CN212811661U - 一种晶体管输出短路保护电路及应用电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种晶体管输出短路保护电路及应用电路。该晶体管输出短路保护电路包括控制信号输出回路、电平输出回路和反馈保护电路；所述电平输出回路包括第一晶体管；所述反馈保护电路包括第一电阻及第二晶体管；所述第一晶体管的第一端与外部负载回路电连接，所述第一晶体管的第二端分别与所述第一电阻的第一端和所述第二晶体管的控制端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二晶体管的第二端均接地；所述第二晶体管的第一端和所述第一晶体管的控制端均与所述控制信号输出回路的输出端电连接。实现了对晶体管输出回路的短路保护。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及输出短路保护技术，尤其涉及一种晶体管输出短路保护电路及应用电路。
背景技术
在很多自动化设备中，电路最终都需要对一些执行部件(如电机、电磁铁)实施控制，电路对这些执行部件的控制可通过继电器、双向晶闸管、晶体管等开关器件进行。因此对于电路的输出端来说就有了与之对应的“继电器输出、双向晶闸管输出、晶体管输出”等类型。
晶体管集电极开路为常见的输出方式，输出高低电平或PWM(脉宽调制)信号，该输出类型由于结构简单，成本低，也得到广泛应用。现有技术中，晶体管集电极开路输出电路没有相应的输出保护功能，当输出端与外部电源短路时，短路电流会导致晶体管结温升高烧毁并对外部电源造成影响。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种晶体管输出短路保护电路及应用电路，以实现对晶体管输出回路的短路保护。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种晶体管输出短路保护电路，该晶体管输出短路保护电路包括控制信号输出回路、电平输出回路和反馈保护电路；所述电平输出回路包括第一晶体管；所述反馈保护电路包括第一电阻及第二晶体管；
所述第一晶体管的第一端与外部负载回路电连接，所述第一晶体管的第二端分别与所述第一电阻的第一端和所述第二晶体管的控制端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二晶体管的第二端均接地；
所述第二晶体管的第一端和所述第一晶体管的控制端均与所述控制信号输出回路的输出端电连接。
可选的，所述电平输出回路还包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一晶体管的控制端电连接，所述第二电阻的第二端与所述控制信号输出回路的输出端电连接。
可选的，所述第一电阻R的阻值范围满足：5Ω≤R≤20Ω。
可选的，所述第一晶体管为双极型晶体管或者场效应管；所述第二晶体管为双极型晶体管或者场效应管。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种应用电路，该应用电路包括上述第一方面所述的晶体管输出短路保护电路。
本实用新型实施例中晶体管输出短路保护电路包括控制信号输出回路、电平输出回路和反馈保护电路；所述电平输出回路包括第一晶体管；所述反馈保护电路包括第一电阻及第二晶体管；所述第一晶体管的第一端与外部负载回路电连接，所述第一晶体管的第二端分别与所述第一电阻的第一端和所述第二晶体管的控制端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二晶体管的第二端均接地；所述第二晶体管的第一端和所述第一晶体管的控制端均与所述控制信号输出回路的输出端电连接。当控制信号输出回路输出控制信号为高电平时，第一晶体管导通，这样当外部负载回路发生短路时，通过第一晶体管的第二端的电流逐渐增大，本技术方案中是通过第二晶体管及第一电阻形成电流并联负反馈保护电路，可以将第一晶体管控制端输出的电流经第二晶体管的第一端分流到地，从而降低第一晶体管控制端的输出电流，从而实现对第一晶体管的短路保护，解决了现有技术中第一晶体管输出回路发生短路时没有设置保护电路，短路电流经过第一晶体管会导致第一晶体管结温升高，造成第一晶体管烧毁等问题。
附图说明
图1是现有技术中晶体管电平输出回路的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种晶体管输出短路保护电路的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的另一种晶体管输出短路保护电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
图1是现有技术中晶体管电平输出回路的结构示意图，如图1所示，晶体管Q电平输出回路的输出端与外部负载回路电连接，当外部负载回路中发生短路时，同时在控制信号输出回路控制晶体管电平输出回路中晶体管Q导通时,较大的短路电流通过晶体管Q，会导致晶体管Q结温升高，容易造成晶体管Q管芯过热受损等问题。
基于上述问题，图2为本实用新型实施例提供的一种晶体管输出短路保护电路的结构示意图，如图2所示，该晶体管输出短路保护电路包括控制信号输出回路10、电平输出回路20和反馈保护电路30；电平输出回路20包括第一晶体管Q1；反馈保护电路30包括第一电阻R1及第二晶体管Q2；第一晶体管Q1的第一端与外部负载回路电连接，第一晶体管Q1的第二端分别与第一电阻R1的第一端和第二晶体管Q2的控制端电连接，第一电阻R1的第二端与第二晶体管Q2的第二端均接地；第二晶体管Q2的第一端和第一晶体管Q1的控制端均与控制信号输出回路10的输出端电连接。
其中，实际的晶体管输出短路保护电路的工作原理为：当外部负载回路发生短路时，同时控制信号输出回路10输出高电平信号，第一晶体管Q1导通，此时短路电流经过第一晶体管Q1，第一晶体管Q1的第二端的电流I1逐渐增大，电流I1流过第一电阻R1产生一定的压降，当第一电阻R1上的压降达到一定的值时，示例性的，当第一电阻R1上的压降达到第二晶体管Q2的导通电压，例如0.7V，第二晶体管Q2导通，第二晶体管Q2控制端电流I2增大，相应的第二晶体管Q2的第一端的电流I3增大，这样经过第二晶体管Q2的第一端的电流I3的分流，流经第一晶体管Q1的控制端的电流I4减少，相应的第一晶体管Q1的第二端的电流I1减少，这样当外部负载电路发生短路时，通过第一电阻R1及第二晶体管Q2形成了一反馈保护电路30，第一晶体管Q1热耗散功率控制在一定的安全范围内，实现了对第一晶体管Q1的短路保护，防止了第一晶体管Q1因结温过高造成烧毁等问题。
当外部负载电路正常工作时，流过第一晶体管Q1的第二端电流I1较低，此时第一晶体管Q1的第二端电流I1流经第一电阻R1产生较小的压降，第二晶体管Q2未导通，即外部负载电路正常工作时，反馈电路30不工作，电平输出回路20在控制信号输出回路10的不同控制信号的控制下输出高低电平。示例性的，当控制信号输出回路10输出控制信号为高电平信号时，电平输出回路20中的第一晶体管Q1导通，电平输出回路20的输出端输出低电平信号，且该低电平信号较图1中无反馈保护电路30的电平输出回路20输出的低电平信号升高0.1V(选择适当的第一电阻R1阻值)。而当控制信号输出回路10输出控制信号为低电平信号时，电平输出回路20中的第一晶体管Q1未导通，电平输出回路20的输出端输出高电平信号，且该高电平信号较图1中无反馈保护电路30的电平输出回路20输出的高电平信号大小是一致的。如此，增加反馈保护电路30在起到当负载回路发生短路时保护晶体管的作用的基础上，若当负载回路正常工作时，增加反馈保护电路30对电平输出回路20的输出高低电平影响也较小，几乎可以忽略不计。
综上，本实用新型实施例提供的晶体管输出短路保护电路，通过增设反馈保护电路30，设置反馈保护电路30包括第一电阻R1及第二晶体管Q2，第一晶体管Q1的第一端与外部负载回路电连接，第一晶体管Q1的第二端分别与第一电阻R1的第一端和第二晶体管Q2的控制端电连接，第一电阻R1的第二端与第二晶体管Q2的第二端均接地，第二晶体管Q2的第一端和第一晶体管Q1的控制端均与控制信号输出回路10的输出端电连接，如此当控制信号输出回路10输出控制信号为高电平时，第一晶体管Q1导通，这样当外部负载回路发生短路时，通过第一晶体管Q1的第二端的电流逐渐增大，相应的第一晶体管Q1的控制端的电流逐渐增大，本技术方案中是通过第一晶体管Q1及第一电阻R1形成电流负反馈保护电路，可以将第一晶体管Q1控制端输出的电流分流到电流负反馈电路中，从而降低第一晶体管Q1控制端的输出电流，从而实现对第一晶体管Q1的短路保护，解决了现有技术中外部负载回路发生短路时没有设置反馈保护电路，短路电流经过第一晶体管Q1会导致第一晶体管Q1温度升高容易造成第一晶体管Q1烧毁等问题。
可选的，图3为本实用新型实施例提供的另一种晶体管输出短路保护电路的结构示意图，如图3所示，电平输出回路20还包括第二电阻R2，第二电阻R2的第一端与第一晶体管Q1的控制端电连接，第二电阻R2的第二端与控制信号输出回路10的输出端电连接。
其中，第二电阻R2起到了限流的作用，控制信号输出回路10输出的电流经过第二电阻R2的限流作用，可以安全保护第一晶体管Q1，进一步增加整个电路的安全可靠性。
可选的，参照图3，第一电阻R1的阻值范围满足：5Ω≤R1≤20Ω。
其中，在实际的晶体管输出短路保护电路中第一电阻R1的阻值可根据所选的第二晶体管Q2的具体的导通电压参数调整，具体的，第一电阻R1的阻值范围为5Ω≤R1≤20Ω，使得晶体管输出短路保护电路的应用范围更广泛。
可选的，参照图2，第一晶体管Q1为双极型晶体管或者场效应管；第二晶体管Q2为双极型晶体管或者场效应管。
其中，第一晶体管Q1及第二晶体管Q2的类型可以为双极型晶体管，也可以为场效应管，这里对第一晶体管Q1及第二晶体管Q2的类型不作限定。
本实用新型实施例还提供了一种应用电路，由于该应用电路包括上述实施例提供的晶体管输出短路保护电路，该应用电路也具备上述晶体管输出短路保护电路所具备的有益效果，这里不再赘述。可以理解的是，该应用电路可以应用在车载电平输出电路及其他电机电平输出电路中，还实现了各应用电路的低成本设计。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (5)
1.一种晶体管输出短路保护电路，其特征在于，包括控制信号输出回路、电平输出回路和反馈保护电路；所述电平输出回路包括第一晶体管；所述反馈保护电路包括第一电阻及第二晶体管；
所述第一晶体管的第一端与外部负载回路电连接，所述第一晶体管的第二端分别与所述第一电阻的第一端和所述第二晶体管的控制端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二晶体管的第二端均接地；
所述第二晶体管的第一端和所述第一晶体管的控制端均与所述控制信号输出回路的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的晶体管输出短路保护电路，其特征在于，所述电平输出回路还包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一晶体管的控制端电连接，所述第二电阻的第二端与所述控制信号输出回路的输出端电连接。
3.根据权利要求1所述的晶体管输出短路保护电路，其特征在于，所述第一电阻R的阻值范围满足：5Ω≤R≤20Ω。
4.根据权利要求1所述的晶体管输出短路保护电路，其特征在于，所述第一晶体管为双极型晶体管或者场效应管；所述第二晶体管为双极型晶体管或者场效应管。
5.一种应用电路，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的晶体管输出短路保护电路。
Priority Applications (1)
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| CN202021592151.8U CN212811661U (zh) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | 一种晶体管输出短路保护电路及应用电路 |
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| CN202021592151.8U CN212811661U (zh) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | 一种晶体管输出短路保护电路及应用电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN212811661U true CN212811661U (zh) | 2021-03-26 |
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ID=75105631
Family Applications (1)
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| CN202021592151.8U Active CN212811661U (zh) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | 一种晶体管输出短路保护电路及应用电路 |
Country Status (1)
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2020
- 2020-08-04 CN CN202021592151.8U patent/CN212811661U/zh active Active
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