CN204804501U - 一种电子锁驱动保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电子锁驱动保护电路，包括MCU、第一至第二误动作防护电路、第一至第二隔离电路、MOS管开关电路、三极管开关电路、限流电阻、电子锁电路，所述MCU的第一输出端经第一误动作防护电路、第一隔离电路、MOS管开关电路连接至所述电子锁电路，MCU的第二输出端经第二误动作防护电路、第二隔离电路、三极管开关电路、限流电阻连接至所述电子锁电路。本实用新型采用普通的电阻、电容、光电开关、双极性晶体管、绝缘栅型MOS管组成的简单电路，即电子锁驱动控制、上电保护及误动作问题；和现有的方案对比，有成本低，可靠性、通用性强的优势。

Description

一种电子锁驱动保护电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子系统开关管驱动应用及保护领域，特别是一种电子锁驱动保护电路。

背景技术

现有电子锁线圈L驱动电流比较大（1A以上）直接长时间用大电流驱动保持闭锁，会严重影响电子锁的使用寿命且易损坏，电子锁的驱动电压均大于控制芯片（MCU）电源电压，不进行隔离会影响控制芯片的性能，可能造成死机或误动作甚至损坏控制芯片（MCU）等严重后果；同时现在多数MCU存在一个硬性问题，在上下电过程中，其IO引脚为不确定状态，可能会输出一小段高电平脉冲信号，也可能会造成电子锁的控制异常。现有电子锁驱动电路对电子锁上电保护及防止误动作保护电路复杂或通用性比较差。

发明内容

本实用新型的目的在于针对电子锁驱动控制、上电保护以及误动作问题，提供一种电子锁驱动保护电路，该电路成本低，可靠性、通用性较强。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种电子锁驱动保护电路，包括一MCU，还包括第一至第二误动作防护电路、第一至第二隔离电路、MOS管开关电路、三极管开关电路、限流电阻、电子锁电路，所述MCU的第一输出端经第一误动作防护电路、第一隔离电路、MOS管开关电路连接至所述电子锁电路的第一输入端，MCU的第二输出端经第二误动作防护电路、第二隔离电路、三极管开关电路、限流电阻连接至所述电子锁电路的第二输入端。

在本实用新型一实施例中，所述第一误动作防护电路包括第一至第二电阻、第一电容和第一三极管；所述第一电阻的一端与所述MCU的第一输出端连接，第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端、第一电容的一端、第一三极管的基极连接，第二电阻的另一端、第一电容的另一端与第一三极管的发射极相连接至GND端，第一三极管的集电极作为第一误动作防护电路的输出端连接至所述第一隔离电路的输入端。

在本实用新型一实施例中，所述第二误动作防护电路包括第三至第四电阻、第二电容和第二三极管；所述第三电阻的一端与所述MCU的第二输出端连接，第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端、第二电容的一端、第二三极管的基极连接，第四电阻的另一端、第二电容的另一端与第二三极管的发射极相连接至GND端，第二三极管的集电极作为第二误动作防护电路的输出端连接至所述第二隔离电路的输入端。

在本实用新型一实施例中，所述第一隔离电路包括第五至第六电阻、第一光电开关；所述第一光电开关发光器件的阴极与所述第一三极管的集电极连接，第一开关发光器件的阳极经第五电阻连接至第一工作电源，第一开关发光器件接收器件的集电极经第六电阻连接至第二工作电源，第一光电开关接收器件的发射极连接至所述MOS管开关电路。

在本实用新型一实施例中，所述第二隔离电路包括第七至第八电阻、第二光电开关；所述第二光电开关发光器件的阴极与所述第二三极管的集电极连接，第二开关发光器件的阳极经第七电阻连接至第一工作电源，第二开关发光器件接收器件的集电极经第八电阻连接至第二工作电源，第二光电开关接收器件的发射极连接至所述三极管开关电路。

在本实用新型一实施例中，所述MOS管开关电路包括MOS管和第九电阻，所述第九电阻的一端与MOS管的栅极相连接至所述第一光电开关接收器件的发射极，第九电阻的另一端与MOS管的源极相连接至GND端，MOS管的漏极与所述电子锁电路的第一输入端连接。

在本实用新型一实施例中，所述三极管开关电路包括第十电阻、第三三极管；所述第十电阻的一端与第三三极管的基极相连接至所述第二光电开关接收器件的发射极，第十电阻的另一端与第三三极管的发射极相连接至GND端，第三三极管的集电极经所述限流电阻连接至所述电子锁电路的第二输入端。

在本实用新型一实施例中，所述三极管开关电路包括第十电阻、第三电容、第三三极管；所述第十电阻的一端、第三电容的一端与第三三极管的基极相连接至所述第二光电开关接收器件的发射极，第十电阻的另一端、第三电容的另一端与第三三极管的发射极相连接至GND端，第三三极管的集电极经所述限流电阻连接至所述电子锁电路的第二输入端。

在本实用新型一实施例中，所述电子锁电路由电子锁和二极管组成；所述二极管用以防止在所述MOS管开关电路的MOS管、三极管开关电路的三极管关断时，继电器线圈产生高压，而击穿MOS管、三极管。

在本实用新型一实施例中，所述第一工作电源为MCU工作电源，第二工作电源为电子锁工作电源。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型充分利用双极性晶体管PN结特性，对MCU上电时影响电子锁误动作进行防护，和现有技术相比，降低了电路复杂性以及电路元件体积、成本；

2、采用光电开关将MCU控制系统进行隔离，既简化了电路，又提高了系统的稳定性和可靠性，避免外部干扰MCU控制系统；

3、电子锁闭锁之后，长时间大电流进行保持闭锁状态，会严重影响电子锁的使用寿命且易损坏，而电子锁除了产生闭锁动作时需要1A以上的大电流外，闭锁后进行保持，几十毫安就可满足需求，本实用新型在电子锁闭锁后，会自动降低电子锁保持电流，对电子锁上电保护，和现有技术相比增强了电子锁的长期使用稳定性、可靠性以及使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型电路原理框图。

图2是本实用新型电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

如图1所示，本实用新型的一种电子锁驱动保护电路由第一误动作防护电路1，第二误动作防护电路2、第一隔离电路3、第二隔离电路4、MOS管开关电路5、三极管开关电路6、限流电阻7、电子锁电路8和MCU9组成。

如图2所示，本实用新型的电子锁驱动保护电路，其各部分电路器件构成如下：第一路CTR1：第一误动作防护电路由电阻R1、R2、电容C1及三极管Q1组成；第一隔离电路由电阻R5、R6和光电开关IC1组成；MOS管开关电路由电阻R9、MOS管Q3组成；第二路CTR2：第二误动作防护电路由电阻R3、R4、电容C2及三极管Q2组成；第二隔离电路有电阻R7、R8和光电开关IC2组成；三极管开关电路由电阻R10、电容C3（或可删除C3）、三极管Q4组成；限流电阻为R11；电子锁电路由RLY1A和二极管D1组成。

二极管D1的作用，开关管Q3、Q4关闭时，防止继电器线圈产生高压，击穿Q3、Q4。

本实用新型的工作原理概况如下：当电子锁进行闭锁动作时，MCU控制信号CTR1、CTR2均输出高电平，则隔离电路、后级的MOS管开关电路和三极管开关电路工作，和电子锁形成导电回路，在电子锁动作线圈产生1A以上大电流，电子锁进行闭锁动作；当MCU控制信号CTR1、CTR2保持输出高电平10S后，CTR2继续保持高电平输出，改变CTR1输出，CTR1输出低电平，则MOS管Q3开关电路截止，三极管Q4开关电路继续保持导通状态，由于限流电阻作用，电子锁闭锁保持电流控制在几十毫安，从而提高电子锁性能；当在MCU上下电过程或MCU电源出现异常时，MCU电源电压达不到晶体管导通阈值，使晶体管开关电路工作，则后级隔离电路和MOS管和三极管开关电路也不工作，MCU引脚信号不可传递到后级。从而防止MCU上下电过程中或MCU电源异常时，MCU引脚误动作问题。

以下为本实用新型的具体实施例。

图2是本实用新型电路原理图。CTR1、CTR2分别为MCU两个IO引脚输出的控制信号；VCC1为MCU芯片工作的供电电源（常用3.3V或5V），VCC2为电子锁工作的供电电源（一般≧12V），一般VCC1由VCC2转化得到，VCC1＜VCC2；RLY1A为电子锁。

本实用新型电路工作原理如下：

1、在电子锁启动进行闭锁时，MCU控制信号CTR1、CTR2均输出高电平，对RC电路充电，t时间后（t=RC）,三极管Q1、Q2的基极电压达到晶体管PN结导通电压，使晶体管Q1和Q2饱和导通，和光电开关IC1、IC2形成导电回路，使光电开关打开，促使MOS管Q3的栅极和三极管Q1的基极为高电平，MOS管Q3（导通时1Ω）和三极管Q1饱和导通，和电子锁继电器动作线圈形成回路，产生1A以上的大电流，使电子锁的继电器常开触点产生闭锁动作,使得LOCK+、LOCK-连接导通。同理当MCU上、下电过程或MCU电源出现异常时，三极管Q1、Q2的基极电压不能达到晶体管PN结导通的阈值电压时，三极管Q1、Q2截止，MCU驱动信号CTR1、CTR2不会传递到后级电路，而造成电子锁的误动作。

2、电子锁闭锁之后，长时间用大电流进行保持闭锁状态时，会严重影响电子锁的使用寿命且易损坏，而电子锁除了产生闭锁动作时需要1A以上的大电流外，闭锁后进行保持，几十毫安就可满足需求，因此在电子锁启动进行闭锁时，MCU控制信号CTR1、CTR2均输出高电平，10S后，使MCU控制信号CTR1输出低电平，MCU控制信号CTR2继续保持高电平，由于MCU控制信号CTR1接有下拉电阻R2，所以三极管Q2的基极为低电平，不能达到PN结导通阈值，三极管Q1关闭；由于三极管Q1断开，光电开关IC1无法形成导通回路，后级MOS管Q3的栅极有下拉电阻，此时也为低电平，无法导通；而MCU控制信号CTR2输出保持高电平，三极管Q2、光电开关IC2、三极管Q4均打开（即状态保持不变），此时，电子锁和三极管Q4、限流电阻R11形成导电回路，由于限流电阻，电子锁保持电流在几十毫安，因此该驱动电路既保证了电子锁的使用性能，又对电子锁进行上电保护，同时也增强了电子锁长期使用的稳定性、可靠性和使用寿命。

3、解锁/开锁的原理

电子锁解锁时，MCU控制信号CTR1、CTR2均输出低电平，由于MCU控制信号CTR1、CTR2均接有下拉电阻R2、R4，所以三极管Q1、Q2的基极为低电平，不能达到PN结导通阈值，三极管Q1、Q2关闭；由于三极管Q1、Q2断开，光电开关IC1、IC2无法形成导通回路，后级MOS管Q3的栅极和三极管Q4的基极均有下拉电阻，此时也为低电平，无法导通；此时，电子锁继电器线圈无法通过开关管Q3、Q4形成导通回路，线圈本身由电磁效应产生的电流通过二极管D1逐渐变为小，当电流小于释放电流时，电子锁解锁。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子锁驱动保护电路，包括一MCU，其特征在于：还包括第一至第二误动作防护电路、第一至第二隔离电路、MOS管开关电路、三极管开关电路、限流电阻、电子锁电路，所述MCU的第一输出端经第一误动作防护电路、第一隔离电路、MOS管开关电路连接至所述电子锁电路的第一输入端，MCU的第二输出端经第二误动作防护电路、第二隔离电路、三极管开关电路、限流电阻连接至所述电子锁电路的第二输入端。

2.根据权利要求1所述的一种电子锁驱动保护电路，其特征在于：所述第一误动作防护电路包括第一至第二电阻、第一电容和第一三极管；所述第一电阻的一端与所述MCU的第一输出端连接，第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端、第一电容的一端、第一三极管的基极连接，第二电阻的另一端、第一电容的另一端与第一三极管的发射极相连接至GND端，第一三极管的集电极作为第一误动作防护电路的输出端连接至所述第一隔离电路的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种电子锁驱动保护电路，其特征在于：所述第二误动作防护电路包括第三至第四电阻、第二电容和第二三极管；所述第三电阻的一端与所述MCU的第二输出端连接，第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端、第二电容的一端、第二三极管的基极连接，第四电阻的另一端、第二电容的另一端与第二三极管的发射极相连接至GND端，第二三极管的集电极作为第二误动作防护电路的输出端连接至所述第二隔离电路的输入端。

4.根据权利要求2所述的一种电子锁驱动保护电路，其特征在于：所述第一隔离电路包括第五至第六电阻、第一光电开关；所述第一光电开关发光器件的阴极与所述第一三极管的集电极连接，第一开关发光器件的阳极经第五电阻连接至第一工作电源，第一开关发光器件接收器件的集电极经第六电阻连接至第二工作电源，第一光电开关接收器件的发射极连接至所述MOS管开关电路。

5.根据权利要求3所述的一种电子锁驱动保护电路，其特征在于：所述第二隔离电路包括第七至第八电阻、第二光电开关；所述第二光电开关发光器件的阴极与所述第二三极管的集电极连接，第二开关发光器件的阳极经第七电阻连接至第一工作电源，第二开关发光器件接收器件的集电极经第八电阻连接至第二工作电源，第二光电开关接收器件的发射极连接至所述三极管开关电路。

6.根据权利要求4所述的一种电子锁驱动保护电路，其特征在于：所述MOS管开关电路包括MOS管和第九电阻，所述第九电阻的一端与MOS管的栅极相连接至所述第一光电开关接收器件的发射极，第九电阻的另一端与MOS管的源极相连接至GND端，MOS管的漏极与所述电子锁电路的第一输入端连接。

7.根据权利要求5所述的一种电子锁驱动保护电路，其特征在于：所述三极管开关电路包括第十电阻、第三三极管；所述第十电阻的一端与第三三极管的基极相连接至所述第二光电开关接收器件的发射极，第十电阻的另一端与第三三极管的发射极相连接至GND端，第三三极管的集电极经所述限流电阻连接至所述电子锁电路的第二输入端。

8.根据权利要求5所述的一种电子锁驱动保护电路，其特征在于：所述三极管开关电路包括第十电阻、第三电容、第三三极管；所述第十电阻的一端、第三电容的一端与第三三极管的基极相连接至所述第二光电开关接收器件的发射极，第十电阻的另一端、第三电容的另一端与第三三极管的发射极相连接至GND端，第三三极管的集电极经所述限流电阻连接至所述电子锁电路的第二输入端。

9.根据权利要求1、6、7、8任意一项所述的一种电子锁驱动保护电路，其特征在于：所述电子锁电路由电子锁和二极管组成；所述二极管用以防止在所述MOS管开关电路的MOS管、三极管开关电路的三极管关断时，继电器线圈产生高压，而击穿MOS管、三极管。

10.根据权利要求4-8任意一项所述的一种电子锁驱动保护电路，其特征在于：所述第一工作电源为MCU工作电源，第二工作电源为电子锁工作电源。