CN117276002B - 一种接触器的控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种接触器的控制电路及控制方法，该控制电路包括电源模块、开关执行模块、接触器线圈模块和控制电路模块。电源模块的输入端与供电电源电连接，电源模块用于对供电电压进行电压变换。接触器线圈模块包括电磁线圈，开关执行模块包括开关单元，电磁线圈与开关单元串联于电源模块的输出端和接地端之间。控制电路模块的供电端与电源模块电连接，控制电路模块的输出端与开关执行模块的控制端电连接。控制电路模块用于对输入的电压信号进行储能充放电、逻辑信号的转换和逻辑运算，输出PWM控制信号，以控制开关单元的导通或关断，从而控制接触器的闭合或断开。本发明实施例提供的技术方案可以简化电路结构，提高接触器控制的实时性。

Description

一种接触器的控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种接触器的控制电路及控制方法。

背景技术

接触器的应用广泛，其工作原理为，接触器给线圈直接输入交流电或直流电，线圈得电后下铁芯产生磁力使上铁芯克服弹簧弹力后，带动动触头运动与静触头接触。

传统交流接触器线圈维持功耗比较高，现有技术一种是通过采用软件的方式产生PWM控制信号，通过PWM控制信号控制线圈，能够降低线圈的能耗；另一种是通过双绕组线圈切换的方式，低电阻绕组在吸合启动过程中起主要作用，高电阻绕组在保持状态起主要作用，以此来实现节能目的。然而存在的问题是，前者硬件部分需要微控制器芯片及其外围电路和驱动电路来实现，其电路设计比较复杂，并且，在使用中，软件程序运行需要执行时间，其实时性也较差；后者存在双线圈难以绕制的问题。

发明内容

本发明提供了一种接触器的控制电路及控制方法，以简化电路结构，提高接触器控制的实时性。

根据本发明的一方面，提供了一种接触器的控制电路，包括：

电源模块，电源模块的输入端与供电电源电连接，电源模块用于对供电电压进行电压变换；

开关执行模块和接触器线圈模块，接触器线圈模块包括电磁线圈，开关执行模块包括开关单元，电磁线圈与开关单元串联于电源模块的输出端和接地端之间；

控制电路模块，控制电路模块的供电端与电源模块电连接，控制电路模块的输出端与开关执行模块的控制端电连接；控制电路模块用于对输入的电压信号进行储能充放电、逻辑信号的转换和逻辑运算，输出PWM控制信号，以控制开关单元的导通或关断，从而控制接触器的闭合或断开。

根据本发明的另一方面，提供了一种接触器的控制方法，包括：

基于电源模块对供电电压进行电压变换；

基于控制电路模块对输入的电压信号进行逻辑运算和储能充放电，输出PWM控制信号；

基于开关执行模块响应PWM控制信号而进行导通或关断，从而控制接触器的闭合或断开。

本发明实施例的技术方案在接触器控制电路中设置了控制电路模块，该控制电路模块能够对输入的电压信号进行逻辑运算和储能充放电，输出占空比和控制周期一定的PWM控制信号。由于逻辑运算和储能充放电功能的实现可以通过硬件电路实现，因此，与现有技术相比，本发明实施例的技术方案能够采用硬件电路来实现控制接触器的工作状态，而无需采用软件编程来实现。因此，本发明实施例的技术方案有利于简化电路结构，以及提高接触器控制的实时性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种接触器的控制电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种电源模块的电路示意图；

图3是本发明实施例提供的一种控制电路模块的电路示意图；

图4是本发明实施例提供的一种控制电路模块的电路示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种控制电路模块的电路示意图；

图6是本发明实施例提供的一种开关执行模块与接触器线圈模块连接的电路示意图；

图7是本发明实施例提供的一种接触器的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明实施例提供的一种接触器的控制电路的结构示意图，参见图1，该控制电路包括电源模块1、开关执行模块4、接触器线圈模块5和控制电路模块3。电源模块1的输入端与供电电源2电连接，电源模块1用于对供电电压进行电压变换。接触器线圈模块5包括电磁线圈51，开关执行模块4包括开关单元41，电磁线圈51与开关单元41串联于电源模块1的输出端和接地端GND之间。控制电路模块3的供电端与电源模块1电连接，控制电路模块3的输出端与开关执行模块4的控制端电连接。控制电路模块3用于对输入的电压信号进行储能充放电、逻辑信号的转换和逻辑运算，输出PWM控制信号1Y，以控制开关单元41的导通或关断，从而控制接触器的闭合或断开。

示例性地，供电电源提供交流电，电磁线圈和控制电路模块所需的是直流电。该控制电路的工作原理为，电源模块1将供电电源2提供的交流电整流为直流电，输出直流电的电压信号至控制电路模块3和接触器线圈模块5。控制电路模块3利用该电压信号进行储能充电和放电，并通过对电压信号进行逻辑信号的转换和逻辑运算，控制充电和放电的时间，从而输出占空比和控制周期一定的PWM控制信号1Y至开关执行模块4。开关执行模块4中的控制端接入该PWM控制信号1Y，即可控制开关单元41导通或关断。当开关单元41导通时，与之串联的电磁线圈51得电，则接触器闭合；当开关单元41关断时，与之串联的电磁线圈51失电，则接触器断开。

本实施例的技术方案在接触器控制电路中设置了控制电路模块3，该控制电路模块3能够对输入的电压信号进行逻辑运算和储能充放电，输出占空比和控制周期一定的PWM控制信号1Y。由于逻辑运算和储能充放电功能的实现可以通过硬件电路实现，因此，与现有技术相比，本发明实施例能够采用硬件电路来实现控制接触器的工作状态，而无需采用软件编程来实现。因此，本实施例的技术方案有利于简化电路结构，以及提高接触器控制的实时性。

继续参见图1，在上述各实施例的基础上，可选地，电源模块1包括：电源保护单元11、整流滤波单元12和稳压滤波单元13。

电源保护单元11的输入端作为电源模块1的输入端，电源保护单元11的输出端与整流滤波单元12的输入端连接。电源保护单元11用于对电源模块1进行保护，以及滤除电磁干扰。其中，保护的类型具体可以是过压保护、过流保护、防雷保护等；电磁干扰可以是外接电网高频脉冲的干扰和控制电路模块3本身的电磁干扰等。

整流滤波单元12的输出端与稳压滤波单元13的输入端电连接，以及整流滤波单元12的输出端与接触器线圈模块5电连接。整流滤波单元12用于将交流电转换为直流电，为稳压滤波单元13和接触器线圈模块5供电。

稳压滤波单元13的输出端与控制电路模块3电连接。稳压滤波单元13用于对输入的直流电进行稳压和滤波，为控制电路模块3供电。

其中，稳压滤波单元13输出的电压信号比整流滤波单元12输出的电压信号更加稳定、更加适用于控制电路模块3。因此，本发明实施例在电源模块1中设置稳压滤波单元13有利于提升控制电路的稳定性。

另外，在本实施例中，通过在电源模块1中设置电源保护单元11、整流滤波单元12和稳压滤波单元13，将供电电源2提供的交流电压转换成直流，并且滤除了电磁干扰。这样设置，可以提升接触器的控制电路的安全性和可靠性。

图2是本发明实施例提供的一种电源模块的电路示意图。参见图2，在上述各实施例的基础上，可选地，电源保护单元11包括第一压敏电阻RV1、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第一共模电感L2。整流滤波单元12包括第一桥式整流电路BR1和第一滤波电容C8。稳压滤波单元13包括第一电阻R1、第一稳压二极管D2、第二滤波电容C7和第三电容C3。

其中，第一压敏电阻RV1的第一端与供电电源2的第一端电连接，第一压敏电阻RV1的第二端与供电电源2的第二端电连接。第一电容C1并联电连接于第一压敏电阻RV1的两端。

第一共模电感L2的第一输入端与第一电容C1的第二端电连接，第一共模电感L2的第二输入端与第一电容C1的第一端电连接，第一共模电感L2的第一输出端与第二电容C2的第二端电连接，第一共模电感L2的第二输出端与第二电容C2的第一端电连接。

第一电感L1的第一端与第二电容C2的第一端电连接，第一电感L1的第二端作为电源保护单元11的第一输出端。第二电容C2的第二端作为电源保护单元11的第二输出端。

第一桥式整流电路BR1的第一端与第一滤波电容C8的第一端电连接，第一滤波电容C8的第一端作为整流滤波单元12的输出端。第一滤波电容C8的第二端与接地端GND电连接。第一桥式整流电路BR1的第二端与电源保护单元11的第一输出端电连接，第一桥式整流电路BR1的第三端与电源保护电源的第二输出端电连接，第一桥式整流电路BR1的第四端与接地端GND电连接。

第一电阻R1的第一端作为稳压滤波单元13的输入端，第一电阻R1的第二端作为稳压滤波单元13的输出端。第一电阻R1的第二端还与第一稳压二极管D2的第二端电连接，第一稳压二极管D2的第一端与接地端GND电连接。第二滤波电容C7并联电连接于第一稳压二极管D2的两端。第三电容C3并联电连接于第二滤波电容C7的两端电连接。

示例性地，该电源模块1的工作原理为，供电电源2提供的交流电压输入电源保护单元11，通过第一压敏电阻RV1实现过压或过流保护、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第一共模电感L2滤除外接电网高频脉冲对电源模块1的干扰，以及减少控制电路模块3自身对外界的电磁干扰。第一桥式整流电路BR1接入该滤除干扰后的交流电压，对其进行整流，经过第一滤波电容C8滤波后，输出直流电压B1至稳压滤波单元13和接触器线圈模块5。该直流电压通过第一电阻R1进入稳压滤波单元13，通过第一稳压二极管D2进行稳压和第二滤波电容C7滤波后，输出电压至控制电路模块3的供电端。示例性地，该电压为+12V。

在本实施例中，通过在电源保护单元11中设置第一压敏电阻RV1、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第一共模电感L2，和/或，在整流滤波单元12中设置第一桥式整流电路BR1和第一滤波电容C8。和/或，在稳压滤波单元13中设置第一电阻R1、第一稳压二极管D2、第二滤波电容C7和第三电容C3。这样设置，电路结构简单，易于实现，且可以进一步提升接触器的控制电路的安全性和可靠性。

需要说明的是，电源保护单元11、整流滤波单元12和稳压滤波单元13还可以设置为其他结构形式，本发明不做限定。

图3是本发明实施例提供的一种控制电路模块的电路示意图。参见图3，在上述各实施例的基础上，可选地，控制电路模块3包括启动单元31、保持单元33和逻辑控制单元32。

启动单元31的输入端VCC作为控制电路模块3的供电端，启动单元31用于根据电压信号的上电时刻进行储能充电，输出启动控制信号1A。

保持单元33的第一输入端与控制电路模块3的供电端电连接，保持单元33的第二输入端与逻辑控制单元32的输出端电连接。保持单元33用于根据输入的信号进行储能充放电，控制PWM控制信号1Y的周期和占空比。

启动单元31的输出端与逻辑控制单元32的第一输入端电连接。保持单元33的第一输出端与逻辑控制单元32的第二输入端电连接，保持单元33的第二输出端与逻辑控制单元32的第三输入端电连接。逻辑控制单元32用于根据输入端的信号，进行逻辑信号的转换和逻辑运算，并输出用于控制保持单元33的逻辑控制信号2Y和PWM控制信号1Y。

示例性地，启动单元31的输入端VCC接入电源模块1输出的电压信号，则启动单元31开始储能充电，并输出启动控制信号1A至逻辑控制单元32的第一输入端。此时逻辑控制单元32的第二输入端的信号为第一初始信号，逻辑控制单元32根据第一输入端和第二输入端的信号，进行逻辑运算，输出PWM控制信号1Y。同时保持单元33的第一输入端接入电源模块1输出的电压信号，保持单元33的第二输入端接入逻辑控制单元32输出的逻辑控制信号2Y，保持单元33开始储能充放电。根据保持单元33充电和放电的时间，保持单元33的第一输出端和第二输出端分别向逻辑控制单元32的第二输入端和第三输入端输出信号。逻辑控制单元32根据第二输入端和第三输入端的信号，进行逻辑信号的转换和逻辑运算，输出逻辑控制信号2Y至保持单元33，并输出PWM控制信号1Y至开关执行模块4，以控制接触器的工作状态。

在本实施例中，通过在控制电路模块3中设置启动单元31、保持单元33和逻辑控制单元32，通过设计启动单元31和保持单元33储能充放电的时间，对逻辑控制单元32输出相应的控制信号，逻辑控制单元32根据各输入信号进行逻辑运算后，输出占空比和控制周期一定的PWM控制信号1Y。这样设置，电路结构设计简单，进一步实现了利用纯硬件电路输出PWM控制信号1Y。

继续参见图3，在上述各实施例的基础上，可选地，逻辑控制单元32包括比较器323、第一与非门321和第二与非门322。

比较器323的第一输入端与逻辑控制单元32的第一输入端电连接，比较器323的第二输入端输入参考电压信号V_ref，所述比较器323的输出端输出逻辑信号。

第一与非门321的第一输入端与比较器323的输出端电连接，第一与非门321的第二输入端与逻辑控制单元32的第二输入端电连接。第一与非门321的输出端输出PWM控制信号1Y。

第二与非门322的第一输入端和第二输入端均与逻辑控制单元32的第三输入端电连接，第二与非门322的输出端输出用于控制保持单元33的逻辑控制信号2Y。

示例性地，比较器323的第一输入端接入启动单元31输出的启动控制信号1A，比较器323将其与第二输入端输入的参考电压信号V_ref进行比较，得到逻辑信号输出至第一与非门。当第一与非门321的第一输入端接入比较器323输出的逻辑信号为高电平，第二输入端接入保持单元33的第一输出端输出的信号为低电平时，第一与非门321的输出端输出的PWM控制信号1Y为高电平。第二与非门322的第一输入端和第二输入端均接入保持单元33的第二输出端输出的信号，当该信号为低电平时，第二与非门322的输出端输出的逻辑控制信号2Y为高电平。

在本实施例中，通过在逻辑控制单元32中设置第一与非门321和第二与非门322，实现对输入信号的逻辑运算，有利于进一步实现利用逻辑控制单元32输出占空比和控制周期一定的PWM控制信号1Y，从而进一步对接触器的工作状态进行控制。

图4是本发明实施例提供的另一种控制电路模块的电路示意图。参见图4，在上述各实施例的基础上，可选地，比较器323包括滞回电路3231，滞回电路3231用于保持与非门的输入信号。

具体地，在比较器323内设置滞回电路3231，能够稳定与非门的输入信号，避免因为启动单元31或保持单元33输出的信号存在持续的微小的变化，而造成与非门输出端的信号振荡。

在本实施例中，通过在比较器323中设置滞回电路3231，可以稳定与非门的输入信号，避免与非门的输出信号发生振荡，进一步利于PWM控制信号1Y的产生，提高了控制电路的可靠性。

在上述各实施例的基础上，可选地，逻辑控制单元32还包括第三与非门和第四与非门，第三与非门与第四与非门均与第一与非门321并联电连接。具体地，第一与非门321的第一输入端、第三与非门的第一输入端和第四与非门的第一输入端电连接，第一与非门321的第二输入端、第三与非门的第二输入端和第四与非门的第二输入端电连接，第一与非门321的输出端、第三与非门的输出端和第四与非门的输出端电连接。第三与非门和第四与非门也输出PWM控制信号1Y。在本实施例中，通过设置第三与非门和第四与非门，保障了信号传输通道的宽度，提升了带载能力，进一步提高了控制电路的可靠性。

图5是本发明实施例提供的又一种控制电路模块的电路示意图。参见图5，在上述各实施例的基础上，进一步地，第一与非门321、第二与非门322、第三与非门和第四与非门可以集成在一个与非门芯片U1中。其中，逻辑控制单元32与非门芯片U1包括引脚1～引脚14共14个引脚，为逆时针排列。引脚1、引脚2和引脚3分别为第一与非门321的第一输入端、第二输入端和输出端。引脚4、引脚5和引脚6分别为第二与非门322的输出端、第一输入端和第二输入端。引脚7为接地端，引脚8、引脚9和引脚10分别为第三与非门的第一输入端、第二输入端和输出端。引脚11、引脚12和引脚13分别为第四与非门的输出端、第一输入端和第二输入端。引脚14为电源端。引脚1、引脚8和引脚13均接入启动控制信号1A，引脚2、引脚9和引脚12均接入信号1B，引脚3输出PWM控制信号1Y，引脚4输出逻辑控制信号2Y，引脚5和引脚6均接入信号2A/2B，引脚7接地，引脚14接电压信号。

在实际应用中，集成四个与非门的芯片较为常见，成本更低，有利于在提升电路可靠性的基础上进一步降低成本。

继续参见图5，在上述各实施例的基础上，可选地，启动单元31包括第二电阻R2、第四电容C4和第三电阻R5。

第二电阻R2的第一端作为启动单元31的输入端，第二电阻R2的第二端作为启动单元31的输出端，第二电阻R2的第二端还与第三电阻R5的第一端电连接，第三电阻R5的第二端接地。第四电容C4并联于第三电阻R5的两端。

示例性地，启动单元31实现对继电器线圈的启动控制的原理为，当电源模块上电后，电源模块1输出的电压信号施加至第二电阻R2启动单元31上，由于电容电压不能突变，并联连接的第四电容C4和第三电阻R5的第一端电压从0开始上升。在达到第一逻辑阈值电压之前，逻辑控制单元32的第二输入端的信号为第一初始信号，逻辑控制单元32根据第三电阻R5的第一端电压和第一初始信号进行逻辑信号的转换和逻辑运算，输出PWM控制信号1Y至开关执行模块4，控制开关单元41导通，以控制接触器闭合。

在本实施例中，通过在启动单元31中设置第二电阻R2、第四电容C4和第三电阻R5，使第四电容C4储能充电，输出启动控制信号1A，配合逻辑控制单元32，控制接触器启动。这样设置，有利于利用纯硬件电路进一步对接触器的启动实现控制。

在上述各实施例的基础上，可选地，启动时间为第四电容C4的电压由接触器上电开始，达到逻辑控制单元32的第一逻辑阈值电压的时间。

具体地，第四电容C4的电压由接触器上电开始，达到逻辑控制单元32的第一逻辑阈值电压的过程中，逻辑控制单元32输出的PWM控制信号1Y使开关单元41持续导通。当第四电容C4的电压超过第一逻辑阈值电压后，第二电阻R2的第二端输出的启动控制信号1A变化，使得逻辑控制单元32输出的PWM控制信号1Y变化，控制开关单元41关断，此时接触器的启动过程结束。

在本实施例中，通过设计第四电容C4的电压由接触器上电开始，达到逻辑控制单元32的第一逻辑阈值电压的时间为接触器的启动时间，可以准确控制接触器启动的时间，有利于将其应用在窄电压输入的电路中。

在上述各实施例的基础上，可选地，在接触器上电之后，第四电容C4两端的电压会稳定至第一稳定电压，第一稳定电压大于第一逻辑阈值电压。其中，第一稳定电压与电压信号、第二电阻R2、第四电容C4和第三电阻R5相关。

示例性地，第四电容C4两端的电压的计算公式为：

其中，表示第四电容C4两端的电压，V_DD表示电压信号，R₂表示第二电阻R2的阻值，R₅表示第三电阻R5的阻值，C₄表示第四电容C4的容值，t表示第四电容C4储能充电的时间。

在本实施例中，通过设计电压信号、第二电阻R2、第四电容C4和第三电阻R5，可以确定第四电容C4两端的电压稳定值，利用该电压稳定值除以第四电容C4充电的时间，就可以确定接触器的启动时间。当第四电容C4两端的电压超过第一逻辑阈值电压时，启动控制信号1A触发逻辑控制单元32的输出端的信号变化，此时接触器的启动过程结束。因此，第一稳定电压需大于第一逻辑阈值电压。

继续参见图5，在上述各实施例的基础上，可选地，保持单元33包括占空比控制子单元331和周期控制子单元332。

占空比控制子单元331的第一输入端作为保持单元33的第一输入端，占空比控制子单元331的第二输入端作为保持单元33的第二输入端，占空比控制子单元331的第一输出端作为保持单元33的第一输出端。占空比控制子单元331响应于其输入端的信号进行储能充放电，以控制PWM控制信号1Y的占空比。

周期控制子单元332的输入端与占空比控制子单元331的第二输出端电连接，周期控制子单元332的输出端作为保持单元33的第二输出端。周期控制子单元332响应于其输入端的信号进行储能充放电，以控制PWM控制信号1Y的周期。

具体地，占空比控制子单元331的第一输入端接入电源模块1输出的电压信号，第二输入端接入逻辑控制单元32输出的逻辑控制信号2Y。根据第二输入端的输入信号，占空比控制子单元331开始储能充电或放电。由于第二输入端的输入信号的电平是规律变化的，根据其变换周期，占空比控制子单元331的第一输出端输出相应的控制信号1B给逻辑控制单元32，以控制PWM控制信号1Y的占空比。周期控制子单元332的输入端也接入逻辑控制单元32输出的逻辑控制信号2Y，根据该信号，周期控制子单元332开始储能充电或放电，其充电时间与放电时间之和为控制PWM控制信号1Y的周期。在周期控制子单元332充放电的循环过程中，周期控制子单元332的输出端输出相应周期的控制信号2A/2B给逻辑控制单元32。

在本实施例中，通过在保持单元33中设置占空比控制子单元331和周期控制子单元332，控制占空比控制子单元331和周期控制子单元332充电和放电的时间，就可以实现对PWM控制信号1Y的占空比和控制周期的控制。这样设置，进一步实现利用纯硬件电路产生准确的PWM控制信号1Y，降低接触器的能耗。

继续参见图5，在上述各实施例的基础上，可选地，占空比控制子单元331包括：第四电阻R3和第五电容C5。

第四电阻R3的第一端作为占空比控制子单元331的第一输入端，第四电阻R3的第二端作为占空比控制子单元331的第一输出端，第四电阻R3的第二端还与第五电容C5的第一端电连接，第五电容C5的第二端作为占空比控制子单元331的第二输入端。

具体地，电源模块1输出的电压信号通过第四电阻R3输入占空比控制子单元331，第五电容C5的第二端接入逻辑控制单元32输出的逻辑控制信号2Y。第四电阻R3的第二端输出信号至逻辑控制单元32的第二输入端。示例性地，接触器上电后，该逻辑控制信号2Y为高电平，第五电容C5两端的电压不能突变，此时第四电阻R3的第二端电压为电源电压。经过周期控制子单元332储能充电的时间后，该逻辑控制信号2Y变换为低电平，第五电容C5开始储能充电。在第五电容C5储能充电的过程中，第四电阻R3的第二端电压从0上升到电源电压，又上升至电源电压的两倍。此时输入第五电容C5的第二端的逻辑控制信号2Y变为高电平，第五电容C5开始放电，经过一段时间后，第四电阻R3的第二端电压趋于0。在第五电容C5充电的过程中，第四电阻R3的第二端输出低电平信号至逻辑控制单元32的第二输入端。此时逻辑控制单元32的第一输入端为高电平，逻辑控制单元32进行与非逻辑运算后，第一输出端输出PWM控制信号1Y至开关执行模块4，控制开关单元41导通，以控制接触器闭合。

在本实施例中，通过设置第四电阻R3和第五电容C5，使第五电容C5根据电压信号和逻辑控制信号2Y，进行循环储能充放电，以控制PWM控制信号1Y的占空比。这样设置，有利于进一步实现利用纯硬件电路产生准确的PWM控制信号1Y，降低接触器的能耗。

在上述各实施例的基础上，可选地，PWM控制信号1Y的占空比为第五电容C5的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间与PWM控制信号1Y的周期之比。

具体地，在保持单元33工作的过程中，仅在第五电容C5的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的过程中，PWM控制信号1Y控制开关单元41导通。

在本实施例中，通过设计第五电容C5的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间，确定PWM控制信号1Y的占空比，有利于进一步实现利用纯硬件电路产生准确的PWM控制信号1Y，降低接触器的能耗。

在上述各实施例的基础上，可选地，第五电容C5的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间T₁与电压信号、第四电阻R3、第五电容C5和第一逻辑阈值电压相关。

示例性地，第五电容C5的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间T₁的计算公式为：

其中，R₃表示第四电阻R3的阻值，C₅表示第五电容C5的容值，V_P表示第一逻辑阈值电压。

PWM控制信号1Y的占空比T_d的计算公式为：

其中，T表示PWM控制信号1Y的周期。

在本实施例中，通过设计电压信号、第四电阻R3、第五电容C5和第一逻辑阈值电压，可以确定PWM控制信号1Y的占空比，有利于进一步实现利用纯硬件电路产生准确的PWM控制信号1Y，降低接触器的能耗。

继续参见图5，在上述各实施例的基础上，可选地，周期控制子单元332包括：第五电阻R6和第六电容C6。

第五电阻R6的第一端作为周期控制子单元332的输入端，第五电阻R6的第二端作为周期控制子单元332的输出端，第五电阻R6的第二端还与第六电容C6的第一端电连接，第六电容C6的第二端接地。

具体地，第五电阻R6的第一端接入逻辑控制单元32输出的逻辑控制信号2Y。第五电阻R6的第二端输出信号至逻辑控制单元32的第三输入端。示例性地，接触器上电后，该逻辑控制信号2Y为高电平，此时第五电阻R6的第二端电压为0，第六电容C6开始储能充电。在第六电容C6储能充电的过程中，第五电阻R6的第二端电压从0上升到第一逻辑阈值电压。此时输入的逻辑控制信号2Y变为低电平，第六电容C6开始放电，经过一段时间后，第五电阻R6的第二端电压达到第二逻辑阈值电压。在第六电容C6充电和放电的过程中，第五电阻R6的第二端均输出信号至逻辑控制单元32，逻辑控制单元32持续输出PWM控制信号1Y。

在本实施例中，通过设置第五电阻R6和第六电容C6，使第六电容C6根据逻辑控制信号2Y，进行循环储能充放电，以控制PWM控制信号1Y的控制周期。这样设置，有利于进一步实现利用纯硬件电路产生准确的PWM控制信号1Y，降低接触器的能耗。

在上述各实施例的基础上，可选地，PWM控制信号1Y的周期为第六电容C6的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间与第六电容C6的电压由第一逻辑阈值电压放电为逻辑控制单元32的第二逻辑阈值电压的时间之和。

具体地，在第六电容C6电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的过程和第六电容C6的电压由第一逻辑阈值电压放电为逻辑控制单元32的第二逻辑阈值电压的过程中，逻辑控制单元32均输出PWM控制信号1Y。

在本实施例中，通过设计第六电容C6的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间与第六电容C6的电压由第一逻辑阈值电压放电为逻辑控制单元32的第二逻辑阈值电压的时间，确定PWM控制信号1Y的控制周期，有利于进一步实现利用纯硬件电路产生准确的PWM控制信号1Y，降低接触器的能耗。

在上述各实施例的基础上，可选地，第六电容C6的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间T_c与电压信号、第五电阻R6、第六电容C6、第一逻辑阈值电压和第二逻辑阈值电压相关。第六电容C6的电压由第一逻辑阈值电压放电为逻辑控制单元32的第二逻辑阈值电压的时间T_f与第五电阻R6、第六电容C6、第一逻辑阈值电压和第二逻辑阈值电压相关。

示例性地，第六电容C6的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间T_c的计算公式为：

其中，R₆表示第五电阻R6的阻值，C₆表示第六电容C6的容值，V_N表示第二逻辑阈值电压。

第六电容C6的电压由第一逻辑阈值电压放电为逻辑控制单元32的第二逻辑阈值电压的时间T_f的计算公式为：

则PWM控制信号1Y的周期T的计算公式为：

在本实施例中，通过设计第五电阻R6、第六电容C6、第一逻辑阈值电压和第二逻辑阈值电压，可以确定PWM控制信号1Y的控制周期，有利于进一步实现利用纯硬件电路产生准确的PWM控制信号1Y，降低接触器的能耗。

继续参见图5，在上述各实施例的基础上，可选地，保持单元33还包括第七电容C9和第八电容C12。第七电容C9和第八电容C12分别用于在第五电容C5和第六电容C6发生故障时，进行储能充放电。

图6是本发明实施例提供的一种开关执行模块与接触器线圈模块连接的电路示意图。参见图6，在上述各实施例的基础上，可选地，开关执行模块4还包括第六电阻R4和第七电阻R7。开关单元41包括第一开关管Q1。接触器线圈模块5还包括快速恢复二极管D1。

第一开关管Q1和电磁线圈51串联电连接。

第六电阻R4的第一端作为开关执行模块4的输入端，第六电阻R4的第二端、第七电阻R7的第一端和第一开关管Q1的控制端电连接。第七电阻R7的第二端和第一开关管Q1的第二端与接地端GND电连接。

快速恢复二极管D1与电磁线圈51反并联电连接。

具体地，PWM控制信号1Y通过第六电阻R4输入第一开关管Q1的控制端，控制第一开关管Q1导通或关断。当第一开关管Q1导通时，与之串联的电磁线圈51得电，控制接触器闭合；当第一开关管Q1关断时，与之串联的电磁线圈51失电，此时电磁线圈51与快速恢复二极管D1形成的回路控制接触器保持闭合。

在本实施例中，通过设置快速恢复二极管D1、第一开关管Q1、第六电阻R4和第七电阻R7，实现了根据PWM控制信号1Y对接触器线圈的直接控制，进一步提高了接触器控制的实时性。

图7是本发明实施例提供的一种接触器的控制方法的流程示意图，该方法可以由本发明任意实施例所提供的接触器的控制电路来执行。参见图7，该方法可以包括以下步骤：

S110、基于电源模块对供电电压进行电压变换。

具体地，电源模块对供电电压进行整流并滤波。

S120、基于控制电路模块对输入的电压信号进行逻辑运算和储能充放电，输出PWM控制信号。

具体地，控制电路模块对电压信号进行储能充电和放电，并进行逻辑运算，输出占空比和控制周期一定的PWM控制信号。

S130、基于开关执行模块响应PWM控制信号而进行导通或关断，从而控制接触器的闭合或断开。

具体地，根据上述PWM控制信号控制开关执行模块的导通状态，从而控制接触器的工作状态，能够减小接触器的能耗。

本实施例通过控制电路模块对电源模块输出的电压信号进行储能充电和放电，并通过逻辑运算，控制充电和放电的时间，输出占空比和控制周期一定的PWM控制信号。利用该PWM控制信号控制开关执行模块的导通状态，从而控制接触器的工作状态。本实施例的技术方案对比现有技术，减小了信号延时，提高了接触器控制的实时性。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (18)

1.一种接触器的控制电路，其特征在于，包括：

电源模块，所述电源模块的输入端与供电电源电连接，所述电源模块用于对供电电压进行电压变换；

开关执行模块和接触器线圈模块，所述接触器线圈模块包括电磁线圈，所述开关执行模块包括开关单元，所述电磁线圈与所述开关单元串联于所述电源模块的输出端和接地端之间；

控制电路模块，所述控制电路模块的供电端与所述电源模块电连接，所述控制电路模块的输出端与所述开关执行模块的控制端电连接；所述控制电路模块用于对输入的电压信号进行储能充放电、逻辑信号的转换和逻辑运算，输出PWM控制信号，以控制所述开关单元的导通或关断，从而控制所述接触器的闭合或断开；

所述开关执行模块还包括第六电阻和第七电阻；所述开关单元包括第一开关管；所述接触器线圈模块还包括快速恢复二极管；

所述第一开关管和所述电磁线圈串联电连接；

所述第六电阻的第一端作为所述开关执行模块的输入端，所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第一端和所述第一开关管的控制端电连接；所述第七电阻的第二端和所述第一开关管的第二端与接地端电连接；

所述快速恢复二极管与所述电磁线圈反并联电连接。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电源模块包括：电源保护单元、整流滤波单元和稳压滤波单元；

所述电源保护单元的输入端作为所述电源模块的输入端，所述电源保护单元的输出端与所述整流滤波单元的输入端连接；所述电源保护单元用于对所述电源模块进行保护，以及滤除电磁干扰；

所述整流滤波单元的输出端与所述稳压滤波单元的输入端电连接，以及所述整流滤波单元的输出端与所述接触器线圈模块电连接；所述整流滤波单元用于将交流电转换为直流电，为所述稳压滤波单元和所述接触器线圈模块供电；

所述稳压滤波单元的输出端与所述控制电路模块电连接；所述稳压滤波单元用于对输入的直流电进行稳压和滤波，为所述控制电路模块供电。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电源保护单元包括第一压敏电阻、第一电容、第二电容、第一电感和第一共模电感；和/或，所述整流滤波单元包括第一桥式整流电路和第一滤波电容；和/或，所述稳压滤波单元包括第一电阻、第一稳压二极管、第二滤波电容和第三电容；

其中，所述第一压敏电阻的第一端与所述供电电源的第一端电连接，所述第一压敏电阻的第二端与所述供电电源的第二端电连接；所述第一电容并联电连接于所述第一压敏电阻的两端；

所述第一共模电感的第一输入端与所述第一电容的第二端电连接，所述第一共模电感的第二输入端与所述第一电容的第一端电连接，所述第一共模电感的第一输出端与所述第二电容的第二端电连接，所述第一共模电感的第二输出端与所述第二电容的第一端电连接；

所述第一电感的第一端与所述第二电容的第一端电连接，所述第一电感的第二端作为所述电源保护单元的第一输出端；所述第二电容的第二端作为所述电源保护单元的第二输出端；

所述第一桥式整流电路的第一端与所述第一滤波电容的第一端电连接，所述第一滤波电容的第一端作为所述整流滤波单元的输出端；所述第一滤波电容的第二端与接地端电连接；所述第一桥式整流电路的第二端与所述电源保护单元的第一输出端电连接，所述第一桥式整流电路的第三端与所述电源保护电源的第二输出端电连接，所述第一桥式整流电路的第四端与接地端电连接；

所述第一电阻的第一端作为所述稳压滤波单元的输入端，所述第一电阻的第二端作为所述稳压滤波单元的输出端；所述第一电阻的第二端还与所述第一稳压二极管的第二端电连接，所述第一稳压二极管的第一端与接地端电连接；所述第二滤波电容并联电连接于所述第一稳压二极管的两端；所述第三电容并联电连接于所述第二滤波电容的两端电连接。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制电路模块包括启动单元、保持单元和逻辑控制单元；

所述启动单元的输入端作为所述控制电路模块的供电端，所述启动单元用于根据所述电压信号的上电时刻进行储能充电，输出启动控制信号；

所述保持单元的第一输入端与所述控制电路模块的供电端电连接，所述保持单元的第二输入端与所述逻辑控制单元的输出端电连接；所述保持单元用于根据输入的信号进行储能充放电，控制所述PWM控制信号的周期和占空比；

所述启动单元的输出端与所述逻辑控制单元的第一输入端电连接；所述保持单元的第一输出端与所述逻辑控制单元的第二输入端电连接，所述保持单元的第二输出端与所述逻辑控制单元的第三输入端电连接；所述逻辑控制单元用于根据输入端的信号，进行逻辑信号的转换和逻辑运算，并输出用于控制所述保持单元的逻辑控制信号和所述PWM控制信号。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述启动单元包括第二电阻、第四电容和第三电阻；

所述第二电阻的第一端作为所述启动单元的输入端，所述第二电阻的第二端作为所述启动单元的输出端，所述第二电阻的第二端还与所述第三电阻的第一端电连接，所述第三电阻的第二端接地；所述第四电容并联于所述第三电阻的两端。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，启动时间为所述第四电容的电压由所述接触器上电开始，达到所述逻辑控制单元的第一逻辑阈值电压的时间。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，在所述接触器上电之后，所述第四电容两端的电压会稳定至第一稳定电压，所述第一稳定电压大于所述第一逻辑阈值电压；

其中，所述第一稳定电压与所述电压信号、所述第二电阻、所述第四电容和所述第三电阻相关。

8.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述保持单元包括占空比控制子单元和周期控制子单元；

所述占空比控制子单元的第一输入端作为所述保持单元的第一输入端，所述占空比控制子单元的第二输入端作为所述保持单元的第二输入端，所述占空比控制子单元的第一输出端作为所述保持单元的第一输出端；所述占空比控制子单元响应于其输入端的信号进行储能充放电，以控制所述PWM控制信号的占空比；

所述周期控制子单元的输入端与所述占空比控制子单元的第二输出端电连接，所述周期控制子单元的输出端作为所述保持单元的第二输出端；所述周期控制子单元响应于其输入端的信号进行储能充放电，以控制所述PWM控制信号的周期。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述占空比控制子单元包括：第四电阻和第五电容；

所述第四电阻的第一端作为所述占空比控制子单元的第一输入端，所述第四电阻的第二端作为所述占空比控制子单元的第一输出端，所述第四电阻的第二端还与所述第五电容的第一端电连接，所述第五电容的第二端作为所述占空比控制子单元的第二输入端。

10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述PWM控制信号的占空比为所述第五电容的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间与所述PWM控制信号的周期之比。

11.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，所述第五电容的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间与所述电压信号、所述第四电阻、所述第五电容和所述第一逻辑阈值电压相关。

12.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述周期控制子单元包括：第五电阻和第六电容；

所述第五电阻的第一端作为所述周期控制子单元的输入端，所述第五电阻的第二端作为所述周期控制子单元的输出端，所述第五电阻的第二端还与所述第六电容的第一端电连接，所述第六电容的第二端接地。

13.根据权利要求12所述的电路，其特征在于，所述PWM控制信号的周期为所述第六电容的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间与所述第六电容的电压由第一逻辑阈值电压放电为逻辑控制单元的第二逻辑阈值电压的时间之和。

14.根据权利要求13所述的电路，其特征在于，所述第六电容的电压由初始电容值充电为第一逻辑阈值电压的时间与所述电压信号、所述第五电阻、所述第六电容、所述第一逻辑阈值电压和所述第二逻辑阈值电压相关；所述第六电容的电压由第一逻辑阈值电压放电为逻辑控制单元的第二逻辑阈值电压的时间与所述第五电阻、所述第六电容、所述第一逻辑阈值电压和所述第二逻辑阈值电压相关。

15.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述逻辑控制单元包括比较器、第一与非门和第二与非门；

所述比较器的第一输入端与所述逻辑控制单元的第一输入端电连接，所述比较器的第二输入端输入参考电压信号，所述比较器的输出端输出逻辑信号；

所述第一与非门的第一输入端与所述比较器的输出端电连接，所述第一与非门的第二输入端与所述逻辑控制单元的第二输入端电连接；所述第一与非门的输出端输出所述PWM控制信号；

所述第二与非门的第一输入端和第二输入端均与所述逻辑控制单元的第三输入端电连接，所述第二与非门的输出端输出用于控制所述保持单元的逻辑控制信号。

16.根据权利要求15所述的电路，其特征在于，所述比较器包括滞回电路，所述滞回电路用于保持与非门的输入信号。

17.根据权利要求15所述的电路，其特征在于，所述逻辑控制单元还包括第三与非门和第四与非门，所述第三与非门与所述第四与非门均与所述第一与非门并联电连接。

18.一种接触器的控制方法，适用于如权利要求1-17任一项所述的接触器的控制电路，其特征在于，包括：

基于电源模块对供电电压进行电压变换；

基于控制电路模块对输入的电压信号进行逻辑运算和储能充放电，输出PWM控制信号；

基于开关执行模块响应所述PWM控制信号而进行导通或关断，从而控制所述接触器的闭合或断开。