本發(fā)明涉及一種電子領(lǐng)域中觸點(diǎn)保護(hù)方法，具體涉及一種基于繼電器控制電源反轉(zhuǎn)的觸點(diǎn)保護(hù)方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)實(shí)中像電機(jī)、電磁鐵、制動(dòng)器等均屬于感性負(fù)載，由于其負(fù)載功率和負(fù)載電流均較大，所以其電源均是通過繼電器或接觸器進(jìn)行控制。當(dāng)對感性負(fù)載的電源進(jìn)行切斷或反轉(zhuǎn)時(shí)，在感性負(fù)載兩端均會(huì)形成反電動(dòng)勢和反向電流，如果對繼電器的觸點(diǎn)不采取任何保護(hù)措施，繼電器觸點(diǎn)在切斷瞬間，回路中產(chǎn)生的大電流將會(huì)對繼電器觸點(diǎn)造成損傷，影響其觸點(diǎn)的壽命，甚至直接損壞繼電器。因此在繼電器控制電路中，特別是大電流的回路中，要求必須對繼電器觸點(diǎn)設(shè)計(jì)保護(hù)措施電路。常用的繼電器觸點(diǎn)保護(hù)措施較多，可根據(jù)觸點(diǎn)回路情況進(jìn)行選擇，從而對繼電器觸點(diǎn)起到保護(hù)作用，進(jìn)而延長繼電器使用壽命，增加電路設(shè)計(jì)的可靠性。

根據(jù)繼電器控制電路的不同情況，觸點(diǎn)保護(hù)措施常用的有幾種方式，保護(hù)效果也各有不同，比如在繼電器觸點(diǎn)對地并聯(lián)“阻容串聯(lián)支路”方式、并聯(lián)“單體續(xù)流二極管”方式、并聯(lián)“續(xù)流二極管與穩(wěn)壓二極管串聯(lián)”方式。

并聯(lián)“阻容串聯(lián)支路”方式為在負(fù)載端并聯(lián)阻容串聯(lián)支路，當(dāng)繼電器觸點(diǎn)斷開時(shí)，負(fù)載產(chǎn)生的反向電流通過阻容串聯(lián)支路形成回路，此方式是通過阻容充放電原理來消耗反向電流，對電阻和電容的選擇有一定的要求，此種保護(hù)措施一般用在小電流回路的繼電器觸點(diǎn)保護(hù)電路中。

并聯(lián)“單體續(xù)流二極管”方式，當(dāng)繼電器觸點(diǎn)斷開時(shí)，負(fù)載通過續(xù)流二極管形成回路，此種方式通過將反向電流消耗在負(fù)載自身，從而達(dá)到對繼電器觸點(diǎn)保護(hù)的效果。此種觸點(diǎn)保護(hù)方式在反電動(dòng)勢和電流不是太大的情況下較為常用，但當(dāng)負(fù)載為線圈等感性負(fù)載較大的場合，此種方式就不太適合，此時(shí)就需要采用續(xù)流二極管與穩(wěn)壓二極管串聯(lián)方式。

續(xù)流二極管與穩(wěn)壓二極管串聯(lián)方式，常用于大電流情況的感性負(fù)載電源控制回路中，也是繼電器觸點(diǎn)保護(hù)電路中電路簡單、效果較好的一種方式，本發(fā)明也是針對此種方式進(jìn)行說明的。

以上介紹了幾種觸點(diǎn)保護(hù)方式，但均要求電源極性確定，即繼電器觸點(diǎn)間電源極性不能反轉(zhuǎn)的情況。此種電源反轉(zhuǎn)情況下觸點(diǎn)保護(hù)電路，現(xiàn)有控制方式至少四五級繼電器才能進(jìn)行控制，控制方式較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于繼電器控制電源反轉(zhuǎn)的觸點(diǎn)保護(hù)方法，其主要是為了解決繼電器在感性負(fù)載場合控制電源反轉(zhuǎn)時(shí)對繼電器觸點(diǎn)保護(hù)的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種基于繼電器控制電源反轉(zhuǎn)的觸點(diǎn)保護(hù)方法，其特殊之處在于，該方法是：提供前/后兩級繼電器控制電路和一觸點(diǎn)保護(hù)電路，所述觸點(diǎn)保護(hù)電路設(shè)置于所述兩級繼電器控制電路之間；

所述繼電器控制電路包括繼電器以及與繼電器分別連接的控制回路和執(zhí)行回路；

所述前/后兩級繼電器控制電路的控制回路結(jié)構(gòu)相同，所述控制回路控制繼電器線圈電源的通斷；

所述前級繼電器控制電路的執(zhí)行回路控制電源PWR與電源端口PWR_COM的導(dǎo)通，所述后級繼電器控制電路的執(zhí)行回路控制電源端口PWR_COM與負(fù)載RL導(dǎo)通，同時(shí)控制所述負(fù)載RL電源極性PWR_N和PWR_P的翻轉(zhuǎn)。

上述前/后兩級繼電器控制電路中的繼電器分別為前級繼電器RE1和后級繼電器RE2；

1）當(dāng)對感性負(fù)載RL加電時(shí)，繼電器動(dòng)作順序?yàn)橄葎?dòng)作后級繼電器RE2，再動(dòng)作前級繼電器RE1；

1.1）先將后級繼電器控制電路的控制回路輸入的PWR_CTR2信號(hào)置為低電平，三極管Q2不導(dǎo)通，后級繼電器RE2線圈不通電，觸點(diǎn)保持常開常閉狀態(tài)；

1.2）再動(dòng)作前級繼電器RE1，將前級繼電器控制電路的控制回路輸入的PWR_CTR1信號(hào)置為高電平，三極管Q1導(dǎo)通，前級繼電器RE1線圈通電，繼電器RE1動(dòng)作，原常開觸點(diǎn)閉合，即PWR電源與PWR_COM連通，對后級繼電器RE2供電；

1.3）加至感性負(fù)載RL的電源極性為：PWR_N通過后級繼電器RE2的常閉觸點(diǎn)與前級電源端口PWR_COM相連，即PWR_N為電源正極，PWR_P通過后級繼電器RE2的常閉觸點(diǎn)與前級電源地相連，即PWR_P為電源負(fù)極；

2）當(dāng)對感性負(fù)載RL斷電時(shí)，繼電器動(dòng)作順序?yàn)橄葎?dòng)作前級繼電器RE1，再動(dòng)作后級繼電器RE2；

2.1）通過將前級繼電器控制電路的控制回路輸入的PWR_CTR1信號(hào)置為低電平，前級繼電器RE1線圈不導(dǎo)電，前級繼電器RE1觸點(diǎn)恢復(fù)常開常閉狀態(tài)，從而切斷對后級繼電器控制電路的供電；此時(shí)后級繼電器RE2還未動(dòng)作，保持當(dāng)前閉合和斷開狀態(tài)；

2.2）斷電瞬間感性負(fù)載RL產(chǎn)生的反電動(dòng)勢和反向電流通過后級繼電器RE2的觸點(diǎn)反灌至前級繼電器RE1的觸點(diǎn)，由于在在繼電器RE1后級設(shè)計(jì)有觸點(diǎn)保護(hù)電路，因此感性負(fù)載RL的反電動(dòng)勢和反向電流不會(huì)對繼電器RE1觸點(diǎn)造成損傷；

2.3）前級繼電器RE1斷開延時(shí)一定時(shí)間后，通過續(xù)流二極管D2和穩(wěn)壓二極管D3串聯(lián)組成觸點(diǎn)保護(hù)回路，將負(fù)載RL產(chǎn)生的反電動(dòng)勢和反向電流通過負(fù)載RL自身消耗掉；

3）當(dāng)要對感性負(fù)載RL電源反轉(zhuǎn)時(shí)，繼電器動(dòng)作順序?yàn)橄葎?dòng)作后級繼電器RE2，再動(dòng)作前級繼電器RE1；

3.1）先將后級繼電器控制電路的控制回路輸入的PWR_CTR2信號(hào)置為高電平，三極管Q2導(dǎo)通，后級繼電器RE2線圈通電，從而后級繼電器RE2動(dòng)作，原觸點(diǎn)狀態(tài)反轉(zhuǎn)，感性負(fù)載RL電源極性PWR_P通過后級繼電器RE2的常開觸點(diǎn)閉合后與前級繼電器的電源端口PWR_COM相連，即PWR_P為電源正極；同理，感性負(fù)載RL電源極性PWR_N通過后級繼電器RE2的常開觸點(diǎn)閉合與前級電源地相連，即PWR_N為電源負(fù)極；

3.2）再將前級繼電器控制電路的控制回路輸入的PWR_CTR1信號(hào)置為高電平，控制前級繼電器RE1動(dòng)作，即將PWR電源與后級繼電器RE2的電源端口PWR_COM相連，實(shí)現(xiàn)對感性負(fù)載RL供電，此時(shí)RL兩端電源極性與前一過程相比已實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)；

4）感性負(fù)載RL電源反轉(zhuǎn)后，斷電時(shí)的過程與上述步驟2）所描述斷電過程完全相同；同樣通過續(xù)流二極管D2和穩(wěn)壓二極管D3串聯(lián)組成觸點(diǎn)保護(hù)回路，將感性負(fù)載RL產(chǎn)生的反電動(dòng)勢和反向電流通過感性負(fù)載RL自身消耗掉。

上述在前級繼電器RE1與后級繼電器RE2之間設(shè)計(jì)一路續(xù)流二極管D2和穩(wěn)壓二極管D3串聯(lián)組成的觸點(diǎn)保護(hù)回路。

上述前/后繼電器均為兩組常開常閉型繼電器，功率可根據(jù)實(shí)際需求而定。

上述負(fù)載RL為感性負(fù)載，包括電機(jī)以及電磁鐵線圈等繞組負(fù)載。

上述續(xù)流二極管D2要求反向耐壓值指標(biāo)大于2倍于負(fù)載RL端電壓，前向電流指標(biāo)大于負(fù)載額定電流；

所述穩(wěn)壓二極管D3要求穩(wěn)壓電壓值大于等于負(fù)載RL端電壓，耐電流指標(biāo)大于負(fù)載額定電流。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)巧妙，有效地解決了繼電器在感性負(fù)載場合控制電源反轉(zhuǎn)時(shí)對繼電器觸點(diǎn)保護(hù)的技術(shù)問題。

附圖說明

圖1為電源反轉(zhuǎn)繼電器控制電路；

圖2為觸點(diǎn)保護(hù)電路；

圖3為包含前級繼電器控制電路的觸點(diǎn)保護(hù)電路；

圖4為本發(fā)明包含前/后級繼電器控制電路的觸點(diǎn)保護(hù)電路。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明介紹一種通過兩級繼電器就可以實(shí)現(xiàn)電源反轉(zhuǎn)和觸點(diǎn)保護(hù)措施。

首先，介紹電源反轉(zhuǎn)繼電器控制電路，參見圖1：

RE2為一個(gè)兩組常開常閉型繼電器，功率可根據(jù)實(shí)際需求而定；

PWR_COM與電源地為反轉(zhuǎn)前電源；

PWR_P與PWR_N為反轉(zhuǎn)后電源符號(hào)，極性隨著繼電器的控制相互反轉(zhuǎn)；

RL為感性負(fù)載，比如電機(jī)、電磁鐵等線圈繞組負(fù)載；

D4為防止繼電器線圈電源切斷時(shí)形成的反電動(dòng)勢對VCC電源網(wǎng)絡(luò)造成干擾，而增加的一個(gè)續(xù)流二極管。考慮繼電器線圈電流不大情況，此處利用了前面所述的并聯(lián)“單體續(xù)流二極管”方式原理。當(dāng)繼電器線圈電源切斷時(shí)，繼電器線圈通過此續(xù)流二極管形成一個(gè)自回路，從而避免對VCC電源網(wǎng)絡(luò)的影響，進(jìn)而對VCC電源網(wǎng)絡(luò)的功能電路不構(gòu)成影響；

Q2為NPN型三極管；

PWR_CTR2為TTL電平控制信號(hào)，控制繼電器線圈電源的通斷；

整個(gè)控制過程表述為：

當(dāng)PWR_CTR2為低電平“0”時(shí)，Q2三極管不導(dǎo)通，繼電器線圈不通電，繼電器所有觸點(diǎn)保持常開、常閉狀態(tài)，此時(shí)PWR_P為反轉(zhuǎn)前電源地，PWR_N為反轉(zhuǎn)前電源PWR_COM；

當(dāng)PWR_CTR2為高電平“1”時(shí)，Q2三極管導(dǎo)通，繼電器線圈通電，繼電器所有觸點(diǎn)動(dòng)作，原有常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)PWR_P為反轉(zhuǎn)前電源PWR_COM，PWR_N為反轉(zhuǎn)前電源地；

可見，通過PWR_CTR2控制信號(hào)的控制，可以實(shí)現(xiàn)輸出電源的反轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)負(fù)載RL的相關(guān)動(dòng)作，比如電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、電磁鐵的吸合與復(fù)位，等等。

通過以上分析，施加到負(fù)載RL兩端的電源實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)，但負(fù)載RL兩端電源在切斷時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢和反向電流對RE2繼電器觸點(diǎn)的損傷未有保護(hù)措施。此時(shí)的觸點(diǎn)保護(hù)措施不能像正常的保護(hù)方式那樣在負(fù)載端并聯(lián)任何一支保護(hù)電路，參見圖2：

其中D5為續(xù)流二極管，要求反向耐壓值指標(biāo)大于2倍于負(fù)載RL端電壓，前向電流指標(biāo)大于負(fù)載額定電流；

D6為穩(wěn)壓二極管，要求穩(wěn)壓電壓值大于等于負(fù)載RL端電壓，耐電流指標(biāo)大于負(fù)載額定電流；

之所以不能在感性負(fù)載RL兩端并聯(lián)圖二保護(hù)方式，是因?yàn)楦行载?fù)載RL兩端的電源極性是會(huì)反轉(zhuǎn)的。圖二保護(hù)方式的使用要求為PWR_P必須為電源正極，PWR_N必須為電源負(fù)極，而且前面所述的常用觸點(diǎn)保護(hù)方式均是此種要求。而實(shí)際使用時(shí)感性負(fù)載RL兩端的電源PWR_P與PWR_N極性會(huì)發(fā)生互換，因此目前常用的觸點(diǎn)保護(hù)方式均不能施加在感性負(fù)載RL兩端。

既然與感性負(fù)載RL相連的繼電器RE2后級電源極性會(huì)發(fā)生改變，就不能在繼電器RE2后級增加觸點(diǎn)保護(hù)電路，由于繼電器RE2前端電源極性是不會(huì)發(fā)生變化的，因此可以考慮將觸點(diǎn)保護(hù)電路移至繼電器RE2前級來做。

但將觸點(diǎn)保護(hù)電路移至繼電器RE2前級會(huì)產(chǎn)生一問題，即觸點(diǎn)斷開時(shí)，觸點(diǎn)保護(hù)電路起不了保護(hù)作用，因此需要在繼電器RE2前端再增加一級繼電器，參見圖3：

其中RE1為一個(gè)兩組常開常閉型繼電器，功率可根據(jù)實(shí)際需求而定；

PWR_COM與電源地為反轉(zhuǎn)前電源；

D1為續(xù)流二極管，作用與前面D4相同；

Q1為NPN型三極管；

PWR_CTR1為TTL電平控制信號(hào)，控制繼電器線圈電源的通斷；

D2為續(xù)流二極管；

D3為穩(wěn)壓二極管；

整個(gè)控制過程表述為：

當(dāng)要對負(fù)載電源反轉(zhuǎn)時(shí)，先將前級繼電器RE1斷開，后級繼電器RE2先保持狀態(tài)不變，此時(shí)負(fù)載RL產(chǎn)生的反電動(dòng)勢和反向電流通過RE2的觸點(diǎn)反灌至繼電器RE1的觸點(diǎn)，由于在RE1后級設(shè)計(jì)有觸點(diǎn)保護(hù)電路，因此感性負(fù)載RL的反電動(dòng)勢和反向電流不會(huì)對繼電器RE1觸點(diǎn)造成損傷。繼電器RE1斷開延時(shí)一定時(shí)間后，即通過D2和D3觸點(diǎn)保護(hù)回路，將感性負(fù)載RL產(chǎn)生的反電動(dòng)勢和反向電流通過負(fù)載RL自身消耗掉；再控制圖一中PWR_CTR2使繼電器RE2觸點(diǎn)反轉(zhuǎn)，即實(shí)現(xiàn)負(fù)載端電源反轉(zhuǎn)，由于此時(shí)負(fù)載端已無電流，也不會(huì)對繼電器RE2的觸點(diǎn)造成損傷。當(dāng)PWR_CTR2控制繼電器RE2觸點(diǎn)反轉(zhuǎn)后，再通過PWR_CTR1對繼電器RE1通電，從而實(shí)現(xiàn)對感性負(fù)載RL供電，此時(shí)感性負(fù)載RL的電源已通過繼電器RE2反轉(zhuǎn)。

本發(fā)明整個(gè)反轉(zhuǎn)電源控制電路和觸點(diǎn)保護(hù)電路合并后電路，參見圖4，整個(gè)控制過程表述為：

當(dāng)對感性負(fù)載RL加電時(shí)，繼電器動(dòng)作順序?yàn)橄葎?dòng)作繼電器RE2，再動(dòng)作繼電器RE1。先將PWR_CTR2信號(hào)置為低電平，三極管Q2不導(dǎo)通，繼電器RE2線圈不通電，從而繼電器RE2不動(dòng)作，觸點(diǎn)保持常開常閉狀態(tài)；此時(shí)再動(dòng)作繼電器RE1，即將PWR_CTR1信號(hào)置為高電平，三極管Q1導(dǎo)通，繼電器RE1線圈通電，繼電器RE1動(dòng)作，原常開觸點(diǎn)閉合，即PWR電源與PWR_COM連通，對后級繼電器RE2供電，由于繼電器RE2觸點(diǎn)保持原有常開常閉狀態(tài)，因此加至負(fù)載RL的電源極性為：PWR_N通過繼電器RE2的常閉觸點(diǎn)與前級PWR_COM相連，即PWR_N為電源正極，PWR_P通過繼電器RE2的常閉觸點(diǎn)與前級電源地相連，即PWR_P為電源負(fù)極。

當(dāng)對負(fù)載RL斷電時(shí)，繼電器動(dòng)作順序?yàn)橄葎?dòng)作繼電器RE1，再動(dòng)作繼電器RE2。通過將PWR_CTR1信號(hào)置為低電平，繼電器RE1線圈不得電，繼電器RE1觸點(diǎn)恢復(fù)常開常閉狀態(tài)，即后級PWR_COM與前級PWR電源斷開，從而切斷對后級的供電。此時(shí)后級繼電器RE2還未動(dòng)作，保持當(dāng)前閉合和斷開狀態(tài)。斷電瞬間感性負(fù)載RL產(chǎn)生的反電動(dòng)勢和反向電流通過繼電器RE2的觸點(diǎn)反灌至繼電器RE1的觸點(diǎn)，由于在繼電器RE1后級設(shè)計(jì)有觸點(diǎn)保護(hù)電路，因此負(fù)載RL的反電動(dòng)勢和反向電流不會(huì)對繼電器RE1觸點(diǎn)造成損傷。繼電器RE1斷開延時(shí)一定時(shí)間后，即通過D2和D3觸點(diǎn)保護(hù)回路，將感性負(fù)載RL產(chǎn)生的反電動(dòng)勢和反向電流通過感性負(fù)載RL自身消耗掉。

當(dāng)要對感性負(fù)載RL電源反轉(zhuǎn)時(shí)，繼電器動(dòng)作順序?yàn)橄葎?dòng)作繼電器RE.2，再動(dòng)作繼電器RE1。先將PWR_CTR2信號(hào)置為高電平，三極管Q2導(dǎo)通，繼電器RE2線圈通電，從而繼電器RE2動(dòng)作，原觸點(diǎn)狀態(tài)反轉(zhuǎn)。此時(shí)繼電器RE2后級PWR_P通過RE2的常開觸點(diǎn)閉合后與前級PWR_COM相連，即PWR_P為電源正極；同理，PWR_N通過繼電器RE2的常開觸點(diǎn)閉合與前級電源地相連，即PWR_N為電源負(fù)極。此時(shí)再將PWR_CTR1信號(hào)置為高電平，控制繼電器RE1動(dòng)作，即將PWR電源與后級PWR_COM相連，從而實(shí)現(xiàn)對感性負(fù)載RL供電，此時(shí)電源極性已實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。

感性負(fù)載RL電源反轉(zhuǎn)后，斷電時(shí)的過程與前面所描述斷電過程完全相同。同樣經(jīng)過D2和D3觸點(diǎn)保護(hù)回路，將感性負(fù)載RL產(chǎn)生的反電動(dòng)勢和反向電流通過感性負(fù)載RL自身消耗掉。

至此實(shí)現(xiàn)了兩級繼電器的電源反轉(zhuǎn)控制和觸點(diǎn)保護(hù)。