(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リレー信号入力端子１からのリレー制御信号とパルス発信器１０の出力を入力とするＯＲゲート２と、同ＯＲゲート２の出力を入力とする駆動電源にダイオード５を通し、リレーコイル４に接続されるリレーコイル駆動回路１１と、同リレーコイル駆動回路１１の誘導起電圧を充電する充電部１２と、制御入力端子が前記ＯＲゲート２の入力であるリレー信号入力端子１に接続されるとともにＰＮＰトランジスタのエミッタが前記充電部１２の充電電圧が発生するツェナーダイオード７のカソード側に接続され、前記充電部１２と、前記リレーコイル駆動回路１１のリレーコイル４との間の通電状態を制御するスイッチング回路９とを具備し、
リレー制御信号がＯＦＦの時には、発信器１０の出力によりリレーコイル駆動回路１１を連続的にＯＮ／ＯＦＦさせ、リレーコイル駆動回路１１の誘導起電圧を充電部１２に充電し、リレー制御信号がＯＮの時には、スイッチング回路９をＯＮにし、充電部１２の誘導起電圧をリレーコイル駆動回路１１のリレーコイル４に印加してリレー１３を駆動することを特徴としたリレーの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、低電圧下でのリレーの駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年マイクロコンピュータの発達により、複雑な制御ができるようになり、制御装置としては、多くのアクチュエータが用いられ、中でもリレーは一般的に使いやすく、非常に多く用いられていた。
【０００３】
図３は、従来のリレー駆動回路を示す回路図であり、この回路は、１２Ｖ駆動電源に１２Ｖリレー１４のリレーコイル１５とスイッチング回路１６を直列に接続したものであり、同スイッチング回路１６は、リレー信号入力端子１８を入力とし、抵抗２１を介してＮＰＮトランジスタ２２のベースに接続され、エミッタは接地されている。
また、ダイオード２４は、前記リレーコイル１５と並列に接続されており、前記リレー信号入力端子１８からのリレー制御信号によりスイッチング回路１６をＯＮ／ＯＦＦさせ、同スイッチング回路１６のＯＦＦ時に生ずる誘導起電圧を１２Ｖ駆動電源へバイパスさせるようになっている。
ところで、マイコン用には５Ｖが必要であり、一方、リレーの駆動電圧は、１２Ｖのものが一般的であるため、５Ｖと、１２Ｖの電源電圧が制御装置には必要であった。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、このように２つの電源電圧を得るためには、２つの電圧タップを持った特殊なトランスや、２系統の電源回路が必要であり、装置の大型化やコスト高となっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、定格電圧１２Ｖのリレーの駆動に際して、５Ｖ電源だけでリレーのＯＦＦ動作期間の間にリレーコイルを連続的にＯＮ／ＯＦＦさせ、ＯＦＦ時に生じる誘導起電圧をコンデンサに充電することにより高電圧を作り、リレーをＯＮ動作させる時には、この高電圧を電源電圧に重畳して、リレーに印加することによりリレーを動作させ、マイクロコンピュータ用の５Ｖの低い電源電圧で、これより高い駆動電圧を必要とするリレーを動作させることを目的とするものである。
【０００６】
すなわち、本発明のリレーの駆動回路は、リレー信号入力端子１からのリレー制御信号とパルス発信器１０の出力を入力とする駆動電源にダイオード５を通し、リレーコイル４に接続されるＯＲゲート２と、同ＯＲゲート２の出力を入力とするリレーコイル駆動回路１１と、同リレーコイル駆動回路１１の誘導起電圧を充電する充電部１２と、制御入力端子が前記ＯＲゲート２の入力であるリレー信号入力端子１に接続されるとともにＰＮＰトランジスタのエミッタが前記充電部１２の充電電圧が発生するツェナーダイオード７のカソード側に接続され、前記充電部１２と、前記リレーコイル駆動回路１１のリレーコイル４との間の通電状態を制御するスイッチング回路９とを具備し、
リレー制御信号がＯＦＦの時には、発信器１０の出力によりリレーコイル駆動回路１１を連続的にＯＮ／ＯＦＦさせ、リレーコイル駆動回路１１の誘導起電圧を充電部１２に充電し、リレー制御信号がＯＮの時には、スイッチング回路９をＯＮにし、充電部１２の誘導起電圧をリレーコイル駆動回路１１のリレーコイル４に印加してリレー１３を駆動することを特徴としたものである。
【０００７】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のリレーの駆動回路を示す図である。
ＯＲゲート２は、本発明のリレーの駆動回路の制御入力であるリレー信号入力端子１とパルス発信器１０の出力とを入力としている。
リレー制御信号は、本リレー駆動回路の１２Ｖリレー１３をＯＮさせる時“Ｈ”、ＯＦＦさせる時“Ｌ”を入力するよう構成されている。
リレーコイル駆動回路１１は、ＯＲゲート２の出力を受けて、抵抗２３を介しＮＰＮトランジスタ３のベースに接続され、かつエミッタは接地し、コレクタは、５Ｖ駆動電源よりダイオード５を通しリレーコイル４に直列接続されている。
充電部１２は、前記リレーコイル駆動回路１１のＮＰＮトランジスタ３のコレクタよりダイオード６を通し、コンデンサ８、ツェナーダイオード７を並列接続し、並列接続したツェナーダイオード７のアード側が５Ｖ駆動電源に接続されており、５Ｖ駆動電源の電圧より高い充電電圧が充電部に得られるようになっている。
スイッチング回路９の制御入力は、前記ＯＲゲート２の入力であるリレー信号入力端子１に接続されている。制御入力は、抵抗２０を介しＮＰＮトランジスタ１７のベースに接続し、ＮＰＮトランジスタ１７のエミッタは接地されていて、コレクタは、抵抗１９を介しＰＮＰトランジスタ１８のベースに接続されている。
ＰＮＰトランジスタ１８のエミッタは、前記充電部１２の充電電圧が発生するツェナーダイオード７のカソード側に接続され、コレクタは、前記リレーコイル駆動回路１１のリレーコイル４のダイオード５側に接続される。つまり、本スイッチング回路９の制御入力であるリレー信号入力端子１のリレー制御信号により、充電部１２の充電電圧が１２Ｖリレー１３のリレーコイル４に駆動電源として加えられるよう構成されている。
【０００８】
【作用】
本発明のリレー駆動回路においては、リレー信号入力端子１へのリレー制御信号がＯＦＦであるＬの時には、パルス発信器１０からの連続的なパルス信号により、リレーコイル４をＮＰＮトランジスタ３でＯＮ／ＯＦＦさせ、当該ＮＰＮトランジスタ３のＯＦＦ時に発生するリレーコイル４の誘導起電圧をコンデンサ８に充電し、リレー信号入力端子１へのリレー制御信号がＯＮであるＨの時には、スイッチング回路９をＯＮし、前記コンデンサ８の充電電圧をリレーコイル４に印加して駆動する。
【０００９】
次に、本発明のリレー駆動回路における電圧波形を図２に基づいて詳細に説明する。
図２は、各部の電圧波形を示す図であり、Ａ点はリレー信号入力端子１のリレー制御信号、Ｂ点はパルス発振器１０の出力信号、Ｃ点はＯＲゲート２の出力信号、Ｄ点はツェナーダイオード７のカソード電圧、Ｅ点はダイオード５のカソード電圧で、リレーコイル４への印加電圧を示している。また、リレー１３の定格電圧は１２Ｖである。
なお、以下に説明するリレー制御信号の“Ｌ”とは、リレー１３をＯＦＦさせる時の信号であり、リレー制御信号の“Ｈ”とは、リレー１３をＯＮさせる時の信号である。
【００１０】
Ａ点のリレー制御信号がＬのリレーＯＦＦ期間になるとスイッチング回路９はＯＦＦとなり、ＯＲゲート２は入力の一方にＨが入力されるとＨが出力されるという機能を持ち、ＯＲゲート２の入力がＡ点のリレー制御信号とＢ点のパルス発信器１０の出力信号であるから、ＯＲゲート２の出力Ｃ点は、パルス発振器１０からのパルス信号によりＮＰＮトランジスタ３はＯＮ，ＯＦＦをくりかえし、ＯＦＦ時にはコイルの性質により、誘導起電圧ＶS ＝Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）  （Ｌ：コイルインダクタンス，ｔ：時間，ｉ：電流）なる過大なサージ電圧が発生する。
この時、スイッチング回路９はＯＦＦのため、ＮＰＮトランジスタ３がＯＮ／ＯＦＦを繰り返す毎に、コイルからの誘導起電圧はダイオード６によって整流され、徐々にコンデンサ８を充電し、Ｄ点には５Ｖの駆動電源よりツェナーダイオード７のツェナー電圧ＶZ だけ高い電圧、つまり５Ｖ＋ＶZ の高電圧を得ることができる。
また、５Ｖ＋ＶZ 以上の誘導起電圧は、ツェナーダイオード７を通して５Ｖ駆動電源へバイパスされるため、ＮＰＮトランジスタ３には、５Ｖ＋ＶZ しか電圧は加わらない。したがって、ＮＰＮトランジスタ３を高い誘導起電圧より保護するきも備えている。このスイッチング回路９がＯＦＦの時には、Ｅ点のリレーコイル４の印加電圧は５Ｖとなっている。
リレーの定格電圧は１２Ｖで、その感動電圧は定格電圧の７０％以上の８．４Ｖが必要なため、駆動電源が５Ｖでは、リレーの感動電圧に満たないことや、ＮＰＮトランジスタ３が高速にＯＮ、ＯＦＦされているため、リレー１３はＯＮ動作することはない。
【００１１】
Ａ点のリレー制御信号がＨになるとＯＲゲート２の出力Ｃ点はＨレベルを維持し、ＮＰＮトランジスタ３がＯＮとなり、同時にスイッチング回路９がＯＮとなるため、コンデンサ８の５Ｖ＋ＶZ の高電圧がリレーコイル４に印加され、その結果リレーは動作して接点はＯＮとなる。この時、ダイオード５により高電圧から駆動電源へ電流が逆流することはない。
コンデンサ８により充電されていた電圧ＶZ は、リレーコイル４とＮＰＮトランジスタ３を通じて放電され、Ｄ点、Ｅ点の電圧は徐々に低下して約５Ｖの駆動電源の電圧となり、以後リレーコイル４はこの５Ｖ電圧で駆動された状態となる。
リレーの復帰電圧は、定格電圧１２Ｖの３０％の約３．６Ｖ以下であるため、５Ｖでは復帰することなく、５Ｖでも十分にＯＮ動作状態を維持することができる。
【００１２】
ツェナーダイオード７として、ツェナー電圧１０Ｖ、コンデンサ８としてコンデンサ容量２２μＦのものを使用し、パルス発振器１０の出力周波数が１００ｋHZの時には、約３００ｍSEC で５Ｖ＋ＶZ ≒１５Ｖを発生させることができ、正常にリレーはＯＮ動作し、ＯＮ状態を維持することができた。
ツェナーダイオード７として、より高電圧の１５Ｖ又は２０Ｖのツェナー電圧のものや、コンデンサ容量に大きなものを用いればさらに大きな効果が得られることは明白で、実用的効果は大きなものである。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、５Ｖの駆動電源だけで、リレー制御信号のＯＦＦ期間の時に、リレーコイルを連続的にＯＮ／ＯＦＦさせ、ＯＦＦ時に生じる誘導起電圧を、コンデンサに充電することにより高電圧を作り、リレー制御信号のＯＮ期間の時には、充電された高電圧を５Ｖの駆動電圧に重畳して定格電圧１２Ｖのリレーを動作させるため、１２Ｖの駆動電源回路が不要となり、装置の小型化やコスト低減を計ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリレーの駆動回路。
【図２】本発明の駆動回路の電圧波形。
【図３】従来のリレーの駆動回路。
【符号の説明】
１、１８  リレー信号入力端子、      ２ ＯＲゲート、
３、１７、２２  ＮＰＮトランジスタ、    ４、１５  リレーコイル、
５、６、２４  ダイオード、            ７  ツェナーダイオード、
８  コンデンサ、                    ９、１６スイッチング回路、
１０  パルス発振器、               １１  リレーコイル駆動回路、
１２  充電部、                      １３、１４  リレー、
１８  ＰＮＰトランジスタ、          １９、２０、２１、２３  抵抗。
【図１】
0003559051.tif 000002
【図２】
0003559051.tif 000003
【図３】
0003559051.tif 000004