低成本带短路保护和热复位功能的直流输出电路及工作方法技术

本发明专利技术涉及一种低成本带短路保护和热复位功能的直流输出电路及工作方法。该电路包括：三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、MOS管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电容C1。本发明专利技术所述的电路在正常状态和故障状态之间，实现了不掉电循环，进而实现了直流控制输出的可控、可保护、可在线故障复位功能，实现产品的持续不断电工作。本发明专利技术采用的器件简单，成本低，易实现自主可控，在发生短路时能够及时完成有效保护，提高电路可靠性的同时降低设计余量，即器件的选型成本降低。即器件的选型成本降低。即器件的选型成本降低。

【技术实现步骤摘要】
低成本带短路保护和热复位功能的直流输出电路及工作方法


[0001]本专利技术涉及直流输出控制
，具体涉及一种低成本带短路保护和热复位功能的直流输出电路及工作方法。

技术介绍

[0002]目前一些需要控制继电器或者风扇等的产品，如电机控制器等，使用的直流输出控制方案主要有以下四种：
[0003]1、采用MOS可控输出。
[0004]2、采用MOS可控输出，通过软件识别故障状态，再关管保护。
[0005]3、采用MOS可控输出，通过比较器识别故障状态，及时关管保护，通过重新上下电实现故障复位。
[0006]4、使用带保护功能的开关器件，如带热敏电阻、熔断丝、可恢复熔断丝等的开关。
[0007]以上方案1无法在发生短路时保护断开，造成产品和负载损坏；方案2保护延迟时间长，发生故障时需要电路耐受能力强，因此需要电路设计具有非常大的余量，造成成本浪费，甚至导致负载损坏；方案3可实现及时保护关管，但是需要重新上下电，才能实现故障复位；方案4使用带保护功能的开关器件，种类复杂，选型难，成本高，不可控，且不易实现自主可控。
[0008]因此，需要实现一种低成本、带短路保护和热复位功能的直流输出方案。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种低成本带短路保护和热复位功能的直流输出电路及工作方法。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0011]在本专利技术的第一方面，公开了一种低成本带短路保护和热复位功能的直流输出电路。
[0012]具体地说，该电路包括：三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、MOS管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电容C1；
[0013]所述三极管Q1，其发射极经所述电阻R1接复位信号，集电极接所述三极管Q3的基极，基极经所述电阻R3接所述三极管Q2的集电极；
[0014]所述三极管Q2，其发射极接地，基极经所述电阻R4接所述MOS管Q4的源极；
[0015]所述三极管Q3，其发射极接地，集电极经所述电阻R6接驱动信号；
[0016]所述MOS管Q4，其漏极接负载，源极经所述电阻R5接地，栅极经所述电阻R7接所述三极管Q3的集电极；
[0017]所述电阻R2，其一端接复位信号，另一端与所述三极管Q1的基极相连；
[0018]所述电容C1，其一端与所述三极管Q1的发射极相连，另一端与所述三极管Q1的基极相连。
[0019]进一步的，该电路还包括电容C2；
[0020]所述电容C2的一端与所述MOS管Q4的栅极相连，另一端接地。
[0021]进一步的，该电路还包括二极管D1，用于为感性负载提供续流回路；
[0022]所述二极管D1的阳极与所述MOS管Q4的漏极相连，阴极接直流供电。
[0023]进一步的，所述直流供电与所述负载的正极接线端相连。
[0024]进一步的，所述负载的负极接线端与所述MOS管Q4的漏极相连。
[0025]进一步的，所述MOS管Q4为增强型NMOS管。
[0026]进一步的，所述电容C1为自举电容，用于实现不掉电状态下的复位。
[0027]进一步的，所述电阻R5为检流电阻，用于故障状态检测。
[0028]在本专利技术的第二方面，公开了一种上述直流输出电路的工作方法。
[0029]具体地说，该方法包括：
[0030]发生短路时，检流电阻R5输出一个电压信号，通过三极管Q1～Q3实现故障状态互锁，使得驱动信号被置低，实现故障关管；通过复位信号，使得三极管Q1～Q3互锁状态复位，恢复工作状态。
[0031]进一步的，所述发生短路时，检流电阻R5输出一个电压信号，通过三极管Q1～Q3实现故障状态互锁，使得驱动信号被置低，实现故障关管；通过复位信号，使得三极管Q1～Q3互锁状态复位，恢复工作状态，包括：
[0032]S1、时刻一
[0033]上电瞬间，在自举电容C1的作用下，三极管Q1和Q2处于关断状态，自举电容C1无法充电，三极管Q1维持关断，三极管Q3的基极为低电平，三极管Q3同样关断，驱动信号正常给MOS管Q4的栅极充电；
[0034]S2、时刻二
[0035]正常工作状态下，复位信号为高，驱动信号使得MOS管Q4导通，直流供电为负载正常供电；
[0036]S3、时刻三
[0037]当负载发生短路时，主回路上的电流迅速增大，检流电阻R5上的电压上升，当上升到设定电压值时，使得通过电阻R4产生的电流打开晶体管Q2和晶体管Q3；晶体管Q3的导通使得MOS管Q4的栅极电压拉低，MOS管Q4关断，从而保护主回路器件；晶体管Q2的导通，使得电容C1通过复位信号高、电阻R1和电阻R3形成回路，进行充电，晶体管Q1开始导通，使得晶体管Q2和晶体管Q3的栅极维持在高电平，即时主回路已切断或者短路故障已消除，晶体管Q1、Q2、Q3均维持导通，进入互锁状态；
[0038]S4、时刻四
[0039]当复位信号由高变为低后，电容C1开始放电，短暂放电后，晶体管Q1关断，晶体管Q2和晶体管Q3的栅极电压被电阻R4和电阻R5拉到地，晶体管Q2和晶体管Q3也关断，进入复位状态；
[0040]S5、时刻五
[0041]当复位信号由低变高时，在电容C1的作用下，晶体管Q1处于关断状态，此时晶体管Q2也关断，电容C1无法得到充电，晶体管Q1维持关断，因此晶体管Q3的基极也为低电平，晶体管Q3同样关断，正常给MOS管Q4的门极充电，回到时刻一。
[0042]和现有技术相比，本专利技术的优点为：
[0043](1)本专利技术所述的电路在正常状态和故障状态之间，实现了不掉电循环，进而实现了直流控制输出的可控、可保护、可在线故障复位功能，实现产品的持续不断电工作。
[0044](2)本专利技术采用的器件简单，成本低，易实现自主可控，在发生短路时能够及时完成有效保护，提高电路可靠性的同时降低设计余量，即器件的选型成本降低。
[0045](3)本专利技术的创新点是在由晶体管Q1～Q3构成的三极管互锁电路中增加自举电容C1的应用，使得互锁电路实现热复位功能；该创新点解决了三极管互锁电路只能掉电复位的问题，完全实现RS触发器的功能，同时还较RS触发器具有更大的驱动电流，实现快速直驱。实现简单器件复杂功能化，降低成本，降低自主可控难度。目前自举电容的应用场景一般都是在驱动上桥场合，暂未曾查阅到自举电容的相关应用场景，本专利技术拓展了自举电容更多的应用场景，克服了三极管互锁电路无法热复位问题，可应用于多种需要信号互锁快速响应和热复位场合。
附图说明
[0046]图1是本专利技术中直流输出电路的电路原理图；
[0047]图2是本专利技术中直流输出电路的状态图一；
[0048]图3是本专利技术中直流输出电路的状态图二；
[0049]图4是本专利技术中直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低成本带短路保护和热复位功能的直流输出电路，其特征在于，该电路包括：三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、MOS管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电容C1；所述三极管Q1，其发射极经所述电阻R1接复位信号，集电极接所述三极管Q3的基极，基极经所述电阻R3接所述三极管Q2的集电极；所述三极管Q2，其发射极接地，基极经所述电阻R4接所述MOS管Q4的源极；所述三极管Q3，其发射极接地，集电极经所述电阻R6接驱动信号；所述MOS管Q4，其漏极接负载，源极经所述电阻R5接地，栅极经所述电阻R7接所述三极管Q3的集电极；所述电阻R2，其一端接复位信号，另一端与所述三极管Q1的基极相连；所述电容C1，其一端与所述三极管Q1的发射极相连，另一端与所述三极管Q1的基极相连。2.根据权利要求1所述的直流输出电路，其特征在于，该电路还包括电容C2；所述电容C2的一端与所述MOS管Q4的栅极相连，另一端接地。3.根据权利要求1所述的直流输出电路，其特征在于，该电路还包括二极管D1，用于为感性负载提供续流回路；所述二极管D1的阳极与所述MOS管Q4的漏极相连，阴极接直流供电。4.根据权利要求3所述的直流输出电路，其特征在于，所述直流供电与所述负载的正极接线端相连。5.根据权利要求4所述的直流输出电路，其特征在于，所述负载的负极接线端与所述MOS管Q4的漏极相连。6.根据权利要求1所述的直流输出电路，其特征在于，所述MOS管Q4为增强型NMOS管。7.根据权利要求1所述的直流输出电路，其特征在于，所述电容C1为自举电容，用于实现不掉电状态下的复位。8.根据权利要求1所述的直流输出电路，其特征在于，所述电阻R5为检流电阻，用于故障状态检测。9.根据权利要求1～8任意一项所述的直流输出电路的工作方法，其特征在于，该方法包括：发生短路时，检流电阻R5输出一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚飞，胡睿，高群，刘嘉杰，付炎松，朱虹，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十三研究所，
类型：发明
国别省市：