可變換輸出形式的晶體管安全輸出電路的制作方法
【專利說(shuō)明】可變換輸出形式的晶體管安全輸出電路
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種可變換輸出形式的晶體管安全輸出電路，是用于安全領(lǐng)域、有冗余要求的晶體管安全輸出電路。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前，晶體管安全輸出電路多為兩路獨(dú)立的冗余輸出。輸出形式有雙NPN和PNP型。輸出形式固定，用戶不能改變。而且由于晶體管是有源器件，無(wú)法象繼電器的無(wú)源觸點(diǎn)那樣直接串聯(lián)應(yīng)用。對(duì)于雙路安全輸出，用戶端必須有兩個(gè)執(zhí)行器才能滿足安全的冗余要求。當(dāng)用戶只有一個(gè)執(zhí)行器時(shí)，一路單獨(dú)的PNP或NPN輸出不能保證安全冗余，降低了安全性能。固定的輸出形式，也無(wú)法滿足用戶變換輸出形式的安全應(yīng)用需求。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種可變換輸出形式的晶體管安全輸出電路，是一種可變換輸出形式又能串聯(lián)使用的晶體管安全輸出電路，滿足用戶可以變換輸出形式要求和只有一個(gè)執(zhí)行器的安全應(yīng)用需求，并且不降低安全性。
[0004]本發(fā)明的目的是以如下方式實(shí)現(xiàn)的:該可變換輸出形式的晶體管安全輸出電路，包括第一晶體管和第二晶體管組成的輸出對(duì)管，對(duì)應(yīng)第一晶體管和第二晶體管設(shè)置由輸出電源正極和電源地構(gòu)成的輸出電源；另有電壓值大于輸出電源的獨(dú)立偏置電源;獨(dú)立偏置電源的正極、第一上偏電阻、第一光電耦合器、第一下偏電阻組成第一晶體管的隔離驅(qū)動(dòng)、浮動(dòng)偏置電路，第一上偏電阻接在獨(dú)立偏置電源的正極與第一光電耦合器的集電極之間，第一光電親合器的發(fā)射極與第一晶體管的柵極接在一起，第一下偏電阻的兩端分別與第一晶體管的柵極、第一晶體管的源極連接;獨(dú)立偏置電源的正極、第二上偏電阻、第二光電耦合器、第二下偏電阻組成第二晶體管的隔離驅(qū)動(dòng)、浮動(dòng)偏置電路，第二上偏電阻接在獨(dú)立偏置電源的正極與第二光電耦合器的集電極之間，第二光電耦合器的發(fā)射極與第二晶體管的柵極接在一起，第二下偏電阻的兩端分別與第二晶體管的柵極、第二晶體管的源極連接。本發(fā)明采用獨(dú)立的隔離懸浮晶體管偏置電路給輸出晶體管偏置，使晶體管的偏置和輸出部分不直接關(guān)聯(lián)，晶體管的輸出形式不會(huì)影響偏置電路。晶體管串聯(lián)時(shí)，兩個(gè)晶體管都能達(dá)到充分飽和導(dǎo)通。電路分別引出兩路輸出晶體管的源極和漏極，根據(jù)具體應(yīng)用類型，輸出的形式可以組合變換成雙NPN型、雙PNP型、串聯(lián)PNP型、串聯(lián)NPN型和雙極型輸出。
[0005]第一負(fù)載接在輸出電源正極與第一晶體管的漏極之間，第二負(fù)載接在輸出電源正極與第二晶體管的漏極之間，第一晶體管的源極和第二晶體管的源極分別與電源地相接，構(gòu)成雙NPN輸出電路。
[0006]第一負(fù)載接第一晶體管的源極與電源地之間，第二負(fù)載接在第二晶體管的源極與電源地之間，第一晶體管的漏極和第二晶體管的漏極分別與輸出電源正極相接，構(gòu)成雙PNP輸出電路。
[0007]負(fù)載接在輸出電源正極與第一晶體管的漏極之間，第一晶體管的源極與第二晶體管的漏極相接，第二晶體管的源極與電源地相接，構(gòu)成串聯(lián)NPN輸出電路。
[0008]第一晶體管的漏極與輸出電源正極相接，第一晶體管的源極與第二晶體管的漏極相接，負(fù)載接在第二晶體管的源極與電源地之間，構(gòu)成串聯(lián)PNP輸出電路。
[0009]第一晶體管的漏極與輸出電源正極相接，第一晶體管的源極與第二晶體管的漏極之間連接負(fù)載，第二晶體管的源極與電源地相接，構(gòu)成雙極型輸出電路。
[0010]本發(fā)明的一種電路就可滿足多種形式的安全輸出需要，而不降低安全性。生產(chǎn)和使用成本低，滿足用戶可以變換輸出形式和只有一個(gè)執(zhí)行器的安全應(yīng)用要求。
[0011]【附圖說(shuō)明】:
圖1是本發(fā)明的電路圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的雙NPN輸出電路圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的雙PNP輸出電路圖。
[0014]圖4是本發(fā)明的串聯(lián)NPN輸出電路圖。
[0015]圖5是本發(fā)明的串聯(lián)PNP輸出電路圖。
[0016]圖6是本發(fā)明的雙極型輸出電路圖。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
參照?qǐng)D1，該發(fā)明包括第一晶體管Ql和第二晶體管Q2組成的輸出對(duì)管，對(duì)應(yīng)第一晶體管Ql和第二晶體管Q2設(shè)置由輸出電源正極+V和電源地GND構(gòu)成的輸出電源；另有電壓值大于輸出電源的獨(dú)立偏置電源;獨(dú)立偏置電源的正極+Vl、第一上偏電阻Rl、第一光電親合器Ul、第一下偏電阻R2組成第一晶體管Ql的隔離驅(qū)動(dòng)、浮動(dòng)偏置電路，第一上偏電阻Rl接在獨(dú)立偏置電源的正極+VI與第一光電親合器UI的集電極之間，第一光電親合器UI的發(fā)射極與第一晶體管的柵極接在一起，第一下偏電阻R2的兩端分別與第一晶體管的柵極、第一晶體管源極01-連接，第一晶體管Ql的柵源偏壓等于第一下偏電阻R2兩端的電壓;獨(dú)立偏置電源的正極+V1、第二上偏電阻R3、第二光電耦合器U2、第二下偏電阻R4組成第二晶體管Q2的隔離驅(qū)動(dòng)、浮動(dòng)偏置電路，第二上偏電阻R3接在獨(dú)立偏置電源的正極+VI與第二光電耦合器U2的集電極之間，第二光電耦合器U2的發(fā)射極與第二晶體管的柵極接在一起，第二下偏電阻R4的兩端分別與第二晶體管的柵極、第二晶體管的源極02-連接，第二晶體管Q2的柵源偏壓等于第二下偏電阻R4兩端的電壓。獨(dú)立的偏置電源+Vl比輸出電源+V高于3伏，當(dāng)?shù)谝痪w管Ql和第二晶體管Q2源極輸出時(shí)，偏置電路網(wǎng)絡(luò)和輸出電路網(wǎng)絡(luò)不再直接并聯(lián)，不滿足戴維南定理的條件，晶體管可以完全導(dǎo)通，壓降很小。第一光電耦合器Ul對(duì)應(yīng)有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)Il，第二光電耦合器U2對(duì)應(yīng)有第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)12。
[0018]參照?qǐng)D2，在圖1電路基礎(chǔ)上，第一負(fù)載LOADl接在輸出電源正極+V與第一晶體管的漏極01+之間，第二負(fù)載L0AD2接在輸出電源正極+V與第二晶體管的漏極02+之間，第一晶體管的源極01-和第二晶體管的源極02-分別與電源地GND相接，構(gòu)成雙NPN輸出電路。
[0019]驅(qū)動(dòng)信號(hào)11使第一光電親合器Ul導(dǎo)通，偏置電流從偏置電源的正極+Vl、第一上偏電阻Rl、第一光電親合器Ul和第一下偏電阻R2到電源地GND，第一下偏電阻R2上偏置電流產(chǎn)生的壓降使第一晶體管Ql飽和導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)第一負(fù)載L0AD1。驅(qū)動(dòng)信號(hào)12使第二光電耦合器U2導(dǎo)通，偏置電流從偏置電源的正極+V1、第二上偏電阻R3、第二光電耦合器U2和第二下偏電阻R4到電源地GND，第二下偏電阻R4上偏置電流產(chǎn)生的壓降使第二晶體管Q2飽和導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)第二負(fù)載L0AD2。
[0020]參照?qǐng)D3，在圖1電路基礎(chǔ)上，第一負(fù)載LOADI接第一晶體管的源極O1-與電源地GND之間，第二負(fù)載L0AD2接在第二晶體管的源極02-與電源地GND之間，第一晶體管的漏極01+和第二晶體管的漏極02+分別與輸出電源正極+V相接，構(gòu)成雙PNP輸出電路。
[0021]驅(qū)動(dòng)