CN215267645U - 一种直流开关控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流开关控制器，属于电子电路技术领域，本新型包括主开关电路和过流保护电路，其中所述过流保护电路通过串接于供电回路中的电流采集器件采集工作电流，过流保护电路的输出信号控制主开关电路供电通断，所述主开关电路通过串接于供电回路中的MOS开关管控制供电通断，MOS开关管的开关通过驱动电路进行控制，驱动电路的驱动信号之一为过流保护电路的输出信号，驱动电路的驱动信号之二为外部开关控制信号。本实用新型的电路由独立器件搭建而成，相比继电器，具有体积小，成本低，使用寿命更长，兼容容性负载，安全可靠的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于电子电路技术领域，具体涉及一种直流开关控制器。
背景技术
在实际应用中，通信机房电子系统、车载电子系统、机载设备电子系统、铁轨电子系统等进行直流供电时，需要在前端设置开关控制器对供电状态进行控制。
目前，开关控制器主控回路主要是串接直流大功率继电器或固态继电器，但不论是直流大功率继电器还是固态继电器均存在体积大的问题，固态继电器价格也比较昂贵。
如果采用直流继电器，其后端负载需为阻性负载，如果为容性负载，则需大幅降额使用，否则继电器会由于瞬间冲击而损坏，当输出电流较大时，损坏率更高。
目前市场上采用直流继电器的开关控制器，一般没有防反保护电路，也没有过流保护电路，如果用户将电源正负极接反线，会导致后级设备损坏；由于没有过流保护电路，当用户后级设备损坏短路时，电流远远超过继电器额定工作电流，导致继电器瞬间损坏。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种体积小、成本低、兼容容性负载且具备防反接和过流保护功能的直流开关控制器。
为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：
一种直流开关控制器，包括主开关电路和过流保护电路，其中所述过流保护电路通过串接于供电回路中的电流采集器件采集工作电流，过流保护电路的输出信号控制主开关电路供电通断，所述主开关电路通过串接于供电回路中的MOS开关管控制供电通断，MOS开关管的开关通过驱动电路进行控制，驱动电路的驱动信号之一为过流保护电路的输出信号，驱动电路的驱动信号之二为外部开关控制信号。
进一步的，还包括防反接电路，所述防反接电路包括串接于供电回路负电源线路中的MOS管，MOS管的栅极驱动电压信号取自供电回路电源输入+VIN端。
优选的，所述主开关电路包括MOS开关管M2、电阻R1、电阻R2、电阻R13、稳压管D2、三极管IC1，其中MOS开关管M2的漏极接电源输出-VOUT端，MOS开关管M2的源极经电流采集器件连接电源输入-VIN端，MOS开关管M2的栅极和源极间并联电阻R13，MOS开关管M2的栅极连接三极管IC1的发射极，三极管IC1的集电极经电阻R1连接电源输出+VOUT端，三极管IC1的基极经电阻R2连接电源输出+VOUT端，稳压管D2正端连接MOS开关管M2的源极，稳压管D2负端经连接三极管IC1的基极。
优选的，所述过流保护电路包括电流采集驱动电路以及过流锁定复位电路，所述电流采集驱动电路通过电流采集器件获知过流时，关断MOS开关管，MOS开关管源极和漏极两端的电压升高，驱动过流锁定复位电路锁定输出信号为过流信号，断开外部开关控制信号，驱动过流锁定复位电路将过流信号复位。
优选的，所述电流采集驱动电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R9、电阻R14、电阻R15、电容C2、三极管IC2、三极管IC3，其中电阻R15为串接于负电源线路中的电流采集器件，三极管IC3集电极经电阻R4连接电源输入+VIN端，三极管IC3基极经电阻R9连接三极管IC2基极，三极管IC3基极经电阻R14连接电阻R15的2脚，三极管IC3发射极连接电阻R15的1脚，三极管IC2发射极连接电阻R15的1脚，三极管IC2集电极经电阻R5连接电源输入+VIN端。三极管IC2集电极和基极直接连接，电容C2并接在电阻R15两端。
优选的，所述驱动过流锁定复位电路包括二极管D1、电阻R8、电阻R11、电阻R16、电阻R17、电容C1、三极管IC5、三极管IC6，其中三极管IC6的发射极接电阻R15的2脚，三极管IC6的集电极接三极管IC3的集电极，二极管D1的负极接外部开关控制信号，二极管D1的正极接三极管IC5的基极，三极管IC5的发射极接电阻R15的2脚，三极管IC5的集电极经电阻R11连接三极管IC6的基极，电阻R8并接在三极管IC5的基极和发射极之间，电阻R16并接在三极管IC6的基极和发射极之间，电容C1与电阻R16并联，电阻R17一端接三极管IC6的基极，电阻R17另一端接电源输出-VOUT端。
优选的，所述防反接电路包括MOS管M1、电阻R6、电阻R12和稳压管D3，其中MOS管M1的漏极接电源输入-VIN端，MOS管M1的栅极接稳压管D3负极，MOS管M1的源极接稳压管D3正极，电阻R12与稳压管D3并联，稳压管D3负极经电阻R6连接电源输入+VIN端。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本实用新型的电路由独立器件搭建而成，相比继电器，具有体积小，成本低，开关机开关过程无机械损伤，使用寿命更长，后级阻性负载、容性负载可兼容使用，无需大幅降额使用的特点；本实用新型与现有开关控制器相比，增加了防反电路、过流保护电路，提高了产品的安全性、可靠性；本实用新型使用时，无需外接控制电源，只须将开关控制端与电源输入端-VIN短接或悬空即可实现开关机控制，节约成本。
附图说明
图1是本实用新型原理框图，
图2是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对实用新型做进一步详细描述：
本实用新型是一种用于通信机房电子系统、车载电子系统、机载设备电子系统、铁轨电子系统等直流供电前端的开关控制器，代替目前市场上的现有产品。
本实用新型由独立电子器件搭建而成，其核心电路为主开关电路，同时还增加了过流保护电路以及防反接电路，其中所述过流保护电路通过串接于供电回路中的电流采集器件采集工作电流，过流保护电路的输出信号控制主开关电路供电通断，所述主开关电路通过串接于供电回路中的MOS开关管控制供电通断，MOS开关管的开关通过驱动电路进行控制，驱动电路的驱动信号之一为过流保护电路的输出信号，驱动电路的驱动信号之二为外部开关控制信号；所述防反接电路包括串接于供电回路负电源线路中的MOS管，MOS管的栅极驱动电压信号取自供电回路电源输入+VIN端；其原理框图如图1所示。
如图2所示，本实用新型的主开关电路包括MOS开关管M2、电阻R1、电阻R2、电阻R13、稳压管D2、三极管IC1，其中MOS开关管M2的漏极接电源输出-VOUT端，MOS开关管M2的源极经电流采集器件连接电源输入-VIN端，MOS开关管M2的栅极和源极间并联电阻R13，MOS开关管M2的栅极连接三极管IC1的发射极，三极管IC1的集电极经电阻R1连接电源输出+VOUT端，三极管IC1的基极经电阻R2连接电源输出+VOUT端，稳压管D2正端连接MOS开关管M2的源极，稳压管D2负端经连接三极管IC1的基极。
本实用新型的过流保护电路包括电流采集驱动电路以及过流锁定复位电路，所述电流采集驱动电路通过电流采集器件获知过流时，关断MOS开关管，MOS开关管源极和漏极两端的电压升高，驱动过流锁定复位电路锁定输出信号为过流信号，断开外部开关控制信号，驱动过流锁定复位电路将过流信号复位。
所述电流采集驱动电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R9、电阻R14、电阻R15、电容C2、三极管IC2、三极管IC3，其中电阻R15为串接于负电源线路中的电流采集器件，三极管IC3集电极经电阻R4连接电源输入+VIN端，三极管IC3基极经电阻R9连接三极管IC2基极，三极管IC3基极经电阻R14连接电阻R15的2脚，三极管IC3发射极连接电阻R15的1脚，三极管IC2发射极连接电阻R15的1脚，三极管IC2集电极经电阻R5连接电源输入+VIN端。三极管IC2集电极和基极直接连接，电容C2并接在电阻R15两端。
所述驱动过流锁定复位电路包括二极管D1、电阻R8、电阻R11、电阻R16、电阻R17、电容C1、三极管IC5、三极管IC6，其中三极管IC6的发射极接电阻R15的2脚，三极管IC6的集电极接三极管IC3的集电极，二极管D1的负极接外部开关控制信号，二极管D1的正极接三极管IC5的基极，三极管IC5的发射极接电阻R15的2脚，三极管IC5的集电极经电阻R11连接三极管IC6的基极，电阻R8并接在三极管IC5的基极和发射极之间，电阻R16并接在三极管IC6的基极和发射极之间，电容C1与电阻R16并联，电阻R17一端接三极管IC6的基极，电阻R17另一端接电源输出-VOUT端。
本实用新型的防反接电路包括MOS管M1、电阻R6、电阻R12和稳压管D3，其中MOS管M1的漏极接电源输入-VIN端，MOS管M1的栅极接稳压管D3负极，MOS管M1的源极接稳压管D3正极，电阻R12与稳压管D3并联，稳压管D3负极经电阻R6连接电源输入+VIN端。
工作原理：
本实用新型开关控制器正常工作时，开关控制端与电源输入-VIN端连接，由电阻R6限流，稳压管D3稳压，使得MOS管M1导通，由于开关控制端与电源输入-VIN端连接，并且二极管D1压降小于0.7V，此时，三极管IC4基极电压为二极管D1电压，因此三极管IC4、三极管IC5不导通；电源输入+VIN通过电阻R2限流，稳压管D2稳压，使三极管IC1导通，此时电阻R1与电阻R13串联分压，驱动MOS开关管M2导通，电源输出。电阻R15为电流采集器件，用于采集工作电流，当电流正常时，三极管IC3的基极发射极之间电压小于0.7V，三极管IC3不导通，三极管IC2集电极与基极相连，可等效为二极管，保持电阻R9与电阻R14电压之和等于0.7V，即电阻R14两端电压不会随输入电压升高而改变。电容C2可防止开机浪涌电流引起误操作(三极管IC3导通，过流保护)，电容C1为开机延时电容，确保开机时电阻R16两端电压<0.7V，三极管IC6不导通(三极管IC6导通，过流保护锁定)。
当断开开关控制端与电源输入-VIN的连接时，三极管IC4、三极管IC5同时导通，三极管IC1不导通，MOS开关管M2不导通，电源无输出。
当电源输入接反时，MOS管M1不导通，保护后级设备。
当开关控制器输入正常，输出过流或后级设备输入端短路时，电阻R15两端电压VR15升高，三极管IC3的基极发射极之间电压大于等于0.7V，三极管IC3导通，使三极管IC1、MOS开关管M2不导通，电源无输出，此时由于三极管IC5和MOS开关管M2不导通，MOS开关管M2源极与漏极两端电压Vds开始对电容C1进行充电，当电容C1两端电压等于0.7V时，IC6导通，过流状态锁定，即使过流情况接触也不会自动恢复。复位时，断开开关控制端与电源输入-VIN的连接，三极管IC5导通，电容C1通过电阻R11进行放电，再次将开关控制端与电源输入-VIN端连接，电容C1进行充电，在IC6导通之前，MOS开关管M2已导通，则电容C1两端电压最终充电电压小于0.7V，电路正常工作。因此当后级故障消失后，只需将开关控制端悬空后再次接入电源输入-VIN，即可正常工作。
Claims (7)
1.一种直流开关控制器，其特征在于：包括主开关电路和过流保护电路，其中所述过流保护电路通过串接于供电回路中的电流采集器件采集工作电流，过流保护电路的输出信号控制主开关电路供电通断，所述主开关电路通过串接于供电回路中的MOS开关管控制供电通断，MOS开关管的开关通过驱动电路进行控制，驱动电路的驱动信号之一为过流保护电路的输出信号，驱动电路的驱动信号之二为外部开关控制信号。
2.根据权利要求1所述一种直流开关控制器，其特征在于：还包括防反接电路，所述防反接电路包括串接于供电回路负电源线路中的MOS管，MOS管的栅极驱动电压信号取自供电回路电源输入+VIN端。
3.根据权利要求1或2所述一种直流开关控制器，其特征在于：所述主开关电路包括MOS开关管M2、电阻R1、电阻R2、电阻R13、稳压管D2、三极管IC1，其中MOS开关管M2的漏极接电源输出-VOUT端，MOS开关管M2的源极经电流采集器件连接电源输入-VIN端，MOS开关管M2的栅极和源极间并联电阻R13，MOS开关管M2的栅极连接三极管IC1的发射极，三极管IC1的集电极经电阻R1连接电源输出+V0UT端，三极管IC1的基极经电阻R2连接电源输出+VOUT端，稳压管D2正端连接MOS开关管M2的源极，稳压管D2负端经连接三极管IC1的基极。
4.根据权利要求1或2所述一种直流开关控制器，其特征在于：所述过流保护电路包括电流采集驱动电路以及过流锁定复位电路，所述电流采集驱动电路通过电流采集器件获知过流时，关断MOS开关管，MOS开关管源极和漏极两端的电压升高，驱动过流锁定复位电路锁定输出信号为过流信号，断开外部开关控制信号，驱动过流锁定复位电路将过流信号复位。
5.根据权利要求4所述一种直流开关控制器，其特征在于：所述电流采集驱动电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R9、电阻R14、电阻R15、电容C2、三极管IC2、三极管IC3，其中电阻R15为串接于负电源线路中的电流采集器件，三极管IC3集电极经电阻R4连接电源输入+VIN端，三极管IC3基极经电阻R9连接三极管IC2基极，三极管IC3基极经电阻R14连接电阻R15的2脚，三极管IC3发射极连接电阻R15的1脚，三极管IC2发射极连接电阻R15的1脚，三极管IC2集电极经电阻R5连接电源输入+VIN端，三极管IC2集电极和基极直接连接，电容C2并接在电阻R15两端。
6.根据权利要求5所述一种直流开关控制器，其特征在于：所述驱动过流锁定复位电路包括二极管D1、电阻R8、电阻R11、电阻R16、电阻R17、电容C1、三极管IC5、三极管IC6，其中三极管IC6的发射极接电阻R15的2脚，三极管IC6的集电极接三极管IC3的集电极，二极管D1的负极接外部开关控制信号，二极管D1的正极接三极管IC5的基极，三极管IC5 的发射极接电阻R15的2脚，三极管IC5的集电极经电阻R11连接三极管IC6的基极，电阻R8并接在三极管IC5的基极和发射极之间，电阻R16并接在三极管IC6的基极和发射极之间，电容C1与电阻R16并联，电阻R17一端接三极管IC6的基极，电阻R17另一端接电源输出-VOUT端。
7.根据权利要求2所述一种直流开关控制器，其特征在于：所述防反接电路包括MOS管M1、电阻R6、电阻R12和稳压管D3，其中MOS管M1的漏极接电源输入-VIN端，MOS管M1的栅极接稳压管D3负极，MOS管M1的源极接稳压管D3正极，电阻R12与稳压管D3并联，稳压管D3负极经电阻R6连接电源输入+VIN端。
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