳定性。由于继电器结构内含复位弹片、触点、铁芯及线圈，当给继电器线圈施加12V工作电压线圈产生磁场拉动衔铁抵消复位弹片的力然后触点打开，因为触点与触点是硬表面接触所以接触的瞬间有一个反弹的作用力导致触点往磁力反方向动运也就是断开方向，而此时磁场的作用力还在所以这个反作用力会越来越弱直到消失达到稳态，这段时间为继电器的导通振荡；导通振荡时间不同的个体之间有差异在0.2～0.8mS范围内(使用100只型号GQ-SH-112L继电器测试得到的结果)，导通振荡导致带负载触点打火易粘连缩短继电器带载寿命；为了缩短继电器导通振荡时间，采用提升继电器线圈工作电压增加磁场强度从而缩短触点的振荡时间。继电器加速打开时序：单片机U2（CS98P154）的12脚输出低电平Q1截止Q2截止，Z1及EC2两端开始建立15V直流电压（50~100mS内视输入交流电压的高低而变化)Z1及EC2两端电压上升到稳定的15V；150mS后单片机的6脚输出高电平Q3导通Q4导通继电器线圈以高于工作电压加速打开(继电器标称工作电压为12V)；继电器打开维持150mS后单片机U2（CS98P154）的第5脚输出高电平，Q6导通Q5导通继电器线圈电压降到10V以维持继电器打开，低的维持电压有利于减少继电器发热。串联式稳压待机功耗小器件发热温升小，220VAC/50Hz时待机功耗计算：容抗Z=1/(2∏fc)=1/(2x3.14x50x0.47x10-6)=6.78Kohm提供电流I= U/R=220/6.78=32mA;因为待机时Q1在导通状态Z1两端电压为零不消耗功率，所以消耗在Z2上的总待机功耗约Wz=UI=3.9x0.032=0.125W；实测在0.12~0.14W范围内；由于Z2两端的电压低所以转换成的热量也低温升也就很小，实测温升在5度左右(长时间工作2小时后比环境温度高5度)；整机待机功耗仪器实测在0.3~0.5W。不易烧残留电压泄放电阻，C4残留电压泄放电阻由三个电阻R5、R10、R11串联，正常工作时三个电阻端电压220x1.41-4.3x1.41≈304V，这个电压落在R5两端为39V、R10两端为86V、R11两端为178V，由三个电阻分配了压降所以不易因端电压高而产生打火烧坏。稳压IC成本低，基于单片机工作直流电压不超过5V，可以选用低压降耐压6V稳压IC(ＭＥ6206A30），其成本为0.1元，相较于现常用的稳压IC（ＭＥ6201A30）成本约0.28元，从而节省成本。附图说明图1为现有传统继电器开关电路图。图2为本技术所改进的电路图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的说明。请参照附图2，一种加速继电器开启和降低继电器发热的开关电路，包括电路ACIN_L及ACIN_N端输入AC220V电压，继电器REL1控制A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加速继电器开启和降低继电器发热的开关电路，包括电路ACIN_L及ACIN_N端输入AC220V电压，继电器REL1控制ACOUT_L及ACOUT_N输出交流电压驱动灯，其特征在于，还包括降压电路、整流电路、共模抑制电路、稳压电路、驱动电路和单片机控制电路，其中：单片机控制电路由单片机U2和开关SW1和指示灯LED1以及继电器驱动电路组成，单片机U2的型号为CS98P154，稳压电路连接继电器REL1、降压电路及整流电路；继电器驱动电路由单片机U2的6脚连接电阻R15、R12、R8、PNP、三极管Q3和NPN三极管Q4；单片机U2的12脚连接电阻R19、R2、R1、R6、PNP三极管Q2和NPN三极管Q1，NPN三极管Q1连接稳压电路，NPN三极管Q4的发射极连接继电器REL1，单片机U2的5脚连接电阻R17、R16、R14、R6、PNP三极管Q6和NPN三极管Q5，NPN三极管Q5连接一稳压管Z3。

【技术特征摘要】
1.一种加速继电器开启和降低继电器发热的开关电路，包括电路ACIN_L及ACIN_N端输入AC220V电压，继电器REL1控制ACOUT_L及ACOUT_N输出交流电压驱动灯，其特征在于，还包括降压电路、整流电路、共模抑制电路、稳压电路、驱动电路和单片机控制电路，其中：
单片机控制电路由单片机U2和开关SW1和指示灯LED1以及继电器驱动电路组成，单片机U2的型号为CS98P154，稳压电路连接继电器REL1、降压电路及整流电路；
继电器驱动电路由单片机U2的6脚连接电阻R15、R12、R8、PNP、三极管Q3和NPN三极管Q4；单片机U2的12脚连接电阻R19、R2、R1、R6、PNP三极管Q2和NPN三极管Q1，NPN三极管Q1连接稳压电路，NPN三极管Q4的发射极连接继电器REL1，单片机U2的5脚连接电阻R17、R16、R14、R6、PNP三极管Q6和NPN三极管Q5，NPN三极管Q5连接一稳压管Z3。
2.根据权利要求1所述的一种加速继电器开启和降低继电器发热的开关电路，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄世勇，
申请(专利权)人：黄世勇，
类型：新型
国别省市：江西;36