CN116031104A - 一种直流双极性切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流双极性切换装置，特点是包括前置驱动保护电路模块和双继电器工作模块，前置驱动保护电路模块包括信号发生器、电阻R1、电阻R2、三极管Q1和二极管D1，信号发生器与电阻R1连接，电阻R1分别与三极管Q1的基极和电阻R2连接，三极管Q1的集电极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极连接控制电压；双继电器工作模块包括连接在二极管D1的正极和负极之间的第一继电器和第二继电器，第一继电器与第二继电器交错相接，第一继电器与第二继电器之间设置有第一电压输出端和第二电压输出端，第一电压输出端与第二电压输出端之间连接待测电子产品，优点是减小电源输入端对EMC测试结果的影响且体积小，成本低。

Description

一种直流双极性切换装置

技术领域

本发明涉及一种直流双极性切换装置。

背景技术

由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而其中多数要求提供稳定的直流电压或电流。直流电源可以用来在研究单位、实验室作为可调电源或是在生产线上作为产品寿命试验的固定电源，也可用于工矿企业、电解、电镀、充电设备及相关领域。直流电源在电源技术中占有十分重要的地位。目前使用的双极性电源可输出正极性或负极性电压、也可吸收或供应电流。 由于功能全面，内部会使用开关电源，运算放大器等各种部件，但开关电源具有纹波大、精度不够高、有高频辐射干扰、使用场合不够广等缺点。

EMC测试又叫做电磁兼容（EMC），指的是对电子产品在电磁场方面干扰大小（EMI）和抗干扰能力（EMS）的综合评定，是产品质量最重要的指标之一，电磁兼容的测量由测试场地和测试仪器组成。目前使用的双极性电源会对EMC测试中辐射骚扰，传导骚扰的造成很大的背景噪声干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种减小电源输入端对EMC测试结果的影响且体积小，成本低的直流双极性切换装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种直流双极性切换装置，包括前置驱动保护电路模块和双继电器工作模块，所述的前置驱动保护电路模块包括直流方波的信号发生器、电阻R1、电阻R2、三极管Q1和二极管D1，所述的信号发生器与所述的电阻R1的一端连接，所述的电阻R1的另一端分别与所述的三极管Q1的基极和所述的电阻R2的一端连接，所述的电阻R2的另一端接地，所述的三极管Q1的发射极接地，所述的三极管Q1的集电极与所述的二极管D1的正极连接，所述的二极管D1的负极连接控制电压；所述的双继电器工作模块包括第一继电器和第二继电器，所述的第一继电器和所述的第二继电器分别连接在所述的二极管D1的正极和负极之间，所述的第一继电器的常开端与所述的第二继电器的常闭端相接且相接的管路上设置有第一电压输出端，所述的第一继电器的常闭端与所述的第二继电器的常开端相接且相接的管路上设置有第二电压输出端，所述的第一电压输出端与所述的第二电压输出端之间连接待测电子产品。

优选的，所述的第一电压输出端与所述的第二电压输出端之间设置有用于延长极性切换时间的延时模块。

优选的，所述的延时模块包括电阻R3、电阻R4、二极管D2、二极管D4、二极管D5、电容C1以及电阻R3′、电阻R4′、二极管D2′、二极管D4′、二极管D5′、电容C1′；所述的第一电压输出端分别与所述的电阻R3的一端、所述的电阻R4的一端和所述的二极管D5的正极连接，所述的电阻R4的另一端与所述的二极管D2的负极连接，所述的二极管D2的正极、所述的R3的另一端和所述的电容C1的一端分别与所述的三极管Q2的基极连接，所述的电容C1的另一端与所述的三极管Q2的发射极连接，所述的三极管Q2的发射极接地，所述的三极管Q2的集电极与所述的二极管D4的正极连接，所述的二极管D5的负极和所述的二极管D4的负极分别与所述的待测电子产品连接；所述的第二电压输出端分别与所述的电阻R3′的一端、所述的电阻R4′的一端和所述的二极管D5′的正极连接，所述的电阻R4′的另一端与所述的二极管D2′的负极连接，所述的二极管D2′的正极、所述的R3′的另一端和所述的电容C1′的一端分别与所述的三极管Q2′的基极连接，所述的电容C1′的另一端与所述的三极管Q2′的发射极连接，所述的三极管Q2′的发射极接地，所述的三极管Q2′的集电极与所述的二极管D4′的正极连接，所述的二极管D5′的负极和所述的二极管D4′的负极分别与所述的待测电子产品连接。

优选的，所述的待测电子产品上连接有用于提供电压的直流电源。

优选的，所述的直流电源上设置有紧急开关。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开了一种直流双极性切换装置，当直流方波的信号发生器发送的时间脉冲信号处于高电平时，三极管Q1的基极通电，集电极与发射极导通，控制电压Vcc导通，双继电器处于吸合状态。当时间脉冲信号处于低电平，三极管Q1截止，集电极与发射极开路，控制电压Vcc处于断路状态，双继电器处于非吸合状态。所以，只要控制脉冲信号的周期频率，即可控制继电器输出的正负极转换。该装置利用机械继电器切换电压极性，减小电源输入端对测试结果的影响，该装置体积小，成本低。

附图说明

图1为本发明直流双极性切换装置的结构示意图；

图2为本发明延迟模块结构示意图；

图3为采用本发明直流双极性切换装置的测试装置示意图；

图4为采用普通双极性电源的测试装置示意图；

图5为采用本发明直流双极性切换装置的测试装置的EMC背景噪声测试结果；

图6为采用普通双极性电源的测试装置示意图的EMC背景噪声测试结果。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一、具体实施例

一种直流双极性切换装置，如图1所示，包括前置驱动保护电路模块1和双继电器工作模块2，前置驱动保护电路模块1包括直流方波的信号发生器3、电阻R1、电阻R2、三极管Q1和二极管D1，直流方波的信号发生器3与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与三极管Q1的基极和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极连接控制电压Vcc；电阻R1和电阻R2为限流保护电阻，限制电流保护三极管Q1的基极。二极管D1的负极连结控制电压Vcc，阻断继电器的控制电压Vcc直接进入三极管Q1的集电极，而是通过途经两个继电器线圈，进入三极管Q1的集电极，从而达到控制继电器通断。相较于控制电压Vcc直接以方波模式控制继电器的优点在于，此前置电路在控制电压Vcc高低电平切换时，可大幅度减少变化瞬间的脉冲对于继电器过冲和反冲电压电流，保护继电器性能，减少电压电流瞬变时产生的对外骚扰。

双继电器工作模块2包括第一继电器4和第二继电器5，第一继电器4和第二继电器5分别连接在二极管D1的正极和负极之间，第一继电器4的常开端与第二继电器5的常闭端相接且相接的管路上设置有第一电压输出端Vout1，第一继电器4的常闭端与第二继电器5的常开端相接且相接的管路上设置有第二电压输出端Vout2，第一输出电压Vout1与第二输出电压Vout2之间连接待测电子产品6。

二、具体实施例

一种直流双极性切换装置，如图1和图2所示，第一电压输出端Vout1与第二电压输出端Vout2之间还设置有用于延长极性切换时间的延时模块7。

延时模块7包括电阻R3、电阻R4、二极管D2、二极管D4、二极管D5、电容C1以及电阻R3′、电阻R4′、二极管D2′、二极管D4′、二极管D5′、电容C1′；第一电压输出端Vout1分别与电阻R3的一端、电阻R4的一端和二极管D5的正极连接，电阻R4的另一端与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极、R3的另一端和电容C1的一端分别与三极管Q2的基极连接，电容C1的另一端与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与二极管D4的正极连接，二极管D5的负极和二极管D4的负极分别与待测电子产品6连接；第二电压输出端Vout2分别与电阻R3′的一端、电阻R4′的一端和二极管D5′的正极连接，电阻R4′的另一端与二极管D2′的负极连接，二极管D2′的正极、R3′的另一端和电容C1′的一端分别与三极管Q2′的基极连接，电容C1′的另一端与三极管Q2′的发射极连接，三极管Q2′的发射极接地，三极管Q2′的集电极与二极管D4′的正极连接，二极管D5′的负极和二极管D4′的负极分别与待测电子产品6连接。

一般情况下，第一电压输出端Vout1与第二电压输出端Vout2可直接分别连接待测电子产品6的正负极即可正常，但当个别样品，继电器切换极性后，可能导致继电器输出口短路，因此可考虑增加延时模块7，通过延时功能，使继电器切换极性时有充足的重置时间。

延时模块7用于防止第一继电器4和第二继电器5切换时对连接的待测电子产品6产生瞬时短路，过冲的延时电路，可根据实际情况调整电容大小来更变延时时间，可在需要的情况下使用，非必要模块。左右两边为对称电路，元器件功能一致。C1为充放电电容，通过改变其容值大小可调节延时时间，R3为高阻值的电阻，限流保护二极管，R4为电容放电时的消耗部件，D2,D4,D5二极管为防止反向电流器件，确保切换极性后电路不发生瞬间过载情况。

工作原理，当第一电压输出端Vout1高电压，第二电压输出端Vout2为0电压时，电容C1充电，样品处于未通电状态，当电容C1充满电时，三极管Q2的基极通电，三极管Q2的集电极和发射极导通，样品正常开始工作。当进行极性切换后，即第二电压输出端Vout2高电压，第一电压输出端Vout1为0电压时，电容C1放电，二极管D2导通，残留电压通过第一电压输出端Vout1释放，与此同时，右半边开始电容C1’开始同步充电，三极管Q2′延时导通，从而保护被测的待测电子产品6和继电器输出端不被瞬间短路。

三、对比试验

图3为采用本发明直流双极性切换装置的测试装置示意图，待测电子产品6上连接有直流电源，供电电压12V，负载使用50Ω电阻，测试结果如图5所示。

图4为采用普通双极性电源的测试装置示意图，供电电压12V，负载使用50Ω电阻，测试结果如图6所示。

根据图5和图6比对结果可知，该装置采用本发明直流双极性切换装置可减小电源输入端对测试结果的影响，对外骚扰更小。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种直流双极性切换装置，其特征在于：包括前置驱动保护电路模块和双继电器工作模块，所述的前置驱动保护电路模块包括直流方波的信号发生器、电阻R1、电阻R2、三极管Q1和二极管D1，所述的信号发生器与所述的电阻R1的一端连接，所述的电阻R1的另一端分别与所述的三极管Q1的基极和所述的电阻R2的一端连接，所述的电阻R2的另一端接地，所述的三极管Q1的发射极接地，所述的三极管Q1的集电极与所述的二极管D1的正极连接，所述的二极管D1的负极连接控制电压；所述的双继电器工作模块包括第一继电器和第二继电器，所述的第一继电器和所述的第二继电器分别连接在所述的二极管D1的正极和负极之间，所述的第一继电器的常开端与所述的第二继电器的常闭端相接且相接的管路上设置有第一电压输出端，所述的第一继电器的常闭端与所述的第二继电器的常开端相接且相接的管路上设置有第二电压输出端，所述的第一电压输出端与所述的第二电压输出端之间连接待测电子产品。

2.根据权利要求1所述的一种直流双极性切换装置，其特征在于：所述的第一电压输出端与所述的第二电压输出端之间设置有用于延长极性切换时间的延时模块。

3.根据权利要求2所述的一种直流双极性切换装置，其特征在于：所述的延时模块包括电阻R3、电阻R4、二极管D2、二极管D4、二极管D5、电容C1以及电阻R3′、电阻R4′、二极管D2′、二极管D4′、二极管D5′、电容C1′；所述的第一电压输出端分别与所述的电阻R3的一端、所述的电阻R4的一端和所述的二极管D5的正极连接，所述的电阻R4的另一端与所述的二极管D2的负极连接，所述的二极管D2的正极、所述的R3的另一端和所述的电容C1的一端分别与所述的三极管Q2的基极连接，所述的电容C1的另一端与所述的三极管Q2的发射极连接，所述的三极管Q2的发射极接地，所述的三极管Q2的集电极与所述的二极管D4的正极连接，所述的二极管D5的负极和所述的二极管D4的负极分别与所述的待测电子产品连接；所述的第二电压输出端分别与所述的电阻R3′的一端、所述的电阻R4′的一端和所述的二极管D5′的正极连接，所述的电阻R4′的另一端与所述的二极管D2′的负极连接，所述的二极管D2′的正极、所述的R3′的另一端和所述的电容C1′的一端分别与所述的三极管Q2′的基极连接，所述的电容C1′的另一端与所述的三极管Q2′的发射极连接，所述的三极管Q2′的发射极接地，所述的三极管Q2′的集电极与所述的二极管D4′的正极连接，所述的二极管D5′的负极和所述的二极管D4′的负极分别与所述的待测电子产品连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种直流双极性切换装置，其特征在于：所述的待测电子产品上连接有用于提供电压的直流电源。

5.根据权利要求4所述的一种直流双极性切换装置，其特征在于：所述的直流电源上设置有紧急开关。

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