CN211701838U - 一种带容性负载能力的干接点输出模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带容性负载能力的干接点输出模块，包括补偿延时电路、输出控制电路和干接点输出电路，补偿延时电路包括三条延时回路，电压补偿信号延时后输出到输出控制电路，输出控制电路将检测得到的电压信号与设定阈值比较，如果大于阈值，控制干接点输出电路进入过流保护状态并断开干接点输出；如果小于阈值，过流动作电路不动作，干接点正常输出。本实用新型干接点输出电路带容性负载能力，可以有效避免容性负载开启的瞬间产生的大的冲击电流而引起误动作，能够起到保护电路中MOS管的作用，可以有效提高电路的可靠性和可用性，大大减小因为容性负载而引起的故障。

Description

一种带容性负载能力的干接点输出模块

技术领域

本实用新型涉及集成电路设计，特别是涉及一种带容性负载能力的干接点输出模块。

背景技术

在各种负载中，我们常把负载分为：感性负载、容性负载、阻性负载。容性负载一般是指带电容参数的负载，即符合电压滞后电流特性的负载。容性负载充放电时，电压不能突变，其对应的功率因数为负值。容性负载在开启的瞬间会产生一个很大的冲击电流，感性负载在关断电路时会产生一个反向电动势。

在轨道控制系统中，存在容性负载。当干接点输出电路接入的是容性负载时，如果电路未设计容性负载能力，那么该电路在容性负载开启的瞬间会产生一个很大的冲击电流（80A及以上），此时电路上的MOS管就会因承受不住大电流而损坏，从而导致整个输出系统失效。如果干接点输出电路只具有过流保护功能，会导致误动作。故设计一种带容性负载能力的干接点输出电路显得非常重要，可以有效提高电路的可靠性和可用性，大大减小因为容性负载而引起的故障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带容性负载能力的干接点输出模块，实现在不同负载电流的情况下实现不同时间的延时功能，遇到冲击或干扰电流不误关断，并且不烧损驱动。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种带容性负载能力的干接点输出模块，包括补偿延时电路、输出控制电路和干接点输出电路，所述的补偿延时电路包括取样电阻Rs、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D1、第二二极管D2、第一稳压二极管Z1和第一电容C1，所述的干接点输出电路包括MOS管，MOS管的漏极为干接点输出电路的正极输出，MOS管的源极通过取样电阻Rs连接干接点输出电路的负极输出，MOS管的栅极通过第一电阻R1与所述输出控制电路的高压侧栅极驱动输出端相连；

所述第二电阻R2的一端连接于MOS管的源极与取样电阻Rs之间，另一端与所述输出控制电路的检测信号输入端相连，第一电容C1的一端连接于所述输出控制电路的检测信号输入端与第二电阻R2之间，另一端接地，第一二极管D1、第二二极管D2、第三电阻R3依次串联后与第二电阻R2并联，第一稳压二极管Z1和第四电阻R4串联后与第二电阻R2并联。

所述补偿延时电路具有负载电流检测能力，可根据负载电流的大小进行不同时间的延时；将电压补偿信号进行延时后输出到输出控制电路，该输出控制电路将检测得到的电压信号与设定阈值比较，如果大于该阈值，输出控制电路则向过流动作电路发出过流控制信号，过流动作电路产生过流保护信号，控制干接点输出电路进入过流保护状态并断开干接点输出。如果检测信号小于该阈值，过流动作电路不动作，干接点正常输出。

具体的，所述的输出控制电路可采用带电流检测的门极驱动IC。

具体的，所述的第一电阻R1与MOS管的栅极之间设置有偏置电路，所述的偏置电路包括第五电阻R5和第二稳压二极管Z2，第五电阻R5的一端连接于第一电阻R1与MOS管的栅极之间，另一端接地，第二稳压二极管Z2并联于第五电阻R5的两端。

所述的干接点输出电路还包括RCD吸收电路，所述的RCD吸收电路并联于MOS管的漏极与源极之间。

本实用新型的有益效果是：

1）通过本申请技术方案使干接点输出电路带容性负载能力，可以有效避免容性负载开启的瞬间产生的大的冲击电流而引起误动作，能够起到保护电路中MOS管的作用，可以有效提高电路的可靠性和可用性，大大减小因为容性负载而引起的故障。

2）本实用新型通过补偿延时电路的设计，实现了在不同负载电流的情况下实现不同时间的延时功能，遇到冲击或干扰电流不误关断，并且不烧损驱动。

3）MOS管栅极连接第一电阻R1和偏置电路，第一电阻R1抑制MOS管导通，避免导通时产生较大瞬时电压，起到保护MOS管的作用；偏置电路提供固定偏置，保证MOS管的有效开断。MOS管连接RCD吸收电路，其作用是抑制MOS管关断瞬间产生高压，避免MOS管因过压而损坏。

附图说明

图1为本实用新型电路原理图；

图2为本实用新型具体实施方式的电路原理图；

图3为本实用新型具体实施方式的测试连接图。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：

如图1所示，一种带容性负载能力的干接点输出模块，包括补偿延时电路、输出控制电路和干接点输出电路，本实施例中，所述的输出控制电路采用带电流检测的门极驱动IC IR2127。所述的补偿延时电路包括取样电阻Rs、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D1、第二二极管D2、第一稳压二极管Z1和第一电容C1，所述的干接点输出电路包括MOS管，MOS管的漏极为干接点输出电路的正极输出，MOS管的源极通过取样电阻Rs连接干接点输出电路的负极输出，MOS管的栅极通过第一电阻R1与带电流检测的门极驱动ICIR2127的高压侧栅极驱动输出端（HO端）相连。

所述第二电阻R2的一端连接于MOS管的源极与取样电阻Rs之间，另一端与IR2127的检测信号输入端（CS端）相连，第一电容C1的一端连接于所述CS端与第二电阻R2之间，另一端接地，第一二极管D1、第二二极管D2、第三电阻R3依次串联后与第二电阻R2并联，第一稳压二极管Z1和第四电阻R4串联后与第二电阻R2并联。

所述补偿延时电路具有负载电流检测能力，可根据负载电流的大小进行不同时间的延时；将电压补偿信号进行延时后输出到输出控制电路，该输出控制电路将检测得到的电压信号与设定阈值比较，如果大于该阈值，输出控制电路则向过流动作电路发出过流控制信号，过流动作电路产生过流保护信号，控制干接点输出电路进入过流保护状态并断开干接点输出。如果检测信号小于该阈值，过流动作电路不动作，干接点正常输出。

具体的，补偿延时电路通过检查负载电流的大小，进行I-V变换，再根据补偿电压的大小（负载电流大小），进行不同时间的延时。输出控制电路采用带电流检测的门极驱动IC IR2127，补偿延时电路输出电压信号到IR2127的CS引脚，如果补偿延时电路输出的电压信号大于IR2127的阈值，门极驱动IC就关断输出，反之，开启输出。

补偿延时电路：先通过取样电阻Rs把电流信号转换为电压信号，采样电压Vs=I×Rs，I为负载电流。延时电路提供了三条回路，第一条回路只通过R2、C1组成RC延时；第二条回路通过D1、D2、R3、C1组成RC延时，且只有当Vs达到一定的阈值时二极管D1、D2正向导通再对C1进行充电实现RC延时；第三条回路通过Z1、R4、C1组成RC延时，且只有当Vs达到一定的阈值时稳压二极管Z1反向击穿导通再对C1进行充电实现RC延时。通过以上电路来实现在不同负载电流的情况下实现不同时间的延时。

输出控制电路（MOS管的驱动电路）采用带电流检测的门极驱动IC，补偿延时电路输出电压信号到IR2127的CS引脚，当补偿延时电路输出电压信号大于IR2127的阈值时，门极驱动IC就关断输出，反之，开启输出。IR2127是带电流检测的门极驱动器，输入为高有效，它的输出能力较低（200mA 出/420mA 入）电流。当输入有效且电流检测输入引脚检测到的电压值低于设定的阈值，其HO脚输出有效信号驱动MOS管导通。

干接点输出电路采用MOS管作为开关管，通过控制MOS管的导通、关断来实现干接点输出的功能，干接点输出分为有源干接点输出和无源干接点输出。

作为优选方案，如图2所示，本实施例中的第一电阻R1与MOS管的栅极之间设置有偏置电路，所述的偏置电路包括第五电阻R5和第二稳压二极管Z2，第五电阻R5的一端连接于第一电阻R1与MOS管的栅极之间，另一端接地，第二稳压二极管Z2并联于第五电阻R5的两端。第一电阻R1抑制MOS管导通，避免导通时产生较大瞬时电压，保护MOS管不被高压损坏；偏置电路提供固定偏置，保证MOS管的有效开断。

另外，本实施例中的干接点输出电路还包括RCD吸收电路，RCD吸收电路由二极管D3、电阻R6和电容CY1组成，所述的RCD吸收电路并联于MOS管的漏极与源极之间。MOS管连接RCD吸收电路，其作用是抑制MOS管关断瞬间产生高压，避免MOS管因过压而损坏。

为了说明本申请技术方案的技术效果，采用如图3所示的连接方式对干接点输出模块进行测试。干接点输出连接到电阻负载，通过调节负载电阻的大小来模拟在不同大小的容性负载能力的效果，具体实现的技术指标：80A/100us、20A/1ms、10A/100ms冲击或干扰电流不误关断，并且不烧损驱动。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种带容性负载能力的干接点输出模块，其特征在于：包括补偿延时电路、输出控制电路和干接点输出电路，所述的补偿延时电路包括取样电阻Rs、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D1、第二二极管D2、第一稳压二极管Z1和第一电容C1，所述的干接点输出电路包括MOS管，MOS管的漏极为干接点输出电路的正极输出，MOS管的源极通过取样电阻Rs连接干接点输出电路的负极输出，MOS管的栅极通过第一电阻R1与所述输出控制电路的高压侧栅极驱动输出端相连；

所述第二电阻R2的一端连接于MOS管的源极与取样电阻Rs之间，另一端与所述输出控制电路的检测信号输入端相连，第一电容C1的一端连接于所述输出控制电路的检测信号输入端与第二电阻R2之间，另一端接地，第一二极管D1、第二二极管D2、第三电阻R3依次串联后与第二电阻R2并联，第一稳压二极管Z1和第四电阻R4串联后与第二电阻R2并联。

2.根据权利要求1所述的带容性负载能力的干接点输出模块，其特征在于：所述的输出控制电路为带电流检测的门极驱动IC。

3.根据权利要求1所述的带容性负载能力的干接点输出模块，其特征在于：所述的第一电阻R1与MOS管的栅极之间设置有偏置电路，所述的偏置电路包括第五电阻R5和第二稳压二极管Z2，第五电阻R5的一端连接于第一电阻R1与MOS管的栅极之间，另一端接地，第二稳压二极管Z2并联于第五电阻R5的两端。

4.根据权利要求1所述的带容性负载能力的干接点输出模块，其特征在于：所述的干接点输出电路还包括RCD吸收电路，所述的RCD吸收电路并联于MOS管的漏极与源极之间。

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