简约的继电器驱动电路w6.jpg

第一次看到外部没有续流二极管也没有防浪涌二极管的继电器驱动电路的时候觉得挺惊讶的，心里默默的担忧起这个电路的可靠性，但了解原理后，觉得这个电路巧妙合理，这里分享给大家。本文中的所有素材都在互联网上能找到出处，未涉及公司相关机密。

继电器的简介

设计继电器驱动电路之前，先简单的描述一下继电器，继电器的简图如下所示（图片从公众号“新能源BMS”处引用），当线圈通电后，铁芯就变成了一个电磁铁，于是铁片吸引铁芯向上运动，连接片接触触点，两个触电之间就导通了。


常用驱动方式

对于驱动方式，常用的驱动电路有高边驱动（HSD），低边驱动（LSD），H桥驱动，半桥驱动，混合驱动。对于继电器驱动电路来说，常用的驱动电路有HSD驱动、LSD驱动以及混合方式驱动。H桥也可以用来驱动继电器，不过在达到同样效果的情况下H桥肯定会更贵一点，一般没有实际产品会选用这种方式。


出于保护BMS和保护继电器的目的，我们在设计驱动电路的时候。一是需要在继电器断开的时候有续流的电路保障感生电动势不至于损坏BMS的继电器驱动口；二是需要因为感生电动势产生的续流时间不要太长，以免因为续流导致继电器关断时间太长，引起继电器触点断开时间较长从而导致继电器触点拉弧粘连。

常规继电器保护电路
如下图中是目前继电器驱动电路中应用最为广泛的两种继电器低边驱动保护电路（高驱方式类似），第一种是利用在继电器线圈上并联一个二极管的组合（一个肖特基二极管、一个齐纳二极管）来实现对继电器驱动电路的保护，当继电器关断时，继电器线圈的下方会产生正电压的感应电动势，感应电动势沿着二极管正向导通，超过齐纳管反向击穿电压的部分会形成续流继续通过齐纳二极管，这样过高的感应电动势就无法对驱动电路的MOS管造成损坏。低于齐纳二极管击穿电压的部分无法通过此回路，而从一些寄生电容和漏电流以较慢的速度消耗掉。第二种是直接在驱动电路侧并联一个齐纳管，超过二极管反向击穿电压的感生电动势就会通过齐纳管泄放掉，从而保护继?电器驱??????动口不被高电压损坏。


新继电器驱动电路

以上两种是目前实际BMS应用领域经常使用并且验证切实有效的两种继电器驱动电路。目前在设计驱动电路的时候为了兼容诊断的需求，经常会直接使用驱动芯片来实现我们的目的，而ST公司的驱动芯片目前在业内不管是价格还是性能都是不错的。他们给出了另外一种方式实现了驱动电路的保护（参考《ApplicacionNote-VIPower OMNIFET III hardware design guide》），从而减小了驱动电路的复杂程度，也直接的降低了总体的实现成本。




以上图为例是以低边控制为实例的继电器驱动电路，当BMS使能继电器驱动断开时，Control由高拉低，C点电压变为低电平，MOSFET断开，然后继电器中电感产生尖峰的感生电势，由于MOSFET已经断开，电流流经方向为从B点流向C点，然后从C点流向D点，导致Roff上端的电压升高，C点电压升高导致MOSFET重新导通，因此尖峰超过齐纳二极管总击穿电压部分的电流会直接通过MOSFET消耗掉。这种用法的作用同外接续流二极管的作用类似，但是由于二极管阵列的击穿电压更高一些，继电器关断的时间远小于续流二极管电路的电路。



上图是以高边驱动为例的继电器驱动电路，用法同低边驱动，当继电器关断的时候，D点的会产生峰值的负电压，当A点与D点的压差超过齐纳二极管之后，C点的电压会重新导致MOSFET导通，因此尖峰超过这些齐纳二极管总击穿电压的这部分电流就会通过MOSFET泄放掉。
总结

继电器驱动电路的逐步改进和优化，都离不开国内庞大的电动车开发人员，本文中的内容也是从其他工程师处学习而来，但是在目前一些较为公开的地方都找不到类似的电路，特此分享给大家。