CN219394813U - 一种清洁机器人用隔离智能开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种清洁机器人用隔离智能开关，包括功率驱动模块和过流保护模块两部分，所述功率驱动模块包括功率电路及驱动电路、控制器电路、光耦隔离电路，所述过流保护模块包括电流信号采样电路、过流保护电路，所述过流保护模块电流信号采样电路输入端与功率电路输出连接，输出端与过流保护电路输入端连接，所述控制器电路输出端与光耦隔离电路输入端连接，所述光耦隔离电路输出端及过流保护电路输出端均与驱动电路连接，所述驱动电路输出端与功率电路相连。本实用新型电子开关相比较传统继电器方案解决了线圈闭合的功耗及温升问题，显著提高系统寿命；且所述电路具备电气隔离及过流保护能力，更加安全。

Description

一种清洁机器人用隔离智能开关

技术领域

本实用新型涉及商用清洁机器人技术领域，尤其涉及一种清洁机器人用隔离智能开关。

背景技术

目前商用清洁机器人系统大多采用传统的继电器方案给大功率负载通断电。该方案控制简单，无需复杂电路，但存在寿命短、干扰大、功耗高、不具备过流保护能力。

1、传统继电器由于开关瞬间会产生拉弧，会降低继电器寿命，同时也会对系统产生干扰。

2、传统继电器需要线圈吸合弹片，存在较大的线圈损耗，影响机器人待机时间，并且提到系统的温升。

3、传统继电器不具有负载电流反馈信息，不具备电流检测和保护能力。

为解决以上问题，现有技术通常会用场效应管替代继电器。直接通过驱动电路驱动功率管控制负载的通电和断电，这种方式增加了开关的寿命同时也没有传统继电器的损耗，但是这种方式在感性负载情况下，开通瞬间会形成很大的电压尖峰，容易损坏功率管，并且该方案没有过流保护能力，在电流过大时容易损坏功率管，同时在该方案控制器和功率电路非电气隔离，在开通和关断瞬间干扰容易串扰到控制器，形成电子开关的开通或关断过程的震荡。因此，我们提出了一种清洁机器人用隔离智能开关，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型提出的一种清洁机器人用隔离智能开关，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种清洁机器人用隔离智能开关，包括功率驱动模块和过流保护模块两部分，所述功率驱动模块包括功率电路及驱动电路、控制器电路、光耦隔离电路，所述过流保护模块包括电流信号采样电路、过流保护电路，所述过流保护模块电流信号采样电路输入端与功率电路输出连接，输出端与过流保护电路输入端连接，所述控制器电路输出端与光耦隔离电路输入端连接，所述光耦隔离电路输出端及过流保护电路输出端均与驱动电路连接，所述驱动电路输出端与功率电路相连。

优选地，所述功率电路包括连接到电池端的3个并联的PMOS功率管Q11、Q12、Q13，连接在PMOS管源极和漏极的C11、R13组成的尖峰吸收电路，连接在PMOS漏极的R14、LED11组成的电源指示电路。

优选地，所述电流信号采样电路包括连接在负载负极和GND之间的采样电阻R15，连接在采样电阻正端的R22、C23组成的滤波电路。

优选地，所述过流保护电路包括R25、R26、U22、R27、R28、C25组成的5V基准电压源，其中R25和R26并联，一端连接VB_S1，另一端连接U22的K脚；R27和R28相连，其连接点与U22的R脚相连；R27的另一端连接U22的K脚，R28另一端连接U22的A脚；其中C25一端连接5V_S1，另一端连接GND，R30、D22、C26、C27组成的单向限流保护电路；其中R30一端连接VBUS，另一端与D22阳极相连；D22阴极连接VB_S1，并与C26和C27连接；C26、C27的另一端连接到GND，U21、C21、R21、C22、C23、C24、R23、R24、D21组成的限流比较电路，其中R23与R24相连，其之间连接点与运放U21的1脚(输入负极)相连；R22与C23相连，其之间连接点与运放U21的3脚(输入正极)相连；C21和R21相连，C21另一端与U21的4脚相连，R21另一端与U21的3脚相连；U21输出4脚与D21阴极相连，D21阳极连接驱动控制脚CTL_S1。

优选地，所述驱动电路由R33、R34、R35、Q31、C31、R32组成，其中R33一端连接主功率管的源极，另一端风别与R35、R34相连接，R35另一端连接主功率管的栅极，R34另一端连接Q31的漏极，C32两端分别连接助攻率管的栅极和源极，Q31的栅极连接C31、R32和U31的3脚并与CTL_S1相连接，Q31的源极连接GND，C31和R32另一端也连接GND。

优选地，所述光耦隔离电路包括R31、U31组成的光耦隔离电路，其中R31一端连接控制信号MCU_S1，另一端连接光耦U31的1脚，光耦2脚连接GND，其中U31的4脚连接PW_S1，U31的3脚连接CTL_S1。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供一种在商用清洁机器人领域能有效降低传统继电器开关在开关瞬间产生的电弧及浪涌冲击，提高开关的使用寿命，同时解决导通过程中的线圈损耗，并具有过流保护功能和电气隔离控制的电子开关及控制电路；同时该方案将电子开关分为功率模块和过流保护模块，设计模块化，可以通过并联的方式进行功率扩展。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的功率电路示意图。

图3为本实用新型的过流保护电路示意图。

图4为本实用新型的驱动电路示意图。

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。

参照图1-图4所示，本实施例提供一种清洁机器人用隔离智能开关，包括功率驱动模块和过流保护模块两部分，所述功率驱动模块包括功率电路及驱动电路、控制器电路、光耦隔离电路，所述过流保护模块包括电流信号采样电路、过流保护电路，所述过流保护模块电流信号采样电路输入端与功率电路输出连接，输出端与过流保护电路输入端连接，所述控制器电路输出端与光耦隔离电路输入端连接，所述光耦隔离电路输出端及过流保护电路输出端均与驱动电路连接，所述驱动电路输出端与功率电路相连。

如图2所示，所述功率电路包括连接到电池端的3个并联的PMOS功率管Q11、Q12、Q13，连接在PMOS管源极和漏极的C11、R13组成的尖峰吸收电路，连接在PMOS漏极的R14、LED11组成的电源指示电路；所述电流信号采样电路包括连接在负载负极和GND之间的采样电阻R15，连接在采样电阻正端的R22、C23组成的滤波电路。

如图3所示，所述过流保护电路包括R25、R26、U22、R27、R28、C25组成的5V基准电压源，其中R25和R26并联，一端连接VB_S1，另一端连接U22的K脚；R27和R28相连，其连接点与U22的R脚相连；R27的另一端连接U22的K脚，R28另一端连接U22的A脚；其中C25一端连接5V_S1，另一端连接GND，R30、D22、C26、C27组成的单向限流保护电路；其中R30一端连接VBUS，另一端与D22阳极相连；D22阴极连接VB_S1，并与C26和C27连接；C26、C27的另一端连接到GND，U21、C21、R21、C22、C23、C24、R23、R24、D21组成的限流比较电路，其中R23与R24相连，其之间连接点与运放U21的1脚(输入负极)相连；R22与C23相连，其之间连接点与运放U21的3脚(输入正极)相连；C21和R21相连，C21另一端与U21的4脚相连，R21另一端与U21的3脚相连；U21输出4脚与D21阴极相连，D21阳极连接驱动控制脚CTL_S1。

如图4所示，所述驱动电路由R33、R34、R35、Q31、C31、R32组成，其中R33一端连接主功率管的源极，另一端风别与R35、R34相连接，R35另一端连接主功率管的栅极，R34另一端连接Q31的漏极，C32两端分别连接助攻率管的栅极和源极，Q31的栅极连接C31、R32和U31的3脚并与CTL_S1相连接，Q31的源极连接GND，C31和R32另一端也连接GND；所述光耦隔离电路包括R31、U31组成的光耦隔离电路，其中R31一端连接控制信号MCU_S1，另一端连接光耦U31的1脚，光耦2脚连接GND，其中U31的4脚连接PW_S1，U31的3脚连接CTL_S1。

本实用新型提供一种在商用清洁机器人领域能有效降低传统继电器开关在开关瞬间产生的电弧及浪涌冲击，提高开关的使用寿命，同时解决导通过程中的线圈损耗，并具有过流保护功能和电气隔离控制的电子开关及控制电路，更加安全。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种清洁机器人用隔离智能开关，其特征在于，包括功率驱动模块和过流保护模块两部分，所述功率驱动模块包括功率电路及驱动电路、控制器电路、光耦隔离电路，所述过流保护模块包括电流信号采样电路、过流保护电路，所述过流保护模块电流信号采样电路输入端与功率电路输出连接，输出端与过流保护电路输入端连接，所述控制器电路输出端与光耦隔离电路输入端连接，所述光耦隔离电路输出端及过流保护电路输出端均与驱动电路连接，所述驱动电路输出端与功率电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种清洁机器人用隔离智能开关，其特征在于，所述功率电路包括连接到电池端的3个并联的PMOS功率管Q11、Q12、Q13，连接在PMOS管源极和漏极的C11、R13组成的尖峰吸收电路，连接在PMOS漏极的R14、LED11组成的电源指示电路。

3.根据权利要求1所述的一种清洁机器人用隔离智能开关，其特征在于，所述电流信号采样电路包括连接在负载负极和GND之间的采样电阻R15，连接在采样电阻正端的R22、C23组成的滤波电路。

4.根据权利要求1所述的一种清洁机器人用隔离智能开关，其特征在于，所述过流保护电路包括R25、R26、U22、R27、R28、C25组成的5V基准电压源，其中R25和R26并联，一端连接VB_S1，另一端连接U22的K脚；R27和R28相连，其连接点与U22的R脚相连；R27的另一端连接U22的K脚，R28另一端连接U22的A脚；其中C25一端连接5V_S1，另一端连接GND，R30、D22、C26、C27组成的单向限流保护电路；其中R30一端连接VBUS，另一端与D22阳极相连；D22阴极连接VB_S1，并与C26和C27连接；C26、C27的另一端连接到GND，U21、C21、R21、C22、C23、C24、R23、R24、D21组成的限流比较电路，其中R23与R24相连，其之间连接点与运放U21的1脚相连；R22与C23相连，其之间连接点与运放U21的3脚相连；C21和R21相连，C21另一端与U21的4脚相连，R21另一端与U21的3脚相连；U21输出4脚与D21阴极相连，D21阳极连接驱动控制脚CTL_S1。

5.根据权利要求1所述的一种清洁机器人用隔离智能开关，其特征在于，所述驱动电路由R33、R34、R35、Q31、C31、R32组成，其中R33一端连接主功率管的源极，另一端风别与R35、R34相连接，R35另一端连接主功率管的栅极，R34另一端连接Q31的漏极，C32两端分别连接助攻率管的栅极和源极，Q31的栅极连接C31、R32和U31的3脚并与CTL_S1相连接，Q31的源极连接GND，C31和R32另一端也连接GND。

6.根据权利要求1所述的一种清洁机器人用隔离智能开关，其特征在于，所述光耦隔离电路包括R31、U31组成的光耦隔离电路，其中R31一端连接控制信号MCU_S1，另一端连接光耦U31的1脚，光耦2脚连接GND，其中U31的4脚连接PW_S1，U31的3脚连接CTL_S1。