CN110488680A - 一种具有箝位功能的控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有箝位功能的控制电路，所述控制电路包括输入端与MCU的IO口相连而输出端连接继电器的双稳态电路，其特征在于：还包括设置在双稳态电路的两个输入端之间的箝位电路，所述箝位电路在与两个输入端分别相连的两个IO口均置高时将其中一个IO口输出的电平信号置低以使双稳态电路的输入信号不同时为1。该控制电路能够防止控制电源被短接拉低，提高电路运行可靠性，防止损坏设备。
Description
技术领域
本发明涉及电表技术领域，尤其涉及一种具有箝位功能的控制电路。
背景技术
电表作为用电计量仪表，在工业生产生活中被广泛运用。这类设备的显示装置等负载大多通过继电器与MCU相连，换言之，该类设备采用MCU控制继电器动作的模式来影响和决定负载的运行。
此类模式中，MCU与继电器之间常设有双稳态控制电路，也即该双稳态控制电路通过接收来自MCU的IO的信号决定继电器的动作，而该双稳态控制电路的控制电源大多由电表的主电源供电，又该主电源也常被用作负载电源，以为负载供电。
这就存在一个问题，MCU上电瞬间或初始化之前，其所有IO口都会被置高，而现有的双稳态控制电路无保护功能，这就可能存在，双稳态电路的两个输出端因输入端均被置高而与地相接，导致控制电源对地短路被拉低，进而使得设备电源被拉低，使电表内部器件受损的隐患。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种可防止控制电源被短接的具有箝位功能的控制电路。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种具有箝位功能的控制电路，所述控制电路包括输入端与MCU的IO口相连而输出端连接继电器的双稳态电路，其特征在于：
还包括设置在双稳态电路的两个输入端之间的箝位电路，所述箝位电路在与两个输入端分别相连的两个IO口均置高时将其中一个IO口输出的电平信号置低以使双稳态电路的输入信号不同时为1。
进一步的，所述箝位电路包括NPN型三极管V10，所述三极管V10的基极与其中一个输入端连接而集电极与另一个输入端连接且发射极接地。
进一步的，所述三极管V10的基极串联有电阻R116。
进一步的，所述双稳态电路包括两个PNP型三极管V14、V15以及四个NPN型三极管V9、V11、V12、V13，PNP型三极管V14的发射极连接双稳态电路的控制电源而集电极连接NPN型三极管V13的集电极且基极连接NPN型三极管V9的集电极，PNP型三极管V15的发射极连接控制电源而集电极连接NPN型三极管V12的集电极且基极连接NPN型三极管V11的集电极，NPN型三极管V12的发射极接地而基极接NPN型三极管V9的发射极，NPN型三极管V13的发射极接地而基极接NPN型三极管V11的发射极，NPN型三极管V9的基极接两个IO口的一个而NPN型三极管V11的基极接另一个，PNP型三极管V14和V15的集电极分别接继电器的两个控制触点。
进一步的，所述PNP型三极管V14的发射极与基极间连接有并联的电容C94和电阻R119，所述PNP型三极管V15的发射极与基极间连接有并联的电容C95和电阻R120。
进一步的，所述NPN型三极管V12的发射极与基极间连接有并联的电容C152和电阻R234，所述NPN型三极管V13的发射极与基极间连接有并联的电容C153和电阻R235。
进一步的，所述NPN型三极管V9的发射极与基极间连接有电容C98，所述NPN型三极管V11的发射极与基极间连接有电容C99。
进一步的，所述NPN型三极管V9的基极通过电阻R114与其中一个IO口连接，电阻R114与所述其中一个IO口之间还连接有并联接地的电阻R11和电容C96；所述NPN型三极管V11的基极通过电阻R115与另一个IO口连接，电阻R115与所述另一个IO口之间还连接有并联接地的电阻R12和电容C196。
进一步的，所述NPN型三极管V9的集电极串接有电阻R117，所述NPN型三极管V11的集电极串接有电阻R118。
进一步的，所述继电器的两个控制触点间连接有双向稳压管TVS。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在双稳态电路的两个输入端间连接箝位电路，当两个IO口均置为1时，NPN型三极管V10导通，NPN型三极管V10的集电极与地短接，也即对应的输入端拉低为0，使得双稳态电路两个输入端不会同时为1，从而避免出现设备电源被拉低的问题。
附图说明
图1为本申请的控制电路的一种优选实施例电路图。
图2为本申请的控制电源电路图。
图3为本申请的继电器两个控制触点间连接双向稳压管的简化电路图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示为本发明的实施例结构示意图，该控制电路包括输入端与MCU的IO口相连而输出端连接继电器的双稳态电路，还包括设置在双稳态电路的两个输入端之间的箝位电路。
如图1所示，本实施例中的双稳态电路包括两个PNP型三极管V14、V15以及四个NPN型三极管V9、V11、V12、V13，PNP型三极管V14的发射极连接双稳态电路的控制电源而集电极连接NPN型三极管V13的集电极且基极连接NPN型三极管V9的集电极，PNP型三极管V15的发射极连接控制电源VBB-RELAY(如图2为控制电源的电路图)而集电极连接NPN型三极管V12的集电极且基极连接NPN型三极管V11的集电极，NPN型三极管V12的发射极接地而基极接NPN型三极管V9的发射极，NPN型三极管V13的发射极接地而基极接NPN型三极管V11的发射极，NPN型三极管V9的基极接MCU(图中省略)的其中一个IO口，此处将该IO口输出的信号命名为RELAY-A而NPN型三极管V11的基极接MCU的另一个IO口，命名该IO口输出的信号为RELAY-B，PNP型三极管V14和V15的集电极分别接继电器的两个控制触点QA、QB。
在该双稳态电路中，
当RELAY_A置为1而RELAY_B置为0时，V9、V12导通，V11、V13截止，进而V14导通、V15截止，此时QA＝VBB_RELAY，QB＝0，即继电器的两个控制触点间存在压差，从而使继电器动作，负载得电；
当RELAY_A置为0而RELAY_B置为1时，V9、V12截止，V11、V13导通，进而V14截止、V15导通，此时QA＝0，QB＝VBB_RELAY，从而使继电器动作；
当RELAY_A、RELAY_B都置为0时，V9、V11、V12、V13都截止，进而V14截止、V15截止，此时QA＝QB＝0，即继电器的两个控制触点相当于悬空，二者间不存在压差，继电器不动作，负载断电；
当RELAY_A、RELAY_B都置为1时，V9、V11、V12、V13、V14、V15都导通，此时控制电源VBB_RELAY通过V14、V13对地短接或者通过V15、V12对地短接，此时QA＝VBB_RELAY＝0，QB＝VBB_RELAY＝0，也即控制电源与地短接被拉低，这种情况会造成设备损坏等问题。
为了解决控制电源被拉低的问题，在双稳态电路的两个输入端之间设置箝位电路，箝位电路的作用在于与两个输入端分别相连的两个IO口均置高时将其中一个输入端的电平信号置低以使双稳态电路的输入信号不同时为1。
具体的，箝位电路包括NPN型三极管V10，NPN型三极管V10的基极与其中一个输入端连接而集电极与另一个输入端连接且发射极接地。为了确保NPN型三极管V10的工作可靠性，NPN型三极管V10的基极串联有电阻R116。本实施例中，NPN型三极管的集电极与RELAY-B连接、基极通过电阻R116与RELAY-A连接。
本实施例中，当RELAY_A、RELAY_B都置为1时，NPN型三极管V10导通，RELAY-B通过V10对地短接，即双稳态电路的该输入端输入信号为0，此时V11、V13、V15截止，而另一输入端的输入信号为1，则V9、V12、V14导通，从而得出QA＝VBB-RELAY，QB＝0，此时继电器动作，负载得电，此时不会出现控制电源对地短接而被拉低的情况。当RELAY-A、RELAY_B不同为1的情况，分析思路与上述方式一致，在此不一一列举。
本实施例中，为了使稳态电路安全稳定可靠的运行，稳态电路还包括其它电子器件。
具体的，PNP型三极管V14的发射极与基极间连接有并联的电容C94和电阻R119，PNP型三极管V15的发射极与基极间连接有并联的电容C95和电阻R120；
NPN型三极管V12的发射极与基极间连接有并联的电容C152和电阻R234，NPN型三极管V13的发射极与基极间连接有并联的电容C153和电阻R235。
NPN型三极管V9的发射极与基极间连接有电容C98，NPN型三极管V11的发射极与基极间连接有电容C99。
NPN型三极管V9的基极通过电阻R114与所述其中一个IO口连接，电阻R114与对应IO口之间还连接有并联接地的电阻R11和电容C96；NPN型三极管V11的基极通过电阻R115与其中一个IO口连接，电阻R115与对应IO口之间还连接有并联接地的电阻R12和电容C196。
NPN型三极管V9的集电极串接有电阻R117，NPN型三极管V11的集电极串接有电阻R118。
本实施例中，如图3所示，继电器的两个控制触点间还连接有双向稳压管TVS。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种具有箝位功能的控制电路，所述控制电路包括输入端与MCU的IO口相连而输出端连接继电器的双稳态电路，其特征在于：
还包括设置在双稳态电路的两个输入端之间的箝位电路，所述箝位电路在与两个输入端分别相连的两个IO口均置高时将其中一个IO口输出的电平信号置低以使双稳态电路的输入信号不同时为1。
2.根据权利要求1所述控制电路，其特征在于：
所述箝位电路包括NPN型三极管V10，所述三极管V10的基极与其中一个输入端连接而集电极与另一个输入端连接且发射极接地。
3.根据权利要求2所述控制电路，其特征在于：
所述三极管V10的基极串联有电阻R116。
4.根据权利要求3所述控制电路，其特征在于：
所述双稳态电路包括两个PNP型三极管V14、V15以及四个NPN型三极管V9、V11、V12、V13，PNP型三极管V14的发射极连接双稳态电路的控制电源而集电极连接NPN型三极管V13的集电极且基极连接NPN型三极管V9的集电极，PNP型三极管V15的发射极连接控制电源而集电极连接NPN型三极管V12的集电极且基极连接NPN型三极管V11的集电极，NPN型三极管V12的发射极接地而基极接NPN型三极管V9的发射极，NPN型三极管V13的发射极接地而基极接NPN型三极管V11的发射极，NPN型三极管V9的基极接两个IO口的一个而NPN型三极管V11的基极接另一个，PNP型三极管V14和V15的集电极分别接继电器的两个控制触点。
5.根据权利要求4所述控制电路，其特征在于：
所述PNP型三极管V14的发射极与基极间连接有并联的电容C94和电阻R119，所述PNP型三极管V15的发射极与基极间连接有并联的电容C95和电阻R120。
6.根据权利要求5所述控制电路，其特征在于：
所述NPN型三极管V12的发射极与基极间连接有并联的电容C152和电阻R234，所述NPN型三极管V13的发射极与基极间连接有并联的电容C153和电阻R235。
7.根据权利要求6所述控制电路，其特征在于：
所述NPN型三极管V9的发射极与基极间连接有电容C98，所述NPN型三极管V11的发射极与基极间连接有电容C99。
8.根据权利要求7所述控制电路，其特征在于：
所述NPN型三极管V9的基极通过电阻R114与其中一个IO口连接，电阻R114与所述其中一个IO口之间还连接有并联接地的电阻R11和电容C96；所述NPN型三极管V11的基极通过电阻R115与另一个IO口连接，电阻R115与所述另一个IO口之间还连接有并联接地的电阻R12和电容C196。
9.根据权利要求8所述控制电路，其特征在于：
所述NPN型三极管V9的集电极串接有电阻R117，所述NPN型三极管V11的集电极串接有电阻R118。
10.根据权利要求1至9任一权利要求所述控制电路，其特征在于：
所述继电器的两个控制触点间连接有双向稳压管TVS。
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