繼電器的簡(jiǎn)介

設(shè)計(jì)繼電器驅(qū)動(dòng)電路之前，先簡(jiǎn)單的描述一下繼電器，繼電器的簡(jiǎn)圖如下所示（圖片從公眾號(hào)“新能源BMS”處引用），當(dāng)線圈通電后，鐵芯就變成了一個(gè)電磁鐵，于是鐵片吸引鐵芯向上運(yùn)動(dòng)，連接片接觸觸點(diǎn)，兩個(gè)觸電之間就導(dǎo)通了。

常用驅(qū)動(dòng)方式

對(duì)于驅(qū)動(dòng)方式，常用的驅(qū)動(dòng)電路有高邊驅(qū)動(dòng)（HSD），低邊驅(qū)動(dòng)（LSD），H橋驅(qū)動(dòng)，半橋驅(qū)動(dòng)，混合驅(qū)動(dòng)。對(duì)于繼電器驅(qū)動(dòng)電路來(lái)說(shuō)，常用的驅(qū)動(dòng)電路有HSD驅(qū)動(dòng)、LSD驅(qū)動(dòng)以及混合方式驅(qū)動(dòng)。H橋也可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器，不過(guò)在達(dá)到同樣效果的情況下H橋肯定會(huì)更貴一點(diǎn)，一般沒(méi)有實(shí)際產(chǎn)品會(huì)選用這種方式。

出于保護(hù)BMS和保護(hù)繼電器的目的，我們?cè)谠O(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)候。一是需要在繼電器斷開(kāi)的時(shí)候有續(xù)流的電路保障感生電動(dòng)勢(shì)不至于損壞BMS的繼電器驅(qū)動(dòng)口；二是需要因?yàn)楦猩妱?dòng)勢(shì)產(chǎn)生的續(xù)流時(shí)間不要太長(zhǎng)，以免因?yàn)槔m(xù)流導(dǎo)致繼電器關(guān)斷時(shí)間太長(zhǎng)，引起繼電器觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)間較長(zhǎng)從而導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)拉弧粘連。

常規(guī)繼電器保護(hù)電路

如下圖中是目前繼電器驅(qū)動(dòng)電路中應(yīng)用最為廣泛的兩種繼電器低邊驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路（高驅(qū)方式類(lèi)似），第一種是利用在繼電器線圈上并聯(lián)一個(gè)二極管的組合（一個(gè)肖特基二極管、一個(gè)齊納二極管）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)，當(dāng)繼電器關(guān)斷時(shí)，繼電器線圈的下方會(huì)產(chǎn)生正電壓的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿著二極管正向?qū)ǎ^(guò)齊納管反向擊穿電壓的部分會(huì)形成續(xù)流繼續(xù)通過(guò)齊納二極管，這樣過(guò)高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就無(wú)法對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的MOS管造成損壞。低于齊納二極管擊穿電壓的部分無(wú)法通過(guò)此回路，而從一些寄生電容和漏電流以較慢的速度消耗掉。

第二種是直接在驅(qū)動(dòng)電路側(cè)并聯(lián)一個(gè)齊納管，超過(guò)二極管反向擊穿電壓的感生電動(dòng)勢(shì)就會(huì)通過(guò)齊納管泄放掉，從而保護(hù)繼電器驅(qū)動(dòng)口不被高電壓損壞。

新繼電器驅(qū)動(dòng)電路

以上兩種是目前實(shí)際BMS應(yīng)用領(lǐng)域經(jīng)常使用并且驗(yàn)證切實(shí)有效的兩種繼電器驅(qū)動(dòng)電路。目前在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)候?yàn)榱思嫒菰\斷的需求，經(jīng)常會(huì)直接使用驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的目的，而ST公司的驅(qū)動(dòng)芯片目前在業(yè)內(nèi)不管是價(jià)格還是性能都是不錯(cuò)的。他們給出了另外一種方式實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)（參考《ApplicacionNote-VIPower OMNIFET III hardware design guide》），從而減小了驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜程度，也直接的降低了總體的實(shí)現(xiàn)成本。

以上圖為例是以低邊控制為實(shí)例的繼電器驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)BMS使能繼電器驅(qū)動(dòng)斷開(kāi)時(shí)，Control由高拉低，C點(diǎn)電壓變?yōu)榈碗娖剑?a href="http://www.3532n.com/tags/mosfet/" target="_blank">MOSFET斷開(kāi)，然后繼電器中電感產(chǎn)生尖峰的感生電勢(shì)，由于MOSFET已經(jīng)斷開(kāi)，電流流經(jīng)方向?yàn)閺腂點(diǎn)流向C點(diǎn)，然后從C點(diǎn)流向D點(diǎn)，導(dǎo)致Roff上端的電壓升高，C點(diǎn)電壓升高導(dǎo)致MOSFET重新導(dǎo)通，因此尖峰超過(guò)齊納二極管總擊穿電壓部分的電流會(huì)直接通過(guò)MOSFET消耗掉。這種用法的作用同外接續(xù)流二極管的作用類(lèi)似，但是由于二極管陣列的擊穿電壓更高一些，繼電器關(guān)斷的時(shí)間遠(yuǎn)小于續(xù)流二極管電路的電路。

上圖是以高邊驅(qū)動(dòng)為例的繼電器驅(qū)動(dòng)電路，用法同低邊驅(qū)動(dòng)，當(dāng)繼電器關(guān)斷的時(shí)候，D點(diǎn)的會(huì)產(chǎn)生峰值的負(fù)電壓，當(dāng)A點(diǎn)與D點(diǎn)的壓差超過(guò)齊納二極管之后，C點(diǎn)的電壓會(huì)重新導(dǎo)致MOSFET導(dǎo)通，因此尖峰超過(guò)這些齊納二極管總擊穿電壓的這部分電流就會(huì)通過(guò)MOSFET泄放掉。

總結(jié)

繼電器驅(qū)動(dòng)電路的逐步改進(jìn)和優(yōu)化，都離不開(kāi)國(guó)內(nèi)龐大的電動(dòng)車(chē)開(kāi)發(fā)人員，本文中的內(nèi)容也是從其他工程師處學(xué)習(xí)而來(lái)，但是在目前一些較為公開(kāi)的地方都找不到類(lèi)似的電路，特此分享給大家。