一种太阳能电源的负电源开关电路制造技术

本发明专利技术属于电力电子技术领域，具体涉及一种太阳能电源的负电源开关电路。所述电路包括四个电阻R1、R2、R3、R4，一个NPN型三极管Q1，一个PNP型三极管Q2，一个MOSFET管Q3，MOSFET管Q3的寄生二极管D，一个正电压电源DC1,一个负电压电源DC2，一个控制信号端子A。将本电路作为太阳能电源的负电源开关，当需要开关闭合时，控制信号A变为高电平，MOSFE管Q3导通；当需要开关断开时，控制信号A变为低电平，MOSFE管Q3关断。与以往电磁继电器作为太阳能负电压电源的开关相比，可靠性高、能量损耗低、工作寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电源的负电源开关电路
本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种太阳能电源的负电源开关电路。
技术介绍
在精密仪器电路中，经常会需要正、负双电源供电。在太阳能光伏发电正、负双电源供电系统中，为对蓄电池进行过放保护，需要有效地控制太阳能电源的负电源的开通与关断，因而需要设计一种高可靠性、低能量损耗和工作寿命长的负电源的开关电路。传统方法是采用电磁继电器作为开关元件，但电磁继电器工作过程中有触点动作，存在机械损耗，工作寿命较短，而且电磁继电器通过触点吸合、释放来达到分、合电流，其可靠性较低，能量损耗较高。不能完全满足太阳能电源的负电源开关高可靠性、低损耗和工作寿命长的需求。
技术实现思路
本专利技术所需要解决的技术问题是：解决现有的电磁继电器作为开关元件存在可靠性低、能量损耗大以及工作寿命短的技术问题，本专利技术提供一种太阳能电源的负电源开关电路，与以往电磁继电器作为太阳能电源的负电源的开关相比，可靠性高、能量损耗低、工作寿命长。为解决以上问题，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术电路包括四个电阻R1、R2、R3、R4，一个NPN型三极管Q1，一个PNP型三极管Q2，一个N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）Q3，MOSFET管Q3的寄生二极管为D，一个正电压电源DC1,一个负电压电源DC2，一个控制信号端子A。本专利技术电路元器件的连接关系是：正电压电源DC1负极接地，负电压电源DC2正极接地；电阻R1的一个端子与控制信号A连接；三极管Q1的基极与电阻R1的另一个端子连接，三极管Q1的集电极与电阻R2的一个端子连接，三极管Q1的发射极接地；三极管Q2的基极与电阻R2的另一个端子连接，三极管Q2的集电极与电阻R3的一个端子连接，电阻R3的另一个端子与电阻R4的一个端子和MOSFET管Q3的栅极连接，三极管Q2的发射极接正电压电源DC1的正极；负载1正极接正电压电源DC1的正极，负极接地；电阻R4的另一个端子接负电压电源DC2的负极；MOSFET管Q3的源极接负电压电源DC2的负极，MOSFET管Q3的漏极接负载2的负极；寄生二极管D与MOSFET管Q3并联连接，寄生二极管D的正极接MOSFET管Q3的源极，寄生二极管D的负极接MOSFET管Q3的漏极；负载2的正极接地。本专利技术电路的工作原理是：本专利技术所述的开关电路应用在正负双电源供电的电路中，用来控制负电源的开通与关断。控制信号端子A的控制信号一般由单片机给出，其高电平电压范围为2V-5V，低电平电压为0V。电阻R1、R2为限流电阻。MOSFET管Q3工作在开启状态，其参数满足：VC与-VC分别为太阳能电源的正电源和负电源电压值。Ugs为MOSFET管Q3的栅极和源极电压，Ugs应大于MOSFET的开启电压。进一步地，当命令开关电路闭合时，控制信号A为高电平，三极管Q1基极到发射极流过电流，三极管Q1集电极到发射极流过电流，三极管Q2发射极到基极流过电流，三极管Q2发射极到集电极流过电流，三极管Q2发射极到集电极导通，此时电流沿着DC1-R3-R4-DC2的路径流通，由于电阻R4上存在压降，其电压为MOSFET管Q3的栅极和源极之间的电压，所以MOSFET管Q3导通，电路接通，此时电流沿着负载2-Q3-DC2的路径流通，负电压电源DC2给负载2供电。进一步地，当命令开关电路断开时，控制信号A为低电平，三极管Q1基极到发射极无电流，三极管Q1集电极到发射极无电流，三极管Q2发射极到基极无电流，三极管Q2发射极到集电极无电流，三极管Q2发射极到集电极没有导通，由于电阻R4上不存在压降，MOSFET管Q3的栅极和源极之间的电压为0，MOSFET管Q3不导通，电路断开，负电压电源DC2无法给负载2供电。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术电路用于控制负电源的开通与关断（2）本专利技术电路在MOSFET管断开后，负载端不带电，增强了开关电路的安全性。（3）当开关闭合时，本专利技术电路的驱动能量损耗比电磁继电器的驱动损能量耗低；（4）本专利技术一共用到四个电阻，两个三极管和一个MOSFET管，结构简单，成本低廉；（5）MOSFET管相比较于电磁继电器，无机械触点，工作寿命长，可靠性高。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术电路原理图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1为本专利技术一种太阳能电源的负电源开关电路，本专利技术电路接在正电源DC1与负电源DC2分别给负载1和负载2供电的电路中，正电源DC1为12V，负电源DC2为-12V。本专利技术电路包括：四个电阻R1、R2、R3、R4，一个NPN三极管Q1，一个PNP型三极管Q2，一个N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）Q3，MOSFET管Q3的寄生二极管为D，一个正电压电源DC1,一个负电压电源DC2，一个控制信号端子A。本实施例的连接关系为：正电压电源DC1负极接地，负电压电源DC2正极接地；电阻R1的一个端子与控制信号A连接；三极管Q1的基极与电阻R1的另一个端子连接，三极管Q1的集电极与电阻R2的一个端子连接，三极管Q1的发射极接地；三极管Q2的基极与电阻R2的另一个端子连接，三极管Q2的集电极与电阻R3的一个端子连接，电阻R3的另个一个端子与电阻R4的一个端子和MOSFET管Q3的栅极连接，三极管Q2的发射极接正电压电源DC1的正极；负载1正极接正电压电源DC1的正极，负极接地；电阻R4的另一个端子接负电压电源DC2的负极；MOSFET管Q3的源极接负电压电源DC2的负极，MOSFET管Q3的漏极接负载2的负极；寄生二极管D与MOSFET管Q3并联连接，寄生二极管D的正极接MOSFET管Q3的源极，寄生二极管D的负极接MOSFET管Q3的漏极；负载2的正极接地。本实施例的元件功能与选型为：电阻R1、电阻R2为限流电阻，R1取10KΩ，R2取15KΩ；电阻R3、电阻R4主要实现分压功能，R3取25KΩ，R4取5KΩ；NPN三极管Q1通过控制集电极的电流来控制PNP三极管Q2的导通，NPN三极管Q1型号为FHTA8550Y-ME；NPN三极管Q2导通后在电阻R2上产生压降来控制MOSFET管Q3导通，NPN三极管Q2的型号为BC858B；MOSFET管Q3栅极接收控制信号来控制电路的接通与关断，MOSFET管Q3的型号为DMN1019USN-7，控制信号A的高电平电压为5V，低电平电压为0V。本实施例的工作原理为：当命令开关电路闭合时，控制信号A为高电平，三极管Q1基极到发射极流过电流，三极管Q1集电极到发射极流过电流，三极管Q2发射极到基极流过电流，三极管Q2发射极到集电极流过电流，三极管Q2发射极到集电极导通，此时电流沿着DC1-R3-R4-DC2的路径流通，由于电阻R4上存在压降，其电压为MOSFET管Q3的栅极和源极之间的电压，所以MOSFET管Q3导通，电路接通，此时电流沿着负载2-Q3-DC2的路径流通，负电压电源DC2给负载2供电。当命令开关电路断开时，控制信号A为低电平，三极管Q1基极到发射极无电流，三极管Q1集电极到发射极无电流，三极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电源的负电源开关电路，包括一个正电压电源DC1,一个负电压电源DC2，开关电路和正、负电源的负载，正电压电源DC1负极接地，负电压电源DC2正极接地，其特征是：负电源开关电路包括四个电阻R1、R2、R3、R4，一个NPN型三极管Q1，一个PNP型三极管Q2，一个N沟道MOSFET管（metal‑oxide semiconductor field‑effect transistor金属氧化物半导体场效应晶体管）Q3，MOSFET管Q3的寄生二极管为D，一个控制信号端子A; 负电源开关电路的元件连接关系为，电阻R1的一个端子与控制信号A连接，三极管Q1的基极与电阻R1的另一个端子连接，三极管Q1的集电极与电阻R2的一个端子连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q2的基极与电阻R2的另一个端子连接，三极管Q2的集电极与电阻R3的一个端子连接，电阻R3的另一个端子与电阻R4的一个端子和MOSFET管Q3的栅极连接，三极管Q2的发射极接正电压电源DC1的正极，电阻R4的另一个端子接负电压电源DC2的负极，MOSFET管Q3的源极接负电压电源DC2的负极，MOSFET管Q3的漏极接负电源的负载的负极。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电源的负电源开关电路，包括一个正电压电源DC1,一个负电压电源DC2，开关电路和正、负电源的负载，正电压电源DC1负极接地，负电压电源DC2正极接地，其特征是：负电源开关电路包括四个电阻R1、R2、R3、R4，一个NPN型三极管Q1，一个PNP型三极管Q2，一个N沟道MOSFET管（metal-oxidesemiconductorfield-effecttransistor金属氧化物半导体场效应晶体管）Q3，MOSFET管Q3的寄生二极管为D，一个控制信号端子A;负电源开关电路的元件连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，吴铁洲，谢建武，吴媛，严哲，李拥军，路成东，黄柱越，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42