CN217010327U - 用于小电流驱动的元器件的保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于小电流驱动的元器件的保护电路，包括PNP型三极管，NPN型三极管，PNP型三极管的发射极用于连接电源，PNP型三极管的基极通过电阻R1与NPN型三极管的集电极连接，PNP型三极管的集电极与电阻R2的一端电连接，电阻R2的另一端与二极管D1的阴极电连接，二极管D1的阳极通过电阻R3与NPN型三极管的基极电连接，NPN型三极管的发射极接地，二极管D1的阳极用于连接MCU的电平信号输出端，二极管D1的阴极用于连接元器件的输入端，在元器件出现短接地故障时，不需要软件控制，直接通过硬件回路直接切断元器件和MCU电源供电端的连接，进行断路保护，避免了元器件因为反复电流冲击导致的烧毁，保证了回路的安全性和可靠性，并且还精简了电路元件的数量，减少了制造成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电子控制领域，具体涉及一种用于小电流驱动的元器件的保护电路。
背景技术
随着时代的飞速发展，电子控制领域的技术及要求也不断的更新和进步，人们对电子控制的安全性及合理性的要求也越来越严苛。在日常生活中，比如我们的手机、电脑、电视、洗衣机，甚至汽车、游轮、飞机等等，它们通过MCU外接若干电子元器件来完成各种不同的功能，而MCU外接的大多数元器件能承受的电流都比较小，通常为霍尔传感器、发光二极管、蜂鸣器等小电流元器件。例如，汽车ECU中用于小电流元器件的保护电路如图2所示，一PNP型三极管的发射极用于连接电源，该PNP型三极管的基极通过电阻R10与第一NPN型三极管NPN-1的集电极连接，所述第一NPN型三极管NPN-1的发射极接地，所述第一NPN型三极管NPN-1的基极用于连接MCU的电平信号输出端，所述PNP型三极管的集电极通过电阻R20与第二NPN型三极管NPN-2的集电极连接，所述第二NPN型三极管NPN-2的基极与集电极之间设有一电阻R30，所述第二NPN型三极管NPN-2的发射极通过电阻R40与MCU的反馈信号输入端，用于供MCU采集信号；第三NPN型三极管NPN-3的基极连接在电阻R40与第二NPN型三极管NPN-2的发射极之间，该第三NPN型三极管NPN-3的集电极与第二NPN型三极管NPN-2的基极相连，第三NPN型三极管NPN-3的发射极与MCU的反馈信号输入端连接，小电流元器件与MCU的反馈信号输入端连接。
MCU只需要通过控制第一NPN型三极管NPN-1的基极的电平来控制第一NPN型三极管NPN-1的导通，电流从PNP型三极管流向电阻R20依次经过第二NPN型三极管NPN-2、第三NPN型三极管NPN-3给小电流元器件供电工作。
而元器件的输入端与第三NPN型三极管NPN-3的发射极连接，一旦元器件的输入端对地短路，第三NPN型三极管NPN-3的发射极的电压为零，这时第三NPN型三极管NPN-3完全饱和导通，电路将受到大电流冲击；此时，第二NPN型三极管NPN-2的基极变为低电平，则第二NPN型三极管NPN-2关断，从而使第二NPN型三极管NPN-2的发射极的电压为零，则导致第三NPN型三极管NPN-3被关断，断开电路，起到保护作用；然而，与电阻R30相连的第二NPN型三极管NPN-2的基极的电平此时又变为高电平，第二NPN型三极管NPN-2、第三NPN型三极管NPN-3均为导通状态，由于元器件的输入端仍然对地短路，还是会产生大电流冲击。而第三NPN型三极管NPN-3的发射极由于对地短接为低电平后，又重复上述过程，周而复始，直到通过软件控制MCU不再对第一NPN型三极管NPN-1的基极输出电压才会停止，若没有及时通过软件对MCU进行控制，切断第一NPN型三极管NPN-1的基极的输入电压，而电子控制回路的电流承受能力不足，极易导致元器件发热融化，使整个电路产生故障或者烧毁，甚至造成重大事故，对人民的生命财产造成损失。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种用于小电流驱动的元器件的保护电路，与MCU连接的元器件出现短接地故障时，不需要软件控制，直接通过硬件回路切断MCU输出给元器件的控制信号，从而断开控制回路中电源的输入，进行断路保护，避免了元器件因为反复电流冲击导致的烧毁，保证了回路的安全性和可靠性，并且还精简了电路元件的数量，减少了制造成本。
本实用新型的目的是采用下述方案实现的：一种用于小电流驱动的元器件的保护电路，包括一PNP型三极管，一NPN型三极管，所述PNP型三极管的发射极用于连接电源，所述PNP型三极管的基极通过电阻R1与NPN型三极管的集电极连接，所述PNP型三极管的集电极与一电阻R2的一端电连接，所述电阻R2的另一端与一二极管D1的阴极电连接，所述二极管D1的阳极通过一电阻R3与NPN型三极管的基极电连接，所述NPN型三极管的发射极接地，所述二极管D1的阳极用于连接MCU输出端，所述二极管D1的阴极用于连接元器件的输入端。
优选地，所述电阻R1的阻值为1～5KΩ，所述电阻R2的阻值为10～100KΩ，所述电阻R3的阻值为5～10KΩ。
优选地，所述二极管D1的导通电流为1A，导通压降为0.7～1V，反向击穿电压大于400V。
优选地，所述NPN型三极管、PNP型三极管的导通电流均为500mA，耐压值均为50V。
优选地，所述元器件为由小电流驱动的元器件。
优选地，所述元器件包括霍尔传感器、发光二极管、蜂鸣器。
本实用新型包含如下有益效果：采用极少的电路元件，在MCU控制NPN型三极管导通时，使PNP型三极管导通，电源的电流通过PNP型三极管从电阻R2流向元器件，给元器件供电，一旦元器件对地短路，不需要软件控制，硬件回路会直接切断元器件和MCU电源供电端的连接，进行断路保护，避免了由小电流驱动的元器件因为反复的电流冲击导致烧毁。
附图说明
图1为本实用新型的电路图；
图2为现有的汽车ECU中用于小电流元器件的保护电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于小电流驱动的元器件的保护电路，包括一PNP型三极管，一NPN型三极管，所述PNP型三极管的发射极用于连接电源，所述PNP型三极管的基极通过电阻R1与NPN型三极管的集电极连接，所述PNP型三极管的集电极与一电阻R2的一端电连接，所述电阻R2的另一端与一二极管D1的阴极电连接，所述二极管D1的阳极通过一电阻R3与NPN型三极管的基极电连接，所述NPN型三极管的发射极接地，所述二极管D1的阳极用于连接MCU的电平信号输出端，所述二极管D1的阴极用于连接元器件的输入端，所述元器件为由小电流驱动的元器件，即所述元器件均为承受电流小的元器件，只能通过小电流，否则会烧毁。
本实施例中，所述元器件包括霍尔传感器、发光二极管、蜂鸣器，电源为9V～16V的直流电源，电阻R1的阻值为1～5KΩ，电阻R2的阻值为10～100KΩ，电阻R3的阻值为5～10KΩ；所述二极管D1的导通电流为1A，导通压降为0.7～1V，反向击穿电压大于400V；所述NPN型三极管、PNP型三极管的导通电流均为500mA，当三极管在电路中作为开关管使用时，耐压值必须是实际工作电压的8至10倍，否则会击穿损坏，本实施例中，所述NPN型三极管、PNP型三极管的耐压值均为50V。
MCU的电平信号输出端通过电阻R3给NPN型三极管的基极输入高电平，使NPN型三极管导通，此时，由于NPN型三极管的发射极接地，故NPN型三极管的集电极也为低电平，此时PNP型三极管的发射极的电平高于PNP型三极管的基极的电平，即PNP型三极管也处于导通状态，电源的电流通过PNP型三极管从电阻R2流向元器件，给元器件供电，并通过二极管D1对电路进行保护，一旦元器件的输入端对地短路，由于电阻R3的阻值远大于MCU到二极管D1的回路电阻值，此时的电阻R3起到了限流的作用，电流直接由MCU的输出端通过二极管D1流向地，NPN型三极管基极的输入电压为低电平，即NPN型三极管未导通，此时NPN型三极管的集电极处于高阻态，故PNP型三极管的基极也无法产生低电平，PNP型三极管为断开状态，电源的电流无法由PNP型三极管通过电阻R2流向元器件，不需要软件控制就可以使整个回路处于断路保护状态，直到元器件对地短路的状态解除为止，才会自动恢复正常工作。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神的前提下，对本实用新型进行的改动均落入本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于小电流驱动的元器件的保护电路，其特征在于，包括一PNP型三极管，一NPN型三极管，所述PNP型三极管的发射极用于连接电源，所述PNP型三极管的基极通过电阻R1与NPN型三极管的集电极连接，所述PNP型三极管的集电极与一电阻R2的一端电连接，所述电阻R2的另一端与一二极管D1的阴极电连接，所述二极管D1的阳极通过一电阻R3与NPN型三极管的基极电连接，所述NPN型三极管的发射极接地，所述二极管D1的阳极用于连接MCU输出端，所述二极管D1的阴极用于连接元器件的输入端。
2.根据权利要求1所述用于小电流驱动的元器件的保护电路，其特征在于：所述电阻R1的阻值为1～5KΩ，所述电阻R2的阻值为10～100KΩ，所述电阻R3的阻值为5～10KΩ。
3.根据权利要求1所述用于小电流驱动的元器件的保护电路，其特征在于：所述二极管D1的导通电流为1A，导通压降为0.7～1V，反向击穿电压大于400V。
4.根据权利要求1所述用于小电流驱动的元器件的保护电路，其特征在于：所述NPN型三极管、PNP型三极管的导通电流均为500mA，耐压值均为50V。
5.根据权利要求1所述用于小电流驱动的元器件的保护电路，其特征在于：所述元器件为由小电流驱动的元器件。
6.根据权利要求1所述用于小电流驱动的元器件的保护电路，其特征在于：所述元器件包括霍尔传感器、发光二极管、蜂鸣器。
Priority Applications (1)
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| CN202123376477.4U CN217010327U (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 用于小电流驱动的元器件的保护电路 |
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2021
- 2021-12-30 CN CN202123376477.4U patent/CN217010327U/zh active Active
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