可变换输出形式的晶体管安全输出电路制造技术

一种可变换输出形式的晶体管安全输出电路，采用独立的隔离悬浮晶体管偏置电路给输出晶体管偏置，使晶体管的偏置和输出部分不直接关联，晶体管的输出形式不会影响偏置电路。晶体管串联时，两个晶体管都能达到充分饱和导通。电路分别引出两路输出晶体管的源极和漏极，根据具体应用类型，输出的形式可以组合变换成双NPN型、双PNP型、串联PNP型、串联NPN型和双极型输出。一种电路就可满足多种形式的安全输出需要，而不降低安全性。生产和使用成本低，满足用户可以变换输出形式和只有一个执行器的安全应用要求。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种可变换输出形式的晶体管安全输出电路，是用于安全领域、有冗余要求的晶体管安全输出电路。
技术介绍
：目前，晶体管安全输出电路多为两路独立的冗余输出。输出形式有双NPN和PNP型。输出形式固定，用户不能改变。而且由于晶体管是有源器件，无法象继电器的无源触点那样直接串联应用。对于双路安全输出，用户端必须有两个执行器才能满足安全的冗余要求。当用户只有一个执行器时，一路单独的PNP或NPN输出不能保证安全冗余，降低了安全性能。固定的输出形式，也无法满足用户变换输出形式的安全应用需求。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种可变换输出形式的晶体管安全输出电路，是一种可变换输出形式又能串联使用的晶体管安全输出电路，满足用户可以变换输出形式要求和只有一个执行器的安全应用需求，并且不降低安全性。本专利技术的目的是以如下方式实现的：该可变换输出形式的晶体管安全输出电路，包括第一晶体管和第二晶体管组成的输出对管，对应第一晶体管和第二晶体管设置由输出电源正极和电源地构成的输出电源；另有电压值大于输出电源的独立偏置电源；独立偏置电源的正极、第一上偏电阻、第一光电耦合器、第一下偏电阻组成第一晶体管的隔离驱动、浮动偏置电路，第一上偏电阻接在独立偏置电源的正极与第一光电耦合器的集电极之间，第一光电耦合器的发射极与第一晶体管的栅极接在一起，第一下偏电阻的两端分别与第一晶体管的栅极、第一晶体管的源极连接；独立偏置电源的正极、第二上偏电阻、第二光电耦合器、第二下偏电阻组成第二晶体管的隔离驱动、浮动偏置电路，第二上偏电阻接在独立偏置电源的正极与第二光电耦合器的集电极之间，第二光电耦合器的发射极与第二晶体管的栅极接在一起，第二下偏电阻的两端分别与第二晶体管的栅极、第二晶体管的源极连接。本专利技术采用独立的隔离悬浮晶体管偏置电路给输出晶体管偏置，使晶体管的偏置和输出部分不直接关联，晶体管的输出形式不会影响偏置电路。晶体管串联时，两个晶体管都能达到充分饱和导通。电路分别引出两路输出晶体管的源极和漏极，根据具体应用类型，输出的形式可以组合变换成双NPN型、双PNP型、串联PNP型、串联NPN型和双极型输出。第一负载接在输出电源正极与第一晶体管的漏极之间，第二负载接在输出电源正极与第二晶体管的漏极之间，第一晶体管的源极和第二晶体管的源极分别与电源地相接，构成双NPN输出电路。第一负载接第一晶体管的源极与电源地之间，第二负载接在第二晶体管的源极与电源地之间，第一晶体管的漏极和第二晶体管的漏极分别与输出电源正极相接，构成双PNP输出电路。负载接在输出电源正极与第一晶体管的漏极之间，第一晶体管的源极与第二晶体管的漏极相接，第二晶体管的源极与电源地相接，构成串联NPN输出电路。第一晶体管的漏极与输出电源正极相接，第一晶体管的源极与第二晶体管的漏极相接，负载接在第二晶体管的源极与电源地之间，构成串联PNP输出电路。第一晶体管的漏极与输出电源正极相接，第一晶体管的源极与第二晶体管的漏极之间连接负载，第二晶体管的源极与电源地相接，构成双极型输出电路。本专利技术的一种电路就可满足多种形式的安全输出需要，而不降低安全性。生产和使用成本低，满足用户可以变换输出形式和只有一个执行器的安全应用要求。附图说明：图1是本专利技术的电路图。图2是本专利技术的双NPN输出电路图。图3是本专利技术的双PNP输出电路图。图4是本专利技术的串联NPN输出电路图。图5是本专利技术的串联PNP输出电路图。图6是本专利技术的双极型输出电路图。具体实施方式：参照图1，该专利技术包括第一晶体管Q1和第二晶体管Q2组成的输出对管，对应第一晶体管Q1和第二晶体管Q2设置由输出电源正极+V和电源地GND构成的输出电源；另有电压值大于输出电源的独立偏置电源；独立偏置电源的正极+V1、第一上偏电阻R1、第一光电耦合器U1、第一下偏电阻R2组成第一晶体管Q1的隔离驱动、浮动偏置电路，第一上偏电阻R1接在独立偏置电源的正极+V1与第一光电耦合器U1的集电极之间，第一光电耦合器U1的发射极与第一晶体管的栅极接在一起，第一下偏电阻R2的两端分别与第一晶体管的栅极、第一晶体管源极O1-连接，第一晶体管Q1的栅源偏压等于第一下偏电阻R2两端的电压；独立偏置电源的正极+V1、第二上偏电阻R3、第二光电耦合器U2、第二下偏电阻R4组成第二晶体管Q2的隔离驱动、浮动偏置电路，第二上偏电阻R3接在独立偏置电源的正极+V1与第二光电耦合器U2的集电极之间，第二光电耦合器U2的发射极与第二晶体管的栅极接在一起，第二下偏电阻R4的两端分别与第二晶体管的栅极、第二晶体管的源极O2-连接，第二晶体管Q2的栅源偏压等于第二下偏电阻R4两端的电压。独立的偏置电源+V1比输出电源+V高于3伏，当第一晶体管Q1和第二晶体管Q2源极输出时，偏置电路网络和输出电路网络不再直接并联，不满足戴维南定理的条件，晶体管可以完全导通，压降很小。第一光电耦合器U1对应有第一驱动信号I1，第二光电耦合器U2对应有第二驱动信号I2。参照图2，在图1电路基础上，第一负载LOAD1接在输出电源正极+V与第一晶体管的漏极O1+之间，第二负载LOAD2接在输出电源正极+V与第二晶体管的漏极O2+之间，第一晶体管的源极O1-和第二晶体管的源极O2-分别与电源地GND相接，构成双NPN输出电路。驱动信号I1使第一光电耦合器U1导通，偏置电流从偏置电源的正极+V1、第一上偏电阻R1、第一光电耦合器U1和第一下偏电阻R2到电源地GND，第一下偏电阻R2上偏置电流产生的压降使第一晶体管Q1饱和导通，驱动第一负载LOAD1。驱动信号I2使第二光电耦合器U2导通，偏置电流从偏置电源的正极+V1、第二上偏电阻R3、第二光电耦合器U2和第二下偏电阻R4到电源地GND，第二下偏电阻R4上偏置电流产生的压降使第二晶体管Q2饱和导通，驱动第二负载LOAD2。参照图3，在图1电路基础上，第一负载LOAD1接第一晶体管的源极O1-与电源地GND之间，第二负载LOAD2接在第二晶体管的源极O2-与电源地GND之间，第一晶体管的漏极O1+和第二晶体管的漏极O2+分别与输出电源正极+V相接，构成双PNP输出电路。驱动信号I1使U1导通，偏置电流从+V1、R1、U1、R2和LOAD1到GND，R2上偏置电流产生的压降使Q1饱和导通。由于R1、R2的阻值远大于LOAD1，且+V1的功率很小，偏置通路不会使LOAD1驱动。当Q1导通后，LOAD1得到输出电源的驱动，使LOAD1启动。驱动信号I2使U2导通，偏置电流从+V1、R3、U2、R4和LOAD2到GND，R4上偏置电流产生的压降使Q2饱和导通。由于R3、R4的阻值远大于LOAD2，且独立偏置电源的功率很小，偏置通路不会使LOAD2驱动。当Q2导通后，LOAD2得到输出电源的驱动，使LOAD2启动。参照图4，在图1电路基础上，负载LOAD接在输出电源正极+V与第一晶体管的漏极O1+之间，第一晶体管的源极O1-与第二晶体管的漏极O2+相接，第二晶体管的源极O2-与电源地GND相接，构成串联NPN输出电路。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变换输出形式的晶体管安全输出电路，包括第一晶体管和第二晶体管组成的输出对管，其特征在于：对应第一晶体管（Q1）和第二晶体管（Q2）设置由输出电源正极（+V）和电源地（GND）构成的输出电源；另有电压值大于输出电源的独立偏置电源；独立偏置电源的正极（+V1）、第一上偏电阻（R1）、第一光电耦合器（U1）、第一下偏电阻（R2）组成第一晶体管（Q1）的隔离驱动、浮动偏置电路，第一上偏电阻（R1）接在独立偏置电源的正极（+V1）与第一光电耦合器（U1）的集电极之间，第一光电耦合器（U1）的发射极与第一晶体管的栅极接在一起，第一下偏电阻（R2）的两端分别与第一晶体管的栅极、第一晶体管的源极（O1‑）连接；独立偏置电源的正极（+V1）、第二上偏电阻（R3）、第二光电耦合器（U2）、第二下偏电阻（R4）组成第二晶体管（Q2）的隔离驱动、浮动偏置电路，第二上偏电阻（R3）接在独立偏置电源的正极（+V1）与第二光电耦合器（U2）的集电极之间，第二光电耦合器（U2）的发射极与第二晶体管的栅极接在一起，第二下偏电阻（R4）的两端分别与第二晶体管的栅极、第二晶体管的源极（O2‑）连接。

【技术特征摘要】
1.一种可变换输出形式的晶体管安全输出电路，包括第一晶体管和第二晶体管组成的输出对管，其特征在于：对应第一晶体管（Q1）和第二晶体管（Q2）设置由输出电源正极（+V）和电源地（GND）构成的输出电源；另有电压值大于输出电源的独立偏置电源；独立偏置电源的正极（+V1）、第一上偏电阻（R1）、第一光电耦合器（U1）、第一下偏电阻（R2）组成第一晶体管（Q1）的隔离驱动、浮动偏置电路，第一上偏电阻（R1）接在独立偏置电源的正极（+V1）与第一光电耦合器（U1）的集电极之间，第一光电耦合器（U1）的发射极与第一晶体管的栅极接在一起，第一下偏电阻（R2）的两端分别与第一晶体管的栅极、第一晶体管的源极（O1-）连接；独立偏置电源的正极（+V1）、第二上偏电阻（R3）、第二光电耦合器（U2）、第二下偏电阻（R4）组成第二晶体管（Q2）的隔离驱动、浮动偏置电路，第二上偏电阻（R3）接在独立偏置电源的正极（+V1）与第二光电耦合器（U2）的集电极之间，第二光电耦合器（U2）的发射极与第二晶体管的栅极接在一起，第二下偏电阻（R4）的两端分别与第二晶体管的栅极、第二晶体管的源极（O2-）连接。
2.根据权利要求1所述的可变换输出形式的晶体管安全输出电路，其特征在于：第一负载（LOAD1）接在输出电源正极（+V）与第一晶体管的漏极（O1+）之间，第二负载（LOAD2）接在输出电源正极（+V）与第二晶体管的漏极（O2+）之间，第一晶体管的源极（O1-）和第二晶体管的源极（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学军，韩长伟，邵光存，姜新军，邵学涛，
申请(专利权)人：济宁科力光电产业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37