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1.本实用新型涉及电子电力技术领域，具体地说，涉及一种用于光伏逆变器、储能机、不间断电源、电力充电桩等电力转换或者储能设备中所使用继电器的倍压驱动电路。
背景技术：
2.通常，继电器的驱动方式包括恒电压驱动、pwm斩波电源控制以及双电源控制三种。恒电压驱动方式，例如12v电压驱动，稳态下由于电流持续流经继电器线圈，则继电器线圈温度始终较高，导致对继电器线圈造成过高损耗。而pwm斩波电源控制方式中，是采用恒电压方式使得继电器开通，待继电器吸合后，再用pwm电压控制线圈，使电压有效值降低，该方式由于稳态下电流高频通断，因此虽然能够降低稳态下线圈的损耗，但相应的又引起了电磁兼容问题。再说双电源控制，该控制方式下，采用高电压电源开通继电器，待继电器吸合后，再改用低电压对继电器进行保持，这样，同样实现了稳态下降低线圈损耗，同时又避免了pwm斩波电源控制下的电磁兼容问题，然而，由于双电源控制模式下需要两路控制信号，在继电器数量较多的场景下，多路电源控制信号需要占用过多的信号io资源，另一方面，双电源控制模式下，由于需要采用不同的电源，系统控制复杂度高，控制成本大。
3.为了解决继电器驱动电路存在的上述技术问题，现有技术提出了一种采用蓄能电感作为储能设备，在继电器开通前由电压端储能电路储能，再在继电器开通时，使得储能的蓄能电感与电源端构成继电器驱动的升压电路，解决继电器驱动时的瞬时高压需要；继电器进入稳态后，随着蓄能电感上的电能释放，电感上的电压逐渐回落，直至继电器的两端电压回落至电源端电压，也即，又能够满足继电器稳态下的低压需要。这样，解决了采用现有继电器驱动电路时，继电器线圈损耗大，电磁兼容问题无法解决的技术问题。然而，在长期的试验和实践中发现，改进后采用蓄能电感的驱动电路又存在电感饱和问题。
4.有鉴于此，应当对现有技术进行改动，从而提供一种新的继电器驱动方式，以解决继电器的现有及改进后驱动方式存在的上述技术问题。
技术实现要素：
5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种能够对继电器工作关断后线圈上的能量进行快速泄放，降低线圈损耗的同时，解决电感饱和技术问题的继电器倍压驱动电路。
6.为解决以上技术问题，本实用新型采取了一种继电器倍压驱动电路，该电路用于驱动继电器工作，所述驱动电路包括：电源端，该电源端与所述继电器的线圈正端连接；第一电容，该第一电容与所述第一控制开关和电源端构成倍压电路，以及第二电容、二极管，所述第二电容、二极管构成放电回路；第一控制开关和第二控制开关，处理器控制所述第一控制开关和第二控制开关的通断，以控制所述倍压电路和所述放电回路的通断，所述处理器控制所述第二控制开关，以使得所述继电器的负端置低。
7.作为本方案的一种优选的，所述倍压电路中，所述第一控制开关为pnp三极管，所述第一控制开关的发射极接至所述电源端的正极，其集电极通过限流电阻接地，其中，所述
第一电容的一端分别接至所述电源端的正极和所述继电器的线圈正端，所述第一电容的另一端接至所述第一控制开关的集电极，所述第二电容的一端接至所述电源端的负极，所述第二电容的另一端分别接至所述第一控制开关的基极和所述继电器的线圈负端。
8.作为本方案进一步优选的，所述二极管的正极接至所述电源端的正极，其负极与所述第一电容连接，其中，当所述第一控制开关导通时，所述第一电容充电，所述继电器的正端电压升高。
9.作为本方案更进一步优选的，所述放电回路中，所述第二控制开关为npn三极管，所述第二控制开关的基极通过限流电阻与驱动电压连接，所述第二控制开关的集电极接至所述继电器的线圈负端，并通过限流电阻接至所述第二电容和所述第一控制开关的基极，所述第二控制开关的发射极接地。
10.作为本方案再进一步优选的，还包括稳压二极管，稳压二极管的正极接至所述第二控制开关的发射极，其负极接至所述第二控制开关的集电极，其中，当所述继电器的线圈负端电压低于所述稳压二极管电压时，所述第二电容和二极管构成所述放电回路，以释放所述第二电容中的能量。
11.作为本方案还进一步优选的，所述继电器工作状态下，所述第一控制开关和第二控制开关导通，所述第一电容非线性放电，直至所述第一电容放电结束以使得所述继电器两端电压回落至所述电源端电压；所述继电器关断时，所述第二控制开关关断，所述继电器的线圈负端电压回落，直至电压回落至低于所述稳压二极管电压后，将所述第二电容中的能量释放。
12.由于以上技术方案的采用，本实用新型相较于现有技术具有如下的有益技术效果：
13.1、现有的改进方案中，采用电感储能再释放的方式作为继电器驱动电压升压的手段，也即，将电感作为继电器升压驱动的储能设备，而蓄能电感需要考虑电感的饱和问题。因此本方案中，采用电容作为储能设备以避免电感饱和问题；
14.2、为实现继电器驱动时的倍压效果，通过三极管、二极管和电容构成倍压电路，倍压电路中，将pnp三极管的发射极接至电源端的正极，集电极通过限流电阻接地，再将电容的一端与电源端和继电器的正极相接，另一端接至三极管的集电极，从而在pnp管导通的情况下，电容电压被瞬间拉至与电源端电压保持一致，则继电器驱动状态下的电压为电源端电压的两倍，实现倍压驱动；而继电器稳态下需要低压，则由于第一电容两端的电位相等，则其电压不能突变，处于非线性防线状态，则继电器两端电压又两倍的电源电压回落至电源电压，满足了继电器稳态工作下的低压需要；
15.3、当第二控制开关关断时，继电器产生与电源端电压方向反向的电压，该电压会与电源端电压叠加，导致第二控制开关的集电极与发射极之间的电压过大，为应对该问题，在第二控制开关的集电极和发射极之间连接一个稳压二极管，从而对第二控制开关进行保护，这样，关断状态下，第二电容与二极管构成了放电回路，将继电器线圈中的能量进行快速泄放；
16.4、本方案中的驱动电路，解决了现有技术中常见的三种继电器驱动电路存在的技术问题，又对现有技术下改进后的继电器升压驱动电路进行了改进，在前述的三点有益技术效果外，保留了现有技术下改进后驱动电路的优点，实现继电器稳态下线圈损耗降低，消
除电磁兼容问题对系统造成的影响，在高压大电流的继电器驱动场景下具有显著优势，实现倍压驱动，以及，减少多路控制下信号使能端的资源占用。
附图说明
17.图1为示意图，示出了本实用新型的一个较佳实施例中所述继电器倍压驱动电路的等效电路结构。
具体实施方式
18.下面将参考附图来描述本实用新型所述的一种继电器倍压驱动电路的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
19.需要说明的是，本实用新型实施例中所使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
20.本实用新型的较佳实施例是针对继电器的三种常见驱动方式以及改进后的驱动电路所存在的技术问题而提出的。恒压驱动时存在线圈损耗过高，而pwm斩波电源控制下又难以避免存在电磁兼容问题。究其实质，是由于继电器驱动时需要的驱动功率要大于其稳态下的功率，因此又提出双电源控制方式，也即采用高压电源对继电器实现开通，而采用低压对继电器稳态进行保持。然后，双电源控制方式又需要两路不同的信号控制两路电源的供电，占用过多的io资源。而改进后的方案是采用蓄能电感和三极管构成升压电路和退磁回路，蓄能充能后放电以满足继电器驱动瞬时高压的需要，再通过退磁回路使得继电器工作后线圈上的能量得到释放，但又无法避免电感饱和这一技术问题。
21.本实用新型的较佳实施例实现其技术目的的思路包括：
22.1)采用新的储能设备取代蓄能电感，以解决电感饱和问题；
23.2)储能设备在长期储能后的能量的存在，以及如何实现储能后的快速泄放。
24.图1为示意图，示出了本实用新型的一个较佳实施例中所述继电器倍压驱动电路的等效电路结构。参看图1，图中虚线框体选定的部分，也即继电器部分。采用12v电压作为继电器驱动的电源端。为了实现前述的技术效果，本实用新型的较佳实施例中采用电容作为储能设备以取代现有改进方案中的电感，采用二极管和三极管与电容串联，构成单向导通的储能升压电路，并于继电器升压驱动后自动降压。参看图1，在该实施例中，电源端串联二极管d1、第一电容c1，以及三极管q1。具体地说，二极管d1的正极接至电源端的正极，二极管d1的负极分别与第一电容c1和继电器的线圈正端连接。再看三极管q1，三极管q1为pnp三极管，其发射极接至电源端，其集电极通过限流电阻r1接地。这样，可以看出，若三极管q1导通，则构成了从电源端至三极管q1，并自三极管q1的发射极至集电极，最后到达第一电容c1的储能电路，由于二极管d1的负极与第一电容c1相接，则当三极管q1导通时，电源端为第一电容c1充电，也即第一电容c1的初始电压与电源端保持一致，在该较佳实施例中，第一电容c1的初始电压也为12v。当继电器驱动时，其线圈的正端的电压为第一电容的电压与电源端
电压叠加的24v，从而实现了继电器的倍压驱动。
25.继续参看图1，继电器的线圈负端至电源端的负极之间还包括第二电容c2和限流电阻r3。第二电容c2的一端接至电源端的负极，其另一端分别接至三极管q1的基极，继电器的线圈负端至限流电阻r3之间，连接有三极管q2。三极管q2为npn三极管，其基极通过限流电阻r2与去电电压连接，并通过处理器发送驱动信号驱动三极管q2的导通和关断，三极管q2的集电极接至继电器的线圈负端，起发射极接地。
26.实际控制时，处理器(cpu)给出信号控制三极管的导通和关断。参看图1，在该较佳实施例中，当电源端12v电源建立后，处理器发送驱动指令使得三极管q1和三极管q2导通，此时，继电器的负端置低，电势同gnd。如前所述，第一电容c1充电后，与电源端的电压叠加后促使继电器的正端对地电压为24v，从而实现加了电源端电压的倍压驱动。
27.接着，第一电容c1的两端电位相等，则第一电容c1上电压无突变，实现非线性放电，从而第一电容c1上的初始能量释放结束后，则继电器正端的对地电压由24v回落至12v，从而满足继电器稳态工作下的低压需要。当继电器关断时，处理器(cpu)发送信号驱动三极管q2关断，继电器稳态工作下，其线圈上的能量在继电器关断后产生了反向电压，继电器的线圈负端感应正电压，线圈电压会与电源电压叠加后施加在三极管q2的集电极和发射极之间，导致三极管q2的集电极和发射极之间的电压过大。参看图1，本实用新型的另一方面，则是在三极管q2的集电极和发射极之间连接稳压二极管zd1。这样，继电器线圈持续泄放，直至其负端电压低于稳压二极管后，则通过限流电阻r3、第二电容c2和二极管d1构成了单向的放电回路，释放了继电器线圈和c2中的能量。
28.由于以上技术方案的采用，本实用新型相较于现有技术具有如下的有益技术效果：
29.1、现有的改进方案中，采用电感储能再释放的方式作为继电器驱动电压升压的手段，也即，将电感作为继电器升压驱动的储能设备，而蓄能电感需要考虑电感的饱和问题。因此本方案中，采用电容作为储能设备以避免电感饱和问题；
30.2、为实现继电器驱动时的倍压效果，通过三极管、二极管和电容构成倍压电路，倍压电路中，将pnp三极管的发射极接至电源端的正极，集电极通过限流电阻接地，再将电容的一端与电源端和继电器的正极相接，另一端接至三极管的集电极，从而在pnp管导通的情况下，电容电压被瞬间拉至与电源端电压保持一致，则继电器驱动状态下的电压为电源端电压的两倍，实现倍压驱动；而继电器稳态下需要低压，则由于第一电容两端的电位相等，则其电压不能突变，处于非线性防线状态，则继电器两端电压又两倍的电源电压回落至电源电压，满足了继电器稳态工作下的低压需要；
31.3、当第二控制开关关断时，继电器产生与电源端电压方向反向的电压，该电压会与电源端电压叠加，导致第二控制开关的集电极与发射极之间的电压过大，为应对该问题，在第二控制开关的集电极和发射极之间连接一个稳压二极管，从而对第二控制开关进行保护，这样，关断状态下，第二电容与二极管构成了放电回路，将继电器线圈中的能量进行快速泄放；
32.4、本方案中的驱动电路，解决了现有技术中常见的三种继电器驱动电路存在的技术问题，又对现有技术下改进后的继电器升压驱动电路进行了改进，在前述的三点有益技术效果外，保留了现有技术下改进后驱动电路的优点，实现继电器稳态下线圈损耗降低，消
除电磁兼容问题对系统造成的影响，在高压大电流的继电器驱动场景下具有显著优势，实现倍压驱动，以及，减少多路控制下信号使能端的资源占用。
33.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
(整理：东丽电工培训学校)
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