【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业自动化及仪器仪表领域，具体地，涉及一种具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置。
技术介绍
1、在工业控制领域，数字开关量输出装置是控制系统中核心装置，其大量应用在现场仪表的控制。现有的开关量可以分为：有源、无源晶体管输出、继电器输出，广泛应用在电磁阀、接触器、以及各种各样现场仪表信号控制。其中，无源晶体管输出方案由于其成本低、速度快等优点的特点，被大规模应用于可编程逻辑控制器(programmable logiccontroller，plc)或分散控制系统(distributed control systems，dcs)的数字开关量输出模块中。通常的开关量模块对无源晶体管输出是没有保护和诊断电路的，这也导致在线路或传感器终端经常会由于意外发生一些短路等故障，或者在项目调试时的误操作会导致通道烧毁缺乏通道保护，使得实际应用存在使用风险导致事故发生。
2、开关量控制在工业控制系统中是占比非常高的信号之一，传统的无源晶体管输出在开关量输出的控制模块中占比也是比较高的，对于传统的无源晶体管输出模块，采用增加通道诊断和保护的方式，能够有效解决客户使用过程中模块由于某种因素损坏后客户未发现而导致财产损失，人员伤亡。
3、然而，传统的plc、dcs系统传统无源晶体管输出的开关量控制模块功能单一，只能解决信号控制，缺少通道开关诊断，保护等。目前，有少数集成芯片具备部分保护功能，但是进口芯片价格十分昂贵，增加了电路的成本。在工业4.0的推进下，智能制造是未来的趋势，其中重要一环就是无人值守，也是当前各个
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置。
2、本申请实施提供一种具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，包括：功率控制电路、过功率检测电路、比较器电路、故障输出电路，其中：
3、所述功率控制电路与负载连接，并生成输出信号来控制负载的开启或关闭；
4、所述过功率检测电路，用于诊断检流电阻上的电压，并将生成的电压信号传输给所述比较器电路，其中，当负载电流发生变化时，所述检流电阻的压降会随着变化；
5、所述比较器电路，用于比较基准电压和功率检测电路传输的电压信号，生成控制所述故障输出电路中功率器件开启或关闭的控制信号；
6、所述故障输出电路，用于将故障信息以方波的形式输出给外部的控制系统。
7、可选地，所述功率控制电路包括：晶体管、驱动电阻r2、稳压二极管，所述晶体管的栅极与驱动电阻的一端连接，所述驱动电阻的另一端构成输出控制信号端，所述晶体管的漏极分别与所述稳压二极管的正极、负载的一端连接，所述晶体管的源极与检流电阻的一端连接，所述稳压二极管的负极接地。
8、可选地，所述晶体管的选型由负载电流和承受的电压冲击作为参考依据。
9、可选地，所述过功率检测电路包括：第一运算放大器、第一电阻r1、第三电阻r3、第四电阻r4，所述第一电阻r1的一端与检流电阻的一端连接，所述第一电阻r1的另一端连接至第一运算放大器的正输入端，所述第一运算放大器的负输入端分别连接第三电阻r3、第四电阻r4的一端，所述第四电阻r4的另一端接地，所述第三电阻r3的另一端连接至第一运算放大器的输出端，并连接至所述比较器电路的负输入端。
10、可选地，所述第一运算放大器的输出端输出的电压v―loda―out存在以下的关系：
11、
12、其中：i负载表示负载电流，rs表示检流电阻的阻值，r3表示第三电阻的阻值，r4表示第四电阻的阻值。
13、可选地，所述比较器电路包括：第二运算放大器、第五电阻r5、第六电阻r6，所述第二运算放大器的负输入端构成所述比较器电路的负输入端，所述第二运算放大器的正输入端分别连接至第五电阻r5、第六电阻r6的一端，所述第五电阻r5的另一端连接至参考电压端，所述第六电阻r6的另一端接地，所述第二运算放大器的输出端分别与二极管的负极、时间调节电容的一端连接，所述时间调节电容的另一端接地，所述二极管的正极连接至输出控制信号端。
14、可选地，所述故障输出电路包括：三极管、第八电阻r8，所述三极管的基极连接至所述第二运算放大器的输出端，所述三极管的发射极通过第八电阻r8连接至输出控制信号端，所述三极管的集电极接地，所述三极管的发射极构成故障信息输出端。
15、可选地，所述时间调节电容用以延迟开启或关闭所述三极管；
16、所述时间调节电容和所述故障输出电路的通断时间决定了故障输出信息的脉冲时间。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
18、本专利技术中使用分立半导体器件搭建电路，完全不需要依赖进口芯片，对无源晶体管输出时能够实现线路故障诊断，并能够快速保护通道不会损坏。同时保护电路不工作时不会影响原有电路任何性能。从而显著降低电路制作成本，配置灵活，功能全补齐现有输出方案的不足，并且电路参数可以个性化调节。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，包括：功率控制电路、过功率检测电路、比较器电路、故障输出电路，其中：
2.根据权利要求1所述的具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，所述功率控制电路包括：晶体管、驱动电阻R2、稳压二极管，所述晶体管的栅极与驱动电阻的一端连接，所述驱动电阻的另一端构成输出控制信号端，所述晶体管的漏极分别与所述稳压二极管的正极、负载的一端连接，所述晶体管的源极与检流电阻的一端连接，所述稳压二极管的负极接地。
3.根据权利要求2所述的具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，所述晶体管的选型由负载电流和承受的电压冲击作为参考依据。
4.根据权利要求1所述的具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，所述过功率检测电路包括：第一运算放大器、第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4，所述第一电阻R1的一端与检流电阻的一端连接，所述第一电阻R1的另一端连接至第一运算放大器的正输入端，所述第一运算放大器的负输入端分别连接第三电阻R3、第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一
5.根据权利要求4所述的具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，所述第一运算放大器的输出端输出的电压V―loda―OUT存在以下的关系：
6.根据权利要求1所述的具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，所述比较器电路包括：第二运算放大器、第五电阻R5、第六电阻R6，所述第二运算放大器的负输入端构成所述比较器电路的负输入端，所述第二运算放大器的正输入端分别连接至第五电阻R5、第六电阻R6的一端，所述第五电阻R5的另一端连接至参考电压端，所述第六电阻R6的另一端接地，所述第二运算放大器的输出端分别与二极管的负极、时间调节电容的一端连接，所述时间调节电容的另一端接地，所述二极管的正极连接至输出控制信号端。
7.根据权利要求6所述的具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，所述故障输出电路包括：三极管、第八电阻R8，所述三极管的基极连接至所述第二运算放大器的输出端，所述三极管的发射极通过第八电阻R8连接至输出控制信号端，所述三极管的集电极接地，所述三极管的发射极构成故障信息输出端。
8.根据权利要求7所述的具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，所述时间调节电容用以延迟开启或关闭所述三极管；
...【技术特征摘要】
1.一种具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，包括：功率控制电路、过功率检测电路、比较器电路、故障输出电路，其中：
2.根据权利要求1所述的具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，所述功率控制电路包括：晶体管、驱动电阻r2、稳压二极管，所述晶体管的栅极与驱动电阻的一端连接，所述驱动电阻的另一端构成输出控制信号端，所述晶体管的漏极分别与所述稳压二极管的正极、负载的一端连接，所述晶体管的源极与检流电阻的一端连接，所述稳压二极管的负极接地。
3.根据权利要求2所述的具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，所述晶体管的选型由负载电流和承受的电压冲击作为参考依据。
4.根据权利要求1所述的具有自诊断保护功能的无源晶体管的输出装置，其特征在于，所述过功率检测电路包括：第一运算放大器、第一电阻r1、第三电阻r3、第四电阻r4，所述第一电阻r1的一端与检流电阻的一端连接，所述第一电阻r1的另一端连接至第一运算放大器的正输入端，所述第一运算放大器的负输入端分别连接第三电阻r3、第四电阻r4的一端，所述第四电阻r4的另一端接地，所述第三电阻r3的另一端连接至第一运算放大器的输出端，并连接至所述比较器电路的负输入端。
【专利技术属性】
技术研发人员：徐丽，董丹娜，林样，郭磊，孔繁会，
申请(专利权)人：中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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