CN104880975B - 低压芯片控制高压器件的接口电路以及低压控制电路 - Google Patents

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Abstract

低压芯片控制高压器件的接口电路以及低压控制电路，第一开关单元，其包括第一开关管和限流电阻，该第一开关管包括第一控制端、第一开关端以及第二开关端，第一控制端用以连接一低压芯片的输出端口，第二开关端经由该限流电阻接地；第二开关单元，其包括第二开关管，该第二开关管包括第二控制端、第三开关端以及第四开关端，第二控制端连接第一开关端，第三开关端连接一第一输入电压，第四开关端连接一高压器件；还包括稳压单元，其具有正向端和负向端，该负向端与该第四开关端相连，该正向端与该第二开关端相连，可使该第四开关端上的电平不会超过一设定电平以保护该高压器件。本发明能够保护后级的执行器件免受高压的损害。

Description

低压芯片控制高压器件的接口电路以及低压控制电路
技术领域
本发明涉及接口电路，尤其涉及低压芯片控制高压器件的接口电路以及低压控制电路。
背景技术
在基于单片机、微低压控制电路或者FPGA等实现的低压芯片控制高压器件的接口电路中，由于这些控制单元多数工作电压为3.3V或者5V，常常会遇到被控制元器件的工作电压高于系统工作电压的情况。请参阅图1，通常的做法是使用两个三极管，一个作为高压开关Q1＇，另一个作为低压开关Q2＇来控制高压开关，这样二次控制将高电压和系统的低压工作低压控制电路隔开。但是当高压侧电压发生波动时，更高的电压会直接通过高压开关传递到后级的执行器件，使器件损耗曾大，可能损坏执行机构器件，产生安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种低压芯片控制高压器件的接口电路以及低压控制电路，其能够解决现有技术中高电压发生波动而传递到后级的执行器件造成控制执行器件损坏的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种低压芯片控制高压器件的接口电路，其包括：第一开关单元，其包括第一开关管和限流电阻，该第一开关管包括第一控制端、第一开关端以及第二开关端，第一控制端用以连接一低压芯片的输出端口，第二开关端经由该限流电阻接地；第二开关单元，其包括第二开关管，该第二开关管包括第二控制端、第三开关端以及第四开关端，第二控制端连接第一开关端，第三开关端连接一第一输入电压，第四开关端连接一高压器件；还包括稳压单元，其具有正向端和负向端，该负向端与该第四开关端相连，该正向端与该第二开关端相连，可使该第四开关端上的电平不会超过一设定电平以保护该高压器件。
优选地，该低压芯片为工作电压不超过5V的处理器芯片，该高压器件为额定电压不低于12V的继电器。
优选地，该稳压单元包括一稳压管，该稳压管的负极为的负向端，该稳压管的正极为的正向端。
优选地，该稳压管的额定值为7.5V。
优选地，该限流电阻的阻值为1.5KΩ。
优选地，该第一开关管包括一三极管，该三极管的基极为该第一开关管的第一控制端，该三极管的集电极为该第一开关管的第一开关端，该三极管的发射极为该第一开关管的第二开关端。
优选地，该第二开关管包括一三极管，该三极管的基极为该第二开关管的第二控制端，该三极管的发射极为该第二开关管的第三开关端，该三极管的集电极为该第二开关管的第四开关端。
本发明还提出一种低压控制电路，其包括如上所述的低压芯片控制高压器件的接口电路。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的低压芯片控制高压器件的接口电路以及低压控制电路，通过在电路上增加稳压单元，实现负反馈，能够稳定电压输出，起到过压保护的作用，使得后级的控制执行器件免受高压的损坏，并且在单片机等低压芯片控制高压器件或设备的场合具有实际应用价值。
附图说明
图1为现有技术的低压芯片控制高压器件的接口电路的电路图。
图2为本发明的低压芯片控制高压器件的接口电路的电路图。
附图标记说明：低压芯片U1 第一开关单元1 第一开关管Q1 限流电阻R1 第二开关单元2 第二开关管Q2 稳压单元3 稳压管D1。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
低压芯片控制高压器件的接口电路实施例
请参阅图2，一种低压芯片控制高压器件的接口电路，其包括：第一开关单元1、第二开关单元2以及稳压单元3。
第一开关单元1，其包括第一开关管和限流电阻R1。该第一开关管包括第一控制端、第一开关端以及第二开关端，第一控制端用以连接一低压芯片U1的输出端口，第二开关端经由该限流电阻R1接地。
第二开关单元2，其包括第二开关管。该第二开关管包括第二控制端、第三开关端以及第四开关端，第二控制端连接第一开关端，第三开关端连接一第一输入电压，第四开关端连接一高压器件。
稳压单元3，其具有正向端和负向端。该负向端与该第四开关端相连，该正向端与该第二开关端相连，可使该第四开关端上的电平不会超过一设定电平以保护该高压器件。
本实施例中，该低压芯片U1为工作电压不超过5V的处理器芯片，该高压器件为额定电压不低于12V的继电器。该处理器芯片为单片机8031。该单片机8031的管脚P20输出控制电压。在其它实施例中，也可以使用同类型的单片机，比如8051等，也可以使用微低压控制电路或者FPGA。
本实施例中，该第一开关管包括一三极管Q1，该三极管Q1的基极为该第一开关管的第一控制端，该三极管Q1的集电极为该第一开关管的第一开关端，该三极管Q1的发射极为该第一开关管的第二开关端。
本实施例中，该限流电阻R1的阻值为1.5KΩ。
本实施例中，该第二开关管包括一三极管Q2，该三极管Q2的基极为该第二开关管的第二控制端，该三极管Q2的发射极为该第二开关管的第三开关端，该三极管Q2的集电极为该第二开关管的第四开关端。
本实施例中，该稳压单元3包括一稳压管D1，该稳压管D1的负极为的负向端，该稳压管D1的正极为的正向端。该稳压管D1的额定值为7.5V。
下面结合图2来详细说明本发明的工作原理。
本发明以单片机8031为例，通常工作在5V电压下，但经常会需要控制高电压的执行器件如继电器来控制更高电压的设备。若输入电压为Uh，输出电压将等于输入电压(忽略三极管Q2E-C之间的电压)。当输入电压超过Uh时，这个电路就相当于一个差线性稳压器，把输出电压限制在Uh上。
这里可认为三极管Q1以及分流电阻R1构成一个电流吸收器。设控制电压为Uoh，三极管Q1的基极以及发射极的电压为Ube，稳压管的击穿电压为Uz，设定电压为U1，分流电阻为Ro，设定电流值为Io，该电压在分流电阻R1上产生的电流：Io＝(Uoh-Ube)/Ro，约2.9毫安。这个电流的绝大部分流过三极管Q2的基极,通过三极管Q2来控制后级。当单片机的输出变为低电平时这个电流下降到0，使三极管Q2关断。
当输出电压超过设定电压值U1时：U1＝Uz+(Uoh-Ube)，稳压管D1上开始有电流。由于R1两端的电压恒定为Uoh-Ube，三极管Q1的基极电流流经三极管Q2后其中一部分被稳压管D1拦截，减少了流入后级低压控制电路件的电流。这种负反馈效果使电路实现电压调节器功能。
低压控制电路实施例
本发明还提出一种低压控制电路，其包括如上所述的低压芯片控制高压器件的接口电路。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的低压芯片控制高压器件的接口电路以及低压控制电路，通过在电路上增加稳压单元，实现负反馈，能够稳定电压输出，起到过压保护的作用，在单片机等低压芯片控制高压器件或设备的场合具有实际应用价值。
以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种低压芯片控制高压器件的接口电路，其特征在于，其包括：第一开关单元，其包括第一开关管和限流电阻，该第一开关管包括第一控制端、第一开关端以及第二开关端，该第一控制端用以连接一低压芯片的输出端口，该第二开关端经由该限流电阻接地；第二开关单元，其包括第二开关管，该第二开关管包括第二控制端、第三开关端以及第四开关端，该第二控制端连接所述第一开关端，该第三开关端连接一第一输入电压，该第四开关端连接一高压器件；其特征在于，还包括稳压单元，其具有正向端和负向端，该负向端与该第四开关端相连，该正向端与该第二开关端相连，可使该第四开关端上的电平不会超过一设定电平以保护该高压器件；该第一开关管包括一三极管，该三极管的基极为该第一开关管的第一控制端，该三极管的集电极为该第一开关管的第一开关端，该三极管的发射极为该第一开关管的第二开关端；该第二开关管包括一三极管，该三极管的基极为该第二开关管的第二控制端，该三极管的发射极为该第二开关管的第三开关端，该三极管的集电极为该第二开关管的第四开关端。
2.如权利要求1所述的低压芯片控制高压器件的接口电路，其特征在于，该低压芯片为工作电压不超过5V的处理器芯片，该高压器件为额定电压不低于12V的继电器。
3.如权利要求1所述的低压芯片控制高压器件的接口电路，其特征在于，该稳压单元包括一稳压管，该稳压管的负极为所述的负向端，该稳压管的正极为所述的正向端。
4.如权利要求3所述的低压芯片控制高压器件的接口电路，其特征在于，该稳压管的额定值为7.5V。
5.如权利要求1所述的低压芯片控制高压器件的接口电路，其特征在于，该限流电阻的阻值为1.5KΩ。
6.一种低压控制电路，其特征在于，其包括如权利要求1至5任意一项所述的低压芯片控制高压器件的接口电路。
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