[發(fā)明專利]具有電流緩沖、帶開/關(guān)功能的直流聯(lián)鎖開關(guān)控制電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910054789.8
• 申請(qǐng)日: 2009-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN101630912A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳耀華;張金榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海富士施樂有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/18
• 分類號(hào): H02M3/18
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 季申清

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種具有電流緩沖、帶開/關(guān)功能的24V直流聯(lián)鎖開關(guān)控制電路。

背景技術(shù)

在直流電路中(如附圖1所示)，當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)接通、或者24V輸出受控開的瞬間，由于存在大容量的電容負(fù)載，直接接通聯(lián)鎖開關(guān)，充電時(shí)間僅為0.2毫秒，但其產(chǎn)生的負(fù)載浪涌沖擊電流峰值可達(dá)160.8安培。其中(如附圖1-1所示)，Ch1：負(fù)載電流波形，I_L峰值達(dá)160.8安培，波形寬度約0.2毫秒。Ch2：負(fù)載電容器兩端的電壓波形。由于一個(gè)大浪涌沖擊電流的作用，使得相關(guān)導(dǎo)線、連接器上的電壓降變得非常大，尤其是該24V電源回路上的壓降會(huì)導(dǎo)致與其共地的其它低電壓電源的異常波動(dòng)，從而干擾相關(guān)控制電路的邏輯狀態(tài)。如何消除這種大浪涌沖擊電流的負(fù)面影響，也是在帶電容負(fù)載的整機(jī)聯(lián)鎖開關(guān)電路設(shè)計(jì)中要解決的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了有效地抑制上述現(xiàn)有技術(shù)存在的大浪涌電流沖擊及其危害影響，提出具有電流緩沖、帶開/關(guān)功能的直流聯(lián)鎖開關(guān)控制電路。電路包括：采用具有驅(qū)動(dòng)功率小特點(diǎn)的P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)電容器構(gòu)成“主開關(guān)電路”；用三個(gè)電阻器、一個(gè)電容器和一個(gè)三極管構(gòu)成“緩慢導(dǎo)通控制電路”，配合P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)功率管的特征，達(dá)到緩慢導(dǎo)通的功能要求；用二個(gè)三極管、一個(gè)穩(wěn)壓管和四個(gè)電阻構(gòu)成“電荷快速釋放電路”，及用一個(gè)三極管構(gòu)成的“開/關(guān)功能電路”組成。當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)S1接通、或者24V受控開時(shí)，該電路可以有效地防止負(fù)載電容器中浪涌沖擊電流的發(fā)生；當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)斷開、或24V受控關(guān)時(shí)，該電路可以快速釋放場(chǎng)效應(yīng)管的延緩開啟電容器上的電荷，使24V輸出迅速、可靠地關(guān)斷。

本發(fā)明電路工作原理(結(jié)合附圖2)簡(jiǎn)述如下：

I區(qū)：電源(額定電壓24.5伏)

II區(qū)：輸出24V的開/關(guān)控制電路

1、設(shè)S1為接通狀態(tài)；

2、關(guān)：當(dāng)Q1-B＝H時(shí)，Q1導(dǎo)通，Q2截止，Q3導(dǎo)通，使得C1被快速放電，Q4截止，Q5截止，負(fù)載電流＝0安培；

3、開：當(dāng)Q1-B＝L時(shí)，Q1截止，Q2導(dǎo)通，Q3截止，24V通過R5向C1充電，Q4緩慢導(dǎo)通，Q5緩慢導(dǎo)通，向負(fù)載電容緩慢充電，使得輸出負(fù)載上電壓逐步上升到額定值。

III區(qū)：緩慢啟動(dòng)電容器C1的放電電路

1、在Q1-B＝L即Q1截止，對(duì)應(yīng)于24V受控開指令條件下，當(dāng)S1斷開，CR1-1的電位開始下降，Q2截止、Q3導(dǎo)通、C1放電，直至C2端電壓降至0伏特，Q5截止。其中R4為放電限流電阻。不管負(fù)載電容器上的端電壓下降至幾伏特，該放電電路始終維持Q5是截止的。

2、在S1為接通狀態(tài)下，當(dāng)Q1-B＝H即Q1導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)于24V受控關(guān)指令，Q2截止、Q3導(dǎo)通、C1放電，直至C2端電壓降至0伏特，Q5截止，其中R4為放電限流電阻。不管負(fù)載電容器上的電壓下降至幾伏特，該放電電路始終維持Q5是截止的。

IV區(qū)：緩慢導(dǎo)通控制電路

當(dāng)Q3由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)即對(duì)應(yīng)24V受控開指令，或者S1接通，24.5伏特電壓通過R5向C1充電，使得C1的端電壓成指數(shù)上升，Q4、R7構(gòu)成一射極跟隨電路，隨著U_C1-1電位緩慢上升，R6與R7的端電壓亦緩慢上升，Q5則從截止——線性導(dǎo)通——到飽和導(dǎo)通，完成一個(gè)緩慢的導(dǎo)通(向負(fù)載電容器緩慢充電)過程，這樣避免了因負(fù)載電容器C_L的端電壓從0伏特開始的低內(nèi)阻充電過程而引起的極大的浪涌沖擊電流。

V區(qū)：主開關(guān)電路

用P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管Q5作為主開關(guān)元件；

當(dāng)S1接通的瞬間，由于Q5的輸入、輸出(寄生)電容的存在會(huì)引起Q5的瞬間導(dǎo)通；C2用于防止這種瞬間失控的發(fā)生。

VI區(qū)：試驗(yàn)等效負(fù)載

綜上所述，本發(fā)明具有：當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)S1接通、或者24V受控開時(shí)，該電路可以有效地防止負(fù)載電容器中浪涌沖擊電流的發(fā)生；當(dāng)24V聯(lián)鎖開關(guān)S1斷開、或24V受控關(guān)時(shí)，該電路可以快速釋放場(chǎng)效應(yīng)管的延緩開啟電容器C1上的電荷，使24V輸出迅速、可靠地關(guān)斷。

附圖說明：

圖1為一種現(xiàn)有技術(shù)的電路原理圖；

圖1-1為一種現(xiàn)有技術(shù)電路的開關(guān)接通瞬間的波形圖；

圖2為本發(fā)明的工作原理電路圖；

圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例電路圖；

圖3-1至3-7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中不同工作狀態(tài)下的波形圖。

附圖標(biāo)記號(hào)說明：

BT1：直流電源，電壓24.5伏