CN106099882A - 带断电保护的大电流防打火电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带断电保护的大电流防打火电路，其包括稳压模块及电容模块。稳压模块包括输入端、输出端及接地端，稳压模块的输入端通过插头与电源电连接，电容模块的第一端与稳压模块的输入端电连接，电容模块的第二端与稳压模块的接地端电连接。大电流防打火电路还包括：电阻模块，用于抑制电容模块的充电电流，电阻模块的第一端与电容模块的第二端电连接，电阻模块的第二端接地；至少一MOS管，MOS管的漏极与电容模块的第二端电连接，MOS管的源极接地；延时模块，在稳压模块接通电源后延长预设的时间再输出控制信号控制MOS管导通，延时模块的电源端与稳压模块的输出端电连接，延时模块的控制信号输出端与MOS管的栅极电连接。

Description

带断电保护的大电流防打火电路

技术领域

本发明涉及大电流保护技术领域，尤其涉及一种应用与无人机领域的带断电保护功能的大电流防打火电路。

背景技术

目前，在电动无人机应用中，由于无刷电机的负载功率大、锂电池放电电流大。为避免瞬间大电流，减小压降，负责驱动电机的电调通常都需要设计大容量的电容组。大容量的电容组会在锂电池接入瞬间进行充电。而瞬间产生的电流可达100A以上。若此时直接通过插头与电池电连接，由于插头电连接的首先接触的横截面过小，将会因为过大的电流而导致插头发生电弧。久而久之，插头会由于氧化导致接触不良，从而需要经常维护或更换插头。

此外，在无人机领域，由于操作不当，及电调或飞控也可能会发生故障。若在操作人员接通电源的瞬间（正在给无人机接通电池），当电调收到异常信号时，可能会驱动电机高速转动，从而带动螺旋浆高速转动。锋利的螺旋桨势必会给操作者造成致命伤害。

发明内容

本发明主要的目的在于：提供一种能够抑制接通电源瞬间的电流，防止打火而加速插头的氧化速度，并在接通电源的瞬间能够防止电机在异常情况下启动的带断电保护的大电流防打火电路。

为实现上述目的，本发明提供一种带断电保护的大电流防打火电路，该带断电保护的大电流防打火电路包括稳压模块及电容模块，其中，所述稳压模块包括输入端、输出端及接地端，所述稳压模块的输入端通过插头与电源电连接，所述电容模块的第一端与所述稳压模块的输入端电连接，所述电容模块的第二端与所述稳压模块的接地端电连接。该电路还包括：

电阻模块，用于抑制所述电容模块的充电电流，所述电阻模块的第一端与所述电容模块的第二端电连接，所述电阻模块的第二端接地；

至少一MOS管，所述MOS管的漏极与所述电容模块的第二端电连接，所述MOS管的源极接地；

延时模块，在稳压模块接通电源后延长预设的时间再输出控制信号控制所述MOS管导通，所述延时模块的电源端与所述稳压模块的输出端电连接，所述延时模块的控制信号输出端与所述MOS管的栅极电连接。

优选地，所述MOS管设为三个，第一MOS管、第二MOS管及第三MOS管的漏极均与所述电容模块的第二端电连接，第一MOS管、第二MOS管及第三MOS管的源极均接地，第一MOS管、第二MOS管及第三MOS管的栅极均与所述延时模块的控制信号输出端电连接。

优选地，带断电保护的大电流防打火电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻；其中，所述第一电阻的第一端与所述延时模块的控制信号输出端电连接，所述第一电阻经所述第二电阻接地，且所述第一电阻与所述第二电阻之间的结点与所述第一MOS管的栅极电连接；所述第三电阻的第一端与所述延时模块的控制信号输出端电连接，所述第三电阻经所述第四电阻接地，且所述第三电阻与所述第四电阻之间的结点与所述第二MOS管的栅极电连接；所述第五电阻的第一端与所述延时模块的控制信号输出端电连接，所述第五电阻经所述第六电阻接地，且所述第五电阻与所述第六电阻之间的结点与所述第三MOS管的栅极电连接。

优选地，所述电阻模块的功率为10W~20W。

优选地，所述电阻模块包括4个功率为3W的第七电阻，且四所述第七电阻并联。

优选地，带断电保护的大电流防打火电路还包括用于增大所述MOS管的驱动电流的MOS管驱动模块，所述延时模块的控制信号输出端经所述MOS管驱动模块与所述MOS管的栅极电连接。

优选地，所述MOS管驱动模块包括第一PNP三级管、第二NPN三极管及第八电阻；其中，所述第一PNP三极管的基极与所述延时模块的控制信号输出端电连接，所述第一PNP三极管的发射极与所述电容模块的第二端电连接，所述第一PNP三极管的集电极经所述第八电阻与所述稳压模块的输出端电连接；所述第二NPN三极管的基极与所述第一PNP三极管的集电极电连接，所述第二NPN三极管的集电极与所述稳压模块的输出端电连接，所述第二NPN三极管的发射极与所述MOS管的栅极电连接。

本发明所提供的带断电保护的大电流防打火电路，该大电流防打火电路一方面通过加入电阻模块，当稳压模块接入电源瞬间，延时模块控制电路的电流经电阻模块流入地端，电阻模块则抑制了电容模块预充电的电流，将预充电电流控制在很小的范围内，进而防止大电流打火，降低插头的氧化速度，从而延长插头的使用寿命。另一方面，本发明通过增加电阻模块，在接通电源的瞬间启动电流过大，电阻模块必将烧毁。电阻模块烧毁后，即断开了稳压模块的电流回路，使得延时模块断电。延时模块断电，使得MOS管的漏极和源极处于导通状态，进而使得整个电路断开，起到了断电保护的作用，从而避免了电路异常导致无人机中的电机带动螺旋桨高速旋转而误伤操作者的情况发生。

附图说明

图1为本发明带断电保护的大电流防打火电路一实施例的电路图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种带断电保护的大电流防打火电路。

参考图1，图1为本发明带断电保护的大电流防打火电路一实施例的电路图。本实施例提供的一种带断电保护的大电流防打火电路。该带断电保护的大电流防打火电路包括稳压模块1、电容模块2、电阻模块3、延时模块4及至少一MOS管。其中，稳压模块1包括输入端、输出端及接地端，稳压模块1的输入端通过插头与电源VDD电连接。电容模块2的第一端与稳压模块1的输入端电连接，电容模块2的第二端与稳压模块1的接地端电连接。电阻模块3的第一端与电容模块2的第二端电连接，电阻模块3的第二端接地。MOS管的漏极与电容模块2的第二端电连接，MOS管的源极接地。延时模块4的电源VDD端与稳压模块1的输出端电连接，延时模块4的控制信号输出端与MOS管的栅极电连接。

稳压模块1对电源VDD输入的电压进行降压处理。一般地，稳压模块1将18V~60V的直流电压降压至15V给延时模块4供电，或用于驱动MOS管。应当说明的是，电源VDD可以由锂电池等储能单元来提供。

电容模块2包括若干个大容量的电容C，且若干个电容C并联连接。在本实施例中，电容C设置为4个。若干个电容C的第一端作为电容模块2的第一端与稳压模块1的输入端连接，若干个电容C的第二端作为电容模块2的第二端与稳压模块1的接地端电连接。稳压模块1与电源VDD接通瞬间，预先对电容模块2中的电容C进行预充电。

电阻模块3用于抑制电容模块2的充电电流，避免电容模块2中的电容C在预充电过程中电流过大而发生打火。具体地，在稳压模块1接通电源VDD瞬间，充电电流需流经电阻模块3。电阻模块3对充电电流的限制。另一方面，在电动无人机领域中，操作人员需要频繁的贴近无人机更换锂电池，在换电池的过程中若电调收到异常信号。例如：在接通电池的同时飞控启动不正常，此时输出一个启动信号给电调，电调收到信号后电机将会开始启动；再例如：电调本身也会发生程序BUG，导致错乱启动电机的情况。高速旋转的螺旋桨将会给正在无人机更换电池的操作者造成致命伤害。为了克服上述缺陷，本实施例通过增加电阻模块3，在接通电源的瞬间，整个电路的回路都将经过电阻模块3。若此时线路发生故障并引起启动电流过大，电阻模块3必将烧毁。由于稳压模块1的接地端经电阻模块3接地，电阻模块3烧坏后，稳压模块1也随之断电，以断开整个供电电路，从而有效地保护了整个电路系统，避免电路故障而驱动无人机电机带动螺旋桨高速旋转对操作者造成伤害。进一步地，为了保证电阻模块3在线路异常情况下能够及时断电保护，电阻模块3的功率为10W~20W。具体地，电阻模块3包括4个功率为3W的第七电阻R7，且四个第七电阻R7并联连接。当大电流导致电阻模块3中的功率高于12W时，4个第七电阻R7会熔断，从而断开稳压模块的回路。

MOS管起到开关的作用。当MOS管的漏极和源极处于断开状态时，稳压模块1的接地端经电阻模块3接地；当MOS管的漏极和源极处于完全导通状态时，稳压模块1的接地端则经MOS管的漏极和源极接地。应当说明的是，MOS管的导通状态受到延时模块4的控制。当稳压模块1接通电源VDD瞬间，延时模块4控制MOS管的漏极和源极断开，以使得稳压模块1的接地端经电阻模块3接地，进而抑制电容模块2的充电电流，从而避免大电流所造成打火。当稳压模块1接通电源VDD一段时间后，瞬间大电流已经不存在时，延时模块4则控制MOS管的漏极和源极导通，使得稳压模块1的接地端经MOS管的漏极和源极接地，以正常供电。应当说明的是，MOS管可以设置为一个或者多个，且MOS管的数量越多，可无限制提升耐电流强度。具体地，在本实施例中，MOS管设为三个，分别为第一MOS管QT1、第二MOS管QT2及第三MOS管QT3。第一MOS管QT1、第二MOS管QT2及第三MOS管QT3的漏极均与电容模块2的第二端电连接。第一MOS管QT1、第二MOS管QT2及第三MOS管QT3的源极均接地。第一MOS管QT1、第二MOS管QT2及第三MOS管QT3的栅极均与延时模块4的控制信号输出端电连接。进一步地，带断电保护的大电流防打火电路还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5及第六电阻R6。其中，第一电阻R1的第一端与延时模块4的控制信号输出端电连接，第一电阻R1经第二电阻R2接地，且第一电阻R1与第二电阻R2之间的结点与第一MOS管QT1的栅极电连接。第三电阻R3的第一端与延时模块4的控制信号输出端电连接，第三电阻R3经第四电阻R4接地，且第三电阻R3与第四电阻R4之间的结点与第二MOS管QT2的栅极电连接。第五电阻R5的第一端与延时模块4的控制信号输出端电连接，第五电阻R5经第六电阻R6接地，且第五电阻R5与第六电阻R6之间的结点与第三MOS管QT3的栅极电连接。

延时模块4用于控制MOS管的工作状态。为了能够抑制瞬间大电流，在稳压模块1接通电源VDD起一段时间内，延时模块4控制MOS管的漏极和源极断开，以使得稳压模块1的接地端经电阻模块3接地，由电阻模块3来抑制大电流。接通电源VDD一段时间后（瞬间大电流已消失），延时模块4再控制MOS管的漏极和源极接通，以恢复正常电流流向。在本实施例中，延时模块4的延时时间约为3秒。应当说明的是，延时模块4由稳压模块1的输出端取电。因此，当稳压模块1通电回路断开后，延时模块4则断电不工作，使得MOS管的漏极和源极也处于断开状态，从而使得整个电路系统断电。

进一步地，为增大驱动电流，以驱动更多的MOS管，在本实施例中，大电流防打火电路还包括用于增大驱动电流的MOS管驱动模块5。延时模块4的控制信号输出端经MOS管驱动模块5与MOS管的栅极电电连接。

具体地，MOS管驱动模块5包括第一PNP三级管Q1、第二NPN三极管Q2及第八电阻R8。其中，第一PNP三极管Q1的基极与延时模块4的控制信号输出端电连接，第一PNP三极管Q1的发射极与电容模块2的第二端电连接，第一PNP三极管Q1的集电极经第八电阻R8与稳压模块1的输出端电连接。第二NPN三极管Q2的基极与第一PNP三极管Q1的集电极电连接，第二NPN三极管Q2的集电极与稳压模块1的输出端电连接，第二NPN三极管Q2的发射极与MOS管的栅极电连接。当电源VDD接入时间未到达设定时间时，延时模块4在其控制信号输出端输出高电平，使得第一PNP三级管Q1、第二NPN三极管Q2处于断开状态。MOS管的栅极与源极间的压差小于导通电压，MOS管的漏极和源极处于断开状态。当电源VDD接入时间到达设定时间时，延时模块4在其控制信号输出端输出低电平，使得第一PNP三级管Q1、第二NPN三极管Q2处于导通状态。MOS管的栅极与源极间的压差大于导通电压，MOS管的漏极和源极处于导通状态。

本发明所提供的带断电保护的大电流防打火电路，该大电流防打火电路一方面通过加入电阻模块3，当稳压模块1接入电源VDD瞬间，延时模块4控制电路的电流经电阻模块3流入地端，电阻模块3则抑制了电容模块2预充电的电流，将预充电电流控制在很小的范围内，进而防止大电流打火，降低插头的氧化速度，从而延长插头的使用寿命。另一方面，本发明通过增加电阻模块3，在接通电源的瞬间启动电流过大，电阻模块3必将烧毁。电阻模块3烧毁后，即断开了稳压模块1的电流回路，使得延时模块4断电。延时模块4断电，使得MOS管的漏极和源极处于导通状态，进而使得整个电路断开，起到了断电保护的作用，从而避免了电路异常导致无人机中的电机带动螺旋桨高速旋转而误伤操作者的情况发生。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所 作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种带断电保护的大电流防打火电路，包括稳压模块及电容模块，其中，所述稳压模块包括输入端、输出端及接地端，所述稳压模块的输入端通过插头与电源电连接，所述电容模块的第一端与所述稳压模块的输入端电连接，所述电容模块的第二端与所述稳压模块的接地端电连接；其特征在于，还包括：

电阻模块，用于抑制所述电容模块的充电电流，所述电阻模块的第一端与所述电容模块的第二端电连接，所述电阻模块的第二端接地；

至少一MOS管，所述MOS管的漏极与所述电容模块的第二端电连接，所述MOS管的源极接地；

延时模块，在稳压模块接通电源后延长预设的时间再输出控制信号控制所述MOS管导通，所述延时模块的电源端与所述稳压模块的输出端电连接，所述延时模块的控制信号输出端与所述MOS管的栅极电连接。

2.如权利要求1所述的带断电保护的大电流防打火电路，其特征在于，所述MOS管设为三个，第一MOS管、第二MOS管及第三MOS管的漏极均与所述电容模块的第二端电连接，第一MOS管、第二MOS管及第三MOS管的源极均接地，第一MOS管、第二MOS管及第三MOS管的栅极均与所述延时模块的控制信号输出端电连接。

3.如权利要求2所述的带断电保护的大电流防打火电路，其特征在于，还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻；其中，所述第一电阻的第一端与所述延时模块的控制信号输出端电连接，所述第一电阻经所述第二电阻接地，且所述第一电阻与所述第二电阻之间的结点与所述第一MOS管的栅极电连接；所述第三电阻的第一端与所述延时模块的控制信号输出端电连接，所述第三电阻经所述第四电阻接地，且所述第三电阻与所述第四电阻之间的结点与所述第二MOS管的栅极电连接；所述第五电阻的第一端与所述延时模块的控制信号输出端电连接，所述第五电阻经所述第六电阻接地，且所述第五电阻与所述第六电阻之间的结点与所述第三MOS管的栅极电连接。

4.如权利要求1所述的带断电保护的大电流防打火电路，其特征在于，所述电阻模块的功率为10W~20W。

5.如权利要求4所述的带断电保护的大电流防打火电路，其特征在于，所述电阻模块包括4个功率为3W的第七电阻，且四所述第七电阻并联。

6.如权利要求1~5任一项所述的带断电保护的大电流防打火电路，其特征在于，还包括用于增大所述MOS管的驱动电流的MOS管驱动模块，所述延时模块的控制信号输出端经所述MOS管驱动模块与所述MOS管的栅极电连接。

7.如权利要求6所述的带断电保护的大电流防打火电路，其特征在于，所述MOS管驱动模块包括第一PNP三级管、第二NPN三极管及第八电阻；其中，所述第一PNP三极管的基极与所述延时模块的控制信号输出端电连接，所述第一PNP三极管的发射极与所述电容模块的第二端电连接，所述第一PNP三极管的集电极经所述第八电阻与所述稳压模块的输出端电连接；所述第二NPN三极管的基极与所述第一PNP三极管的集电极电连接，所述第二NPN三极管的集电极与所述稳压模块的输出端电连接，所述第二NPN三极管的发射极与所述MOS管的栅极电连接。