本實用新型涉及掉電保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于磁保持繼電器的掉電保護裝置。

背景技術(shù)：

磁保持繼電器是和其他電磁繼電器一樣，對電路起著自動接通和切斷作用，所不同的是，磁保持繼電器的常閉或常開狀態(tài)完全是依賴永久磁鋼的作用，其開關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是靠一定寬度的脈沖電信號觸發(fā)而完成的。磁保持繼電器的觸點開、合狀態(tài)平時由永久磁鐵所產(chǎn)生的磁力所保持。當繼電器的觸點需要開或合狀態(tài)時，只需要用正(反)直流脈沖電壓激勵線圈，繼電器在瞬間就完成了開與合的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。通常觸點處于保持狀態(tài)時，線圈不需要繼續(xù)通電，僅靠永久磁鐵的磁力就能維持繼電器的狀態(tài)不變。

掉電保護是指儀器或者電器在突然斷電的情況下保護正在處理的數(shù)據(jù)不丟失或者功能不損壞的功能。在具有磁保持繼電器的線路中，如果突然掉電時磁保持繼電器還處于吸合狀態(tài)，而外接設(shè)備已經(jīng)停止，此時需要將繼電器復位，以防止上電時出現(xiàn)意外。

在現(xiàn)有技術(shù)中，主流的磁保持繼電器掉電保護方案通常有以下兩種：

1.供電電源并聯(lián)儲能元件，正常通電時，電源同時給儲能元件和設(shè)備的CPU供電，當設(shè)備掉電后，由儲能元件給CPU供電，CPU檢測到當前供電狀態(tài)為已掉電時，通過軟件立即向磁保持繼電器發(fā)送復位信號，復位磁保持繼電器，完成掉電保護。

如圖1所示，是一種現(xiàn)有的磁保持繼電器的掉電保護電路。其中，MCU由VCC供電，磁保持繼電器的驅(qū)動電路由VDD供電，MCU(主控制器)的GPIO管腳檢測是否掉電。VCC掉電后，儲能元件C1繼續(xù)給MCU供電，VDD掉電后，儲能元件C2繼續(xù)給驅(qū)動電路供電，以使MCU通過軟件控制磁保持繼電器斷開。

這樣的設(shè)計在功耗小的產(chǎn)品上適用，但是一旦CPU功耗在百mA以上或者CPU的供電電壓還需要給產(chǎn)品其他電路供電(比如液晶顯示和外圍功能電路)，則會有以下弊端：一方面很難找到合適的儲能元件，或者儲能元件體積過大影響產(chǎn)品的整體性；另一方面，如果儲能元件選擇不當，常規(guī)的儲能元件無法帶動百mA以上的供電電路，故會出現(xiàn)軟件還未發(fā)送復位信號，儲能元件能量就已耗盡，無法實現(xiàn)掉電保護目的。

2.用電池取代儲能元件，與上述區(qū)別是，不能對電池進行充電，但是電池電量和壽命有時間限制，需要更換電池，影響現(xiàn)場使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種基于磁保持繼電器的掉電保護裝置，以在掉電時可靠地對磁保持繼電器進行復位。

為此，本實用新型實施例提供如下技術(shù)方案：

一種基于磁保持繼電器的掉電保護裝置，包括：磁保持繼電器、驅(qū)動電路、控制電路、儲能電路、以及保護電路；所述驅(qū)動電路包括兩個輸入端和兩個輸出端，所述兩個輸入端分別為正向輸入端和負向輸入端，所述正向輸入端與所述控制電路的第一輸出端相連，所述負向輸入端與所述保護電路的輸出端相連、并且通過隔離元件與所述控制電路的第二輸出端相連，所述兩個輸出端連接所述磁保持繼電器線圈的兩端；

在電源回路上電后，所述控制電路向所述驅(qū)動電路的兩個輸入端輸出控制信號，以使所述驅(qū)動電路驅(qū)動磁保持繼電器的開關(guān)節(jié)點的通斷；在電源回路掉電導致所述控制信號失效后，所述儲能電路為所述驅(qū)動電路供電，所述保護電路向所述驅(qū)動電路的負向輸入端輸出正向脈沖信號，以使所述磁保持繼電器的開關(guān)節(jié)點復位。

優(yōu)選地，所述保護電路包括PNP型三極管，所述三極管的基極通過限流電阻與電源相連，所述三極管的集電極通過下拉電阻與地相連，所述三極管的發(fā)射極通過反向隔離二極管與電源相連，所述三極管的發(fā)射極還通過第一儲能元件與地相連。

優(yōu)選地，所述第一儲能元件為極性電容，所述極性電容的正極與所述三極管的發(fā)射極相連，所述極性電容的負極接地。

優(yōu)選地，所述儲能電路包括：依次串聯(lián)連接在電源和地之間的二極管、電阻和第二儲能元件，所述第二儲能元件與電阻的連接端連接于所述驅(qū)動電路的電源端。

優(yōu)選地，所述第二儲能元件為法拉電容，所述法拉電容的正極與所述電阻相連，所述法拉電容的負極接地。

優(yōu)選地，所述隔離元件為二極管，所述二極管的正極與所述控制電路的第二輸出端相連，所述二極管的負極與所述驅(qū)動電路的負向輸入端相連。

優(yōu)選地，所述控制電路為CPU。

本實用新型提供的基于磁保持繼電器的掉電保護裝置，在電源回路上電后，由控制電路向磁保持繼電器的驅(qū)動電路輸出控制信號，使驅(qū)動電路驅(qū)動磁保持繼電器的開關(guān)節(jié)點通斷；在電源回路掉電導致所述控制信號失效后，第一儲能元件為所述驅(qū)動電路供電，并且由保護電路向所述驅(qū)動電路的負向輸入端輸出正向脈沖信號，從而使磁保持繼電器的開關(guān)節(jié)點復位，實現(xiàn)掉電保護。本實用新型提供的基于磁保持繼電器的掉電保護裝置，在掉電后，不需要軟件控制，完全靠硬件電路即可控制磁保持繼電器復位，有效地提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有的磁保持繼電器的典型掉電保護電路示意圖；

圖2是本實用新型基于磁保持繼電器的掉電保護裝置的原理框圖；

圖3是本實用新型基于磁保持繼電器的掉電保護裝置中保護電路的一種實施例；

圖4是本實用新型基于磁保持繼電器的掉電保護裝置中儲能電路的一種實施例；

圖5是本實用新型基于磁保持繼電器的掉電保護裝置中磁保持繼電器及其驅(qū)動電路的一種實施例。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型實施例的方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型實施例作進一步的詳細說明。

針對現(xiàn)有技術(shù)磁保持繼電器掉電保護中存在的問題，本實用新型提供一種基于磁保持繼電器的掉電保護裝置，采用硬件方式實現(xiàn)磁保持繼電器掉電時的可靠復位，保證重新上電時線路中設(shè)備的安全。

如圖2所示，是本實用新型基于磁保持繼電器的掉電保護裝置的原理框圖。

該裝置包括：磁保持繼電器20、驅(qū)動電路21、控制電路22、儲能電路23、以及保護電路24；所述驅(qū)動電路21包括兩個輸入端和兩個輸出端，所述兩個輸入端分別為正向輸入端RL₊和負向輸入端RL-，所述正向輸入端RL₊與所述控制電路的第一輸出端I/O1相連，所述負向輸入端RL-與所述保護電路的輸出端相連、并且通過隔離元件25與所述控制電路22的第二輸出端I/O2相連，所述兩個輸出端連接所述磁保持繼電器20線圈的兩端。

需要說明的是，在實際應(yīng)用中，所述磁保持繼電器20可以作為無源干觸點輸出，也可以作為有源輸出。若該磁保持繼電器20用于無源干觸點輸出，則磁保持繼電器20的開關(guān)節(jié)點無需串接電源，開關(guān)節(jié)點的兩個觸點引到外部設(shè)備的輸入端，作為外部設(shè)備的開關(guān)量輸入；若磁保持繼電器20作為有源輸出，則需要將開關(guān)節(jié)點的兩個觸點串接在所需電源回路中，作為有源輸出使用，以便為外部負載設(shè)備供電。

在電源回路上電后，所述控制電路22向所述驅(qū)動電路21的兩個輸入端輸出控制信號，以使所述驅(qū)動電路21驅(qū)動磁保持繼電器20的開關(guān)節(jié)點的通斷；在電源回路掉電導致所述控制信號失效后，所述儲能電路23為所述驅(qū)動電路21供電，所述保護電路24向所述驅(qū)動電路21的負向輸入端RL-輸出正向脈沖信號，從而使所述磁保持繼電器20的開關(guān)節(jié)點復位。

需要說明的是，該掉電保護電路可以應(yīng)用于多種設(shè)備的供電線路中，比如，遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設(shè)備中，相應(yīng)地，上述控制電路22可以是具有輸出端口的控制單元，比如CPU。

如圖3所示，是本實用新型基于磁保持繼電器的掉電保護裝置中保護電路的一種實施例。

在該實施例中，所述保護電路包括：PNP型三極管Q41，所述三極管Q41的基極通過限流電阻R41與電源Vcc相連，所述三極管Q41的集電極通過下拉電阻R42與地相連，所述三極管Q41的發(fā)射極通過反向隔離二極管D41與電源Vcc相連，所述三極管Q41的發(fā)射極還通過第一儲能元件EC41與地相連。進一步地，在電源Vcc和地之間還連接有電容C41，以起到隔直作用。

上述第一儲能元件EC41可以采用極性電容，所述極性電容的正極與所述三極管Q41的發(fā)射極相連，所述極性電容的負極接地。所述極性電容的具體容量可以根據(jù)需要選擇，比如100uF。當然，所述第一儲能元件EC41也可以根據(jù)實際應(yīng)用需要，采用其它類型的儲能元件，比如充電電池或者不可充電電池等，對此本實用新型實施例不做限定。

需要說明的是，在實際應(yīng)用中，上述PNP型三極管Q41作為開關(guān)器件，比如可以采用型號為LMBT3906LT1G的三極管，當然，在實際應(yīng)用中，也可以由其它具有相似功能的器件來代替，對此本實用新型實施例不做限定。

如圖4所示，是本實用新型基于磁保持繼電器的掉電保護裝置中儲能電路的一種實施例。

在該實施例中，所述儲能電路包括：依次串聯(lián)連接在電源Vcc和地之間的二極管D31、D31、電阻R31和第二儲能元件EC31，所述第二儲能元件EC31與電阻R31的連接端連接于所述驅(qū)動電路的電源端VR。

上述第二儲能元件EC31可以采用法拉電容，所述法拉電容的正極與所述電阻R31相連，所述法拉電容的負極接地，所述法拉電容的具體容量可以根據(jù)根據(jù)應(yīng)用需求來選擇。當然，所述第二儲能元件EC31也可以根據(jù)實際應(yīng)用需要，采用其它類型的儲能元件，比如充電電池或者不可充電電池等，對此本實用新型實施例不做限定。

電阻R31可以根據(jù)充電速度需求調(diào)整阻值。二極管D31、D32用于降壓，并利用其單向?qū)щ娦?，防止掉電后法拉電容EC31反向供電。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)磁保持繼電器驅(qū)動電壓的情況，對降壓/升壓的方式進行適應(yīng)性調(diào)整。

需要說明的是，在實際應(yīng)用中，圖2中的驅(qū)動電路21可以采用采用現(xiàn)有的一些常規(guī)驅(qū)動電路，如圖5所示，是本實用新型基于磁保持繼電器的掉電保護裝置中磁保持繼電器及其驅(qū)動電路的一種實施例。

RL+為高電平時，磁保持繼電器線圈中有正向電流；RL-為高電平時，磁保持繼電器線圈中有反向電流。驅(qū)動電路由2個NPN復合管Q211和Q213、1個PNP復合管Q212、相關(guān)電阻組成。NPN復合管內(nèi)包含2個NPN三極管，PNP復合管包含2個PNP三極管。

當RL+＝1，RL-＝0時，Q211中NPN導通、Q212中一個PNP導通；Q213中NPN截止、Q212中另一個PNP截止。流經(jīng)磁保持繼電器線圈的電流方向為：VR→Q212(4腳E極→3腳C極)→線圈正向端→線圈反向端→Q211(3腳C極→4腳E極)→地，繼電器觸點接通。

當RL+＝0，RL-＝1時，Q211中NPN截止、Q212中一個PNP截止；Q213中NPN導通、Q212中另一個PNP導通。流經(jīng)磁保持繼電器線圈的電流方向為：VR→Q212(1腳E極→6腳C極)→線圈反向端→線圈正向端→Q213(3腳C極→4腳E極)→地，繼電器觸點斷開。

當RL+＝0，RL-＝0時，所有三極管都截止，線圈無電流流過。

當RL+＝1，RL-＝1時，所有三極管都導通，功耗很大，這種情況不允許出現(xiàn)。

需要說明的是，上述NPN復合管Q211和Q213可以采用LMBT3904DWITIG，Q212可以采用LMBT3906DWITIG等。

在該實施例中，所述隔離元件25采用二極管，所述二極管的正極與圖2中的控制電路的第二輸出端I/O2相連，所述二極管的負極與驅(qū)動電路的負向輸入端RL_相連。

需要說明的是，在實際應(yīng)用中，所述磁保持繼電器可以是單線圈磁保持繼電器，也可以是雙線圈磁保持繼電器，該實施例中以單線圈磁保持繼電器為例進行說明。

同時參照圖3、圖4和圖5，在正常供電狀態(tài)下，三極管Q41處于截止狀態(tài)，磁保持繼電器RL只受控制電路控制。RL+為1，RL-為0是動作狀態(tài)；相反是復位狀態(tài)。

掉電后，一方面，儲能電路中的法拉電容EC31給驅(qū)動電路供電。另一方面，保護電路起作用，EC41作為儲能元件，在掉電后提供正向脈沖，同時利用二極管D41的單向?qū)щ娦?，可以防止儲能元件EC41的電流反流向Vcc。EC41的容量可以根據(jù)脈沖寬度的需要進行調(diào)整。三極管Q41導通，給驅(qū)動電路的負向輸入端RL-提供一個正向脈沖，從而使磁保持繼電器RL復位；同時利用二極管25的單向?qū)щ娦?，防止電流反向流向控制電路的第二輸出端I/O2，保護控制電路的IO口。

本實用新型提供的基于磁保持繼電器的掉電保護裝置，在電源回路上電后，由控制電路向磁保持繼電器的驅(qū)動電路輸出控制信號，使驅(qū)動電路驅(qū)動磁保持繼電器的開關(guān)節(jié)點通斷；在電源回路掉電導致所述控制信號失效后，第一儲能元件為所述驅(qū)動電路供電，并且由保護電路向所述驅(qū)動電路的負向輸入端輸出正向脈沖信號，從而使磁保持繼電器的開關(guān)節(jié)點復位，實現(xiàn)掉電保護。本實用新型提供的基于磁保持繼電器的掉電保護裝置，在掉電后，不需要軟件控制，完全靠硬件電路即可控制磁保持繼電器復位，有效地提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

本實用新型提供的基于磁保持繼電器的掉電保護裝置，只需用儲能元件單獨給磁保持繼電器的驅(qū)動電路供電，通過純模擬電路復位磁保持繼電器，實現(xiàn)掉電保護，有效地節(jié)省了空間，提高了掉電保護的穩(wěn)定性。

以上對本實用新型實施例進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體實施方式對本實用新型進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型裝置；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。