一種pwm波控制的電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路及實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)自動(dòng)化變頻器領(lǐng)域，涉及一種12V電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路，具體地說是一種PffM波控制的電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路及實(shí)現(xiàn)方法
【背景技術(shù)】
[0002]變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用，將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟啟動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。
[0003]在變頻領(lǐng)域中，對(duì)于電磁繼電器的驅(qū)動(dòng)經(jīng)常采用如圖1的驅(qū)動(dòng)，這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但對(duì)于電磁繼電器的控制卻有很多的缺點(diǎn):一方面這種驅(qū)動(dòng)電路電磁繼電器必須與電源電壓匹配，就是說這種電磁繼電器的電壓必須與電源電壓基本相等才可以正常驅(qū)動(dòng)。而現(xiàn)在變頻器領(lǐng)域的工作電壓一般為15V?18V，電磁繼電器的額定電壓一般為12V或24V，均與工作電壓不匹配。
[0004]如果實(shí)際施加的線圈電壓過低，那么可能會(huì)導(dǎo)致電磁繼電器不發(fā)生動(dòng)作而失效，即使能動(dòng)作，由于線圈電壓低，線圈產(chǎn)生的磁力比較小，電磁繼電器動(dòng)作緩慢，導(dǎo)致燃燒的電弧時(shí)間比較長(zhǎng)，會(huì)加速電磁繼電器的失效;如果施加的線圈電壓過高，那么會(huì)導(dǎo)致電磁繼電器的線圈發(fā)熱比較高，如果時(shí)間比較久(連續(xù)通半小時(shí)左右)，線圈的溫度超過了線圈的溫度等級(jí)，那么線圈會(huì)發(fā)生熔化，燒毀失效，即使沒有燒毀，由于線圈電壓高，產(chǎn)生的磁力比較大，動(dòng)作快速，那么產(chǎn)生的動(dòng)能需要通過彈性使能進(jìn)行釋放，所以電磁繼電器的接點(diǎn)會(huì)發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間的回跳，加速電磁繼電器的失效。
[0005]針對(duì)上述問題，現(xiàn)有的技術(shù)主要有如下幾種解決方法:一是在變壓器中增加一路12V或24V輸出，以用于驅(qū)動(dòng)額定電壓為12V或24V的電磁繼電器;二是增加升壓電路，將工作電壓15V?18V升壓至24V，以用于驅(qū)動(dòng)額定電壓為24V的電磁繼電器;三是增加降壓電路，將工作電壓15V?18V降壓至12V，以用于驅(qū)動(dòng)額定電壓為12V的電磁繼電器，此三種方案無疑均增加了電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決電磁繼電器的額定電壓與變頻器領(lǐng)域的工作電壓相匹配問題，本發(fā)明的目的是提供一種PWM波控制的電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路及實(shí)現(xiàn)方法，該驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)約成本，驅(qū)動(dòng)電磁繼電器動(dòng)作快，同時(shí)保證安全穩(wěn)定工作。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]—種PffM波控制的電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:該驅(qū)動(dòng)電路包括微處理器模塊和控制電路，所述控制電路由驅(qū)動(dòng)電路電源VCC、電磁繼電器KMl、續(xù)流二極管D1、三極管Ql、電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4組成；
[0009]其中:所述微處理器模塊一個(gè)A/D 口連接由電阻R1、電阻R2構(gòu)成的分壓電路來采樣電源電壓信號(hào)，一個(gè)I/o 口輸出連接電阻R3;所述電阻Rl—端接驅(qū)動(dòng)電路電源VCC，另一端通過電阻R2接地，構(gòu)成分壓電路，所述微處理器模塊的一個(gè)A/D 口連接該分壓電路;所述微處理器模塊的一個(gè)I/O口接驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入線，再通過電阻R3后并接電阻R4、三極管Ql基極，電阻R4的另一端接地，三極管Ql發(fā)射極接地，三極管Ql集電極接續(xù)流二極管Dl的正極;所述續(xù)流二極管Dl的負(fù)極接所述電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路電源VCC，續(xù)流二極管Dl的正負(fù)極分別連接在電磁繼電器KMl兩端。
[0010]本發(fā)明中，所述驅(qū)動(dòng)電路電源VCC為15?18V;所述的電磁繼電器KMl額定電壓UO為12V。
[0011 ] —種PWM波控制的電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟:
[00?2] I)由微處理器模塊的A/D 口米樣分壓電路電壓，并將分壓模擬量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，設(shè)定該電壓值為U’，通過公式換算實(shí)際VCC:
[0013]VCC = U’*(R1+R2)/R2 (I)
[0014]2)微處理器模塊換算PWM波占空比，通過I/O 口發(fā)出相應(yīng)的P麗波:設(shè)定P麗波占空比為D，PffM波周期為T，一個(gè)周期內(nèi)，高電平、低電平對(duì)應(yīng)時(shí)間分別為Un ,toff；
[0015]PffM波占空比D取值為:
[0016]D = U0/VCC (2)
[0017]根據(jù)占空比同時(shí)符合D = ton/ ( ton+toff )，P麗波周期為T，因此，計(jì)算出tern = TD，toff= T(1-D)，微處理器模塊一個(gè)1/0口即發(fā)出相應(yīng)的PffM波；
[0018]3)電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路在微處理器模塊輸出PffM波驅(qū)動(dòng)下，保持電磁繼電器KMl處于穩(wěn)定的閉合工作狀態(tài)。具體步驟如下:
[0019]啟動(dòng)時(shí)間段設(shè)為tl，工作時(shí)間段設(shè)為t2;
[0020]步驟一:啟動(dòng)時(shí)間段11，微處理器模塊輸出PffM波為高電平，所述的三極管Ql導(dǎo)通，所述的電磁繼電器KMl閉合，電磁繼電器內(nèi)的線圈處于儲(chǔ)能狀態(tài)；
[0021]步驟二:工作時(shí)間段t2，微處理器模塊輸出PffM波交互為高電平、低電平，占空比由微處理器模塊計(jì)算所得，高電平對(duì)應(yīng)的時(shí)間設(shè)為ton，低電平對(duì)應(yīng)的時(shí)間設(shè)為toff;
[0022]當(dāng)高電平丨。?時(shí)，所述的三極管Ql導(dǎo)通，所述的電磁繼電器KMl閉合，同時(shí)電磁繼電器KMl中的線圈處于儲(chǔ)能狀態(tài)；
[0023]當(dāng)?shù)碗娖経ff時(shí)，所述的三極管Ql截止，所述的電磁繼電器KMl中負(fù)載電流經(jīng)續(xù)流二極管Dl釋能，維持所述的電磁繼電器KMl閉合。
[0024]所述電磁繼電器KMl中負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等。
[0025]當(dāng)啟動(dòng)電磁繼電器后，微處理器根據(jù)采集到的驅(qū)動(dòng)電源電壓信號(hào)，發(fā)出相應(yīng)的PWM波，控制電磁繼電器正常工作。
[0026]本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)約成本、電磁繼電器動(dòng)作快的特點(diǎn)，同時(shí)保證安全穩(wěn)定工作。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]1、通過電阻Rl、R2分壓檢測(cè)功能，可使電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路電源電壓能夠被微處理器模塊測(cè)量出來，并計(jì)算出相應(yīng)的PWM波占空比，可使電磁繼電器電源電壓在15V?18V間自由切換。
[0029]2、由微處理器模塊產(chǎn)生的PffM波控制三極管Ql的導(dǎo)通與關(guān)斷，導(dǎo)通時(shí)，電磁繼電器閉合，電磁繼電器中的線圈處于儲(chǔ)能狀態(tài);關(guān)斷時(shí)，電磁繼電器通過續(xù)流二極管釋能，僅通過控制PffM的占空比，不需要增加額外電路，即可使電磁繼電器安全穩(wěn)定地工作在額定電壓12V。
[0030]3、如圖3所示，當(dāng)t = 11時(shí)，P麗波的高電壓使電磁繼電器線圈中的電流稍大，從而電磁繼電器線圈產(chǎn)生的磁力稍大，以使電磁繼電器觸點(diǎn)快速動(dòng)作，在安全的范圍內(nèi)，導(dǎo)致燃燒的電弧時(shí)間比較短，從而延長(zhǎng)電磁繼電器的壽命。
【附圖說明】
[0031]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電磁繼電器的驅(qū)動(dòng)電路；
[0032]圖2是本發(fā)明的PffM波控制的電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0033]圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為等效后的電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路分析圖。
[0035]圖5是微處理器模塊輸出PffM波示意圖。
[0036]圖中:Dl-續(xù)流二極管;KMl-電磁繼電器;Ql-三極管;Rl、R2、R3、R4-電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0038]圖2是本發(fā)明公布的PffM波控制的電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)框圖，包括微處理器模塊和控制電路。
[0039]其中:微處理器模塊為包含中央處理單元(CPU)的微處理器(M⑶)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、復(fù)雜可編程