CN210899112U - 一种低功耗的电子开关电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低功耗的电子开关电路，包括依次连接的开关单元、自锁电路和功率开关管单元，所述的开关单元通过接入控制脉冲对自锁电路提供工作信号，所述的自锁电路负责工作信号的采集与输出，所述的功率开关管单元根据自锁电路输出的工作信号实现电子开关电路的开通和关断。该电路具有结构简单，成本低廉，损耗小且易于控制，可实现频繁开关机，应用范围广泛。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，具体地说，涉及一种低功耗的电子开关电路。
背景技术
在电路中，开关的功能是控制电路的接通与断开。最常用的主要有机械开关和电子开关。机械开关简单易于实现，但是体积大、易打火、且长时间开关后老化不易于控制。在现代电路及电子系统日趋小型化及智能化的形势下，除一些特殊应用场合外，显然机械开关已无法满足当下趋势，直接影响电路系统小型化及智能化的发展。而电子开关正好弥补这方面的不足。电子开关体积小、导通内阻小、流通电流大，开关速度快且能实现高频开关，易于控制。
电子开关电路实现方法通常是通过控制功率管的开与关来实现整个电路的通断。其控制电路主要有两种：光耦控制或者运放控制。这两种方法简单可靠，但却存在同一个弊端：控制信号必须持续存在。就是说控制信号存在的时候功率管开通，线路有输出，一旦控制信号断开，线路立刻关断。而控制信号的持续输出必然会增加系统功耗，不符合现代电子系统低功耗设计要求，给热设计增加负担。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有电子开关的不足，提供一种低功耗的电子开关电路。
为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案包括：
一种低功耗的电子开关电路，包括依次连接的开关单元、自锁电路和功率开关管单元，所述的开关单元通过接入控制脉冲对自锁电路提供工作信号，所述的自锁电路负责工作信号的采集与输出，所述的功率开关管单元根据自锁电路输出的工作信号实现电子开关电路的开通和关断。
进一步地，所述的开关单元由控制开关、二极管D、限流电阻和开关三极管连接组成，所述的控制开关外接脉冲信号，通过二极管D和限流电阻驱动开关三极管工作。
进一步地，所述的控制开关包括控制开和控制关，限流电阻包括R1和电阻R8，开关三极管为NPN三极管Q4，
控制开与二极管D的阳极连接，二极管D的阴极与电阻R1一端连接，所述的控制关与电阻R8连接，所述的电阻R1与电阻R8通过NPN三极管Q4连接，电阻R1另一端与NPN三极管Q4的集电极连接，电阻R8与NPN三极管Q4的基极连接，所述NPN 三极管Q4的发射极和输入地端连接。
进一步地，所述的自锁电路(2)包括分压电阻R2～R5、电容C2～C3、PNP三极管 Q2和NPN三极管Q3，所述的电阻R5、电容C3与所述的NPN三极管Q4并联连接，所述的NPN三极管Q3基极与电容C3连接，NPN三极管Q3集电极与电阻R3连接， NPN三极管Q3发射极与输入地端连接。
进一步地，所述的电阻R2的一端与电阻R5连接，电阻R2的另一端与PNP三极管Q2集电极连接，所述的电容C2分别与PNP三极管Q2基极和PNP三极管Q2发射极并联连接，所述的PNP三极管Q2基极与电阻R3连接，所述的电阻R2与电阻R3并联连接。
进一步地，所述的电阻R4与电容C2并联连接，所述的电阻R4一端与电阻R3串联连接，电阻R4的另一端与所述的功率开关管单元(3)连接。
进一步地，所述的功率开关管单元(3)由电阻R6、稳压二极管Z、电阻R7和功率开关管连接组成，所述的电阻R6一端与自锁电路(2)连接，电阻R6的另一端与稳压二极管Z阳极连接，所述的电阻R7、功率开关管分别与稳压二极管Z并联连接。
进一步地，所述的功率开关管为P沟道MOSFET，所述的P沟道MOSFET源极和输入正端连接，所述的P沟道MOSFET漏极和输出正端连接，所述的P沟道MOSFET 栅极连接与R6连接，所述的电容C4一端和输出正端连接，电容C4另一端和输入地端连接。
具体地，所述的控制脉冲为正脉冲信号。
进一步地，当控制开接入正脉冲信号时，NPN三极管Q3导通，NPN三极管Q2导通，P沟道MOSFET的栅极对源极产生负压，P沟道MOSFET导通，输出正端输出电压；
当控制关接入正脉冲时，NPN三极管Q4导通，NPN三极管Q3关断，NPN三极管Q2关断，P沟道MOSFET的栅极对源极无压差，P沟道MOSFET关断，输出正端无电压输出。
本实用新型的优点为：
本实用新型提供的低功耗的电子开关电路，通过给控制开及控制关施加正脉冲信号来控制整个电路的开通和关断，该电路具有结构简单，成本低廉，损耗小且易于控制，可实现频繁开关机，应用范围广泛。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图；
图中各标号表示：1、开关单元；2、自锁电路；3、功率开关管单元。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明:
结合图1，本实用新型提供的一种低功耗的电子开关电路，包括依次连接的开关单元1、自锁电路2和功率开关管单元3，开关单元1通过接入控制脉冲对自锁电路2提供工作信号，自锁电路2负责工作信号的采集与输出，功率开关管单元3根据自锁电路 2输出的工作信号实现电子开关电路的开通和关断。
开关单元1由控制开关、二极管D、限流电阻和开关三极管连接组成，控制开关外接脉冲信号，通过二极管D和限流电阻驱动开关三极管工作。
控制开关包括控制开和控制关，用于控制电子开关的开通与关断。限流电阻包括R1和电阻R8，对接入的电流进行控制，从而保护二极管D和开关三极管。开关三极管为NPN三极管Q4，限流电阻用于驱动NPN三极管Q4。例如，控制开关外部控制器(如单片机)，I/O口1和控制开相连接，I/O口2和控制关相连接，需要开通电子开关时，通过控制器I/O口1输出3.3V/50ms脉冲信号，电子开关输出电压建立；需要关断电子开关时，通过控制器I/O口2输出3.3V/50ms脉冲信号，电子开关输出电压关断。
控制开与二极管D的阳极连接，二极管D的阴极与电阻R1一端连接，控制关与电阻R8连接，电阻R1与电阻R8通过NPN三极管Q4连接，电阻R1另一端与NPN三极管Q4的集电极连接，电阻R8与NPN三极管Q4的基极连接，NPN三极管Q4的发射极和输入地端连接。
自锁电路2包括分压电阻R2～R5、电容C2～C3、PNP三极管Q2和NPN三极管Q3，电阻R5、电容C3与所述的NPN三极管Q4并联连接，NPN三极管Q3基极与电容C3 连接，NPN三极管Q3集电极与电阻R3连接，NPN三极管Q3发射极与输入地端连接。
电阻R2的一端与电阻R5连接，电阻R2的另一端与PNP三极管Q2集电极连接，电容C2分别与PNP三极管Q2基极和PNP三极管Q2发射极并联连接，PNP三极管 Q2基极与电阻R3连接，电阻R2与电阻R3并联连接。
电阻R4与电容C2并联连接，电阻R4一端与电阻R3串联连接，电阻R4的另一端与所述的功率开关管单元3连接。
功率开关管单元3由电阻R6、稳压二极管Z、电阻R7和功率开关管连接组成，所述的电阻R6一端与自锁电路2连接，电阻R6的另一端与稳压二极管Z阳极连接，所述的电阻R7、功率开关管分别与稳压二极管Z并联连接。稳压二极管Z和电阻R7起保护功率开关管的作用。
其中，功率开关管为P沟道MOSFET，P沟道MOSFET源极和输入正端连接，P 沟道MOSFET漏极和输出正端连接，P沟道MOSFET栅极连接与R6连接，电容C4一端和输出正端连接，电容C4另一端和输入地端连接。
本实用新型的控制脉冲为正脉冲信号。输入正端和输入地端连接电容C1，起到滤波作用，电容C4为输出电容。
本实用新型的低功耗的电子开关电路工作原理为：当控制开接入正脉冲信号时，NPN三极管Q3导通，NPN三极管Q2导通，P沟道MOSFET的栅极对源极产生负压， P沟道MOSFET导通，输出正端输出电压；
当控制关接入正脉冲时，NPN三极管Q4导通，NPN三极管Q3关断，NPN三极管 Q2关断，P沟道MOSFET的栅极对源极无压差，P沟道MOSFET关断，输出正端无电压输出。
例如，当给控制开端子施加3.3V/50ms脉冲信号时，电子开关导通；当给控制关端子施加3.3V/50ms脉冲信号时，电子开关关断。
本实用新型结构简单，成本低廉，损耗小且易于控制，可实现频繁开关机，应用范围广泛。常规电子开关，控制器必须产生一个持续的3.3V电平到“控制端”才能让电子开关持续开通，控制器会产生持续的功率输出，功耗大小取决于电子开关工作时间；而本实用新型只需要3.3V/50ms的脉冲信号就可以让电子开关持续开通。
以上所述，仅是本实用新型的较优具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低功耗的电子开关电路，其特征在于，包括依次连接的开关单元(1)、自锁电路(2)和功率开关管单元(3)，所述的开关单元(1)通过接入控制脉冲对自锁电路(2)提供工作信号，所述的自锁电路(2)负责工作信号的采集与输出，所述的功率开关管单元(3)根据自锁电路(2)输出的工作信号实现电子开关电路的开通和关断。
2.根据权利要求1所述的低功耗的电子开关电路，其特征在于，所述的开关单元(1)由控制开关、二极管D、限流电阻和开关三极管连接组成，所述的控制开关外接脉冲信号，通过二极管D和限流电阻驱动开关三极管工作。
3.根据权利要求2所述的低功耗的电子开关电路，其特征在于，所述的控制开关包括控制开和控制关，限流电阻包括R1和电阻R8，开关三极管为NPN三极管Q4，
控制开与二极管D的阳极连接，二极管D的阴极与电阻R1一端连接，所述的控制关与电阻R8连接，所述的电阻R1与电阻R8通过NPN三极管Q4连接，电阻R1另一端与NPN三极管Q4的集电极连接，电阻R8与NPN三极管Q4的基极连接，所述NPN三极管Q4的发射极和输入地端连接。
4.根据权利要求3所述的低功耗的电子开关电路，其特征在于，所述的自锁电路(2)包括分压电阻R2～R5、电容C2～C3、PNP三极管Q2和NPN三极管Q3，所述的电阻R5、电容C3与所述的NPN三极管Q4并联连接，所述的NPN三极管Q3基极与电容C3连接，NPN三极管Q3集电极与电阻R3连接，NPN三极管Q3发射极与输入地端连接。
5.根据权利要求4所述的低功耗的电子开关电路，其特征在于，所述的电阻R2的一端与电阻R5连接，电阻R2的另一端与PNP三极管Q2集电极连接，所述的电容C2分别与PNP三极管Q2基极和PNP三极管Q2发射极并联连接，所述的PNP三极管Q2基极与电阻R3连接，所述的电阻R2与电阻R3并联连接。
6.根据权利要求5所述的低功耗的电子开关电路，其特征在于，所述的电阻R4与电容C2并联连接，所述的电阻R4一端与电阻R3串联连接，电阻R4的另一端与所述的功率开关管单元(3)连接。
7.根据权利要求6所述的低功耗的电子开关电路，其特征在于，所述的功率开关管单元(3)由电阻R6、稳压二极管Z、电阻R7和功率开关管连接组成，所述的电阻R6一端与自锁电路(2)连接，电阻R6的另一端与稳压二极管Z阳极连接，所述的电阻R7、功率开关管分别与稳压二极管Z并联连接。
8.根据权利要求7所述的低功耗的电子开关电路，其特征在于，所述的功率开关管为P沟道MOSFET，所述的P沟道MOSFET源极和输入正端连接，所述的P沟道MOSFET漏极和输出正端连接，所述的P沟道MOSFET栅极连接与R6连接，所述的电容C4一端和输出正端连接，电容C4另一端和输入地端连接。
9.根据权利要求1所述的低功耗的电子开关电路，其特征在于，所述的控制脉冲为正脉冲信号。
10.根据权利要求1所述的低功耗的电子开关电路，其特征在于，当控制开接入正脉冲信号时，NPN三极管Q3导通，NPN三极管Q2导通，P沟道MOSFET的栅极对源极产生负压，P沟道MOSFET导通，输出正端输出电压；
当控制关接入正脉冲时，NPN三极管Q4导通，NPN三极管Q3关断，NPN三极管Q2关断，P沟道MOSFET的栅极对源极无压差，P沟道MOSFET关断，输出正端无电压输出。
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|---|---|---|---|---|
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| CN117310411A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-12-29 | 保定市安科电气有限公司 | 开关柜故障检测系统 |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of utility model: A low power electronic switching circuit Effective date of registration: 20210930 Granted publication date: 20200630 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: SHAANXI ZHONGKE TIANDI AVIATION MODULE Co.,Ltd. Registration number: Y2021990000920 |
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