一种继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路及装置
阅读说明：本技术 一种继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路及装置 (Relay anti-adhesion and drive pin protection control circuit and device ) 是由 马钊 赖吉健 赵运德 陈卓 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路。包括至少包括钳位二极管、耗散电阻、功率MOS以及用于防止感应电压击穿功率MOS的第一二极管,其中：所述钳位二极管的负极连接所述功率MOS的漏极,所述功率MOS的栅极连接单片机控制输出端,所述耗散电阻的一端连接所述功率MOS的源极,所述耗散电阻的另一端连接所述第一二极管的负极,所述第一二极管的正极连接所述钳位二极管的正极。本发明由电阻和二极管组成,成本非常低,能有效避免继电器关断过程粘连,能有效保护驱动管口不受感生电压损坏。(The invention provides a control circuit for preventing a relay from adhering and protecting a driving pin. Including at least including clamping diode, dissipation resistance, power MOS and be used for preventing the induction voltage from breaking down the first diode of power MOS, wherein: the negative electrode of the clamping diode is connected with the drain electrode of the power MOS, the grid electrode of the power MOS is connected with the control output end of the single chip microcomputer, one end of the dissipation resistor is connected with the source electrode of the power MOS, the other end of the dissipation resistor is connected with the negative electrode of the first diode, and the positive electrode of the first diode is connected with the positive electrode of the clamping diode. The invention is composed of a resistor and a diode, has very low cost, can effectively avoid the adhesion in the turn-off process of the relay, and can effectively protect the driving pipe orifice from being damaged by induced voltage.)
技术领域
本发明涉及新能源汽车安全领域，特别是涉及一种继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路及装置。
背景技术
目前该领域对继电器的控制在线圈驱动电路中增加续流二极管，可以防止反峰电压沿着电源线传导，但是由于抑制元件与驱动线圈构成一个回路，电流在该电路中继续流动，又由于该驱动线圈中的电流受到楞次定律影响，理想状态下，电流永远存在，不能消失；现实状态下，电流缓慢衰减。所以引入抑制元件，导致线圈里面电流减小速度变缓(也就是吸合衔铁的吸合力只是缓慢减小不是骤降)，所以触点断开时间边长。继电器寿命受损。
如图1所示，现有技术主要有一下四种，A方案：在S断开瞬间，电阻R1所在回路提供了relay线圈储存能量的泄放通道，能加速电流的衰减，但无法抑制线圈中的感生电压；B方案：二极管D1在感生电压正方向提供了低阻通路，抑制感生电压，但是由于电路阻抗低，回路电流衰减缓慢，不利于避免继电器粘连；C方案：通过TVS实现续流和抑制感生电势；D方案：通过二极管Z1实现稳压及续流；单纯用二极管如上面B/C/D方案，都只能续流，不能消耗能量；A方案，只能加速衰减，不能抑制感生电压
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路及装置，解决加速继电器线圈中感生能量的消耗速度，从而加速继电器的断开时间；保护驱动管口免受上千伏级别感生电压的影响的技术问题。
本发明的一方面，提供一种继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路，包括：
至少包括钳位二极管、耗散电阻、功率MOS以及用于防止感应电压击穿功率MOS的第一二极管，其中：
所述钳位二极管的负极连接所述功率MOS的漏极，所述功率MOS的栅极连接单片机控制输出端，所述耗散电阻的一端连接所述功率MOS的源极，所述耗散电阻的另一端连接所述第一二极管的负极，所述第一二极管的正极连接所述钳位二极管的正极。
进一步，所述钳位二极管包括多个串联的二极管，所述钳位二极管中单个二极管的钳位电压Vz满足以下公式：
Vz＝1.5Vr
其中，Vr为继电器工作额定电压。
进一步，还包括继电器驱动线圈，所述继电器驱动线圈一端分别连接在所述钳位二极管的负极与所述功率MOS的漏极之间，所述继电器驱动线圈的另一端连接供电端。
进一步，所述继电器断开时，所述功率MOS断开，所述继电器驱动线圈产生的感生电压Vinduction依次流经所述钳位二极管、所述第一二极管、所述耗散电阻。
进一步，当所述耗散电阻两端电压V1大于所述功率MOS的门限电压Vg时，所述功率MOS连通，所述感生电压Vinduction依次流经所述钳位二极管、所述第一二极管、所述耗散电阻、所述功率MOS。
进一步，所述功率MOS的源极和所述耗散电阻分别连接接地端。
相应的，本发明的又一方面还提供一种继电器防粘连及保护驱动管脚控制装置，包括如下的电路，
至少包括钳位二极管、耗散电阻、功率MOS以及用于防止感应电压击穿功率MOS的第一二极管，其中：
所述钳位二极管的负极连接所述功率MOS的漏极，所述功率MOS的栅极连接单片机控制输出端，所述耗散电阻的一端连接所述功率MOS的源极，所述耗散电阻的另一端连接所述第一二极管的负极，所述第一二极管的正极连接所述钳位二极管的正极。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路及装置，仅由电阻和二极管组成，成本非常低；保证在继电器断开瞬间有续流回路，保护驱动口不受到继电器内线圈能量感生电压的影响，同时线圈能量得到有效消耗，避免断开时间过长导致继电器粘连。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为现有技术的保控制电路的示意图；
图2为本发明提供的继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路的示意图；
图3为本发明提供的继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路的工作示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本申请提供的继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路，提供一种准确全面的计算表述其效率的方法。
如图2和图3所示，为本发明提供的一种继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路的一个实施例的主流程示意图。在该实施例中，所述电路包括：
钳位二极管D2、耗散电阻R6、功率MOS以及用于防止感应电压击穿功率MOS的第一二极管D3，所述钳位二极管D2的负极连接所述功率MOS的漏极，所述功率MOS的栅极连接单片机控制输出端Ctrl，所述耗散电阻R6的一端连接所述功率MOS的源极，所述耗散电阻D6的另一端连接所述第一二极管D3的负极，所述第一二极管D3的正极连接所述钳位二极管D2的正极；用于电动汽车动力电池的电池管理系统继电器驱动接口中，电路由MOSFET、电阻、二极管组成。该电路可以保证在继电器断开瞬间有续流回路，保护驱动口不受到继电器内线圈能量感生电压的影响，同时线圈能量得到有效消耗，避免断开时间过长导致继电器粘连。
具体的，根据实际继电器参数配置，若继电器线圈中储存能量过高，形成的感生电压的，存在击穿MOS的可能，因此加入D3能有效预防这一风险。
具体的是一个实施例中，所述钳位二极管D2包括多个串联的二极管，具体串联数量，取决于单个二极管的钳位电压Vz和继电器工作额定电压Vr，所述钳位二极管D2中单个二极管的钳位电压Vz满足以下公式：
Vz＝1.5Vr
其中，Vr为继电器工作额定电压。
具体一个实施例中，还包括继电器驱动线圈Relay，所述继电器驱动线圈Relay一端分别连接在所述钳位二极管D2的负极与所述功率MOS的漏极之间，所述继电器驱动线圈Relay的另一端连接供电端PWR。
具体的，所述继电器断开时，所述功率MOS断开，所述继电器驱动线圈Relay产生的感生电压Vinduction依次流经所述钳位二极管D2、所述第一二极管D3、所述耗散电阻D6。
具体的，所述继电器断开时，所述功率MOS断开，所述继电器驱动线圈Relay产生的感生电压Vinduction依次流经所述钳位二极管D2、所述第一二极管D3、所述耗散电阻D6；当所述耗散电阻D6两端电压V1大于所述功率MOS的门限电压Vg时，所述功率MOS连通，所述感生电压Vinduction依次流经所述钳位二极管D2、所述第一二极管D3、所述耗散电阻D6、所述功率MOS。
具体一个实施例中，所述功率MOS的源极和所述耗散电阻分别连接接地端。
本发明的另一个实施例中，该电路包括钳位二极管D2、耗散电阻R6、功率MOS，所述钳位二极管D2的负极连接所述功率MOS的漏极，所述功率MOS的栅极连接单片机控制输出端Ctrl，所述耗散电阻R6的一端连接所述功率MOS的源极，所述耗散电阻D6的另一端连接所述钳位二极管D2的正极；用于电动汽车动力电池的电池管理系统继电器驱动接口中，电路由MOSFET、电阻、二极管组成。该电路可以保证在继电器断开瞬间有续流回路，保护驱动口不受到继电器内线圈能量感生电压的影响，同时线圈能量得到有效消耗，避免断开时间过长导致继电器粘连。
相应的，本发明的又一方面还提供一种继电器防粘连及保护驱动管脚控制装置，包括如下的电路，钳位二极管D2、耗散电阻R6、功率MOS以及用于防止感应电压击穿功率MOS的第一二极管D3，所述钳位二极管D2的负极连接所述功率MOS的漏极，所述功率MOS的栅极连接单片机控制输出端Ctrl，所述耗散电阻R6的一端连接所述功率MOS的源极，所述耗散电阻D6的另一端连接所述第一二极管D3的负极，所述第一二极管D3的正极连接所述钳位二极管D2的正极。
如图3所以，本发明提供的一种继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路，1相当于功率MOS，2相当于继电器驱动线圈Relay，3相当于钳位二极管D2，4相当于耗散电阻R6，5相当于第一二极管D3。继电器从维持闭合状态切换到断开状态瞬间，单片机控制输出Ctrl端电平由高拉低，耗散电阻R6两端电压Vr拉低，功率MOS管断开，继电器驱动线圈Relay里面由于储存有能量，产生感生电压Vinduction，此时由于功率MOS已经断开，感生电压Vinduction的泄放路径经过钳位二极管D2/第一二极管D3/耗散电阻R6，并伴随有电流I，I流经耗散电阻R6，会导致耗散电阻R6两端电压Vr又上升，当Vr大于功率MOS的门限电压Vg时，功率MOS重新打开，Vinduction的泄放路径由开始的经过钳位二极管D2/第一二极管D3/耗散电阻R6变为经过钳位二极管D2/第一二极管D3/耗散电阻R6和功率MOS开关并联，并且由于功率MOS开关这一路阻抗更小，为主要泄放回路，线圈能量快速泄放。当能量泄放到一定程度，Vinduction不足以继续击穿钳位二极管D2，因此I为零，Vr趋近为0V，功率MOS重新断开，线圈电流为0A，继电器彻底关断。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的继电器防粘连及保护驱动管脚控制电路，仅由电阻和二极管组成，成本非常低；保证在继电器断开瞬间有续流回路，保护驱动口不受到继电器内线圈能量感生电压的影响，同时线圈能量得到有效消耗，避免断开时间过长导致继电器粘连；支持继电器线圈能量的快速泄放，支持继电器的快速关断，并能使二者协同工作，发挥最优效果；能有效保护驱动管口不受感生电压损坏。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。