CN105743478B - 一种互斥开关电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种互斥开关电路，包括限流模块、延时模块、第一与非门；所述限流模块的输入端、延时模块的输入端、第一与非门的第一输入端均接入开关控制信号；所述限流模块输出端、第一与非门的输出端均接入单向导通模块；所述单向导通模块的两个输出端各与一个开关器件连接。本发明结构简单，成本低廉，容易实现，通过设置延时模块参数，即可调节互斥开关电路的导通角，有效防止导通角重叠导致的临界状态下两个开关同时导通的情况，防止电路短路，从而防止元器件烧毁；电气隔离，可以使用于大功率场合，使用安全，有效解决了现有技术互斥开关电路容易导致开关击穿的问题。

Description

一种互斥开关电路
技术领域
本发明涉及开关电路，具体为一种互斥开关电路。
背景技术
现有的互斥开关为纯数字电路，导通角无法调节，且导通角度有重叠，导致临界状态时两个开关都可能导通，使电路短路，烧毁元器件；功率小，电气非隔离，使用不安全，且结构复杂，在大功率场合，会导致开关击穿，无法使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种互斥开关电路。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种互斥开关电路，包括限流模块、延时模块、第一与非门；所述限流模块的输入端、延时模块的输入端、第一与非门的第一输入端均接入开关控制信号；所述限流模块输出端、第一与非门的输出端均接入单向导通模块；所述单向导通模块的两个输出端各与一个开关器件连接。
所述限流模块采用限流电阻，结构简单，容易实现，成本低。
所述延时模块包括电阻和电容，所述电阻输入端接入开关控制信号；所述电阻输出端接所述第一与非门的第二输入端；所述电容一端接入所述电阻输出端和所述第一与非门第二输入端之间，电容另一端接地。通过设置延时模块的导通角，即可很好地控制两个开关的导通和关断，该延时电路结构简单。
所述单向导通模块包括第一二极管、第二二极管、第一光耦、第二光耦；所述第一二极管的阴极、第一光耦发光二极管的阳极均与所述限流模块输出端连接；所述第二二极管阴极、第二光耦发光二极管的阳极均与所述第一与非门的输出端连接；所述第一二极管的阳极与第二二极管的阳极连接；所述第一光耦发光二极管的阴极与第二光耦发光二极管的阴极连接；两个二极管阳极的连接中点、两个发光二极管的连接中点相互连接；第一光耦的受光器的接第一开关；第二光耦的受光器接第二开关。
本发明的导向导通隔离模块还可以采用如下结构：单向导通模块包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一隔离变压器、第二隔离变压器；第三二极管的阴极、第五二极管的阳极接所述限流模块的输出端；第五二极管的阴极接所述第一隔离变压器原边的第一输入端；第四二极管的阴极、第六二极管的阳极接所述第一与非门的输出端；第六二极管的阴极接所述第二隔离变压器原边的第一输入端；第一隔离变压器原边的第二输入端接第二隔离变压器原边的第二输入端；第三二极管的阳极、第四二极管的阳极连接；第三二极管、第四二极管阳极的连接中点、两个隔离变压器原边第二输入端的连接中点相互连接；第一隔离变压器的副边、第二隔离变压器的副边分别接第三开关、第四开关。
本发明的单向导通模块同时具有隔离作用，提高了电路的可靠性。
第一开关、第二开关可以为MOS管；也可以为继电器。
本发明的电路还包括使能模块；所述限流模块的输入端、第一与非门的输出端与所述使能模块连接。加入使能模块后，两个开关器件可以同时关断，电路使用安全性更高。
所述使能模块包括第二与非门和第三与非门；所述第二与非门的第一输入端接入所述开关控制信号；所述第三与非门的第一输入端与所述第一与非门的输出端连接；所述第二与非门输出端与所述限流模块输入端连接；所述第三与非门输出端与所述单向导通模块连接；所述第二与非门、第三与非门的第二输出端均接入开关使能信号
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明结构简单，成本低廉，体积小，容易实现，通过设置延时模块参数，即可调节互斥开关电路的导通角，有效防止导通角重叠导致的临界状态下两个开关同时导通的情况，防止电路短路，从而防止元器件烧毁；电气隔离，可以使用于大功率场合，使用安全，有效解决了现有技术互斥开关电路容易导致开关击穿的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的电路原理图；
图2为本发明实施例2的电路原理图；
图3为本发明实施例3的电路原理图；
图4为开关信号一和开关信号二的关系图；
图5为开关信号一的时序图；
图6为开关信号二的时序图；
图7为开关使能信号的时序图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例1包括限流电阻R2、延时模块、第一与非门；所述限流模块的输入端、延时模块的输入端、第一与非门的第一输入端均接入开关控制信号；所述限流模块输出端、第一与非门的输出端均接入单向导通模块；所述单向导通模块的两个输出端各与一个开关连接；延时模块包括电阻R1和电容C1，所述电阻R1输入端接入开关控制信号；所述电阻R1输出端接所述第一与非门NAND1的第二输入端；所述电容C1一端接入所述电阻R1输出端和所述第一与非门NAND1第二输入端之间，电容C1另一端接地；单向导通模块包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一光耦、第二光耦；所述第一二极管D1的阴极、第一光耦发光二极管的阳极均与限流电阻R2输出端连接；第二二极管阴极D2、第二光耦发光二极管的阳极均与所述第一与非门NAND1的输出端连接；所述第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阳极连接；所述第一光耦发光二极管的阴极与第二光耦发光二极管的阴极连接；两个二极管D1、D2阳极的连接中点、两个发光二极管的连接中点相互连接；第一光耦的受光器的接第一开关MOS1；第二光耦的受光器接第二开关MOS2。
本发明实施例2的单向导通模块包括第三二极管D6、第四二极管D5、第五二极管D7、第六二极管D8、第一隔离变压器、第二隔离变压器；第三二极管的阴极、第五二极管的阳极接所述限流模块的输出端；第五二极管的阴极接所述第一隔离变压器原边的第一输入端；第四二极管的阴极、第六二极管的阳极接所述第一与非门的输出端；第六二极管的阴极接所述第二隔离变压器原边的第一输入端；第一隔离变压器原边的第二输入端接第二隔离变压器原边的第二输入端；第三二极管的阳极、第四二极管的阳极连接；第三二极管、第四二极管阳极的连接中点、两个隔离变压器原边第二输入端的连接中点相互连接；第一隔离变压器的副边、第二隔离变压器的副边分别接第三开关MOS1、第四开关MOS2。
本发明实施例3还包括使能模块，使能模块包括第二与非门NAND2和第三与非门NAND3；第二与非门NAND2的第一输入端接入开关控制信号；第三与非门NAND3的第一输入端接第一与非门NAND1的输出端；第二与非门NAND2、第三与非门NAND3的第二输入端接入开关使能信号；第二与非门NAND2的输出端接限流电阻R2的输入端；第三与非门NAND3的输出端接第二二极管D2的阴极和第二光耦发光二极管的阳极。
下面以图1为例说明本发明的工作原理。
假设输入的为高电平，则第一光耦的发光二极管导通，第一开关导通，而延时模块延时后，第一与非门输出低电平，第二光耦的发光二极管截断，第二开关保持关断状态，依此类推，实现第一开关、第二开关的交替导通和关断。
图4为未采用使能模块时，本发明互斥开关电路的两个开关信号的时序图。由图4可见，两个开关器件不会同时导通，且其中一个开关关断和另外一个开关开通之间有时延，且该时延是可调的（通过调节延时模块电阻和电容的参数即可实现）。
图5～图7为采用使能模块时，本发明互斥开关电路的两个开关信号的时序图和使能信号时序图。可见，当使能信号为高电平时，两个开关器件交替关断和导通，且其中一个开关关断和另外一个开关开通之间有时延，该时延同样是可调的。当使能信号为低电平时，两个开关器件可以同时关断。

Claims (8)

1.一种互斥开关电路，其特征在于，包括限流模块、延时模块、第一与非门；所述限流模块的输入端、延时模块的输入端、第一与非门的第一输入端均接入开关控制信号；所述限流模块输出端、第一与非门的输出端均接入单向导通模块；所述单向导通模块的两个输出端各与一个开关器件连接；所述延时模块包括电阻和电容，所述电阻输入端接入开关控制信号；所述电阻输出端接所述第一与非门的第二输入端；所述电容一端接入所述电阻输出端和所述第一与非门第二输入端之间，电容另一端接地。
2.根据权利要求1所述的互斥开关电路，其特征在于，所述限流模块采用限流电阻。
3.根据权利要求1所述的互斥开关电路，其特征在于，所述单向导通模块包括第一二极管、第二二极管、第一光耦、第二光耦；所述第一二极管的阴极、第一光耦发光二极管的阳极均与所述限流模块输出端连接；所述第二二极管阴极、第二光耦发光二极管的阳极均与所述第一与非门的输出端连接；所述第一二极管的阳极与第二二极管的阳极连接；所述第一光耦发光二极管的阴极与第二光耦发光二极管的阴极连接；两个二极管阳极的连接中点、两个发光二极管的连接中点相互连接；第一光耦的受光器的接第一开关；第二光耦的受光器接第二开关。
4.根据权利要求1所述的互斥开关电路，其特征在于，所述单向导通模块包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一隔离变压器、第二隔离变压器；第三二极管的阴极、第五二极管的阳极接所述限流模块的输出端；第五二极管的阴极接所述第一隔离变压器原边的第一输入端；第四二极管的阴极、第六二极管的阳极接所述第一与非门的输出端；第六二极管的阴极接所述第二隔离变压器原边的第一输入端；第一隔离变压器原边的第二输入端接第二隔离变压器原边的第二输入端；第三二极管的阳极、第四二极管的阳极连接；第三二极管、第四二极管阳极的连接中点、两个隔离变压器原边第二输入端的连接中点相互连接；第一隔离变压器的副边、第二隔离变压器的副边分别接第三开关、第四开关。
5.根据权利要求3所述的互斥开关电路，其特征在于，所述第一开关、第二开关均为MOS管。
6.根据权利要求3所述的互斥开关电路，其特征在于，所述第一开关、第二开关均为继电器。
7.根据权利要求1所述的互斥开关电路，其特征在于，还包括使能模块；所述限流模块的输入端、第一与非门的输出端与所述使能模块连接。
8.根据权利要求7所述的互斥开关电路，其特征在于，所述使能模块包括第二与非门和第三与非门；所述第二与非门的第一输入端接入所述开关控制信号；所述第三与非门的第一输入端与所述第一与非门的输出端连接；所述第二与非门输出端与所述限流模块输入端连接；所述第三与非门输出端与所述单向导通模块连接；所述第二与非门、第三与非门的第二输出端均接入开关使能信号。
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