CN104135145A - 用于气体传感器的可关断自控型pwm波控制电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气体传感器的可关断自控型PWM波控制电源电路，其中，包括可关断控制电路、PWM波产生电路和稳定电压输出电路；可关断控制电路包括电阻R5、R6和NMOS管T2，电阻R5的一端连接外部供电电源正端V1，另一端经电阻R6与NMOS管T2的栅极连接，NMOS管T2的源极接GND，漏极分别接PWM波产生电路的电阻R4和NMOS管T1的栅极，外部可关断信号P1的输出端分别接电阻R5和R6；所述电阻R5为上拉电阻。本发明该电源电路使用较少的分立元器件，实现了对气体传感器的稳定供电，该电路简单、稳定可靠、元器件少、成本低，使得使用该发明的设备成本有所降低，便于市场推广利用。

Description

用于气体传感器的可关断自控型PWM波控制电源电路

技术领域

本发明涉及一种气体传感器的供电电源电路，尤其是涉及一种用于气体传感器的可关断自控型PWM波控制电源电路。

背景技术

随着科技的发展，人类生活水平的提高，人们对其周围环境的要求也在不断的提高，人们特别关注影响自身安全的气体，比如甲烷、二氧化硫等易燃危害气体，为此出现了各类气体检测便携设备，这类设备一般价格比较低廉，例如，环境甲烷测试仪，各种矿用便携甲烷测试仪，各类矿用二氧化硫测试仪，等等，这类便携气体检测设备的精度及灵敏度主要依靠气体传感器的特性，而气体传感器的供电部分是使得气体传感器稳定可靠运行的重要因素，为此，国内外很多专家学者提出了不同的气体传感器供电电源方法，包括使用高精度稳压电源，但其成本太高，较难在环境检测领域及煤矿上推广，特别是一些技术条件及经济状况比较落后的小矿，也有提出使用高精度处理芯片的方案，但是该方案同样存在成本高的问题，使得适用其方法的设备较难在煤矿市场上推广。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于气体传感器的可关断自控型PWM波控制电源电路，该电路使用较少的分立元器件，电路简单稳定，有效的提高了适用本发明的设备的稳定性、可靠性，降低了相应气体检测报警设备的成本。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于气体传感器的可关断自控型PWM波控制电源电路，其中，包括可关断控制电路、PWM波产生电路和稳定电压输出电路；可关断控制电路包括电阻R5、R6和NMOS管T2，电阻R5的一端连接外部供电电源正端V1，另一端经电阻R6与NMOS管T2的栅极连接，NMOS管T2的源极接GND，漏极分别接PWM波产生电路的电阻R4和NMOS管T1的栅极，外部可关断信号P1的输出端分别接电阻R5和R6；所述电阻R5为上拉电阻；

PWM波产生电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R7，NMOS管T1和集成芯片U5A；所述电阻R1一端接传感器供电电源正端V2，电阻R1、R2、R3依次串联，电阻R3接GND；集成芯片U5A的负输入端2分别接电阻R2、R3，正输入端3接外部参考电压基准源VR1，输出端1接电阻R4的一端；电阻R4另一端分别连接NMOS管T2的漏极和NMOS管T1的栅极，NMOS管T1的漏极接稳定电压输出电路的输入端，源极接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接GND；传感器供电电源负端与外部供电电源负端共用，均为GND。

作为优选，所述稳定电压输出电路包括三极管T3和电容C4，三极管T3的基极接PWM波产生电路NMOS管T1的漏极，发射极接外部供电电源正端V1，集电极接电容C4和传感器供电电源正端V2，电容C4的另一端接GND。

作为优选，所述NMOS管T1、T2、T3均为NMOS管2SK160。

作为优选，所述集成芯片U5A采用LM324芯片。

作为优选，所述电容C4为电解电容。

本发明的有益效果是：

本发明利用较少的分立元器件，实现对气体传感器的稳定供电，采用可关断控制，可以人为控制气体传感器的供电与关断，使用自控型PWM波控制，可以使得本发明电源电路的输出电压非常稳定，使得气体传感器更加可靠稳定的运行，且该电路简单，使得使用本发明的设备稳定性及可靠性都很高，降低了使用本发明的设备的成本，便于提高使用本发明的设备的市场推广及应用。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书或者附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明的电路原理图；

图2为本发明的可关断控制电路图；

图3为本发明的自控型PWM波产生电路图；

图4为本发明的稳定电压输出电路图；

图5为本发明的一种具体实施电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明包括可关断控制电路、PWM波产生电路和稳定电压输出电路。V1为外部供电电源正端，GND为外部供电电源负端，P1为外部可关断信号，P1可以连接单片机引脚或者按键，VC为P1产生的可关断控制信号，V2为我们需要的传感器供电电源正端信号，传感器供电电源负端与外部供电电源负端共用，均为GND。VR1为外部参考电压基准源，VR2为稳定V2的自控型控制信号，VA为PWM波控制信号，VB为自控型PWM波输出信号。

本发明的工作原理是，按键或单片机引脚P1按下，T2关断，VR1大于VR2，VA为高电平，T1导通，VB为低电平，T3导通，V2开始供电，当V2大于我们设定电压值时，VR1小于VR2，使得最终T3关断，V2使用C4供电，电压下降，当电压下降到我们设定值的最小范围时，VR1大于VR2，使得T3导通，给C4充电，同时输出V2供电给气体传感器，从而完成PWM波输出的自控制。

如图2所示，可关断控制电路包括电阻R5、R6和NMOS管T2，电阻R5的一端连接外部供电电源正端V1，另一端经电阻R6与NMOS管T2的栅极连接，NMOS管T2的源极接GND，漏极分别接PWM波产生电路的电阻R4和NMOS管T1的栅极，外部可关断信号P1的输出端分别接电阻R5和R6。电阻R5为上拉电阻，使得P1正常运行情况下为高电平，R6和T2组成控制开关，VC为控制开关输出信号，控制本发明电源电路的运行及关断。

如图3所示，PWM波产生电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R7，NMOS管T1和集成芯片U5A；电阻R1一端接传感器供电电源正端V2，电阻R1、R2、R3依次串联，电阻R3接GND；集成芯片U5A的负输入端2分别接电阻R2、R3，正输入端3接外部参考电压基准源VR1，输出端1接电阻R4的一端；电阻R4另一端分别连接NMOS管T2的漏极和NMOS管T1的栅极，NMOS管T1的漏极接稳定电压输出电路的输入端，源极接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接GND；传感器供电电源负端与外部供电电源负端共用，均为GND。

VR1为外部参考电压基准源，R1、R2、R3组成供电信号V2的分压电路，该分压电路产生自控型控制信号VR2，用于反馈控制自控型PWM波的占空比，从而稳定输出电源信号V2，R4、T1组成自控型PWM波输出开关电路，输出我们需要的自控型PWM波信号，VC为上述可关断控制部分的输出信号。

如图4所示，稳定电压输出电路包括三极管T3和电容C4，三极管T3的基极接PWM波产生电路NMOS管T1的漏极，发射极接外部供电电源正端V1，集电极接电容C4和传感器供电电源正端V2，电容C4的另一端接GND。电容C4为电解电容，三极管T3根据上述中VB信号执行开通和关断动作，并配合电容C4的充放电产生我们需要的气体传感器电源供电信号V2。

根据上面的描述，并根据电路基础知识可以计算V2与V1，VR2与V2的关系，其关系为                                                ，图5给出了一种本发明的具体应用电路，并给出了每个器件的值，但所有器件并不局限于此值。

如图5所示，VR1为1.2V外部参考电压基准源，R1、R2、R3组成供电信号V2的分压电路，U5A为集成芯片LM324，R1为10K电阻，R2为20K电阻，R3为22K电阻，R4为1K电阻，R7为1K电阻，T1为NMOS管2SK160。R5为10K电阻，R6为1K电阻，T2为NMOS管2SK16，其中，R5为上拉电阻。T3为三极管2SB815，C4为10uF/25V的电解电容。

由上面的描述，可得V2与V1，VR2与V2的关系，其关系为

、。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于气体传感器的可关断自控型PWM波控制电源电路，其特征在于：包括可关断控制电路、PWM波产生电路和稳定电压输出电路；可关断控制电路包括电阻R5、R6和NMOS管T2，电阻R5的一端连接外部供电电源正端V1，另一端经电阻R6与NMOS管T2的栅极连接，NMOS管T2的源极接GND，漏极分别接PWM波产生电路的电阻R4和NMOS管T1的栅极，外部可关断信号P1的输出端分别接电阻R5和R6；所述电阻R5为上拉电阻；

PWM波产生电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R7，NMOS管T1和集成芯片U5A；所述电阻R1一端接传感器供电电源正端V2，电阻R1、R2、R3依次串联，电阻R3接GND；集成芯片U5A的负输入端2分别接电阻R2、R3，正输入端3接外部参考电压基准源VR1，输出端1接电阻R4的一端；电阻R4另一端分别连接NMOS管T2的漏极和NMOS管T1的栅极，NMOS管T1的漏极接稳定电压输出电路的输入端，源极接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接GND；传感器供电电源负端与外部供电电源负端共用，均为GND。

2.根据权利要求1所述的一种用于气体传感器的可关断自控型PWM波控制电源电路，其特征在于：所述稳定电压输出电路包括三极管T3和电容C4，三极管T3的基极接PWM波产生电路NMOS管T1的漏极，发射极接外部供电电源正端V1，集电极接电容C4和传感器供电电源正端V2，电容C4的另一端接GND。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于气体传感器的可关断自控型PWM波控制电源电路，其特征在于：所述NMOS管T1、T2、T3均为NMOS管2SK160。

4.根据权利要求3所述的一种用于气体传感器的可关断自控型PWM波控制电源电路，其特征在于：所述集成芯片U5A采用LM324芯片。

5.根据权利要求4所述的一种用于气体传感器的可关断自控型PWM波控制电源电路，其特征在于：所述电容C4为电解电容。