某種車型智能繼電器控制邏輯分析

魏冬至

（鄭州技師學院，河南 鄭州 450062）

繼電器在汽車乃至工業領域的應用十分廣泛，其結構簡單、作用巨大，主要起繼電、隔離、保護作用。對維修人員來說，對于繼電器的認知，往往停留在一個線圈，一對或兩對觸點，線圈或觸點損壞往往不可逆這種狀態。

繼電器，是一種電控制器件，是當輸入量（激變量）的變化達到規定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發生預定的階躍變化的一種電器。其具有控制系統（輸入回路）和被控制系統（輸出回路）之間的互動關系，通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”，在工業領域特別是汽車領域中的應用十分廣泛，在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

1 普通型電磁繼電器結構及工作原理

如圖1、圖2所示，圖1為汽車上常用的繼電器實物圖，圖2為其內部電氣原理圖，從其外觀上可以看出，其內部線圈供電為直流14V，觸點容量為80A，內部有一對常開觸點為30和87端，有一對常閉觸點為30和87a端，85和86端內部是控制線圈。工作原理為：當85和86端分別接通直流14V電源正負極時，線圈得電產生電磁吸力，常閉觸點30和87a斷開，常開觸點30和87吸合，分別斷開和吸合相應的回路。

圖1 繼電器實物圖

圖2 繼電器電氣原理圖

2 某種車型用智能繼電器

圖3為某種車型智能繼電器的實物圖。從實物圖上可以看出，智能型繼電器外部和普通電磁式繼電器一樣都有30、87、85和86這4個引腳，不同的是其內部沒有電磁線圈，沒有活動的常開或常閉觸點。30端的接線仍然為蓄電池B+，87端為LOAD負載端，85端為SIG+信號輸入端（或叫電壓觸發端），86端為搭鐵端。不同于普通電磁繼電器，智能型繼電器的85和86端不能互換接線，控制信號只能從85端輸入，85端的信號輸入電壓可為12V或24V，較為寬泛，不像普通電磁繼電器線圈電壓只能是12V或24V其中一種。

圖3 智能繼電器實物圖

圖4是智能繼電器的內部電氣原理圖。由圖4可見，智能繼電器主要由BTS555（Smart Highside High Current Power Switch）和IRLR024N（功率場效應管）兩個器件構成，IRLR024N（功率場效應管）用于采集86端的輸入電壓，激活BTS555輸入，使BTS555第1和5腳輸出驅動負載。

圖4 智能繼電器內部電氣原理圖

BTS555智能高側大電流電源開關，設計用于驅動高達165A的大電流負載。大電流負載非常適用于各種汽車應用，可以替代電磁繼電器用來控制配電開關、加熱器和電熱塞，具有各種保護功能和診斷功能。功率晶體管由帶電荷泵的N通道功率MOSFET構成，其內部框圖如圖5所示。

圖5 BTS555內部框圖

BTS555第2腳（IN）為輸入腳，低電平有效。第3腳（Vs）為電源引腳，其供電電壓范圍為5～34V。第1，5引腳為輸出到負載引腳，在大電流的應用場合第1，5引腳必須相互短路。第4腳（IS）為診斷電流，該電流正比于負載電流。BTS555具有過載保護、電流限制、短路保護、過熱保護、過電壓保護（包括負載突降）以及可以檢測負載開路等功能。

IRLR024N（功率場效應管）是一種壓控型場效應管，由G極（柵極）、D極（漏極）、S極（源極）組成，和三極管的控制放大原理類似，不同的是三極管是流控型的，場效應管是壓控型的，輸入電流極小，當GS極電壓大于某一數值時，場效應管完全導通，當GS極電壓為0時，場效應管完全關斷，介于兩者之間的就是場效應管的放大區。

智能繼電器的控制原理如圖4所示。當智能繼電器86端（SIG+）有信號電壓輸入時，IRLR024N場效應管G極電壓升高，GS極電壓差變大，D極對S極導通，BTS555第2腳電壓被拉低，BTS555第3腳和第1，5腳導通，驅動負載工作。

3 總結

智能型繼電器和普通電磁繼電器相比沒有硬觸點，開關頻率高，開關斷開時不會拉弧，觸點容量大。信號輸入端可以去除雜散信號干擾，供電端電壓過大，可以觸發保護電路。特殊的診斷電路可以完成對負載電流的診斷。了解智能繼電器的內部電路結構、工作原理，維修起來必然事半功倍。