CN111342824A - 一种大电流快速电子开关 - Google Patents

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CN111342824A CN202010422407.9A CN202010422407A CN111342824A CN 111342824 A CN111342824 A CN 111342824A CN 202010422407 A CN202010422407 A CN 202010422407A CN 111342824 A CN111342824 A CN 111342824A
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Abstract

本发明公开了一种大电流快速电子开关，包括：电源模块、高速光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻、跟随三极管、二极管、加速三极管、第一MOSFET管、第二MOSFET管、第一开关节点和第二开关节点。通过第一MOSFET管和第二MOSFET管构成电流通路，使得电子开关具有很好的大电流特性。与此同时，利用电源模块、高速光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻、跟随三极管、二极管和加速三极管组成针对第一MOSFET管和第二MOSFET管的驱动回路，解决了第一MOSFET管和第二MOSFET管开关动作较慢的问题。从而使得本电子开关具有大电流和快速的特性。本发明主要用于开关技术领域。

Description

一种大电流快速电子开关
技术领域
本发明涉及开关技术领域，特别涉及一种大电流快速电子开关。
背景技术
在电子电路设计应用中，需要电子开关，这种开关主要是通过光电隔离的方式来实现隔离。但是现有的电子开关存在这么一种矛盾的情况，即速度与通过电流之间的矛盾。当电子开关速度高时，其的通过电流则很难做到大电流。因此，行业内亟需寻找出一种速度高且可以通过大电流的电子开关。
发明内容
本发明的目的是提供一种大电流快速电子开关，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种大电流快速电子开关，包括：
电源模块、高速光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻、跟随三极管、二极管、加速三极管、第一MOSFET管、第二MOSFET管、第一开关节点和第二开关节点；
所述电源模块设有正电压端和负电压端；
所述高速光耦设有：输入端、输出端和放大器，所述输入端和输出端通过光信号隔离，所述输入端的输入电平经过放大器后由输出端输出；
所述输出端通过第一电阻与跟随三极管的基极连接，跟随三极管的发射极与正电压端连接；
跟随三极管的集电极与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端分别与二极管的阳极、第三电阻的一端和加速三极管的基极连接，所述二极管的阴极分别与加速三极管的发射极、第一MOSFET管的栅极、第二MOSFET管的栅极连接，所述加速三极管的集电极分别与第三电阻的另一端、第一MOSFET管的源极、第二MOSFET管的源极和负电压端连接；
所述第一MOSFET管的漏极与所述第一开关节点连接，所述第二MOSFET管的漏极与所述第二开关节点连接；
所述跟随三极管被配置为：当所述输出端输出低电平时，所述跟随三极管的发射极和集电极之间导通，当所述输出端输出高电平时，所述跟随三极管的发射极和集电极之间截止；
所述加速三极管被配置为：在跟随三极管的发射极和集电极之间截止时，加速三极管的发射极和集电极之间导通；在跟随三极管的发射极和集电极之间导通时，加速三极管的发射极和集电极之间截止。
进一步，所述跟随三极管的为PNP三极管。
进一步，所述加速三极管为PNP三极管。
进一步，所述电源模块的型号为B2405S-2W。
进一步，所述正电压端与地之间连接有滤波电容。
进一步，所述负电压端与地之间连接有滤波电容。
本发明的有益效果是：通过第一MOSFET管和第二MOSFET管构成电流通路，使得电子开关具有很好的大电流特性。与此同时，利用电源模块、高速光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻、跟随三极管、二极管和加速三极管组成针对第一MOSFET管和第二MOSFET管的驱动回路，解决了第一MOSFET管和第二MOSFET管开关动作较慢的问题。从而使得本电子开关具有大电流和快速的特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本快速电子电子开关的电路原理图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参考图1，一种大电流快速电子开关，包括：电源模块100、高速光耦200、第一电阻101、第二电阻102、第三电阻103、跟随三极管201、二极管301、加速三极管202、第一MOSFET管401、第二MOSFET管402、第一开关节点300和第二开关节点400；所述电源模块100设有正电压端110和负电压端120；所述高速光耦200设有：输入端210、输出端220和放大器，所述输入端210和输出端220通过光信号隔离，所述输入端210的输入电平经过放大器后由输出端220输出；所述输出端220通过第一电阻101与跟随三极管201的基极连接，跟随三极管201的发射极与正电压端110连接；跟随三极管201的集电极与第二电阻102的一端连接，第二电阻102的另一端分别与二极管301的阳极、第三电阻103的一端、加速三极管202的基极连接，所述二极管301的阴极分别与加速三极管202的发射极、第一MOSFET管401的栅极、第二MOSFET管402的栅极连接，所述加速三极管202的集电极分别与第三电阻103的另一端、第一MOSFET管401的源极、第二MOSFET管402的源极和负电压端120连接；所述第一MOSFET管401的漏极与所述第一开关节点300连接，所述第二MOSFET管402的漏极与所述第二开关节点400连接。
其中，所述跟随三极管201被配置为：当所述输出端220输出低电平时，所述跟随三极管201的发射极和集电极之间导通，当所述输出端220输出高电平时，所述跟随三极管201的发射极和集电极之间截止。
所述加速三极管202被配置为：在跟随三极管201的发射极和集电极之间截止时，加速三极管202的发射极和集电极之间导通；在跟随三极管201的发射极和集电极之间导通时，加速三极管202的发射极和集电极之间截止。
本实施例采用的是型号为B2405S-2W的电源模块100，所述跟随三极管201的为PNP三极管，所述加速三极管202为PNP三极管。在电源模块100中，vin输入+12V电压，out1连接正电压端110并输出+5V电压，out2连接负电压端120并输出-5V电压。
当高速光耦200的输入端210输入低电平时，高速光耦200的输出端220输出低电平，该低电平通过第一电阻101作用在跟随三极管201的基极，跟随三极管201的发射极和集电极之间导通，加速三极管202的发射极和集电极之间截止，故正电压端110的+5V电压依次通过第二电阻102、二极管301并作用在第一MOSFET管401和第二MOSFET管402的栅极中。此时，负电压端120的-5V电压作用在第一MOSFET管401和第二MOSFET管402的源极中，使得第一MOSFET管401和第二MOSFET管402的栅源极之间的形成10V的电压差，该电压差远大于第一MOSFET管401和第二MOSFET管402的门限电压，故使得第一MOSFET管401和第二MOSFET管402的漏源极迅速导通，从而使得第一开关节点300和第二开关节点400连通。
当高速光耦200的输入端210输入高电平时，高速光耦200的输出端220通过放大器将该高电平放大，并输出高电平，该高电平的幅值高于输入端210输入的高电平幅值。在输出端220如此高幅值的高电平的作用下，跟随三极管201的发射极和集电极之间迅速截止。当跟随三极管201的发射极和集电极之间截止时，加速三极管202的发射极和集电极之间导通。将第一MOSFET管401和第二MOSFET管402的栅极的电平迅速拉低，使得第一MOSFET管401和第二MOSFET管402的栅源极电压差迅速降低到小于门限电压，第一MOSFET管401和第二MOSFET管402迅速截止，从而使得第一开关节点300和第二开关节点400断开。
通过测试，本实施例的电子开关的开关速度可以做到1μs，相对于现有的继电器或者其他光电开关的ms级别，本电子开关的开关速度具有很大的优势。同时，由于采用第一MOSFET管401和第二MOSFET管402作为电流通路，使得本电子开关具有很好的大电流特性。
本电子开关通过第一MOSFET管401和第二MOSFET管402构成电流通路，使得电子开关具有很好的大电流特性。与此同时，利用电源模块100、高速光耦200、第一电阻101、第二电阻102、第三电阻103、跟随三极管201、二极管301和加速三极管202组成针对第一MOSFET管401和第二MOSFET管402的驱动回路，解决了第一MOSFET管401和第二MOSFET管402开关动作较慢的问题。从而使得本电子开关具有大电流和快速的特性。
在一些优选的实施例中，所述正电压端110与地之间连接有滤波电容。所述负电压端120与地之间连接有滤波电容。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种大电流快速电子开关，其特征在于，包括：电源模块、高速光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻、跟随三极管、二极管、加速三极管、第一MOSFET管、第二MOSFET管、第一开关节点和第二开关节点；
所述电源模块设有正电压端和负电压端；
所述高速光耦设有：输入端、输出端和放大器，所述输入端和输出端通过光信号隔离，所述输入端的输入电平经过放大器后由输出端输出；
所述输出端通过第一电阻与跟随三极管的基极连接，跟随三极管的发射极与正电压端连接；
跟随三极管的集电极与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端分别与二极管的阳极、第三电阻的一端和加速三极管的基极连接，所述二极管的阴极分别与加速三极管的发射极、第一MOSFET管的栅极、第二MOSFET管的栅极连接，所述加速三极管的集电极分别与第三电阻的另一端、第一MOSFET管的源极、第二MOSFET管的源极和负电压端连接；
所述第一MOSFET管的漏极与所述第一开关节点连接，所述第二MOSFET管的漏极与所述第二开关节点连接；
所述跟随三极管被配置为：当所述输出端输出低电平时，所述跟随三极管的发射极和集电极之间导通，当所述输出端输出高电平时，所述跟随三极管的发射极和集电极之间截止；
所述加速三极管被配置为：在跟随三极管的发射极和集电极之间截止时，加速三极管的发射极和集电极之间导通；在跟随三极管的发射极和集电极之间导通时，加速三极管的发射极和集电极之间截止。
2.根据权利要求1所述的一种大电流快速电子开关，其特征在于：所述跟随三极管的为PNP三极管。
3.根据权利要求1所述的一种大电流快速电子开关，其特征在于：所述加速三极管为PNP三极管。
4.根据权利要求1所述的一种大电流快速电子开关，其特征在于：所述电源模块的型号为B2405S-2W。
5.根据权利要求1所述的一种大电流快速电子开关，其特征在于：所述正电压端与地之间连接有滤波电容。
6.根据权利要求1所述的一种大电流快速电子开关，其特征在于：所述负电压端与地之间连接有滤波电容。
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