CN211908673U - 一种负载驱动电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及负载驱动领域，提供了一种负载驱动电路及电子设备。其中，所述负载驱动电路包括：隔直电路，用于接收输入的PWM信号；充电电路，与所述隔直电路电连接，用于根据所述PWM信号进行充电；开关电路，与所述充电电路电连接，用于当所述充电电路的电压达到预设电压阈值时，工作在导通状态；驱动电路，分别与所述开关电路和负载电连接，用于当所述开关电路工作在导通状态时，驱动所述负载工作。本实用新型实施例能够避免电路误触发，提升安全性。

Description

一种负载驱动电路及电子设备

【技术领域】

本实用新型实施例涉及负载驱动领域，尤其涉及一种负载驱动电路及电子设备。

【背景技术】

目前，负载驱动电路设置有开关电路和驱动电路，并与单片机电连接。通过单片机输出的电平信号，控制开关电路的工作状态，从而控制驱动电路的工作状态，以实现驱动负载的目的。然而，上述实施方式在单片机受损坏或程序跑飞的情况下，可能导致单片机持续输出电平信号，误触发电路，使负载持续导通，容易造成安全隐患。

【实用新型内容】

本实用新型实施例旨在提供一种负载驱动电路及电子设备，其能够避免电路误触发，提升安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种负载驱动电路，包括：

隔直电路，用于接收输入的PWM信号；

充电电路，与所述隔直电路电连接，用于根据所述PWM信号进行充电；

开关电路，与所述充电电路电连接，用于当所述充电电路的电压达到预设电压阈值时，工作在导通状态；

驱动电路，分别与所述开关电路和负载电连接，用于当所述开关电路工作在导通状态时，驱动所述负载工作。

可选地，所述负载驱动电路还包括单向导通电路，所述单向导通电路电连接在所述充电电路与所述隔直电路之间，用于断开所述充电电路对所述隔直电路进行放电的回路。

可选地，所述单向导通电路包括二极管，所述二极管的阳极与所述隔直电路连接，所述二极管的阴极与所述充电电路和所述开关电路连接。

可选地，所述隔直电路包括第一电容，所述充电电路包括第二电容；

所述第一电容的一端用于接收输入的PWM信号，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端和所述开关电路连接，所述第二电容的另一端接地。

可选地，所述驱动电路包括：

光耦隔离电路，与所述开关电路电连接，用于当所述开关电路工作在导通状态时，所述开关电路触发所述光耦隔离电路工作在导通状态；

可控硅控制电路，分别与所述光耦隔离电路和所述负载电连接，用于当所述光耦隔离电路工作在导通状态时，所述光耦隔离电路触发所述可控硅控制电路工作在导通状态，以驱动所述负载工作。

可选地，所述光耦隔离电路包括第一电阻和光耦合器；

所述第一电阻的一端用于接收电源电压，所述第一电阻的另一端与所述光耦合器的原边的正极连接；

所述光耦合器的原边的负极与所述开关电路连接，所述光耦合器的副边与所述可控硅控制电路连接。

可选地，所述可控硅控制电路包括第二电阻、第三电阻以及可控硅；

所述第二电阻的一端与所述光耦合器的副边的第一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接；

所述第三电阻的另一端与所述可控硅的阳极和外部电源连接；

所述可控硅的阴极与所述负载连接，所述可控硅的控制极与所述光耦合器的副边的第二端连接。

可选地，所述驱动电路还包括滤波电路，所述滤波电路分别与所述可控硅控制电路和外部电源电连接，用于对所述外部电源为所述可控硅控制电路提供的电源电压作滤波处理。

可选地，所述开关电路包括NPN三极管，所述NPN三极管的基极与所述隔直电路和所述充电电路连接，所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的集电极与所述光耦隔离电路连接。

本实用新型实施例还提供了一种电子设备，包括如上任一项所述的负载驱动电路。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比较，本实用新型实施例提供了一种负载驱动电路及电子设备。通过隔直电路接收输入的PWM信号，充电电路与隔直电路电连接，用于根据PWM信号进行充电，开关电路与充电电路电连接，用于当充电电路的电压达到预设电压阈值时，工作在导通状态，驱动电路分别与开关电路和负载电连接，用于当开关电路工作在导通状态时，驱动负载工作。因此，本实用新型实施例通过PWM信号驱动负载工作的方式，避免了在单片机受损坏或程序跑飞的情况下导致电路误触发的现象，从而提升了安全性。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种负载驱动电路的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的一种负载驱动电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种负载驱动电路的电路连接示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括如下任一实施例所述的负载驱动电路，通过配置输入PWM信号的所述负载驱动电路，避免了在单片机受损坏或程序跑飞的情况下导致电路误触发的现象，从而提升了电子设备的安全性。

其中，电子设备是指由微电子器件组成的电器设备，包括电子计算机以及由电子计算机控制的机器人、数控或程控系统等，例如搅拌机、榨汁机、豆浆机、洗衣机、吸尘器、扫地机器人、电动剃须刀、空调、冰箱、电风扇、微波炉、电烤箱、电饭锅、电吹风、电热毯、电脑、电视机、摄像机、打印机、传真机、一体机、电子生产设备等。

可以理解，所述电子设备包括至少一个负载，所述负载可分为感性负载、容性负载以及感性负载，用于把电能转换成其他形式的能，例如，当所述负载包括电灯泡、电动机或电炉时，它们分别将电能转化成光能、机械能、热能等。

请参阅图1，为本实用新型实施例提供的一种负载驱动电路的结构示意图。如图1所示，所述负载驱动电路100包括隔直电路10、充电电路20、开关电路30以及驱动电路40。

所述隔直电路10用于接收输入的PWM信号。

其中，PWM信号是一种占空比可变的脉冲波形，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形，其包括形状和幅值。常用的PWM信号产生方式主要包括以下几种：一、通过电子元器件组成的PWM发生电路，产生PWM信号；二、通过单片机内部的PWM功能模块，产生PWM信号；三、通过可编程逻辑器件，产生PWM信号；四、通过专用PWM发生芯片，产生PWM信号；五、在单片机内部未设置PWM功能模块时，通过增加定时器，产生PWM信号。

在本实施例中，隔直电路10与单片机电连接，单片机用于输出PWM信号，隔直电路10用于接收所述PWM信号。

所述充电电路20与所述隔直电路10电连接，用于根据所述PWM信号进行充电。

请参阅图3，所述隔直电路10包括第一电容C1，所述充电电路20包括第二电容C2。其中，所述第一电容C1的一端用于接收输入的PWM信号，所述第一电容C1的另一端与所述第二电容C2的一端和所述开关电路30连接，所述第二电容C2的另一端接地。

在单片机正常工作时，输出PWM信号，利用电容隔直通交的特性，使得PWM信号能够通过第一电容C1。在PWM信号的Ton时间(导通时间，即PWM信号在一个信号周期内高电平信号所占时间)内，利用电容的储能特性，对第二电容C2进行充电，用以为开关电路30提供触发电压。

可以理解，在单片机受损坏或程序跑飞的情况下，第一电容C1能够隔离单片机引脚输出的持续电平信号，避免了持续电平信号误触发电路，使负载持续导通的现象。第二电容C2还用于对充电电压作稳压滤波处理，使得作用于开关电路30的电压更加稳定，从而提升了对开关电路30控制的可靠性。

所述开关电路30与所述充电电路20电连接，用于当所述充电电路20的电压达到预设电压阈值时，工作在导通状态。

如图3所示，所述开关电路30包括NPN三极管Q1。其中，所述NPN三极管Q1的基极与所述隔直电路10和所述充电电路20连接，所述NPN三极管Q1的发射极接地，所述NPN三极管Q1的集电极与所述光耦隔离电路401连接。

在本实施例中，所述NPN三极管Q1为带阻三极管，一般采用片状塑封形式。如图所示，NPN三极管Q1内封装有电阻R11、电阻R12以及晶体三极管(图未标示)。其中，所述电阻R11的一端与所述第二电容C2的一端连接，所述电阻R11的另一端与所述电阻R12的一端和所述晶体三极管的基极连接；所述电阻R12的另一端与所述晶体三极管的发射极均接地；所述晶体三极管的集电极与所述驱动电路40连接。其中，电阻R11的一端为NPN三极管Q1的基极，电阻R12的另一端与晶体三极管的发射极为NPN三极管Q1的发射极，晶体三极管的集电极为NPN三极管Q1的集电极。

可以理解，通过调节电阻R11和电阻R12的阻值，可调节NPN三极管Q1的饱和程度、抗干扰能力、开关速度、反向电流大小等。在本实施例中，通过调节电阻R11和电阻R12的阻值，可使得在第二电容C2的充电过程中时，其两端的电压满足预设电压阈值的要求，即在第二电容C2在充满电时，其两端的电压大于或等于预设电压阈值。将预设电压阈值设置为NPN三极管Q1的导通电压，通过选取合适的第二电容C2和NPN三极管Q1，使得当第二电容C2两端的电压达到预设电压阈值时，NPN三极管Q1工作在导通状态。

所述驱动电路40分别与所述开关电路30和负载电连接，用于当所述开关电路30工作在导通状态时，驱动所述负载工作。

请参阅图2，所述驱动电路40包括光耦隔离电路401和可控硅控制电路402。

所述光耦隔离电路401与所述开关电路30电连接，用于当所述开关电路30工作在导通状态时，所述开关电路30触发所述光耦隔离电路401工作在导通状态。

如图3所示，所述光耦隔离电路401包括第一电阻R1和光耦合器U1。

其中，所述第一电阻R1的一端用于接收电源电压VCC，所述第一电阻R1的另一端与所述光耦合器U1的原边的正极连接；所述光耦合器U1的原边的负极与所述开关电路30连接，所述光耦合器U1的副边与所述可控硅控制电路402连接。

当第二电容C2两端的电压达到预设电压阈值时，NPN三极管Q1导通，电源电压VCC通过第一电阻R1、光耦合器U1的原边的正极、光耦合器U1的原边的负极、NPN三极管Q1到地，形成闭合回路，光耦合器U1导通。当第二电容C2两端的电压未达到预设电压阈值时，NPN三极管Q1截止，中断电源电压VCC通过第一电阻R1、光耦合器U1的原边的正极、光耦合器U1的原边的负极、NPN三极管Q1到地的电流回路，光耦合器U1截止。

在本实施例中，通过光耦隔离电路401，使得负载驱动电路100的输入端与输出端之间完全实现了电气隔离，提升了电路抗干扰能力。在一些实施例中，光耦隔离电路401可省略。

所述可控硅控制电路402分别与所述光耦隔离电路401和所述负载电连接，用于当所述光耦隔离电路401工作在导通状态时，所述光耦隔离电路401触发所述可控硅控制电路402工作在导通状态，以驱动所述负载工作。

如图3所示，所述可控硅控制电路402包括第二电阻R2、第三电阻R3以及可控硅TR1。

其中，所述第二电阻R2的一端与所述光耦合器U1的副边的第一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第三电阻R3的一端连接；所述第三电阻R3的另一端与所述可控硅TR1的阳极和外部电源连接；所述可控硅TR1的阴极与所述负载连接，所述可控硅TR1的控制极与所述光耦合器U1的副边的第二端连接。

以负载包括灯泡Lamp为例，当光耦合器U1导通时，外部电源提供的电源电压经过第二电阻R2、第三电阻R3、光耦合器U1的副边的第一端、光耦合器U1的副边的第二端，最后到达可控硅TR1的控制极，为可控硅TR1的控制极提供一个触发电流，可控硅TR1导通，接通灯泡Lamp的通电回路，灯泡Lamp亮灯。当光耦合器U1截止时，不满足可控硅TR1的导通条件，可控硅TR1截止，切断灯泡Lamp的通电回路，灯泡Lamp熄灭。

在一些实施例中，可控硅TR1可以采用其他电流控制器件进行替代，例如三极管、MOS管、IGBT模块等电子开关管。

在一些实施例中，所述驱动电路40还包括滤波电路403。

其中，所述滤波电路403分别与所述可控硅控制电路402和外部电源电连接，用于对所述外部电源为所述可控硅控制电路402提供的电源电压作滤波处理。

如图3所示，所述滤波电路403包括电阻R5、电阻R6以及电容C3。其中，所述电阻R5的一端与所述可控硅TR1的阳极和火线ACL连接，所述电阻R5的另一端与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端与所述可控硅TR1的阴极和所述负载的一端连接，所述负载的另一端与零线ACN连接。

请再次参阅图2，为本实用新型另一实施例提供的一种负载驱动电路的结构示意图。如图2所示，所述负载驱动电路200包括上述任一实施例所述的负载驱动电路100，相同之处请参阅上述实施例，此处不再一一赘述。区别在于，所述负载驱动电路200还包括单向导通电路50。所述单向导通电路50电连接在所述充电电路20与所述隔直电路10之间，用于断开所述充电电路20对所述隔直电路10进行放电的回路。

如图3所示，所述单向导通电路50包括二极管D1。其中，所述二极管D1的阳极与所述隔直电路10连接，所述二极管D1的阴极与所述充电电路20和所述开关电路30连接。单向导通电路50利用二极管的单向导电性，避免了第二电容C2的电压反方向泻放，提升了对开关电路30控制的可靠性。

下面结合图3进一步阐述负载驱动电路的工作原理：

在单片机正常工作时，输出PWM信号，隔直电路10接收所述PWM信号。由于第一电容C1隔直通交的特性，PWM信号通过第一电容C1为第二电容C2充电。当第二电容C2两端的电压满足NPN三极管Q1的导通条件时，NPN三极管Q1导通。此时，满足光耦合器U1的导通条件，光耦合器U1导通，使得外部电源经过第二电阻R2和第三电阻R3为可控硅TR1的控制极提供触发电流，满足可控硅TR1的导通条件，可控硅TR1导通，接通负载的电流回路，驱动负载工作。

在单片机异常工作时，输出持续高电平信号，隔直电路10接收所述高电平信号。由于第一电容C1隔直通交的特性，高电平信号无法通过第一电容C1，导致不能满足NPN三极管Q1的导通条件，NPN三极管Q1截止。此时，不满足光耦合器U1的导通条件，光耦合器U1截止，使得外部电源不能经过第二电阻R2和第三电阻R3为可控硅TR1的控制极提供触发电流，不满足可控硅TR1的导通条件，可控硅TR1截止，切断负载的电流回路，驱动负载停止工作。

本实用新型实施例提供的一种负载驱动电路，通过隔直电路用于接收输入的PWM信号，充电电路与隔直电路电连接，用于根据PWM信号进行充电，开关电路与充电电路电连接，用于当充电电路的电压达到预设电压阈值时，工作在导通状态，驱动电路分别与开关电路和负载电连接，用于当开关电路工作在导通状态时，驱动负载工作。因此，本实用新型实施例通过PWM信号驱动负载工作的方式，避免了在单片机受损坏或程序跑飞的情况下导致电路误触发的现象，从而提升了安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种负载驱动电路，其特征在于，包括：

隔直电路，用于接收输入的PWM信号；

充电电路，与所述隔直电路电连接，用于根据所述PWM信号进行充电；

开关电路，与所述充电电路电连接，用于当所述充电电路的电压达到预设电压阈值时，工作在导通状态；

驱动电路，分别与所述开关电路和负载电连接，用于当所述开关电路工作在导通状态时，驱动所述负载工作。

2.根据权利要求1所述的负载驱动电路，其特征在于，所述负载驱动电路还包括单向导通电路，所述单向导通电路电连接在所述充电电路与所述隔直电路之间，用于断开所述充电电路对所述隔直电路进行放电的回路。

3.根据权利要求2所述的负载驱动电路，其特征在于，所述单向导通电路包括二极管，所述二极管的阳极与所述隔直电路连接，所述二极管的阴极与所述充电电路和所述开关电路连接。

4.根据权利要求1所述的负载驱动电路，其特征在于，所述隔直电路包括第一电容，所述充电电路包括第二电容；

所述第一电容的一端用于接收输入的PWM信号，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端和所述开关电路连接，所述第二电容的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的负载驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：

光耦隔离电路，与所述开关电路电连接，用于当所述开关电路工作在导通状态时，所述开关电路触发所述光耦隔离电路工作在导通状态；

可控硅控制电路，分别与所述光耦隔离电路和所述负载电连接，用于当所述光耦隔离电路工作在导通状态时，所述光耦隔离电路触发所述可控硅控制电路工作在导通状态，以驱动所述负载工作。

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