继电器驱动芯片和继电器控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及继电器驱动芯片和继电器控制系统。


背景技术：

2.继电器作为小电流控制大电流的开关器件，广泛用于家电或自动控制灯领域；传统的继电器控制系统包括用于控制继电器的控制器(如mcu或plc等)、用于驱动继电器的三极管、续流二极管和用于给控制器提供稳定电源的电源转换模块；传统的继电器控制系统能实现控制继电器的开关功能，但是当控制器出现锁死等异常时，则继电器则会处于失控状态，使后级电路或器件存在损坏的安全风险。


技术实现要素：

3.针对现有技术中所存在的不足，本实用新型的提供的继电器驱动芯片和继电器控制系统，其解决了现有技术中解决了当控制器输出端出现锁死等异常时使继电器处于失控状态的问题，提高了继电器控制系统的安全性。
4.第一方面，本实用新型提供一种继电器驱动芯片，所述驱动芯片包括：信号检测模块、驱动电路和控制电路；所述信号检测模块的输入端使用时与控制器的信号输出端相连，用于检测所述控制器的信号输出端的当前输出状态；所述驱动电路的输入端与所述信号检测模块的输出端相连，用于根据所述当前输出状态，输出相应的第一驱动电平；所述控制电路的第一输入端与所述驱动电路的输出端相连，所述控制电路的输出端使用时与继电器的线圈控制端相连，用于根据所述第一驱动电平，控制所述继电器通电或断电；其中，所述控制电路包括第一电阻、第一mos管和第一二极管；所述第一电阻的第一端与所述驱动电路的输出端相连，所述第一电阻的第二端与所述第一mos管的栅极相连，所述第一mos 管的源极接地，所述第一二极管的阳极与所述第一mos管的漏极相连，所述第一二极管的阴极与外部电源相连，所述第一mos管的漏极为所述继电器驱动芯片的第一输出端。
5.可选地，所述控制电路还包括：第二电阻和第二mos管；所述第二电阻的第一端与所述控制器的第一电平输出端相连，所述第二电阻的第二端与所述第二mos管的栅极相连，所述第二mos管的源极接地，所述第二mos管的漏极与所述第一mos管的源极相连。
6.可选地，所述控制电路还包括：第三mos管和第四mos管；所述第三mos管的栅极与所述第一mos管的漏极相连，所述第三mos管的源极与所述外部电源相连；所述第四mos管的栅极与所述与所述第二mos管的漏极相连，所述第四mos管的源极与所述第三mos管的漏极相连，所述第四mos管的漏极使用时与继电器的线圈控制端相连；其中，所述第四mos管的漏极为所述继电器驱动芯片的第二输出端。
7.可选地，所述控制电路还包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述第三电阻的第一端与所述第一mos管的漏极相连，所述第三电阻的第二端与所述第三mos 管的栅极相连，所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端相连，所述第四电阻的第二端与所述第三mos管的源极相连；所述第五电阻的第一端与所述第二mos管的漏极相连，所
述第五电阻的第二端与所述第四mos管的栅极相连，所述第六电阻的第一端与所述第五电阻的第二端相连，所述第六电阻的第二端与所述第四mos管的源极相连。
8.可选地，所述驱动芯片还包括：第七电阻、第五mos管和第二二极管；所述第七电阻的第一端使用时与控制器的第二电平输出端相连，所述第七电阻的第二端与所述第五 mos管的栅极相连，所述第五mos管的源极接地，所述第二二极管的阳极与所述第五 mos管的漏极相连，所述第二二极管的阳极与所述外部电源相连；其中，所述第五mos 管的漏极为所述继电器驱动芯片的第三输出端。
9.可选地，所述驱动芯片还包括：第八电阻、第六mos管和第三二极管；所述第八电阻的第一端使用时与控制器的第三电平输出端相连，所述第八电阻的第二端与所述第六 mos管的栅极相连，所述第六mos管的源极接地，所述第三二极管的阳极与所述第六 mos管的漏极相连，所述第三二极管的阳极与所述外部电源相连；其中，所述第六mos 管的漏极为所述继电器驱动芯片的第四输出端。
10.可选地，所述驱动芯片还包括：电压转换模块，所述电压转换模块的输入端使用时与第二外部电源相连，所述电压转换模块的输出端使用时与控制器的电源端相连，用于将第二外部电源的输出电压进行电压转换得到目标电压，使所述目标电压为所述控制器提供电能；或/和，第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述电压转换模块的输出端相连，所述第四二极管的阴极与所述控制器的电源端相连。
11.可选地，所述驱动芯片还包括：控制器。
12.第二方面，本实用新型提供一种继电器控制系统，所述控制系统包括：控制器、第一继电器和继电器驱动芯片；所述控制器与所述继电器驱动芯片的输入端相连，所述第一继电器的线圈第一端与所述继电器驱动芯片的第一电源端相连，所述第一继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第一输出端相连。
13.可选地，所述控制系统还包括：第二继电器，所述第二继电器的线圈第一端与所述继电器驱动芯片的第二输出端相连，所述第二继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第三输出端相连；或/和，第三继电器，所述第三继电器的线圈第一端与所述继电器驱动电路的第三输出端相连，所述第三继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第一电源端相连；或/和，第四继电器；所述第四继电器的线圈第一端与所述继电器驱动电路的第四输出端相连，所述第四继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第一电源端相连；或/ 和，第五继电器，所述第五继电器的线圈第一端接地，所述第五继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第二输出端相连。
14.相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
15.1、本实用新型通过信号检测模块对控制器输出的信号进行状态检测，当控制输出的为方波信号时再通过驱动电路和控制电路实现对继电器的驱动，有效解决了当控制器输出端出现锁死等异常时使继电器处于失控状态的问题，提高了继电器控制系统的安全性。
16.2、本实用新型通过将信号检测模块、驱动电路和控制电路进行集成，提高了继电器驱动芯片的应用范围。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的
实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1所示为本实用新型实施例提供的一种继电器驱动芯片的电路示意图；
20.图2所示为本实用新型实施例提供的另一种继电器驱动芯片的电路示意图；
21.图3所示为本实用新型实施例提供的又一种继电器驱动芯片的电路示意图；
22.图4所示为本实用新型实施例提供的再一种继电器驱动芯片的电路示意图；
23.图5所示为本实用新型实施例提供的一种继电器控制系统的结构示意图；
24.图6所示为本实用新型实施例提供的另一种继电器控制系统的结构示意图。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.本实用新型实例中相同标号的功能单元具有相同和相似的结构和功能。
27.实施例一
28.图1所示为本实用新型实施例提供的一种继电器驱动芯片的电路示意图；如图1所示，本实用新型提供的继电器驱动芯片100具体包括：
29.信号检测模块110、驱动电路120和控制电路130；
30.所述信号检测模块110的输入端使用时与控制器200的信号输出端相连，用于检测所述控制器200的信号输出端的当前输出状态；
31.所述驱动电路120的输入端与所述信号检测模块110的输出端相连，用于根据所述当前输出状态，输出相应的第一驱动电平；
32.所述控制电路130的第一输入端与所述驱动电路120的输出端相连，所述控制电路130 的输出端使用时与继电器的线圈控制端相连，用于根据所述第一驱动电平，控制所述继电器通电或断电；
33.其中，所述控制电路130包括第一电阻r1、第一mos管q1和第一二极管d1；所述第一电阻r1的第一端与所述驱动电路120的输出端相连，所述第一电阻r1的第二端与所述第一mos管q1的栅极相连，所述第一mos管q1的源极接地，所述第一二极管d1 的阳极与所述第一mos管q1的漏极相连，所述第一二极管d1的阴极与外部电源相连，所述第一mos管q1的漏极为所述继电器驱动芯片的第一输出端。
34.需要说明的是，在本实施例中通过所述信号检测模块检测所述控制器的信号输出端是否输出方波信号，则所述当前输出状态包括有方波信号和无方便信号；若当前输出状态为有方波信号时，则所述驱动电路输出的第一驱动电平为高电平，使控制电路中的第一mos 管导通，则所述继电器驱动芯片的第一输出端输出低电平，从而使所述继电器通电；其中，所述第一二极管为续流二极管，可以保护第一mos管。
35.相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
36.1、本实用新型通过信号检测模块对控制器输出的信号进行状态检测，当控制输出的为方波信号时再通过驱动电路和控制电路实现对继电器的驱动，有效解决了当控制器输出端出现锁死等异常时使继电器处于失控状态的问题，提高了继电器控制系统的安全性。
37.2、本实用新型通过将信号检测模块、驱动电路和控制电路进行集成，提高了继电器驱动芯片的应用范围。
38.实施例二
39.图2所示为本实用新型实施例提供的另一种继电器驱动芯片的电路示意图，如图2所示，与实施例一相比，本实施例提供的控制电路还包括：
40.第二电阻r2和第二mos管q2；
41.所述第二电阻r2的第一端与所述控制器200的第一电平输出端相连，所述第二电阻 r2的第二端与所述第二mos管q2的栅极相连，所述第二mos管q2的源极接地，所述第二mos管q2的漏极与所述第一mos管q1的源极相连。
42.需要说明的是，当所述控制器200的信号输出端输出方波信号时，且所述控制器200 的第一电平输出端输出高电平时，所述第一mos管q1和所述第二mos管q2同时导通，所述继电器驱动芯片的第一输出端低电平，使继电器通电。
43.在本实施例中，若第一mos管q1或第二mos管q2存在短路时，有效避免了继电器一直通电出现失控的问题，因此通过第一mos管q1和第二mos管q2串联控制继电器的方式，有效降低mos管损坏时继电器失控风险。
44.实施例三
45.图3所示为本实用新型实施例提供的又一种继电器驱动芯片的电路示意图；如图3所示，在本实施例中，所述控制电路还包括：第三mos管q3和第四mos管q4；所述第三mos管q3的栅极与所述第一mos管q1的漏极相连，所述第三mos管q3的源极与所述外部电源相连；所述第四mos管q4的栅极与所述与所述第二mos管q2的漏极相连，所述第四mos管q4的源极与所述第三mos管q3的漏极相连，所述第四mos管 q4的漏极使用时与继电器的线圈控制端相连；其中，所述第四mos管q4的漏极为所述继电器驱动芯片的第二输出端。
46.在本实施例中，所述控制电路还包括：第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；所述第三电阻r3的第一端与所述第一mos管q1的漏极相连，所述第三电阻r3的第二端与所述第三mos管q3的栅极相连，所述第四电阻r4的第一端与所述第三电阻r3的第二端相连，所述第四电阻r4的第二端与所述第三mos管q3的源极相连；所述第五电阻r5的第一端与所述第二mos管q2的漏极相连，所述第五电阻r5的第二端与所述第四mos管q4的栅极相连，所述第六电阻r6的第一端与所述第五电阻r5的第二端相连，所述第六电阻r6的第二端与所述第四mos管q4的源极相连。
47.需要说明的是，当所述控制器的信号输出端输出方波信号时，且所述控制器的第一电平输出端输出高电平时，使所述第一mos管q1、所述第二mos管q2、所述第三mos 管q3和所述第四mos管q4同时导通，所述继电器驱动芯片的第二输出端高电平，使继电器通电。
48.在本实施例中，若第三mos管q3或第四mos管q4存在短路时，有效避免了继电器一直通电出现失控的问题，因此通过第三mos管q3和第四mos管q4串联控制继电器的方式，有效降低mos管损坏时继电器失控风险。
49.此外，本实施例和上述实施例二的作用都是防止驱动芯片输出端口处的mos管出
现损坏时导致继电器失控的问题出现，但是两个实施例的区别在于：在实施例二可以使驱动芯片的第一输出端输出低电平，实现继电器的低电平驱动；而在本实施例中可以使驱动芯片的第二输出端输出高电平，实现继电器的高电平驱动，从而使驱动芯片在不同的应用场景下驱动继电器，提高了驱动芯片的应用范围。
50.实施例四
51.图4所示为本实用新型实施例提供的再一种继电器驱动芯片的电路示意图；如图4所示，本实施例提供的所述驱动芯片还包括：第七电阻r7、第五mos管q5和第二二极管 d2；所述第七电阻r7的第一端使用时与控制器的第二电平输出端相连，所述第七电阻r7 的第二端与所述第五mos管q5的栅极相连，所述第五mos管q5的源极接地，所述第二二极管d2的阳极与所述第五mos管q5的漏极相连，所述第二二极管d2的阳极与所述外部电源相连；其中，所述第五mos管q5的漏极为所述继电器驱动芯片的第三输出端。
52.在本实施例中，所述驱动芯片还包括：第八电阻r8、第六mos管q6和第三二极管 d3；所述第八电阻r8的第一端使用时与控制器的第三电平输出端相连，所述第八电阻r8 的第二端与所述第六mos管q6的栅极相连，所述第六mos管q6的源极接地，所述第三二极管d3的阳极与所述第六mos管q6的漏极相连，所述第三二极管d3的阳极与所述外部电源相连；其中，所述第六mos管q6的漏极为所述继电器驱动芯片的第四输出端。
53.在本实施例中，所述驱动芯片还包括：电压转换模块，所述电压转换模块的输入端使用时与第二外部电源相连，所述电压转换模块的输出端使用时与控制器的电源端相连，用于将第二外部电源的输出电压进行电压转换得到目标电压，使所述目标电压为所述控制器提供电能；或/和，第四二极管d4，所述第四二极管d4的阳极与所述电压转换模块的输出端相连，所述第四二极管d4的阴极与所述控制器的电源端相连。
54.需要说明的是，本实施例提供的继电器驱动芯片包括为控制器供电的电压转换模块、两路自带监控的继电器驱动、一路多极继电器控制驱动和2路普通继电器驱动；如图4所示，ldo将外部输入电压降到5v给控制器供电。lo1，lo2为两路普通驱动，当li1输入高时lo1输出低，开启继电器；li1输入低时，lo1截止，关闭继电器。当li2输入高时lo2输出低，li2输入低时，lo2截止。l03为一路自带监控的驱动电路，当pwm1 口有波形信号时lo3输出低开启继电器，其他状态l03截止关闭继电器。pwm2与hi 组成一个多路自带监控的继电器驱动，当pwm2口有波形信号并且hi口输入为高时，ho 为高，其他状态为截止态，该路驱动可以单独输出实现带监控的双极继电器驱动也可以与 lo1,lo2,lo3联动实现带监控的3极继电器驱动，有效降低控制器锁死及驱动管烧毁继电器失控的风险。
55.实施例五
56.图5所示为本实用新型实施例提供的一种继电器控制系统的结构示意图；如图5所示，本实施例提供的所述控制系统包括：控制器、第一继电器和上述实施例四中的继电器驱动芯片；所述控制器与所述继电器驱动芯片的输入端相连，所述第一继电器的线圈第一端与所述继电器驱动芯片的第一电源端相连，所述第一继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第一输出端相连。
57.在本实施例中，所述控制系统还包括：第二继电器，所述第二继电器的线圈第一端与所述继电器驱动芯片的第二输出端相连，所述第二继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第三输出端相连；第三继电器，所述第三继电器的线圈第一端与所述继电器驱动
电路的第三输出端相连，所述第三继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第一电源端相连。
58.实施例六
59.图6所示为本实用新型实施例提供的另一种继电器控制系统的结构示意图；如图6所示，本实施例提供的所述控制系统包括：控制器、第一继电器和上述实施例四中的继电器驱动芯片；所述控制器与所述继电器驱动芯片的输入端相连，所述第一继电器的线圈第一端与所述继电器驱动芯片的第一电源端相连，所述第一继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第一输出端相连。
60.在本实施例中，所述控制系统还包括：第三继电器，所述第三继电器的线圈第一端与所述继电器驱动电路的第三输出端相连，所述第三继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第一电源端相连；第四继电器；所述第四继电器的线圈第一端与所述继电器驱动电路的第四输出端相连，所述第四继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第一电源端相连；第五继电器，所述第五继电器的线圈第一端接地，所述第五继电器的线圈第二端与所述继电器驱动芯片的第二输出端相连。
61.在本实施例中，所述控制系统还包括：第一电容、第二电容和限流电阻；所述第一电容的第一端与所述继电器驱动芯片的电源输出端相连，所述第一电容的第二端接地；所述第二电容的第一端与所述继电器驱动芯片的第二电源端相连，所述第二电容的第二端接地，所述限流电阻的第一端使用时与外部电源相连，所述限流电阻的第二端与所述第二电容的第一端相连。
62.需要说明的是，如图5所示可以实现1路普通继电器驱动继电器3，一路自带监控的继电器驱动继电器1及一路自带监控的3极继电器驱动继电器2；如图6所示可以实现两路普通继电器驱动继电器3，继电器4，一路自带监控的继电器驱动继电器1及一路自带监控的2极继电器驱动继电器5。
63.本实施例将继电器驱动及ldo集成在一个芯片，并实现对控制器驱动信号的监控及多路控制的继电器驱动，避免控制器锁死继电器失控及降低驱动管烧毁的继电器失控的风险采用集成电路实现对控制器输入信号监控一旦控制器没有波形输入可以关断继电器，并且相比传统的单端控制继电器，该方案控制继电器的两端；具有器件少、成本低、安全性高等优点。集成方案布局简单，只需要少量外围电容元件，让其在紧凑的场合里有更优的 pcb布局方案。
64.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
65.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。