CN110944423B - 一种自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路，包括自锁电路和快速解锁电路，所述的自锁电路与快速解锁电路相连，自锁电路的Vcc脚通过第五电阻与第二稳压二极管的负极相连，第二稳压二极管的正极与第二开关晶体管的发射极相连，第二开关晶体管的基极和发射极之间并联有第二电容和第六电阻,第三开关晶体管的集电极连接至第二开关晶体管的基极，第三开关晶体管的发射极和基极之间并联有第三电容和第七电阻,第三开关晶体管的基极还与PROTECT脚相连，第三开关晶体管的发射极还与GND脚相连；本发明既保留了自锁电路的自锁特性，又解决了输入断电之后自锁电路的解锁时间过长导致的不足。

Description

一种自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路
技术领域
本发明涉及的是电子产品保护电路技术领域，具体涉及一种自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路。
背景技术
电子产品几乎都会设计保护电路，很多保护电路都是采用自锁电路，但保护电路保护之后，自锁电路自身解锁需要的时间过长，输入断电之后，需要很长的间隔时间才能再次输入上电，否则输入上电后电路还是处于保护状态，很难适用于较多的特殊使用场景，而且生产效率低下（生产过程中测试保护特性时，需要等待时间或人工放电）。目前市场上的电子产品普遍采用的是Vcc添加放电电阻的方式来快速解锁保护状态，但即使Vcc添加放电电阻，由于电路特性导致其解锁时间也较长（通常很难低于20S），而且Vcc添加放电电阻会带来电路启动缓慢、效率降低等众多缺点。
综上所述，本发明设计了一种自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路，既保留了自锁电路的自锁特性，又解决了输入断电之后自锁电路的解锁时间过长导致的不足。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路，包括自锁电路和快速解锁电路，所述的自锁电路与快速解锁电路相连，所述的自锁电路包括第二开关晶体管、第三开关晶体管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容和第二稳压二极管，Vcc脚通过第五电阻与第二稳压二极管的负极相连，第二稳压二极管的正极与第二开关晶体管的发射极相连，第二开关晶体管的基极和发射极之间并联有第二电容和第六电阻, 第三开关晶体管的集电极连接至第二开关晶体管的基极，第三开关晶体管的发射极和基极之间并联有第三电容和第七电阻,第三开关晶体管的基极还与PROTECT脚相连，第三开关晶体管的发射极还与GND脚相连；所述的快速解锁电路包括第一电阻-第四电阻、第一电容、第一稳压二极管和第一开关晶体管，第一开关晶体管的集电极与自锁电路的第三开关晶体管的发射极相连，第一开关晶体管的集电极与基极之间并联有第四电阻、第一电容、第一稳压二极管，第一开关晶体管发射极与自锁电路的第二稳压二极管负极相连，第一开关晶体管基极通过依次串联的第三地租、第二电阻、第一电阻连接至Vin脚，所述的Vin脚连接电子产品直流输入的正极或交流输入经过整流之后的高压端。
作为优选，所述的Vcc脚连接电子产品的核心控制部位的电源供电端。
作为优选，所述的PROTECT连接电子产品的保护触发端。
作为优选，所述的GND脚连接电子产品的直流输入的负极或交流输入经过整流之后的公共端。
作为优选，所述的第一稳压二极管的稳压值大于Vcc脚的最大值，输入通电时第一开关晶体管的基极电压高于射极电压。
作为优选，所述的第二稳压二极管的稳压值小于Vcc脚的最小工作值与第二开关晶体管导通压降、第三开关晶体管导通阈值电压之和，避免自锁电路无法自锁及拉低Vcc电压值。
作为优选，所述的Vcc脚与第一开关晶体管的基极电压在上升的任意时刻， Vcc脚的电压总是低于第一开关晶体管的基极电压与第一开关晶体管的导通阈值电压之和。
作为优选，所述的第一开关晶体管、第二开关晶体管均为PNP开关晶体三极管，所述的第三开关晶体管为NPN开关晶体三极管，第五电阻为小阻值、能承受拉低Vcc电压时瞬间释放功率的电阻，Vin脚连接的电子产品直流输入的正极或交流输入经过整流之后的正高压端处无储能大容值电容（或是通过整流二极管通向储能大容值电容），Vin脚必须能快速体现输入电的状态，Vcc处有一定容值的储能、滤波电容。
本发明的有益效果：快速解锁，不需要添加放电电阻或进行人工放电，提高产品性能、降低产品成本及提高生产效率，可以做到使用自锁电路进行保护的电子产品发生自锁后，断电之后1S以内快速解锁；实用性强，成本低，易于推广使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的电路图；
图2为本发明应用在低压汞灯预热启动型电子镇流器上的原理图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：一种自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路，包括自锁电路A和快速解锁电路B，所述的自锁电路A与快速解锁电路B相连，所述的自锁电路A包括第二开关晶体管Q2、第三开关晶体管Q3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3和第二稳压二极管ZD2， Vcc脚通过第五电阻R5与第二稳压二极管ZD2的负极相连，第二稳压二极管ZD2的正极与第二开关晶体管Q2的发射极相连，第二开关晶体管Q2的基极和发射极之间并联有第二电容C2和第六电阻R6, 第三开关晶体管Q3的集电极连接至第二开关晶体管Q2的基极，第三开关晶体管Q3的发射极和基极之间并联有第三电容C3和第七电阻R7, 第三开关晶体管Q3的基极还与PROTECT脚相连，第三开关晶体管Q3的发射极还与GND脚相连；所述的快速解锁电路B包括第一电阻R1-第四电阻R4、第一电容C1、第一稳压二极管ZD1和第一开关晶体管Q1，第一开关晶体管Q1的集电极与自锁电路A的第三开关晶体管Q3的发射极相连，第一开关晶体管Q1的集电极与基极之间并联有第四电阻R4、第一电容C1、第一稳压二极管ZD1，第一开关晶体管Q1发射极与自锁电路A的第二稳压二极管ZD2负极相连，第一开关晶体管Q1基极通过依次串联的第三地租R3、第二电阻R2、第一电阻R1连接至Vin脚，所述的Vin脚连接电子产品直流输入的正极或交流输入经过整流之后的高压端。
本发明的工作原理：设定初始状态为输入电源通电、输出已工作（灯管已点亮，正常工作，自锁电路处于不工作、解锁状态，第一开关晶体管Q1、第二开关晶体管Q2、第三开关晶体管Q3均处于截止状态），假如此时输出断开，则异常保护触发电路动作并快速发出保护信号，PROTECT脚出现高电平，导致第三开关晶体管Q3导通电压，瞬间拉低第二开关晶体管Q2基极电压，第二开关晶体管Q2立即导通，然后快速拉低Vcc电压值至稍高于第二开关晶体管Q2导通压降、第三开关晶体管Q3导通基极电压、ZD2稳压值之和，该值低于半桥输出电路的核心控制芯片IC工作的最小工作电压值，导致半桥输出电路的核心控制芯片IC停止工作，在此过程中及半桥输出电路停止工作之后，由于输入电源还是通电状态，Vcc电压值一直维持在稍高于第二开关晶体管Q2导通压降、第三开关晶体管Q3导通基极电压、第二稳压二极管ZD2稳压值之和，故该自锁电路一直处于自锁状态，且第一开关晶体管Q1的基极电压一直维持在高于Vcc电压值的状态，故第一开关晶体管Q1继续保持截止状态；
此时电路各处状态为，输入电源通电，半桥输出电路停止工作，自锁电路自锁，Vcc电压值接近6V，第一开关晶体管Q1基极电压20V、处于截止状态，第二开关晶体管Q2、第三开关晶体管Q3导通，第二稳压二极管ZD2击穿；
当输入电源断开时，Vin 快速降低至0V，同时第一开关晶体管Q1的基极电压也快速下降，而由于Vcc处有大容值供电电容，导致Vcc电压值下降非常缓慢，当第一开关晶体管Q1的基极电压低于5.4V时，第一开关晶体管Q1立即导通，Vcc通过小阻值第五电阻R5快速放电至接近第一开关晶体管Q1的发射-基极导通压降电压值，远低于第二开关晶体管Q2导通压降、第三开关晶体管Q3导通状态基极维持电压、第二稳压二极管ZD2导通状态维持电压值之和，导致第二开关晶体管Q2、第三开关晶体管Q3截止，自锁电路解锁成功，在此之后，如果输入电源一直是断开状态，则Vcc一直缓慢放电，直至完全放完，在此过程中，当Vcc电压值不足以使第一开关晶体管Q1导通时，第一开关晶体管Q1截止；
此时电路各处状态为，输入电源断开，半桥输出电路停止工作，自锁电路解锁，Vcc电压值接近或为0V，第一开关晶体管Q1基极电压0V、处于截止状态，第二开关晶体管Q2、第三开关晶体管Q3截止，ZD2未击穿；
输入电源断开之后，立即把输出接上，然后再次让输入电源通电，输入电源断开与再次通电的间隔时间低于2S，Vin 快速升高，第一开关晶体管Q1基极电压也快速升高，并时刻高于Vcc电压值，处于截止状态，第二开关晶体管Q2、第三开关晶体管Q3也处于截止状态，当Vcc电压值升高至半桥输出电路核心控制芯片IC的启动电压值时，输出开始工作；
把上述解锁电路去掉之后，做如上同样的实验，在电子镇流器触发保护后，使输入电源断电，60S之后再次使输入电源通电，电子镇流器还是处于保护状态，输出不工作，两次实验的结果充分体现了本发明的优点。
实施例1：一种低压汞灯预热启动型电子镇流器的自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路；所述的电子镇流器电路由滤波电路EMI、整流电路RECTIFIER、功率因数校正电路APFC、半桥输出电路A1、异常保护触发电路B1与自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路组成，所述的半桥输出电路的供电端与所述的一种新的自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路的Vcc脚连接，所述的电路的公共端与所述的一种新的自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路的GND脚连接，所述的整流电路RECTIFIER的正高压端（相对于公共端）与所述的一种新的自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路的Vin脚连接，所述的异常保护触发电路的触发端与所述的一种新的自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路的PROTECT脚连接。
所述的一种新的自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路的Vcc脚连接所述的半桥输出电路的Vcc供电端用来控制半桥控制芯片IC，所述的一种新的自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路的Vin脚连接所述的RECTIFIER整流电路的正高压端（相对于公共端）用来采集输入电源信号，所述的一种新的自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路的PROTECT脚连接所述的异常保护触发电路的触发端用来采集保护信号；当异常保护触发电路发出保护信号时，第三开关晶体管Q3导通，瞬间拉低Q2基极电压，导致第二开关晶体管Q2导通，瞬间拉低Vcc电压至第二稳压二极管ZD2的稳压值、第二开关晶体管Q2集射极导通压降与第三开关晶体管Q3的基极导通电压之和，该电压值低于半桥控制芯片IC的最低工作电压，导致所述的半桥输出电路控制IC停止工作，灯管关闭即输出电路停止工作，如果此时输入电源还是连接的状态，则Vcc电压值一直维持在第二稳压二极管ZD2的稳压值、第二开关晶体管Q2集射极导通压降与第三开关晶体管Q3的基极导通电压之和，如果此时输入电源断开，Vin快速跌落，相应的Q1基极电压也快速降低，当Q1的射极电压高于基极电压后，第一开关晶体管Q1导通，快速将Vcc脚电压拉低，此时Vcc电压低于自锁电路的最低自锁触发电压，即自锁电路处于解锁状态，Vcc持续放电至低于第一开关晶体管Q1的射基极导通阈值电压，第一开关晶体管Q1截止。当输入电源再次快速接通后（间隔时间很短），Vin与Vcc快速升高，相应的第一开关晶体管Q1基极电压也快速升高，通过合理的设计，在上升的任意时刻第一开关晶体管Q1基极电压都高于Vcc与第一开关晶体管Q1导通阈值之和，且最终稳定的电压值也高于Vcc与第一开关晶体管Q1导通阈值之和，故第一开关晶体管Q1射极电压一直低于基极电压与导通阈值之和，一直保持截止状态，且自锁电路处于解锁状态，对电路的正常工作无影响，当Vcc上升至电子产品核心控制部位的工作阈值电压后开始工作。以上所述的ZD2稳压二极管的稳压值小于Vcc的最小工作值与第二开关晶体管Q2导通压降、第三开关晶体管Q3导通阈值电压之和，避免自锁电路无法自锁及拉低Vcc电压值，ZD1、ZD2为稳压二极管，第一开关晶体管Q1、第二开关晶体管Q2为PNP开关晶体三极管，第三开关晶体管Q3为NPN开关晶体三极管，第五电阻R5为小阻值、能承受拉低Vcc电压时瞬间释放功率的电阻，Vin脚连接的电子产品电路处无大容值电容、必须能快速体现输入电的状态，Vcc处有一定容值的储能、滤波电容。
所述的半桥输出电路的控制IC采用UBA2014芯片，其工作电压9.6-14V，启动电压12.4-13.6V，停止电压8.6-9.6V；
所述的Vcc脚为UBA2014芯片的供电，该处有47uf/25V的电解电容，配有供电电路；
所述的Vin脚为整流桥之后的脉动直流电压，由于输入电源的范围为99-305VAC，故其电压值为130-430V，接有470nF电容；
所述的PROTECT脚接异常保护触发电路的触发端，触发电压为Q3的导通阈值；
所述的GND为公共端；
所述的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3为1206封装的100K贴片电阻（市面上所有不同封装的电阻都可用，其作用为限流、分压，本实施例3个都选用1206贴片电阻，其阻值范围、封装尺寸、实际选用的个数与Vin关联，根据具体情况选择合适阻值、封装与个数）；
所述的第四电阻R4为0805封装的100K贴片电阻（市面上所有不同封装的电阻都可用，其作用为放电、分压，其阻值范围与第一电容C1的选择、Vcc值、解锁的设定时间关联，根据具体情况选择合适阻值与封装）；
所述的第七电阻R7为0805封装的56K贴片电阻（市面上所有不同封装的电阻都可用，其作用为放电、滤波，其阻值范围与第三电容C3的选择、第三开关晶体管Q3的导通阈值、PROTECT脚电压值的设置关联，根据具体情况选择合适阻值与封装）；
所述的第六电阻R6为0805封装的33K贴片电阻（市面上所有不同封装的电阻都可用，其作用为放电、滤波，其阻值范围与第二电容C2的选择、第二开关晶体管Q2的导通阈值关联，根据具体情况选择合适阻值与封装）；
所述的第五电阻R5为0805封装的10Ω贴片电阻（市面上所有不同封装的电阻都可用，其作用为限流、拉低Vcc值，其阻值范围与半桥输出电路的核心控制芯片IC的停止工作电压值、第一开关晶体管Q1的选择关联，其封装与Vcc被拉低时释放的能量关联，根据具体情况选择合适阻值与封装）；
所述的第一电容C1为0805封装的1uf贴片电容（市面上所有不同封装的电容都可用，其作用为滤波，其封装与Vcc值、第一稳压二极管ZD1的选择关联，其容值与解锁的设定时间关联，根据具体情况选择合适容值与封装）；
所述的第二电容C2为0805封装的10nf贴片电容（市面上所有不同封装的电容都可用，其作用为滤波，其容值范围不定，根据具体情况选择合适容值与封装）；
所述的第三电容C3为0805封装的100nf贴片电容（市面上所有不同封装的电容都可用，其作用为滤波，其容值范围不定，根据具体情况选择合适容值与封装）；
所述的第一开关晶体管Q1为PNP型的低频小功率硅管8550（其作用为开关，考虑频率与功率、触发电压电流、耐电压耐电流能力的情况下根据具体情况选择合适的开关管）；
所述的第二开关晶体管Q2为PNP型的低频小功率硅管8550（其作用为开关，考虑频率与功率、触发电压电流、耐电压耐电流能力的情况下根据具体情况选择合适的开关管）；
所述的第三开关晶体管Q3为NPN型的低频小功率硅管9013（其作用为开关，考虑频率与功率、触发电压电流、耐电压耐电流能力的情况下根据具体情况选择合适的开关管）；
所述的第一稳压二极管ZD1为BZV55-C20稳压管（其作用为限压、稳压，其稳压值取值范围与第一电阻R1阻值、第二电阻R2阻值、第三电阻R3阻值、第四电阻R4阻值、Vin电压值、Vcc电压值的选择关联，其值小于Vin*R4/（R1+R2+R3+R4），考虑电压、频率与功率的情况下根据具体情况选择合适的稳压管）；
所述的第二稳压二极管ZD2为BZV55-C5V1稳压管（其作用为限压，其稳压值取值范围与第二Q2导通压降、Q3导通阈值电压、Vcc电压值的选择关联，其值小于Q2导通压降、Q3导通阈值电压、Vcc最小工作电压值之和，考虑电压、频率与功率的情况下根据具体情况选择合适的稳压管）。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路，其特征在于，包括自锁电路(A)和快速解锁电路(B)，所述的自锁电路(A)与快速解锁电路(B)相连，所述的自锁电路(A)包括第二开关晶体管(Q2)、第三开关晶体管(Q3)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第二电容(C2)、第三电容(C3)和第二稳压二极管(ZD2)，Vcc脚通过第五电阻(R5)与第二稳压二极管(ZD2)的负极相连，第二稳压二极管(ZD2)的正极与第二开关晶体管(Q2)的发射极相连，第二开关晶体管(Q2)的基极和发射极之间并联有第二电容(C2)和第六电阻(R6), 第三开关晶体管(Q3)的集电极连接至第二开关晶体管(Q2)的基极，第三开关晶体管(Q3)的发射极和基极之间并联有第三电容(C3)和第七电阻(R7), 第三开关晶体管(Q3)的基极还与PROTECT脚相连，第三开关晶体管(Q3)的发射极还与GND脚相连；所述的快速解锁电路(B)包括第一电阻(R1)-第四电阻(R4)、第一电容(C1)、第一稳压二极管(ZD1)和第一开关晶体管(Q1)，第一开关晶体管(Q1)的集电极与自锁电路(A)的第三开关晶体管(Q3)的发射极相连，第一开关晶体管(Q1)的集电极与基极之间并联有第四电阻(R4)、第一电容(C1)、第一稳压二极管(ZD1)，第一开关晶体管(Q1)发射极与自锁电路(A)的第二稳压二极管(ZD2)负极相连，第一开关晶体管(Q1)基极通过依次串联的第三电阻(R3)、第二电阻(R2)、第一电阻(R1)连接至Vin脚，所述的Vin脚连接电子产品直流输入的正极或交流输入经过整流之后的高压端；所述的Vcc脚连接电子产品的核心控制部位的电源供电端；所述的PROTECT连接电子产品的保护触发端；所述的第一稳压二极管(ZD1)的稳压值大于Vcc脚的最大值，输入通电时第一开关晶体管(Q1)的基极电压高于射极电压；所述的第二稳压二极管(ZD2)的稳压值小于Vcc脚的最小工作值与第二开关晶体管(Q2)导通压降、第三开关晶体管(Q3)导通阈值电压之和，避免自锁电路无法自锁及拉低Vcc电压值；所述的Vcc脚与第一开关晶体管(Q1)的基极电压在上升的任意时刻，Vcc脚的电压总是低于第一开关晶体管(Q1)的基极电压与第一开关晶体管(Q1)的导通阈值电压之和；所述的第一开关晶体管(Q1)、第二开关晶体管(Q2)均为PNP开关晶体三极管，所述的第三开关晶体管(Q3)为NPN开关晶体三极管，第五电阻(R5)为小阻值、能承受拉低Vcc电压时瞬间释放功率的电阻，Vin脚连接的电子产品直流输入的正极或交流输入经过整流之后的正高压端处无储能大容值电容。
2.根据权利要求1所述的一种自锁电路及其相匹配的发生自锁后的快速解锁电路，其特征在于，所述的GND脚连接电子产品的直流输入的负极或交流输入经过整流之后的公共端。
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