專利名稱：具有電流緩沖、帶開/關(guān)功能的直流聯(lián)鎖開關(guān)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種具有電流緩沖、帶開/關(guān) 功能的24V直流聯(lián)鎖開關(guān)控制電路。
技術(shù)背景在直流電路中(如附圖1所示)，當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)接通、或者24V輸出 受控開的瞬間，由于存在大容量的電容負(fù)載，直接接通聯(lián)鎖開關(guān)，充電時(shí) 間僅為0. 2毫秒，但其產(chǎn)生的負(fù)載浪涌沖擊電流峰值可達(dá)160. 8安培。其 中(如附圖l一l所示)，Chl:負(fù)載電流波形，IL峰值達(dá)160.8安培，波 形寬度約0.2毫秒。Ch2:負(fù)載電容器兩端的電壓波形。由于一個(gè)大浪涌 沖擊電流的作用，使得相關(guān)導(dǎo)線、連接器上的電壓降變得非常大，尤其是 該24V電源回路上的壓降會(huì)導(dǎo)致與其共地的其它低電壓電源的異常波動(dòng)， 從而干擾相關(guān)控制電路的邏輯狀態(tài)。如何消除這種大浪涌沖擊電流的負(fù)面 影響，也是在帶電容負(fù)載的整機(jī)聯(lián)鎖開關(guān)電路設(shè)計(jì)中要解決的重要課題之發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了有效地抑制上述現(xiàn)有技術(shù)存在的大浪涌電流沖 擊及其危害影響，提出具有電流緩沖、帶開/關(guān)功能的直流聯(lián)鎖開關(guān)控制電路。電路包括采用具有驅(qū)動(dòng)功率小特點(diǎn)的P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng) 效應(yīng)管和一個(gè)電容器構(gòu)成"主開關(guān)電路"；用三個(gè)電阻器、 一個(gè)電容器和一個(gè)三極管構(gòu)成"緩慢導(dǎo)通控制電路"，配合P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng) 效應(yīng)功率管的特征，達(dá)到緩慢導(dǎo)通的功能要求；用二個(gè)三極管、 一個(gè)穩(wěn)壓 管和四個(gè)電阻構(gòu)成"電荷快速釋放電路"，及用一個(gè)三極管構(gòu)成的"開/ 關(guān)功能電路"組成。當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)S1接通、或者24V受控開時(shí)，該電 路可以有效地防止負(fù)載電容器中浪涌沖擊電流的發(fā)生；當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)斷 開、或24V受控關(guān)時(shí)，該電路可以快速釋放場(chǎng)效應(yīng)管的延緩開啟電容器上 的電荷，使24V輸出迅速、可靠地關(guān)斷。本發(fā)明電路工作原理(結(jié)合附圖2)簡(jiǎn)述如下I區(qū)電源(額定電壓24.5伏)II區(qū)輸出24V的開/關(guān)控制電路1、 設(shè)S1為接通狀態(tài)；2、 關(guān)當(dāng)Q1-BW時(shí)，Ql導(dǎo)通，Q2截止，Q3導(dǎo)通，使得Cl被快速 放電，Q4截止，Q5截止，負(fù)載電流=0安培；3、 開當(dāng)Ql-B=L時(shí)，Ql截止，Q2導(dǎo)通，Q3截止，24V通過(guò)R5向 Cl充電，Q4緩慢導(dǎo)通，Q5緩慢導(dǎo)通，向負(fù)載電容緩慢充電，使得輸出負(fù) 載上電壓逐步上升到額定值。III區(qū)緩慢啟動(dòng)電容器C1的放電電路1、 在Q1-B二L即Ql截止，對(duì)應(yīng)于24V受控開指令條件下，當(dāng)Sl斷開， CR1-1的電位開始下降，Q2截止、Q3導(dǎo)通、Cl放電，直至C2端電壓降至 0伏特，Q5截止。其中R4為放電限流電阻。不管負(fù)載電容器上的端電壓 下降至幾伏特，該放電電路始終維持Q5是截止的。2、 在S1為接通狀態(tài)下，當(dāng)Q1_B=H即Ql導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)于24V受控關(guān)指令，Q2截止、Q3導(dǎo)通、Cl放電，直至C2端電壓降至0伏特，Q5截止， 其中R4為放電限流電阻。不管負(fù)載電容器上的電壓下降至幾伏特，該放 電電路始終維持Q5是截止的。 IV區(qū)緩慢導(dǎo)通控制電路當(dāng)Q3由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)即對(duì)應(yīng)24V受控開指令，或者Sl接通，24. 5 伏特電壓通過(guò)R5向C1充電，使得C1的端電壓成指數(shù)上升，Q4、 R7構(gòu)成 一射極跟隨電路，隨著UC1-1電位緩慢上升，R6與R7的端電壓亦緩慢上 升，Q5則從截止一一線性導(dǎo)通— 一到飽和導(dǎo)通，完成一個(gè)緩慢的導(dǎo)通(向 負(fù)載電容器緩慢充電)過(guò)程，這樣避免了因負(fù)載電容器CL的端電壓從O 伏特開始的低內(nèi)阻充電過(guò)程而引起的極大的浪涌沖擊電流。V區(qū)主開關(guān)電路用P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管Q5作為主開關(guān)元件； 當(dāng)S1接通的瞬間，由于Q5的輸入、輸出(寄生)電容的存在會(huì)引起 Q5的瞬間導(dǎo)通；C2用于防止這種瞬間失控的發(fā)生。VI區(qū)試驗(yàn)等效負(fù)載綜上所述，本發(fā)明具有當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)Sl接通、或者24V受控開 時(shí)，該電路可以有效地防止負(fù)載電容器中浪涌沖擊電流的發(fā)生；當(dāng)24V 聯(lián)鎖開關(guān)S1斷開、或24V受控關(guān)時(shí)，該電路可以快速釋放場(chǎng)效應(yīng)管的延 緩開啟電容器C1上的電荷，使24V輸出迅速、可靠地關(guān)斷。


圖1為一種現(xiàn)有技術(shù)的電路原理圖；圖1 — 1為一種現(xiàn)有技術(shù)電路的開關(guān)接通瞬間的波形圖；圖2為本發(fā)明的工作原理電路圖； 圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例電路圖3-1至3-7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中不同工作狀態(tài)下的波形圖。
附圖標(biāo)記號(hào)說(shuō)明
BT1:直流電源，電壓24.5伏
Sl:聯(lián)鎖開關(guān)
CL:負(fù)載電容器，電容量1000微法 RL:負(fù)載電阻器，電阻值l千歐 CR1:穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓值20伏 Ql-4: NPN三極管
Q5: P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，型號(hào)一HAT1127H Cl:電容器，電容量2.2微法
C2:電容器，電容量O. l微法
IU-2、 6:電阻器，電阻值10千歐 R3、 7:電阻器，電阻值15千歐 R4:電阻器，電阻值220歐 R5:電阻器，電阻值470千歐
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例(如附圖3所示)是一種具有電流緩沖、帶開/
關(guān)功能的直流聯(lián)鎖開關(guān)控制電路，包括采用具有驅(qū)動(dòng)功率小特點(diǎn)的P 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管作為主開關(guān)元件和一個(gè)電容器構(gòu)成"主開關(guān)電路"1;用三個(gè)電阻器、 一個(gè)電容器和一個(gè)三極管構(gòu)成"緩慢導(dǎo)通控 制電路"2，配合P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)功率管的特征，達(dá)到緩 慢導(dǎo)通的功能要求；用二個(gè)三極管、 一個(gè)穩(wěn)壓管和四個(gè)電阻構(gòu)成"電荷快 速釋放電路"3及用一個(gè)三極管構(gòu)成"開/關(guān)功能電路"4以電連接組成。
本發(fā)明所述的"主開關(guān)電路"1由一個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效 應(yīng)管和一個(gè)電容器構(gòu)成；
其中場(chǎng)效應(yīng)管Q5的型號(hào)是HAT1127H
其主要參數(shù)
漏極-源極擊穿電壓30伏 漏極-源極靜態(tài)導(dǎo)通電阻:小于4. 5毫歐 額定源極電流:40安培 輸入電容:5600皮法 輸出電容1800皮法
所述的"緩慢導(dǎo)通控制電路"2，由三個(gè)電阻器、 一個(gè)電容器和一個(gè) 三極管構(gòu)成；
所述的"電荷快速釋放電路"3，由二個(gè)三極管、 一個(gè)穩(wěn)壓管和四個(gè) 電阻器構(gòu)成；
所述的"開/關(guān)功能電路"4,由一個(gè)三極管構(gòu)成； 本試驗(yàn)的等效負(fù)載IOOO微法電容性負(fù)載、l千歐姆電阻性負(fù)載。 電路連接關(guān)系
電壓源BT1-1連接聯(lián)鎖開關(guān)Sl-l;電壓源BT1-2連接電阻器R1-2、 NPN三極管Q1-E、 NPN三極管Q2-E、 NPN三極管Q3-E、電容器C1-2、電阻器R7-2、負(fù)載電容器CL-2、負(fù)載電 阻器RL-2;
聯(lián)鎖開關(guān)S1-2連接穩(wěn)壓二極管CR1-1、電阻器R3-1、電阻器R5-1、 電阻器R6-1、電容器C2-1、 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q5-S;
穩(wěn)壓二極管CR1-2連接電阻器R1-1、電阻器R2-1; 電阻器R2-2連接NPN三極管Ql-C、 NPN三極管Q2-B; NPN三極管Q2-C連接NPN三極管Q3-B、電阻器R3-2; NPN三極管Q3-C連接電阻器R4-1;
電阻器R4-2連接電阻器R5-2、電容器C1-1、 NPN三極管Q4-B; NPN三極管Q4-E連接電阻器R7-l;
NPN三極管Q4-C連接電阻器R6-2、電容器C2-2、P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q5-G; P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q5-D連接負(fù)載電容器CL-1、負(fù)載電阻器RL-1; NPN三極管Ql-B連接開/關(guān)輸入控制端。 結(jié)合本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的波形圖分析
附圖3-1記錄了一個(gè)完整的由聯(lián)鎖開關(guān)Sl接通引起的Q5的導(dǎo)通過(guò)
程
Chh負(fù)載電流波形；IL峰值約3.2安培；波形寬度約25毫秒 Ch2:輸入電壓波形；UQ5-S = 24.5伏特
Ch3: Q5-G電壓波形；當(dāng)Sl剛接通的瞬間UQ5-G 二 24. 5伏特；當(dāng) UQ5-G < 23伏特時(shí)Q5開始進(jìn)入線性導(dǎo)通區(qū)，向CL緩慢充電；當(dāng)UQ5-G 繼續(xù)下降到15 / (10+15) X 24. 5二 14. 7伏特后會(huì)維持在穩(wěn)定值上。此時(shí)R6上的9. 8伏特電壓可以維持Q5深度飽和導(dǎo)通。
Ch4:輸出電壓波形；UQ5-D 二 24. 5 - VS-D (0N) " 24.5伏特； UQ5-D的上升時(shí)間約25毫秒。
附圖3-2記錄了一個(gè)完整的由聯(lián)鎖開關(guān)Sl的接通引起的Q5的導(dǎo)通過(guò)
程
Chl:負(fù)載電流波形； Ch2:輸入電壓波形； Ch3: Q5-G電位波形；
Ch4: Cl-l電位波形；當(dāng)UC1-1 = 2.5伏特時(shí)，Q5開始進(jìn)入導(dǎo)通區(qū)。 附圖3-3記錄了一個(gè)完整的由聯(lián)鎖開關(guān)S1的斷開引起的C1的快速放 電、Q5截止的過(guò)程
Chl:負(fù)載電流波形； Ch2:輸入電壓波形； Ch3: Q5-G電位波形；
Ch4: C1-1電位波形；Cl放電時(shí)間約1. 6毫秒。
附圖3-4記錄了一個(gè)完整的由聯(lián)鎖開關(guān)Sl接通引起的Cl的充電、Q5
的導(dǎo)通過(guò)程
Chl:負(fù)載電流波形； Ch2:輸入電壓波形； Ch3: Q5-G電位波形； Ch4: Cl-l電位波形；
Tl時(shí)刻Sl接通，輸入電壓=24. 5伏特，UQ5-G電位=24. 5伏特，UC1-1電位開始按照R5-C1時(shí)間常數(shù)上升；
T2時(shí)刻，UC1-1電位上升至2.5伏特左右，UQ4-E電位上升，UQ5-G 電位下降，Q5導(dǎo)通，負(fù)載電流上升，完成對(duì)CL的緩慢充電；
T3時(shí)刻，UC1-1 〉 UQ5-G，即Q4的基極電位高于集電極電位，說(shuō)明 Q4已經(jīng)飽和導(dǎo)通。此時(shí)，Q5的柵-源電壓VG-S = R6 / (R6+R7) * 24. 5 二 9.8伏特，該電壓維持Q5飽和導(dǎo)通。
附圖3-5記錄了聯(lián)鎖開關(guān)S1的斷開、接通、斷開過(guò)程
Chl:負(fù)載電流波形； Ch2:輸入電壓波形； Ch3: Q5-G電位波形； Ch4: C1-1電位波形； Tl時(shí)刻，Sl斷開；
T2時(shí)刻，Cl放電，UC1-1=0，為S1再次接通做好準(zhǔn)備； T3時(shí)刻，Sl接通，Cl充電，Q5導(dǎo)通，負(fù)載電流上升，輸出電壓上升 至額定值24.5伏特； T4時(shí)刻，Sl斷開；
T5時(shí)刻，Cl放電，UC1-1=0， Q5截至，輸出電壓被關(guān)斷。 附圖3-6記錄了由開/關(guān)端控制的"關(guān)一開一關(guān)"過(guò)程
Chl:負(fù)載電流波形； Ch2:輸入電壓波形； Ch3: Q5-G電位波形； Ch4:輸出電壓波形；Tl時(shí)刻，開/關(guān)=關(guān)，Cl放電，UQ5-G電位上升至24. 5伏特，Q5截 止，負(fù)載電流二 0安培，輸出電壓開始下降；
T2時(shí)刻，開/關(guān)=開，Cl充電，UQ5-G電位開始下降，Q5開始導(dǎo)通， 負(fù)載電流上升。輸出電壓上升至額定值24.5伏特；
T3時(shí)刻，開/關(guān)=關(guān)，Cl放電，UQ5-G電位上升至24.5伏特，Q5截 止，輸出電壓開始下降。
附圖3-7記錄了聯(lián)鎖開關(guān)Sl快速接通、斷開過(guò)程
Chl:負(fù)載電流波形；
Ch2:輸入電壓波形；
Ch3: Q5-G電位波形；
Ch4:輸出電壓波形；
Tl時(shí)刻開始，聯(lián)鎖開關(guān)S1快速、重復(fù)接通-斷開5次，由于接通時(shí) 間均小于100毫秒，Cl充電，但是不足以使Q5導(dǎo)通；
T2時(shí)刻，聯(lián)鎖開關(guān)Sl第6次接通，延遲約100毫秒后，Q5開始導(dǎo)通， 輸出電壓上升至額定值24. 5伏特。
綜上所述,本發(fā)明解決了在直流聯(lián)鎖開關(guān)電路中消除由大容量電容負(fù) 載(本案中使用1000微法)引起的大浪涌沖擊電流危害影響的課題。
本發(fā)明主要特點(diǎn)當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)S1接通、或者24V受控開時(shí)，該 電路可以有效地防止負(fù)載電容器中浪涌沖擊電流的發(fā)生；當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān) Sl斷開、或24V受控關(guān)時(shí)，該電路可以快速釋放場(chǎng)效應(yīng)管的延緩開啟電 容器C1上的電荷，使24V輸出迅速、可靠地關(guān)斷。
權(quán)利要求
1.一種具有電流緩沖、帶開/關(guān)功能的直流聯(lián)鎖開關(guān)控制電路，其特征是該電路包括“主開關(guān)電路”(1)，“緩慢導(dǎo)通控制電路”(2)，“電荷快速釋放電路”(3)及“開/關(guān)功能電路”(4)以電路連接組成。
2. 如權(quán)利要求1所述的具有電流緩沖、帶開/關(guān)功能的直流聯(lián)鎖開關(guān) 控制電路，其特征是所述的"主開關(guān)電路"(1)，由一個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)電容器構(gòu)成；所述的"緩慢導(dǎo)通控制電路"(2),由三個(gè)電阻器、 一個(gè)電容器和一 個(gè)三極管構(gòu)成；所述的"電荷快速釋放電路"(3)，由二個(gè)三極管、 一個(gè)穩(wěn)壓管和四 個(gè)電阻器構(gòu)成；所述的"開/關(guān)功能電路"(4),由一個(gè)三極管構(gòu)成； 電路連接關(guān)系電壓源(BT1-1)連接聯(lián)鎖開關(guān)(Sl-l);電壓源(BT1-2)連接電阻器(Rl-2)、 NPN三極管(Q1-E)、 NPN三極 管(Q2-E)、 NPN三極管(Q3-E)、電容器(C1-2)、電阻器(R7-2)、負(fù)載 電容器(CL-2)、負(fù)載電阻器(RL-2);聯(lián)鎖開關(guān)(S卜2)連接穩(wěn)壓二極管(CR1-1)、電阻器(R3-1)、電阻 器(R5-l)、電阻器(R6-1)、電容器(C2-l)、 P溝道場(chǎng)效應(yīng)管(Q5-S);穩(wěn)壓二極管(CR1-2)連接電阻器(R1-1)、電阻器(R2-l);電阻器(R2-2)連接NPN三極管(Q1-C)、 NPN三極管(Q2-B);NPN三極管(Q2-C)連接NPN三極管(Q3-B)、電阻器(R3-2); NPN三極管(Q3-C)連接電阻器(R4-l);電阻器(R4-2)連接電阻器(R5-2)、電容器(C1-1)、NPN三極管(Q4-B); NPN三極管(Q4-E)連接電阻器(R7-l);NPN三極管(Q4-C)連接電阻器(R6-2)、電容器(C2-2)、 P溝道場(chǎng) 效應(yīng)管(Q5-G);P溝道場(chǎng)效應(yīng)管(Q5-D)連接負(fù)載電容器(CL-1 )、負(fù)載電阻器(RL-1); NPN三極管(Q1-B)連接開/關(guān)輸入控制端。
全文摘要
本發(fā)明為一種具有電流緩沖、帶開/關(guān)功能的直流聯(lián)鎖開關(guān)控制電路，涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種具有電流緩沖、帶開/關(guān)功能的24V直流聯(lián)鎖開關(guān)控制電路。電路包括“主開關(guān)電路”1，“緩慢導(dǎo)通控制電路”2，“電荷快速釋放電路”3及“開/關(guān)功能電路”4以電路連接組成。本發(fā)明解決了因大容量電容負(fù)載引起的大浪涌沖擊電流的負(fù)面影響，當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)S1接通、或者24V受控開時(shí)，該電路可以有效地防止負(fù)載電容器中浪涌沖擊電流的發(fā)生；當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)斷開、或24V受控關(guān)時(shí)，該電路可以快速釋放場(chǎng)效應(yīng)管的延緩開啟電容器C1上的電荷，使24V輸出迅速、可靠地關(guān)斷。
文檔編號(hào)H02M3/16GK101630912SQ200910054789
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者張金榮, 陳耀華 申請(qǐng)人:上海富士施樂(lè)有限公司