本實(shí)用新型涉及掉電保護(hù)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(hù)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(diǎn)開、合狀態(tài)平時由永久磁鐵所產(chǎn)生的磁力所保持。當(dāng)繼電器的觸點(diǎn)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(diǎn)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(hù)是指儀器或者電器在突然斷電的情況下保護(hù)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(fù)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(hù)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(dāng)設(shè)備掉電后，由儲能元件給CPU供電，CPU檢測到當(dāng)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(fù)位信號，復(fù)位磁保持繼電器，完成掉電保護(hù)。

如圖1所示，是一種現(xiàn)有的磁保持繼電器的掉電保護(hù)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(dāng)，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(fù)位信號，儲能元件能量就已耗盡，無法實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)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(jìn)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(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)裝置，以在掉電時可靠地對磁保持繼電器進(jìn)行復(fù)位。

為此，本實(shí)用新型實(shí)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(hù)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(hù)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(fù)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(fù)向輸入端與所述保護(hù)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(diǎn)的通斷；在電源回路掉電導(dǎo)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(hù)電路向所述驅(qū)動電路的負(fù)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(diǎn)復(fù)位。

優(yōu)選地，所述保護(hù)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(fù)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(fù)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(fù)極與所述驅(qū)動電路的負(fù)向輸入端相連。

優(yōu)選地，所述控制電路為CPU。

本實(shí)用新型提供的基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)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(diǎn)通斷；在電源回路掉電導(dǎo)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(hù)電路向所述驅(qū)動電路的負(fù)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(diǎn)復(fù)位，實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)。本實(shí)用新型提供的基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)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(fù)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(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)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(shí)用新型中記載的一些實(shí)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(hù)電路示意圖；

圖2是本實(shí)用新型基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)裝置的原理框圖；

圖3是本實(shí)用新型基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)裝置中保護(hù)電路的一種實(shí)施例；

圖4是本實(shí)用新型基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)裝置中儲能電路的一種實(shí)施例；

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

具體實(shí)施方式

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

針對現(xiàn)有技術(shù)磁保持繼電器掉電保護(hù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)裝置，采用硬件方式實(shí)現(xiàn)磁保持繼電器掉電時的可靠復(fù)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(shí)用新型基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)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(hù)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(fù)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(fù)向輸入端RL-與所述保護(hù)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(shí)際應(yīng)用中，所述磁保持繼電器20可以作為無源干觸點(diǎn)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(diǎn)輸出，則磁保持繼電器20的開關(guān)節(jié)點(diǎn)無需串接電源，開關(guān)節(jié)點(diǎn)的兩個觸點(diǎn)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(diǎn)的兩個觸點(diǎn)串接在所需電源回路中，作為有源輸出使用，以便為外部負(fù)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(diǎn)的通斷；在電源回路掉電導(dǎo)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(hù)電路24向所述驅(qū)動電路21的負(fù)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(diǎn)復(fù)位。

需要說明的是，該掉電保護(hù)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(jī)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(shí)用新型基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)裝置中保護(hù)電路的一種實(shí)施例。

在該實(shí)施例中，所述保護(hù)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(jìn)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(fù)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(dāng)然，所述第一儲能元件EC41也可以根據(jù)實(shí)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(shí)用新型實(shí)施例不做限定。

需要說明的是，在實(shí)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(dāng)然，在實(shí)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(shí)用新型實(shí)施例不做限定。

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

在該實(shí)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(fù)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(dāng)然，所述第二儲能元件EC31也可以根據(jù)實(shí)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(shí)用新型實(shí)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(shí)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(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。

需要說明的是，在實(shí)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(shí)用新型基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)裝置中磁保持繼電器及其驅(qū)動電路的一種實(shí)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(fù)合管Q211和Q213、1個PNP復(fù)合管Q212、相關(guān)電阻組成。NPN復(fù)合管內(nèi)包含2個NPN三極管，PNP復(fù)合管包含2個PNP三極管。

當(dāng)RL+＝1，RL-＝0時，Q211中NPN導(dǎo)通、Q212中一個PNP導(dǎo)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(diǎn)接通。

當(dāng)RL+＝0，RL-＝1時，Q211中NPN截止、Q212中一個PNP截止；Q213中NPN導(dǎo)通、Q212中另一個PNP導(dǎo)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(diǎn)斷開。

當(dāng)RL+＝0，RL-＝0時，所有三極管都截止，線圈無電流流過。

當(dāng)RL+＝1，RL-＝1時，所有三極管都導(dǎo)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(fù)合管Q211和Q213可以采用LMBT3904DWITIG，Q212可以采用LMBT3906DWITIG等。

在該實(shí)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(fù)極與驅(qū)動電路的負(fù)向輸入端RL_相連。

需要說明的是，在實(shí)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(shí)施例中以單線圈磁保持繼電器為例進(jìn)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?fàn)顟B(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(fù)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(hù)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(jìn)行調(diào)整。三極管Q41導(dǎo)通，給驅(qū)動電路的負(fù)向輸入端RL-提供一個正向脈沖，從而使磁保持繼電器RL復(fù)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(hù)控制電路的IO口。

本實(shí)用新型提供的基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)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(diǎn)通斷；在電源回路掉電導(dǎo)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(hù)電路向所述驅(qū)動電路的負(fù)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(diǎn)復(fù)位，實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)。本實(shí)用新型提供的基于磁保持繼電器的掉電保護(hù)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(fù)位，有效地提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

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

以上對本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)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(shí)用新型的思想，在具體實(shí)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(shí)用新型的限制。