一种开关量信号控制电路和控制方法技术

本发明专利技术提供一种开关量信号控制电路和控制方法，开关量信号控制电路包括微处理器、第一开关管、继电器，微处理器具有第一I/O接口、第二I/O接口、第三I/O接口，第一开关管的控制端与第一I/O接口电连接，继电器的一对常开触点连接在开关量信号控制电路的受控电路中，开关量信号控制电路还包括第二开关管、开关管驱动单元，第一开关管、第二开关管、继电器线圈串联电连接于第一供电端和地之间；开关管驱动单元具有与第三I/O接口电连接的第一端、与第二开关管的控制端电连接的第二端、与第二I/O接口电连接的第三端。本发明专利技术可以避免因第一I/O接口输出所不希望的默认电平信号而产生误动作的风险，安全地对继电器进行控制。

【技术实现步骤摘要】
一种开关量信号控制电路和控制方法
本专利技术涉及工业自动化控制领域，具体设计一种开关量信号可靠输出的电路和方法。
技术介绍
随着国家步入工业4.0信息智能化时代，无人化、自动化、数字化和智能化控制已成为近年来工业现场控制领域最主要发展趋势，几乎已经渗透到工业控制现场中每一个领域，如无人车间、无人餐厅等应用场所；无人化、自动化、数字化和智能化控制是一种建立在可靠稳定的现场控制系统采集和输出的基础之上，对自动控制的精度以及准确度的要求越来越高，如模拟量的采集、开关量输入信号采集、开关量信号输出控制等等。传统的开关量信号输出控制主要原理图如下图1（a）、图1（b）所示；主要通过配置微处理器MCU输出I/O口的高低电平状态来控制晶体三极管或增强型MOSFET电子开关的状态，继而达到继电器线圈的得电或失电，最终使得继电器触点闭合或断开，图1（a）、图1（b）的方式具有电气隔离和抗共模干扰能力强的优点，但以上两种方式具有一个致命缺点，当微处理器在得电和失电过程中，微处理器的I/O口是不确定状态或不受控的状态，而且微处理器芯片在得电后到开关量信号输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关量信号控制电路，包括微处理器（1）、第一开关管、继电器（2），所述微处理器（1）具有第一I/O接口、第二I/O接口、第三I/O接口，所述第一开关管的控制端与第一I/O接口电连接，所述继电器（2）的一对常开触点连接在开关量信号控制电路的受控电路中，/n其特征在于：所述开关量信号控制电路还包括第二开关管、开关管驱动单元，所述第一开关管、第二开关管、继电器（2）线圈串联电连接于第一供电端和地之间；/n所述开关管驱动单元具有与第三I/O接口电连接的第一端、与第二开关管的控制端电连接的第二端、与第二I/O接口电连接的第三端；/n所述开关管驱动单元的电路结构使得：/n（A）当所述第二I/O接口...

【技术特征摘要】
1.一种开关量信号控制电路，包括微处理器（1）、第一开关管、继电器（2），所述微处理器（1）具有第一I/O接口、第二I/O接口、第三I/O接口，所述第一开关管的控制端与第一I/O接口电连接，所述继电器（2）的一对常开触点连接在开关量信号控制电路的受控电路中，
其特征在于：所述开关量信号控制电路还包括第二开关管、开关管驱动单元，所述第一开关管、第二开关管、继电器（2）线圈串联电连接于第一供电端和地之间；
所述开关管驱动单元具有与第三I/O接口电连接的第一端、与第二开关管的控制端电连接的第二端、与第二I/O接口电连接的第三端；
所述开关管驱动单元的电路结构使得：
（A）当所述第二I/O接口、第三I/O接口的输出同为高电平时，所述开关管驱动单元令第二开关管关断；
（B）当所述第二I/O接口、第三I/O接口的输出同为低电平时，所述开关管驱动单元令第二开关管关断；
（C）当所述第二I/O接口、第三I/O接口的输出分别为高电平、低电平时，或当所述第二I/O接口、第三I/O接口的输出分别为低电平、高电平时，或当所述第二I/O接口、第三I/O接口的输出分别为高电平、低电平且第一开关管导通时，或当所述第二I/O接口、第三I/O接口的输出分别为低电平、高电平且第一开关管导通时，所述开关管驱动单元令第二开关管导通。


2.根据权利要求1所述的开关量信号控制电路，其特征在于：所述开关管驱动单元为第三开关管，所述第三开关管的控制端、一个连接端、另一个连接端分别对应为开关管驱动单元的第一端、第二端、第三端；
所述第三开关管的电路结构使得：
（A1）当所述第二I/O接口、第三I/O接口的输出同为高电平时，所述第三开关管关断，从而令第二开关管关断；
（B1）当所述第二I/O接口、第三I/O接口的输出同为低电平时，所述第三开关管关断，从而令第二开关管关断；
（C1）当所述第二I/O接口、第三I/O接口的输出分别为高电平、低电平时，或当所述第二I/O接口、第三I/O接口的输出分别为低电平、高电平时，所述第三开关管导通；
（D1）当所述第三开关管导通时，或当所述第一开关管、第三开关管均导通时，所述第二开关管导通。


3.根据权利要求2所述的开关量信号控制电路，其特征在于：所述第一开关管、第二开关管、第三开关管分别为三极管T1、三极管T2、三极管T3，各个三极管的基极对应为各个三极管的控制端，所述三极管T3的集电极、发射极分别为三极管T3的一个连接端、另一个连接端；
（a1）所述三极管T1、三极管T2、三极管T3分别为NPN型、PNP型、NPN型，所述三极管T1的集电极、发射极分别与继电器（2）线圈一端、地对应电连接，所述三极管T2的集电极、发射极分别与继电器（2）线圈另一端、第一供电端对应电连接；或
（b1）所述三极管T1、三极管T2、三极管T3分别为NPN型、NPN型、PNP型，所述三极管T1的集电极、发射极分别与三极管T2的发射极、地对应电连接，所述三极管T2的集电极通过继电器（2）线圈与第一供电端电连接；或
（c1）所述三极管T1、三极管T2、三极管T3分别为PNP型、PNP型、NPN型，所述三极管T1的集电极通过继电器（2）线圈与地电连接，所述三极管T2的集电极、发射极分别与三极管T1的发射极、第一供电端对应电连接；或
（d1）所述三极管T1、三极管T2、三极管T3分别为PNP型、NPN型、PNP型，所述三极管T1的集电极、发射极分别与继电器（2）线圈一端、第一供电端对应电连接，所述三极管T2的集电极、发射极分别与继电器（2）线圈另一端、地对应电连接；或
（e1）所述三极管T1、三极管T2、三极管T3分别为PNP型、PNP型、NPN型，所述三极管T1的集电极、发射极分别与三极管T2的发射极、第一供电端对应电连接，所述三极管T2的集电极通过继电器（2）线圈与地电连接；或
（f1）所述三极管T1、三极管T2、三极管T3分别为NPN型、NPN型、PNP型，所述三极管T1的集电极通过继电器（2）线圈与第一供电端电连接，所述三极管T2的集电极、发射极分别与三极管T1的发射极、地对应电连接。


4.根据权利要求2所述的开关量信号控制电路，其特征在于：所述第一开关管、第二开关管、第三开关管分别为MOSFET场效应管Q1、MOSFET场效应管Q2、MOSFET场效应管Q3，各个MOSFET场效应管的栅极分别为各个MOSFET场效应管的控制端，所述MOSFET场效应管Q3的漏极、源极分别为MOSFET场效应管Q3的一个连接端、另一个连接端；
（a2）所述MOSFET场效应管Q1、MOSFET场效应管Q2、MOSFET场效应管Q3分别为N沟道增强型、P沟道增强型、N沟道增强型，所述MOSFET场效应管Q1的漏极、源极分别与继电器（2）线圈一端、地对应电连接，所述MOSFET场效应管Q2的漏极、源极分别与继电器（2）线圈另一端、第一供电端对应电连接；或
（b2）所述MOSFET场效应管Q1、MOSFET场效应管Q2、MOSFET场效应管Q3分别为N沟道增强型、N沟道增强型、P沟道增强型，所述MOSFET场效应管Q1的漏极、源极分别与MOSFET场效应管Q2的源极、地对应电连接，所述MOSFET场效应管Q2的漏极通过继电器（2）线圈与第一供电端电连接；或
（c2）所述MOSFET场效应管Q1、MOSFET场效应管Q2、MOSFET场效应管Q3分别为P沟道增强型、P沟道增强型、N沟道增强型，所述MOSFET场效应管Q1的漏极通过继电器（2）线圈与地电连接，所述MOSFET场效应管Q2的漏极、源极分别与MOSFET场效应管Q1的源极、第一供电端对应电连接；或
（d2）所述MOSFET场效应管Q1、MOSFET场效应管Q2、MOSFET场效应管Q3分别为P沟道增强型、N沟道增强型、P沟道增强型，所述MOSFET场效应管Q1的漏极、源极分别与继电器（2）线圈一端、第一供电端对应电连接，所述MOSFET场效应管Q2的漏极、源极分别与继电器（2）线圈另一端、地对应电连接；或
（e2）所述MOSFET场效应管Q1、MOSFET场效应管Q2、MOSFET场效应管Q3分别为P沟道增强型、P沟道增强型、N沟道增强型，所述MOSFET场效应管Q1的漏极、源极分别与MOSFET场效应管Q2的源极、第一供电端对应电连接，所述MOSFET场效应管Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪亮，袁鹏，王文宇，李爱武，刘勇，邹志强，解苗，唐赛，朱晶亮，肖红，
申请(专利权)人：湖南中科电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43