智能電表內置繼電器控制驅動電路的制作方法

本實用新型屬于電子電路技術領域，具體涉及一種智能電表內置繼電器的控制驅動電路。

背景技術：

隨著電力行業智能電能表大批量更新換代，智能電能表對負荷開關控制和操作要求越來越嚴格，從而保證居民正常用電的穩定性，以及不要產生不必要的電力糾紛。負荷開關控制動作時會產生高幅度的反向電動勢，若這個反向電動勢處理不當就會損壞智能電表電路及元器件。

為了避免損壞智能電表電路元器件，常規的解決辦法是在繼電器控制端并聯瞬變抑制器，以對電壓限幅，但是這樣并不能完全抑制反向的高電壓，而且成本高。專利號為201020245700.4的中國實用新型專利公開了的電能表的繼電器驅動電路，在四個三極管的集電極和發射極都反并聯單相二極管，用于抑制反向高電壓，但是由于要在該驅動電路需要增加4個二極管，不僅增加了物料及生產成本，而且增加了元器件的數量，不利于PCB布板設計。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種智能電表內置繼電器控制驅動電路，便于控制，穩定可靠，價格低廉，且具有保護及消弧措施。

為了實現上述目的，本實用新型采取如下的技術解決方案：

智能電表內置繼電器控制驅動電路，包括：第一三極管，所述第一三極管的基極經第三電阻與繼電器的第一控制引腳相連，發射極與電源相連，集電極與繼電器的第二控制引腳相連；第二三極管，所述第二三極管的基極經第二電阻與繼電器的第二控制引腳相連，發射極與電源相連，集電極與繼電器的第一控制引腳相連；第三三極管，所述第三三極管的發射極接地，集電極與繼電器的第二控制引腳相連，基極經第一電阻與智能電表MCU的IO接口相連，基極同時經第五電阻后接地；第四三極管，所述第四三極管的發射極接地，集電極與繼電器的第一控制引腳相連，基極經第四電阻與智能電表MCU的另一IO接口相連，基極同時經第六電阻后接地；第一雙向二極管，所述第一雙向二極管的1腳接地，2腳與所述第一三極管的發射極相連，3腳與繼電器的第二控制引腳相連；第二雙向二極管，所述第二雙向二極管的1腳接地，2腳與所述第二三極管的發射極相連，3腳與繼電器的第一控制引腳相連。

更具體的，所述第一三極管和第二三極管為PNP型三極管。

更具體的，所述第三三極管和第四三極管為NPN型三極管。

更具體的，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第六電阻為貼片電阻。

更具體的，所述第一雙向二極管的1腳為陽極，2腳為陰極，3腳為公共腳。

更具體的，所述第二雙向二極管的1腳為陽極，2腳為陰極，3腳為公共腳。

由以上技術方案可知，本實用新型的驅動電路中，兩個NPN型三極管的集電極分別連接兩個PNP型三極管的集電極，兩個PNP型三極管的基極分別串接電阻后再與相互的集電極交叉連接，兩個PNP型三極管的發射極相互連接電源12V，便于MCU輸出高、低電平控制內置繼電器的相應狀態，使得智能電表的開關狀態穩定可靠。繼電器的黑、白線分別并聯雙向二極管，可以更好的抑制反向高電壓，對驅動電路起到保護作用，以及在繼電器開關動作時硬件消弧，本實用新型通過控制MCU的電平輸出來控制智能電表的拉合閘動作，穩定可靠，價格低廉。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例的電路圖。

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細地說明。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型的繼電器控制驅動電路包括第一三極管Q501、第二三極管Q502、第三三極管Q503、第四三極管Q504、第一雙向二極管D502、第二雙向二極管D503、第一電阻R501、第二電阻R502、第三電阻R503、第四電阻R504、第五電阻R507和第六電阻R508。本實施例的第一電阻R501、第二電阻R502、第三電阻R503、第四電阻R504、第五電阻R507和第六電阻R508均為貼片電阻。

本實施例的第一三極管Q501和第二三極管Q502為PNP型三極管。第一三極管Q501的基極經第三電阻R503后與繼電器RL1的第一控制引腳1腳(黑線)相連，發射極與12V電源相連，集電極與繼電器RL1的第二控制引腳2腳(白線)相連。第二三極管Q502的基極經第二電阻R502后與繼電器RL1的2腳相連，發射極與12V電源相連，集電極與繼電器RL1的1腳相連。12V電源由智能電表提供。

第一三極管Q501的發射極同時與第一雙向二極管D502的2腳(陰極)相連，第一雙向二極管D502的1腳(陽極)接地，3腳為公共腳，3腳與繼電器RL1的2腳相連。第二三極管Q502的發射極同時與第二雙向二極管D503的2腳(陰極)相連，第二雙向二極管D503的1腳(陽極)接地，3腳為公共腳，3腳與繼電器RL1的1腳相連。

本實施例的第三三極管Q503和第四三極管Q504為NPN型三極管。第三三極管Q503的發射極接地，集電極與繼電器RL1的2腳相連，基極經第一電阻R501與智能電表的MCU的IO接口(RALAYON控制信號輸入端)相連，第三三極管Q503的基極同時經第五電阻R507后接地，由此形成RELAYON合閘控制信號電氣網絡。第四三極管Q504的發射極接地，集電極與繼電器RL1的1腳相連，基極經第四電阻R504與智能電表MCU的IO接口(RALAYOFF控制信號輸入端)相連，第四三極管Q504的基極同時經第六電阻R508后接地，由此形成RELAYOFF拉閘控制信號電氣網絡。

本實用新型驅動的繼電器為磁保持繼電器，磁保持繼電器的線圈功率為1.5W，繼電器觸電容量大于等于80A，繼電器的控制線采用黑白線的2PIN控制線。當黑白線壓差為+12V、持續時間為200ms時，繼電器合閘動作；當黑白線壓差為-12V、持續時間為200ms，繼電器拉閘動作，持續時間200ms由智能電表的MCU控制。下面對本實用新型繼電器控制驅動電路的工作過程進行說明：

常態下，MCU兩個IO口的控制信號RELAYOFF和RELAYON都是輸出低電平，此時，第三三極管Q503、第四三極管Q504、第一三極管Q501和第二三極管Q502都不導通，內置繼電器RL1的1腳與2腳電壓都是12V，兩者之間沒有電勢差，內置繼電器RL1不動作；

當控制信號RELAYON＝1輸出高電平，RELAYOFF＝0輸出低電平時，第三三極管Q503和第二三極管Q502飽和導通，第一三極管Q501和第四三極管Q504截止，內置繼電器RL1的1腳電壓為12V，2腳電壓為0V，維持200ms，保證足夠的能量驅動繼電器合閘動作，200ms后，RELAYON＝0輸出低電平，繼電器磁保持合閘狀態；

當控制信號RELAYOFF＝1輸出高電平，RELAYON＝0輸出低電平時，第一三極管Q501和第四三極管Q504飽和導通，第二三極管Q502和第三三極管Q503截止，內置繼電器RL1的2腳電壓為12V，1腳電壓為0V，維持200ms，保證足夠的能量驅動繼電器拉閘動作，200ms后，RELAYOFF＝0輸出低電平，繼電器磁保持拉閘狀態。

本實用新型的驅動電路嚴禁RELAYON＝RELAYOFF＝同時輸出高電平的情況，以避免第一三極管Q501和第三三極管Q503同時導通或者第二三極管Q502和第四三極管Q504同時導通而導致的三極管燒毀而損壞驅動電路。

本實用新型通過MCU控制其兩個IO口電平的翻轉，實現內置繼電器的拉、合閘動作。繼電器在拉合閘動作時會產生反相感應電動勢，瞬間產生高電壓，為了保護電路中的三極管并釋放感應反相電動勢的能量，在驅動電路中設置兩個雙向二極管，兩個雙向二極管可以保護電路中的三極管，消弧并釋放內置繼電器拉合閘動作感應反相電動勢的能量。

以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解，依然可以對本實用新型的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的范圍之中。