CN107026436A - 电调防打火电路、电子调速器及高压大电流的功能模块 - Google Patents

电调防打火电路、电子调速器及高压大电流的功能模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电调防打火电路、电子调速器及高压大电流的功能模块，该防打火电路包括MOS管保护电路、MOS管开启电路、去打火充电电阻、主供电MOS管，其中，MOS管保护电路、主供电MOS管、去打火充电电阻均与电源输入端相连，MOS管保护电路分别连接MOS管开启电路、主供电MOS管，MOS管开启电路与电源输出端相连。整个电路所涉及电学器件少，电路简单，便于制造，所用器件价格便宜，便于产品普及。通过若干P‑MOS管并联对电路进行分流，确保电调防打火电路的稳定，P‑MOS管设置既可以简化电路，又能抗击高压打电流的冲击。

Description

电调防打火电路、电子调速器及高压大电流的功能模块
技术领域
本发明涉及电调，尤其涉及一种电调防打火电路、电子调速器及高压大电流的功能模块。
背景技术
电调打火也就是我们常说的拉弧，主要就是电调在接入电源的瞬间，电源给大给电容充电的时候插头都会引起火花，不会触电，但是长时间的打火会导致金插发黑，接触电阻变大，发热增加，可能空中引起断电、接触不良等问题。
不接电池时电容是没电的，电容的内阻非常小。电调功率越大,为了稳定输出电流的同时不对电池作高脉冲式放电，用的电容容量越高，通常上千、百微法的，因此与电池连接瞬间，电容充电电流瞬间变大，但接邂面积总是由小变全的，接入的动作根本不可能超过电流，这时就会造成接合电弧产生冲击波。而且功率越大的电调，动作越慢，老化的接口也越响。
为了解决上述问题，市场上出现了一些采用防打火插头的高端品牌的电调，其原理是先接通一个阻值很大的电阻，然后再对电容充电，然后才接通电路，这样就没有消除了电容充电时的火花。该电调虽然解决了打火问题，但是防打火插头太贵，加大了生产企业的成本，影响消费者消费。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种电调防打火电路、电子调速器及高压大电流的功能模块，主要应用于高压输入(输入电压能到达100V)，大电流输出(输出电流能达到40A)的功能模块，本发明通过器件的合理设计，不但能防止电调打火现象，而且所选器件价格便宜，有利于产品推广。
根据本发明的一个方面，提供了一种电调防打火电路，包括MOS管保护电路、MOS管开启电路、去打火充电电阻、主供电MOS管，其中，MOS管保护电路、主供电MOS管、去打火充电电阻均与电源输入端相连，MOS管保护电路分别连接MOS管开启电路、主供电MOS管，MOS管开启电路与电源输出端相连。
进一步的，MOS管保护电路包括电阻R1、二极管D2，电阻R1的一端、电阻R9的一端、二极管D2的输出端均与电源输入端连接。
进一步的，主供电MOS管包括若干P-MOS管电路，电阻R1的另一端、二极管D2的输入端均分别与若干P-MOS管电路、电阻R2的一端连接，P-MOS管电路包括P-MOS管、电阻，该电阻连接P-MOS管的栅极,P-MOS管的源极连接电源输入端。
进一步的，去打火充电电阻包括电阻R9，电阻R9的另一端分别连接P-MOS管的漏极、电源输出端、电容C3的一端,电容C3的另一端接地。
进一步的，MOS管开启电路包括电阻R10、三极管Q1，电阻R2的另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，电源输出端连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端通过电阻R10接地。
P-MOS管电路与电阻R9并联，接入电源输入端VCCIN，且并联后与电容C3串联，由于VCCIN通过电阻R9(电阻R9的阻值较小，如10欧姆)给大电容C3充电，由于这个电阻R9的存在，使得充电电流变小，充电时间加长，这样就不会产生打火(拉弧)现象，电容C3继续被充电，当电容C3的电压上升到一定的阶段后，即当电源输出端VOUT到达一定值，使得三极管Q1导通，Q1的发射极下拉到地，此时P-MOS管的源极经电源输出端VCCIN通过电阻R1,二极管D1充电，当栅极电压上升到一定值后，P-MOS管导通。
由于P-MOS导通电阻远远小于电阻R9，故P-MOS导通电阻相对于电阻R9几乎是短路的，因此，电调在工作时，所需要的大电流则直接由P-MOS管提供，而不是经电阻R9来供给的，与现在市场上高端品牌的电调原理不同，无需投入大量费用用于大电阻的购买，而P-MOS管的价位远远低于所述大电阻的价位，因此有利于产品推广。
进一步的，电阻R8的另一端连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别与三极管Q1的基极、电容C1连接，电容C1接地，电阻R1的另一端、二极管D2的输入端经电容C2接地。
电阻R1阻值为95-105KΩ，R2阻值为460-480KΩ，电阻R7为5-16KΩ，电阻R8为95-107KΩ，电阻R9为5-16Ω，电阻R10为2-4KΩ，P-MOS管电路中的电阻值为25-38Ω。
进一步的，若干P-MOS管电路并联,进行分流,确保低电流输出。
优选的，所述P-MOS管电路为1-6个。综合考虑投入成本及电路稳定性的优选方案，并联P-MOS管电路数目为1-6。
优选的，所述P-MOS管电路为3-5个。
优选的，所述P-MOS管电路为4个。
根据本发明的另一个方面，提供一种高压大电流的功能模块，包括：上述电调防打火电路。
根据本发明的另一个方面，提供一种电子调速器，包括：上述电调防打火电路。
根据本发明的另一个方面，提供一种无人机，包括：所述的电子调速器。
根据本发明的另一个方面，提供一种平衡车，包括：所述的电子调速器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明示例的电调防打火电路，包括MOS管保护电路、MOS管开启电路、去打火充电电阻、主供电MOS管，其中，MOS管保护电路、主供电MOS管、去打火充电电阻均与电源输入端相连，MOS管保护电路分别连接MOS管开启电路、主供电MOS管，MOS管开启电路与电源输出端相连。主供电MOS管与去打火充电电阻并联，接入电源输入端VCCIN，且并联后与电容C3串联，由于VCCIN通过去打火充电电阻给大电容C3充电，由于这个去打火充电电阻的存在，使得充电电流变小，充电时间加长，这样就不会产生打火(拉弧)现象，电容C3继续被充电，当电容C3的电压上升到一定的阶段后，即当电源输出端VOUT到达一定值，此时主供电MOS管的源极经电源输出端VCCIN通过MOS管保护电路充电，当栅极电压上升到一定值后，主供电MOS管导通。由于主供电MOS管电阻远远小于去打火充电电阻，故主供电MOS管电阻相对于去打火充电电阻几乎是短路的，因此，电调在工作时，所需要的大电流则直接由主供电MOS管提供，而不是经去打火充电电阻来供给的，与现在市场上高端品牌的电调原理不同，无需投入大量费用用于大电阻的购买，而主供电MOS管的价位远远低于所述大电阻的价位，因此有利于产品推广。
2、本发明示例的电调防打火电路，整个电路所涉及电学器件少，电路简单，便于制造，所用器件价格便宜，便于产品普及。
3、本发明示例的电调防打火电路，通过若干P-MOS管并联对电路进行分流，确保电调防打火电路的稳定，P-MOS管设置既可以简化电路，又能抗击高压打电流的冲击。
4、本发明示例的高压大电流的功能模块，能用于输入电压能高达100V，输出电流高达40A的功能模块，防止打火现象的产生。
5、本发明示例的电子调速器，当电子调速器调速过程中需要大电流时，电容负载电路可以为其提供高压大电流的输出，电路稳定，避免出现打火现象。
6、本发明示例的无人机、平衡车，在电调接入电源时，大大减小了插上电源插头时瞬间的电流峰值，消除了插头接触瞬间产生的电火花，有效延长了电源接头的寿命。
附图说明
图1为本发明实施例一的电路图；
图2为本发明实施例一输出电压曲线图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：
如图1所示，一种电调防打火电路，包括MOS管保护电路、MOS管开启电路、去打火充电电阻、主供电MOS管，其中，MOS管保护电路、主供电MOS管、去打火充电电阻均与电源输入端相连，MOS管保护电路分别连接MOS管开启电路、主供电MOS管，MOS管开启电路与电源输出端相连。
进一步的，MOS管保护电路包括电阻R1、二极管D2，去打火充电电阻包括电阻R9，主供电MOS管包括4个并联的P-MOS管电路，MOS管开启电路包括电阻R10、三极管Q1，电源输入端VCCIN分别连接电阻R1的一端、电阻R9的一端、二极管D2的输出端，电阻R1的另一端、二极管D2的输入端均分别与4个并联的P-MOS管电路、电阻R2的一端连接，4个P-MOS管电路分支分别为电阻R3串联P-MOS管Q6栅极的分支一、电阻R4串联P-MOS管Q7栅极的分支二、电阻R5串联P-MOS管Q8栅极的分支三、电阻R6串联P-MOS管Q9栅极的分支四，电阻R9的另一端分别连接P-MOS管的漏极、电源输出端VOUT、电容C3的一端，P-MOS管的源极连接电源输入端VCCIN，电容C3的另一端接地，电阻R2的另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极分别连接电阻R7、电容C1，电阻R7经电阻R8连接VOUT，经电阻R10连接接地端，电容C1接地，电阻R1的另一端、二极管D2的输入端经电容C2接地。
功率型P沟道场效应管(P-MOS)：生产厂家为英飞凌科技公司，型号为IRF5210SPBbF,其VDSS＝-100V,RDS(on)＝60mOhm，ID＝-38A,VGS＝±20V，D2PAK封装。
控制型的NPN高压大电流的三极管Q1：生产厂家为NEC公司，型号为2SD1006，VCEO>100，VCBO>100V,IC＝0.7A,VBE＝0.65V,SOT-89封装。
电调防打火电路接入电源后，VCCIN(输入电压可达100V)通过R9(如10欧姆的金属膜电阻)给大电容C3充电，由于这个电阻的存在，使得充电电流变小，充电时间加长，这样就不会产生打火(拉弧)现象。
之后电容继续被充电，当电容的电压上升到一定的阶段后(以20V为例来说明)，即当VOUT到达20V后，使得NPN三极管Q1 2SD1006的基极电压达到0.7V左右，电阻R1阻值为100KΩ，R2阻值为470KΩ，电阻R7为10KΩ，电阻R8为100KΩ，电阻R9为10Ω，P-MOS管电路中的电阻值为33Ω，电阻R10阻值为3.3KΩ，这样Q1管导通，Q1的发射极下拉到地，此时P-MOS管的栅极经电源VCCIN通过R1,D1充电，当栅极电压上升到一定值后，P-MOS管导通。由于P-MOS导通电阻相对于R9来说，几乎是短路的，即：60mohm<<10ohm。电调在工作时所需要的大电流则直接由P-MOS管提供，而不是经过电阻R9来供给的。本实施例与现在市场上高端品牌的电调原理不同，无需投入大量费用用于大电阻的购买，而P-MOS管的价位远远低于所述大电阻的价位，因此有利于产品推广。
本实施例的高压大电流的功能模块(输入、输出电压40-100V，输出电流40A)，包括：上述电调防打火电路。
本实施例的电子调速器，包括：上述电调防打火电路。
本实施例的一种无人机，包括：所述的电子调速器。
本实施例的平衡车，包括：所述的电子调速器。
实施例二：
本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：并联的P-MOS管电路个数为5个。
电阻阻值根据需要输入输出电压、电流进行调整。
实施例三：
本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：并联的P-MOS管电路个数为2个。
电阻阻值根据需要输入输出电压、电流进行调整。
实施例四：
本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：P-MOS管电路个数为1个。
电阻阻值根据需要输入输出电压、电流进行调整。
实施例五：
本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：P-MOS管电路个数为6个。
电阻阻值根据需要输入输出电压、电流进行调整。
本发明中，P-MOS管电路个数综合电路稳定性及成本考虑。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种电调防打火电路，其特征是，包括MOS管保护电路、MOS管开启电路、去打火充电电阻、主供电MOS管，其中，MOS管保护电路、主供电MOS管、去打火充电电阻均与电源输入端相连，MOS管保护电路分别连接MOS管开启电路、主供电MOS管，MOS管开启电路与电源输出端相连。
2.根据权利要求1所述的电调防打火电路，其特征是，MOS管保护电路包括电阻R1、二极管D2，电阻R1的一端、电阻R9的一端、二极管D2的输出端均与电源输入端连接。
3.根据权利要求2所述的电调防打火电路，其特征是，主供电MOS管包括若干P-MOS管电路，电阻R1的另一端、二极管D2的输入端均分别与若干P-MOS管电路、电阻R2的一端连接，P-MOS管电路包括P-MOS管、电阻，该电阻连接P-MOS管的栅极,P-MOS管的源极连接电源输入端。
4.根据权利要求3所述的电调防打火电路，其特征是，去打火充电电阻包括电阻R9，电阻R9的另一端分别连接P-MOS管的漏极、电源输出端、电容C3的一端，电容C3的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的电调防打火电路，其特征是，MOS管开启电路包括电阻R10、三极管Q1，电阻R2的另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，电源输出端连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端通过电阻R10接地。
6.根据权利要求5所述的电调防打火电路，其特征是，电阻R8的另一端连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别与三极管Q1的基极、电容C1连接，电容C1接地，电阻R1的另一端、二极管D2的输入端经电容C2接地。
7.根据权利要求1-6任一所述的电调防打火电路，其特征是，若干P-MOS管电路并联。
8.根据权利要求7所述的电调防打火电路，其特征是，所述P-MOS管电路为1-6个。
9.根据权利要求8所述的电调防打火电路，其特征是，所述P-MOS管电路为3-5个。
10.根据权利要求9所述的电调防打火电路，其特征是，所述P-MOS管电路为4个。
11.一种高压大电流的功能模块，其特征是，包括：如权利要求1-10所述的电调防打火电路。
12.一种电子调速器，其特征是，包括：如权利要求1-10所述的电调防打火电路。
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