[发明专利]具有电流缓冲、带开/关功能的直流联锁开关控制电路

说明书

技术领域：

本发明涉及电子电路技术领域，具体指一种具有电流缓冲、带开/关功能的24V直流联锁开关控制电路。

背景技术

在直流电路中(如附图1所示)，当24V联锁开关接通、或者24V输出受控开的瞬间，由于存在大容量的电容负载，直接接通联锁开关，充电时间仅为0.2毫秒，但其产生的负载浪涌冲击电流峰值可达160.8安培。其中(如附图1-1所示)，Ch1：负载电流波形，I_L峰值达160.8安培，波形宽度约0.2毫秒。Ch2：负载电容器两端的电压波形。由于一个大浪涌冲击电流的作用，使得相关导线、连接器上的电压降变得非常大，尤其是该24V电源回路上的压降会导致与其共地的其它低电压电源的异常波动，从而干扰相关控制电路的逻辑状态。如何消除这种大浪涌冲击电流的负面影响，也是在带电容负载的整机联锁开关电路设计中要解决的重要课题之一。

发明内容

本发明的目的是为了有效地抑制上述现有技术存在的大浪涌电流冲击及其危害影响，提出具有电流缓冲、带开/关功能的直流联锁开关控制电路。电路包括：采用具有驱动功率小特点的P沟道金属氧化物半导体场效应管和一个电容器构成“主开关电路”；用三个电阻器、一个电容器和一个三极管构成“缓慢导通控制电路”，配合P沟道金属氧化物半导体场效应功率管的特征，达到缓慢导通的功能要求；用二个三极管、一个稳压管和四个电阻构成“电荷快速释放电路”，及用一个三极管构成的“开/关功能电路”组成。当24V联锁开关S1接通、或者24V受控开时，该电路可以有效地防止负载电容器中浪涌冲击电流的发生；当24V联锁开关断开、或24V受控关时，该电路可以快速释放场效应管的延缓开启电容器上的电荷，使24V输出迅速、可靠地关断。

本发明电路工作原理(结合附图2)简述如下：

I区：电源(额定电压24.5伏)

II区：输出24V的开/关控制电路

1、设S1为接通状态；

2、关：当Q1-B＝H时，Q1导通，Q2截止，Q3导通，使得C1被快速放电，Q4截止，Q5截止，负载电流＝0安培；

3、开：当Q1-B＝L时，Q1截止，Q2导通，Q3截止，24V通过R5向C1充电，Q4缓慢导通，Q5缓慢导通，向负载电容缓慢充电，使得输出负载上电压逐步上升到额定值。

III区：缓慢启动电容器C1的放电电路

1、在Q1-B＝L即Q1截止，对应于24V受控开指令条件下，当S1断开，CR1-1的电位开始下降，Q2截止、Q3导通、C1放电，直至C2端电压降至0伏特，Q5截止。其中R4为放电限流电阻。不管负载电容器上的端电压下降至几伏特，该放电电路始终维持Q5是截止的。

2、在S1为接通状态下，当Q1-B＝H即Q1导通，对应于24V受控关指令，Q2截止、Q3导通、C1放电，直至C2端电压降至0伏特，Q5截止，其中R4为放电限流电阻。不管负载电容器上的电压下降至几伏特，该放电电路始终维持Q5是截止的。

IV区：缓慢导通控制电路

当Q3由导通变为截止时即对应24V受控开指令，或者S1接通，24.5伏特电压通过R5向C1充电，使得C1的端电压成指数上升，Q4、R7构成一射极跟随电路，随着U_C1-1电位缓慢上升，R6与R7的端电压亦缓慢上升，Q5则从截止——线性导通——到饱和导通，完成一个缓慢的导通(向负载电容器缓慢充电)过程，这样避免了因负载电容器C_L的端电压从0伏特开始的低内阻充电过程而引起的极大的浪涌冲击电流。

V区：主开关电路

用P沟道金属氧化物半导体场效应管Q5作为主开关元件；

当S1接通的瞬间，由于Q5的输入、输出(寄生)电容的存在会引起Q5的瞬间导通；C2用于防止这种瞬间失控的发生。

VI区：试验等效负载

综上所述，本发明具有：当24V联锁开关S1接通、或者24V受控开时，该电路可以有效地防止负载电容器中浪涌冲击电流的发生；当24V联锁开关S1断开、或24V受控关时，该电路可以快速释放场效应管的延缓开启电容器C1上的电荷，使24V输出迅速、可靠地关断。

附图说明：

图1为一种现有技术的电路原理图；

图1-1为一种现有技术电路的开关接通瞬间的波形图；

图2为本发明的工作原理电路图；

图3为本发明的一个实施例电路图；

图3-1至3-7为本发明一个实施例中不同工作状态下的波形图。

附图标记号说明：

BT1：直流电源，电压24.5伏