CN216980452U - 一种自激式驱动稳压固体继电器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了固体继电器领域的一种自激式驱动稳压固体继电器电路，包括串接在配电母线中的场效应管Q5，还包括用于提供场效应管Q5稳定的驱动电压的自激式稳压电路以及控制场效应管Q5通断时间的开关驱动电路；自激式稳压电路包括变压器T1、二极管D1、D2、D4、D5、稳压管D3、电阻R5～R8、电容C1～C3以及NPN型的三极管Q1，变压器T1包括初级侧的T1A、T1C绕组以及次级侧的T1B绕组；本实用新型采用基于二极管、三极管的分立器件结构，结构简单，易于实现多路继电器集成，本实用新型可在输入存在较大扰动的情况下保证场效应管驱动电压的稳定，具有较强的抗干扰能力，可根据不同的使用需求兼容不同的控制系统电压。

Description

一种自激式驱动稳压固体继电器电路

技术领域

本实用新型涉及固体继电器领域，具体是一种自激式驱动稳压固体继电器电路。

背景技术

目前航空、航天配电系统越来越多地采用固体继电器作为配电开关，随着航空、航天技术的不断发展,配电系统功能的多样化，使得向小型化、集成化、多通道的固体继电器成为一种发展趋势。在实际使用环境中，配电系统电压或控制系统电压会存在不同程度的扰动，电压的变化会影响输出开关管的驱动电压，因此需要引入对开关管驱动电压的闭环控制，提高抗干扰能力。同时针对不同的应用场合，控制系统电压也不尽相同，因此也需要提高继电器对输入电压的兼容性，从而减少重复开发，节省成本。

实用新型内容

本实用新型提出的一种自激式驱动稳压固体继电器电路，可对驱动控制电压的进行控制，解决配电系统电压或控制系统电压扰动对开关管驱动电压稳定性的影响问题，并且小型化通用化的电路方案，也易于实现多路集成。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种自激式驱动稳压固体继电器电路，包括串接在配电母线中的场效应管Q5，还包括用于提供场效应管Q5稳定的驱动电压的自激式稳压电路以及控制场效应管Q5通断时间的开关驱动电路；

所述自激式稳压电路包括变压器T1、二极管D1、D2、D4、D5、稳压管D3、电阻R5～R8、电容C1～C3以及NPN型的三极管Q1，所述变压器T1包括初级侧的T1A、T1C绕组以及次级侧的T1B绕组，所述二极管D1的阳极连接外部偏置电源，阴极连接电阻R5的第一端以及T1A绕组的同名端，电阻R5的第二端连接三极管Q1的基极、电阻R6的第一端以及稳压管D3的阴极，T1A绕组的异名端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极通过电阻R7连接到输入地；电阻R6的第二端连接二极管D2的阴极与电容C1的第一端，二极管D2的阳极连接二极管D4的阴极、电容C1的第二端以及T1C绕组的同名端，二极管D4的阳极连接稳压管D3的阳极，T1C绕组的异名端接输入地；T1B绕组的异名端连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电容C3与电阻R8的第一端，电容C3与电阻R8的第二端连接T1B绕组的同名端以及场效应管Q5的源极。

在一些实施例中，所述开关驱动电路包括电阻R9～R11、PNP型的三极管Q4、二极管D7以及瞬态抑制管D8，所述电阻R9的第一端连接二极管D5的阴极，第二端连接二极管D7的阳极以及三极管Q4的基极，二极管D7的阴极与电阻R10、R11的第一端以及瞬态抑制管D8的阴极，所述电阻R11的第二端连接场效应管Q5的栅极，所述电阻R10的第二端连接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极连接场效应管Q5的源极。

在一些实施例中，还包括通断控制电路，所述通断控制电路包括电阻R1～R4、二极管D6以及NPN型的三极管Q2、Q3，所述电阻R1的第一端连接二极管D1的阴极，第二端连接二极管D6的阴极以及电阻R2的第一端，所述电阻R2的第二端连接电阻R3的第一端以及三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接三极管Q3的基极以及电阻R4的第二端，电阻R4的第一端连接电阻R1的第一端，三极管Q3的集电极连接电阻R5的第二端，所述三极管Q2、Q3的发射极以及电阻R3的第二端接输入地。

在一些实施例中，所述二极管D6的阳极连接外部控制电源或者通过可调电阻Rj连接外部偏置电源。

有益效果：1、本实用新型所述的一种自激式驱动稳压固体继电器电路采用基于二极管、三极管的分立器件结构，结构简单，易于实现多路继电器集成。

2、本实用新型对输出场效应管的驱动电压采取了闭环控制措施，可在输入存在较大扰动的情况下保证场效应管驱动电压的稳定，具有较强的抗干扰能力，可根据不同的使用需求兼容不同的控制系统电压。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是本实用新型的一种实施方式应用原理图；

图3是本实用新型的一种实施方式应用原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

参见图1，一种自激式驱动稳压固体继电器电路，包括场效应管Q5、自激式稳压电路1、通断控制电路2和开关驱动电路3，自激式稳压电路1的输入端与外部的偏置电源相连，输出端连接开关驱动电路3的输入端；通断控制电路2的输入端与外部的控制电源相连，输出端与自激式稳压电路1相连。自激式稳压电路1用于提供场效应管Q5稳定的驱动电压，开关驱动电路3用于控制场效应管Q5的通断时间。

自激式稳压电路1包括变压器T1、二极管D1、D2、D4、D5、稳压管D3、电阻R5～R8、电容C1～C3以及NPN型的三极管Q1，变压器T1包括初级侧的T1A、T1C绕组以及次级侧的T1B绕组，二极管D1的阳极连接外部偏置电源，阴极连接电阻R5的第一端以及T1A绕组的同名端，电阻R5的第二端连接三极管Q1的基极、电阻R6的第一端以及稳压管D3的阴极，T1A绕组的异名端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极通过电阻R7连接到输入地；电阻R6的第二端连接二极管D2的阴极与电容C1的第一端，二极管D2的阳极连接二极管D4的阴极、电容C1的第二端以及T1C绕组的同名端，二极管D4的阳极连接稳压管D3的阳极，T1C绕组的异名端接输入地；T1B绕组的异名端连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电容C3与电阻R8的第一端，电容C3与电阻R8的第二端连接T1B绕组的同名端以及场效应管Q5的源极。

开关驱动电路3包括电阻R9～R11、PNP型的三极管Q4、二极管D7以及瞬态抑制管D8，电阻R9的第一端连接二极管D5的阴极，第二端连接二极管D7的阳极以及三极管Q4的基极，二极管D7的阴极与电阻R10、R11的第一端以及瞬态抑制管D8的阴极，电阻R11的第二端连接场效应管Q5的栅极，电阻R10的第二端连接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极连接场效应管Q5的源极。

如图2所示，若控制电源电压为低电平，三极管Q1保持截止状态，自激式稳压电路1无驱动电压输出，开关管Q5的栅极为低电平，开关管不导通。若控制电源电压为高电平，则外接偏置电源后，经防反偏的二极管D1，由电阻R5为三极管Q1提供启动电流，三极管Q1饱和导通，三极管Q1的集电极电流受偏置电源电压和变压器T1的T1A绕组电感影响，按一定斜率逐渐上升，变压器T1开始储能，变压器T1的T1C和T1B绕组产生感应电压，T1B绕组感应电压上负下正，二极管D5截止，T1C绕组感应电压上正下负，二极管D2导通，T1C产生的感应电压通过电阻R6为三极管Q1提供稳定的基极电流。

T1C绕组产生的感应电压与输入偏置电源电压和变压器匝比呈比例关系，T1C绕组上的感应电压保持恒定，即提供给三极管Q1的基极电流也保持恒定，三极管Q1维持在饱和导通状态，随着三极管Q1的集电极电流逐渐上升，当基极电流不足以使三极管Q1工作在饱和区，即三极管Q1的集电极电流为它的电流放大倍数与基极电流之积时，三极管Q1的集电极与发射极之间的电压将上升，导致T1C绕组上的感应电压下降，进一步使得三极管Q1的基极电流下降，最终将三极管Q1关断。

三极管Q1关断时，变压器T1各绕组电势翻转，将变压器所存储的能量传递给次级绕组，T1B绕组上的感应电压变成上正下负，二极管D5导通，经电容C3滤波产生驱动电压，通过电阻R9、二极管D7、电阻R11提供栅极电压使场效应管Q5导通。同时，T1C绕组上的感应电压变成上负下正，二极管D4导通，经电容C2滤波产生负电压，另外由于电容C1两端的电压不能突变，电容C1和电阻R6节点也会产生负电压，三极管Q1的基极-发射极在这两个负电压的共同作用下会被反向拉偏，三极管Q1保持截止关断状态，直到变压器T1中存储的能量释放完毕，变压器T1各绕组两端电势相等，则再次重复上述过程，三极管Q1再次导通，进入下一振荡周期。

随着振荡周期的累积，电容C3上的驱动电压逐渐上升，电容C2上的负电压逐渐下降，直至稳压管D3反向击穿，产生反向电流，将三极管Q1的基极电流旁路，加速三极管Q1的截止，此时变压器T1C绕组上的感应电压值在稳压管D3的作用下保持稳定，而根据匝比关系变压器T1B绕组上的感应电压也保持稳定，该电压经二极管D5和电容C3的整流滤波产生输出驱动电压，将开关管Q5的栅极置为高电平，开关管Q5导通，其输出驱动电压与稳压管D3稳压值的表达关系如式1所示。

当输入偏置电源电压发生扰动时，如输入偏置电源上叠加了正向的脉冲电压，则电容C2上的负电压根据变压器T1C与T1A的匝比关系也会减小，因此在每个振荡周期稳压管D3反向击穿的时间会提前，因而三极管Q1的截止时间提前，导通时间减小，使得变压器T1在每个周期所存储和释放的能量保持不变，变压器T1C绕组和T1B绕组上的感应电压保持不变，从而实现输出驱动电压的稳定。

开关驱动电路3中，场效应管Q5串联于配电母线中，作为配电开关，三极管Q4、二极管D7和电阻R10构成泄放电路，在需要继电器断开时，三极管Q1关断，提供关断信号，此时三极管Q4低电平导通，为场效应管Q5的栅极驱动电压提供了泄放路径，电阻R9和R11串联于场效应管Q5的栅极，以抑制线路上寄生参数对驱动电压的影响，瞬态抑制管D8作为保护措施，用于防止场效应管栅极过电压应力损坏。

通断控制电路2可以控制三极管Q1的通断时间，具体包括电阻R1～R4、二极管D6以及NPN型的三极管Q2、Q3，电阻R1的第一端连接二极管D1的阴极，第二端连接二极管D6的阴极以及电阻R2的第一端，二极管D6的阳极连接外部控制电源，电阻R2的第二端连接电阻R3的第一端以及三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接三极管Q3的基极以及电阻R4的第二端，电阻R4的第一端连接电阻R1的第一端，三极管Q3的集电极连接电阻R5的第二端，三极管Q2、Q3的发射极以及电阻R3的第二端接输入地。

通断控制电路2输入接外部控制电源，通过电阻R2和R3分压设定控制三极管Q1通断的阈值电压，再经过三极管Q2和Q3的两级放大，控制自激式稳压电路1使能，进而控制继电器的通断。

如图3所示，在一些实施例中，通断控制电路2也可以不连接外部控制电源，通过电阻R1与R2、R3的分压以及通过连接在偏置电源端的调节电阻Rj，也可以实现仅利用偏置电源端控制继电器的通断，调节电阻Rj阻值可设定控制继电器通断的阈值电压。

本实用新型采用基于二极管、三极管的分立器件结构，结构简单，易于实现多路继电器集成，并对场效应管的驱动电压采取闭环控制措施，可在输入存在较大扰动的情况下保证场效应管Q5驱动电压的稳定性，因此具有较强的抗干扰能力，可适应不同需求下不同的控制系统电压，兼容性强。

对输出场效应管的驱动电压采取了闭环控制措施，可在输入存在较大扰动的情况下保证场效应管驱动电压的稳定，具有较强的抗干扰能力，可根据不同的使用需求兼容不同的控制系统电压。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种自激式驱动稳压固体继电器电路，其特征在于，包括串接在配电母线中的场效应管Q5，还包括用于提供场效应管Q5稳定的驱动电压的自激式稳压电路(1)以及控制场效应管Q5通断时间的开关驱动电路(3)；

所述自激式稳压电路(1)包括变压器T1、二极管D1、D2、D4、D5、稳压管D3、电阻R5～R8、电容C1～C3以及NPN型的三极管Q1，所述变压器T1包括初级侧的T1A、T1C绕组以及次级侧的T1B绕组，所述二极管D1的阳极连接外部偏置电源，阴极连接电阻R5的第一端以及T1A绕组的同名端，电阻R5的第二端连接三极管Q1的基极、电阻R6的第一端以及稳压管D3的阴极，T1A绕组的异名端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极通过电阻R7连接到输入地；电阻R6的第二端连接二极管D2的阴极与电容C1的第一端，二极管D2的阳极连接二极管D4的阴极、电容C1的第二端以及T1C绕组的同名端，二极管D4的阳极连接稳压管D3的阳极，T1C绕组的异名端接输入地；T1B绕组的异名端连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电容C3与电阻R8的第一端，电容C3与电阻R8的第二端连接T1B绕组的同名端以及场效应管Q5的源极。

2.根据权利要求1所述的一种自激式驱动稳压固体继电器电路，其特征在于，所述开关驱动电路(3)包括电阻R9～R11、PNP型的三极管Q4、二极管D7以及瞬态抑制管D8，所述电阻R9的第一端连接二极管D5的阴极，第二端连接二极管D7的阳极以及三极管Q4的基极，二极管D7的阴极与电阻R10、R11的第一端以及瞬态抑制管D8的阴极，所述电阻R11的第二端连接场效应管Q5的栅极，所述电阻R10的第二端连接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极连接场效应管Q5的源极。

3.根据权利要求1所述的一种自激式驱动稳压固体继电器电路，其特征在于，还包括通断控制电路(2)，所述通断控制电路(2)包括电阻R1～R4、二极管D6以及NPN型的三极管Q2、Q3，所述电阻R1的第一端连接二极管D1的阴极，第二端连接二极管D6的阴极以及电阻R2的第一端，所述电阻R2的第二端连接电阻R3的第一端以及三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接三极管Q3的基极以及电阻R4的第二端，电阻R4的第一端连接电阻R1的第一端，三极管Q3的集电极连接电阻R5的第二端，所述三极管Q2、Q3的发射极以及电阻R3的第二端接输入地。

4.根据权利要求3所述的一种自激式驱动稳压固体继电器电路，其特征在于，所述二极管D6的阳极连接外部控制电源或者通过可调电阻Rj连接外部偏置电源。

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