CN209709680U - 直流供电开关电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种直流供电开关电路，包括PMOS管QT1、三极管QT2、电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、驱动控制电路、电容C1、电容C3、二极管D1、二极管D2以及二极管D3；利用了电感电流不能瞬变的特性，从而能够有效抑制电流对PMOS管的冲击，在PMOS管关断时，电流经过二极管D2向电容C1充电，然后电容C1通过电阻R1、电感L1、二极管D3、电阻R3以及三极管QT2形成的放电回路进行放电，从而能够有效降低PMOS管在关断时所承受的关断损耗，从而有效地改善PMOS管的开关环境，确保由PMOS管组成的开关电路的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电路领域，尤其涉及一种直流供电开关电路。
背景技术
在直流负载供电中，通常采用电子开关元件，比如MOS管、PMOS管或者三极管等作为开关元件，采用这些电子开关元件，操控比较方便，反应较为迅速，然而，这些电子开关元件应用在开关电路中时存在如下缺陷：当刚开始上电时，电子开关元件容易受到开通电流冲击，而在关断时，具有较大的关断损耗，从而使得电子开关元件的可靠性降低。
实用新型内容
有鉴于上述的缺陷，本实用新型旨在提供一种直流供电开关电路，能够在上电时对PMOS管进行良好的防冲击保护，而且在PMOS管关断时能够有效降低PMOS管的关断损耗，从而改善PMOS管的开关环境，提高整个开关电路的可靠性。
本实用新型提供的一种直流供电开关电路，包括PMOS管QT1、三极管QT2、电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、驱动控制电路、电容C1、电容C3、二极管D1、二极管D2以及二极管D3；
所述电感L1的一端作为直流供电开关电路的输入端，电感L1的另一端与PMOS管QT1的源极的连接，PMOS管QT1的漏极作为直流供电开关电路的输出端，PMOS管QT1的漏极通过电容C3接地；
PMOS管QT1的源极通过电阻R5与栅极连接，PMOS管QT1的栅极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端通过驱动控制电路接地，所述驱动控制电路接收外部控制信号控制电阻R6与地之间的通断；
电容C1的一端连接于PMOS管QT1的漏极，电容C1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接于电感L1与直流电源之间的公共连接点；二极管D2的正极连接于PMOS管QT1的源极，二极管D2的负极连接于电阻R1和电容C1之间的公共连接点，二极管D3的正极连接于PMOS管QT1的源极，二极管D3的负极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端通过电阻R2与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极连接于电感L1与直流电源之间的公共连接点；
三极管QT2的集电极连接于电阻R2和电阻R3之间的公共连接点，三极管QT2的发射极接地，三极管QT2的基极通过电阻R4连接于二极管D3的负极。
优选地，所述驱动控制电路包括三极管QT3、电阻R9、电阻R10和用于控制三极管QT3延时导通的延时触发电路；
所述三极管QT3的集电极与电阻R6连接，三极管QT3的发射极接地，电阻R10的一端连接于三极管QT3的基极，电阻R10的另一端连接于三极管QT3的发射极，三极管QT3的基极与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与延时触发电路的输出端连接，延时触发电路的输入端接收外部控制命令。
优选地，所述延时触发电路包括二极管D4、三极管QT6、电容C2以及电阻R11；
所述二极管D4的正极作为延时触发电路的输入端接收外部控制命令，二极管D4的负极与三极管QT6的基极连接，三极管QT6的集电极通过电阻R11接电源VCC，三极管QT6的发射极通过电容C2接地，三极管QT6的发射极与电容C2的公共连接点作为延时触发电路的输出端与电阻R9连接。
优选地，所述延时触发电路还包括放电控制电路，所述放电控制电路包括电阻R7、电阻R8、三极管QT4以及三极管QT5；
三极管QT4的基极连接于二极管D4的正极，三极管QT4的发射极通过电阻R7接电源VCC，三极管QT4的集电极通过电阻R8接地，三极管QT5的基极连接于三极管QT4的发射极，三极管QT5的集电极连接于电容C2与三极管QT6的发射极之间的公共连接点，三极管QT5的发射极接地，其中，三极管QT4为P型三极管。
优选地，还包括输出放电电路，所述输出放电电路的输入端连接于PMOS管QT1的漏极，输出放电电路的输出端接地，输出放电电路的控制端连接于三极管QT4的集电极。
优选地，所述输出放电电路为可控硅Q1，可控硅Q1的阳极连接于PMOS管QT1的漏极，可控硅Q1的阴极接地，可控硅Q1的控制极连接于三极管QT4的集电极。
本实用新型的有益效果：在本实用新型上电时，利用了电感电流不能瞬变的特性，从而能够有效抑制电流对PMOS管的冲击，在PMOS管关断时，电流经过二极管D2向电容C1充电，然后电容C1通过电阻R1、电感L1、二极管D3、电阻R3以及三极管QT2形成的放电回路进行放电，从而能够有效降低PMOS管在关断时所承受的关断损耗，从而有效地改善PMOS管的开关环境，确保由PMOS管组成的开关电路的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细解释说明，需要指出的是，以下仅仅是以较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员的任何对本发明的技术方案的修改以及等同替换，均包含在本申请的的技术方案所要求保护的范围之内。
本实用新型提供的一种直流供电开关电路，包括PMOS管QT1、三极管QT2、电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、驱动控制电路、电容C1、电容C3、二极管D1、二极管D2以及二极管D3；
所述电感L1的一端作为直流供电开关电路的输入端，电感L1的另一端与PMOS管QT1的源极的连接，PMOS管QT1的漏极作为直流供电开关电路的输出端，PMOS管QT1的漏极通过电容C3接地；
PMOS管QT1的源极通过电阻R5与栅极连接，PMOS管QT1的栅极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端通过驱动控制电路接地，所述驱动控制电路接收外部控制信号控制电阻R6与地之间的通断；
电容C1的一端连接于PMOS管QT1的漏极，电容C1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接于电感L1与直流电源之间的公共连接点；二极管D2的正极连接于PMOS管QT1的源极，二极管D2的负极连接于电阻R1和电容C1之间的公共连接点，二极管D3的正极连接于PMOS管QT1的源极，二极管D3的负极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端通过电阻R2与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极连接于电感L1与直流电源之间的公共连接点；
三极管QT2的集电极连接于电阻R2和电阻R3之间的公共连接点，三极管QT2的发射极接地，三极管QT2的基极通过电阻R4连接于二极管D3的负极；当初始上电时或者PMOS管开通时，由于电感L1的电流不能瞬变，流经电感L1的电流会逐渐增大，直至达到磁饱和时的最大电流，当PMOS管关断时，电流流经电感L1、二极管D1向电容C1充电，此时，利用了电容C1的电压不能瞬变的特性，将PMOS管的关断损耗转移到电容C1上，从而有效降低PMOS管的关断损耗，当PMOS管下一次导通时，电容C1上的电能通过电阻R1、电感L1以及PMOS管的源极和漏极实现放电；开关电路的输入端瞬时断电时，会在电感L1与PMOS管的源极连接的一端感应出高压，为了防止该高压对电容C1和PMOS管的PN结造成的冲击，此时，该高压感应电动势通过二极管D3、电阻R4使得三极管QT2导通，使得该高压由二极管D3、电阻R3以及三极管QT2形成的回路得到释放，为了使得整个电路的正常工作，需要根据电感L1、供电电流的大小来选择电阻R4的阻值，这是由于电感L1的感应电动势的大小与供电电流以及自身的结构有关，只要选择合适阻值，就能够使得正常供电时，三极管QT2不会导通，这个阻值选择属于现有技术，在此不加以赘述。
优选的一个实施例中，所述驱动控制电路包括三极管QT3、电阻R9、电阻R10和用于控制三极管QT3延时导通的延时触发电路；
所述三极管QT3的集电极与电阻R6连接，三极管QT3的发射极接地，电阻R10的一端连接于三极管QT3的基极，电阻R10的另一端连接于三极管QT3的发射极，三极管QT3的基极与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与延时触发电路的输出端连接，延时触发电路的输入端接收外部控制命令，当三极管QT3导通时，PMOS管QT1的栅极电压被拉低，PMOS管QT1导通，当三极管QT3截止时，PMOS管QT1的栅极电压与源极电压相等，从而使得PMOS管QT1截止，其中，延时触发电路用于对三极管QT3进行保护，从而使得三极管QT3的开关特性处于良好状态。
优选的一个实施例中，所述延时触发电路包括二极管D4、三极管QT6、电容C2以及电阻R11；
所述二极管D4的正极作为延时触发电路的输入端接收外部控制命令，二极管D4的负极与三极管QT6的基极连接，三极管QT6的集电极通过电阻R11接电源VCC，三极管QT6的发射极通过电容C2接地，三极管QT6的发射极与电容C2的公共连接点作为延时触发电路的输出端与电阻R9连接；通过上述结构，利用电容电压不能瞬变的特性，当三极管QT6导通时，向电容C2充电，使得三极管QT3的基极电压缓慢上升并达到导通电压，从而实现对三极管QT3进行良好的保护，其中，外部控制命令可以是现有的单片机输出的高电平，也可以是通过手动开关形成的触发电压。
优选的一个实施例中，所述延时触发电路还包括放电控制电路，所述放电控制电路包括电阻R7、电阻R8、三极管QT4以及三极管QT5；
三极管QT4的基极连接于二极管D4的正极，三极管QT4的发射极通过电阻R7接电源VCC，三极管QT4的集电极通过电阻R8接地，三极管QT5的基极连接于三极管QT4的发射极，三极管QT5的集电极连接于电容C2与三极管QT6的发射极之间的公共连接点，三极管QT5的发射极接地，其中，三极管QT4为P型三极管，在上述中，由于电容C2的电压不能瞬变，当三极管QT6的基极失电或者为低电平时，虽然三极管QT6截止，但是，电容C2仍然具有一定的电压，该电压会通过三极管QT3的基极、发射极放电，使三极管处于延时导通状态，这个延时导通状态将会导致PMOS管QT1不能及时关断，因此，当二极管D4的正极失电或者输入低电平时，三极管QT4导通，进而使得三极管QT5导通，电容C2通过三极管QT5集电极、射极之间的回路迅速放电，使得三极管QT3快速关断，从而实现快速关断PMOS管QT1；当二极管D4的正极输入高电平或者输入触发电压时，使得三极管QT4的基极电压和发射极电压之差小于导通电压，从而关断三极管QT4，进而关断三极管QT5，使得三极管QT3能够处于正常的导通状态。
优选的一个实施例中，还包括输出放电电路，所述输出放电电路的输入端连接于PMOS管QT1的漏极，输出放电电路的输出端接地，输出放电电路的控制端连接于三极管QT4的集电极，具体地，所述输出放电电路为可控硅Q1，可控硅Q1的阳极连接于PMOS管QT1的漏极，可控硅Q1的阴极接地，可控硅Q1的控制极连接于三极管QT4的集电极；由于PMOS管QT1的漏极一般会通过一个电容接地，即附图1中的电容C3，该电容具有滤波和稳定电压的作用，但是，电容C3还会储能，当PMOS管QT1关断时，电容C3仍然具有残存电压，为了实现整个开关电路的输出端迅速地为0输出，因此，通过可控硅Q1的导通，为C3提供一个额外的放电回路，从而使得整个开关电路的输出能够在短时间内降低为0或者接近于0，由于可控硅具有正向导通特性，因此，只要触发后正向具有电压，可控硅即处于导通状态，当该正向电压小于PN结的导通电压后，可控硅Q1则截止。
Claims (6)
1.一种直流供电开关电路，其特征在于：包括PMOS管QT1、三极管QT2、电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、驱动控制电路、电容C1、电容C3、二极管D1、二极管D2以及二极管D3；
所述电感L1的一端作为直流供电开关电路的输入端，电感L1的另一端与PMOS管QT1的源极的连接，PMOS管QT1的漏极作为直流供电开关电路的输出端，PMOS管QT1的漏极通过电容C3接地；
PMOS管QT1的源极通过电阻R5与栅极连接，PMOS管QT1的栅极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端通过驱动控制电路接地，所述驱动控制电路接收外部控制信号控制电阻R6与地之间的通断；
电容C1的一端连接于PMOS管QT1的漏极，电容C1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接于电感L1与直流电源之间的公共连接点；二极管D2的正极连接于PMOS管QT1的源极，二极管D2的负极连接于电阻R1和电容C1之间的公共连接点，二极管D3的正极连接于PMOS管QT1的源极，二极管D3的负极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端通过电阻R2与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极连接于电感L1与直流电源之间的公共连接点；
三极管QT2的集电极连接于电阻R2和电阻R3之间的公共连接点，三极管QT2的发射极接地，三极管QT2的基极通过电阻R4连接于二极管D3的负极。
2.根据权利要求1所述直流供电开关电路，其特征在于：所述驱动控制电路包括三极管QT3、电阻R9、电阻R10和用于控制三极管QT3延时导通的延时触发电路；
所述三极管QT3的集电极与电阻R6连接，三极管QT3的发射极接地，电阻R10的一端连接于三极管QT3的基极，电阻R10的另一端连接于三极管QT3的发射极，三极管QT3的基极与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与延时触发电路的输出端连接，延时触发电路的输入端接收外部控制命令。
3.根据权利要求2所述直流供电开关电路，其特征在于：所述延时触发电路包括二极管D4、三极管QT6、电容C2以及电阻R11；
所述二极管D4的正极作为延时触发电路的输入端接收外部控制命令，二极管D4的负极与三极管QT6的基极连接，三极管QT6的集电极通过电阻R11接电源VCC，三极管QT6的发射极通过电容C2接地，三极管QT6的发射极与电容C2的公共连接点作为延时触发电路的输出端与电阻R9连接。
4.根据权利要求3所述直流供电开关电路，其特征在于：所述延时触发电路还包括放电控制电路，所述放电控制电路包括电阻R7、电阻R8、三极管QT4以及三极管QT5；
三极管QT4的基极连接于二极管D4的正极，三极管QT4的发射极通过电阻R7接电源VCC，三极管QT4的集电极通过电阻R8接地，三极管QT5的基极连接于三极管QT4的发射极，三极管QT5的集电极连接于电容C2与三极管QT6的发射极之间的公共连接点，三极管QT5的发射极接地，其中，三极管QT4为P型三极管。
5.根据权利要求4所述直流供电开关电路，其特征在于：还包括输出放电电路，所述输出放电电路的输入端连接于PMOS管QT1的漏极，输出放电电路的输出端接地，输出放电电路的控制端连接于三极管QT4的集电极。
6.根据权利要求5所述直流供电开关电路，其特征在于：所述输出放电电路为可控硅Q1，可控硅Q1的阳极连接于PMOS管QT1的漏极，可控硅Q1的阴极接地，可控硅Q1的控制极连接于三极管QT4的集电极。
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