一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，涉及電路過載保護(hù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)復(fù)雜，成本高的問題。其包括功率輸出晶體管和用于控制功率輸出晶體管在過載或負(fù)載短路時(shí)關(guān)斷的保護(hù)晶體管，功率輸出晶體管的基極連接一電阻并接入電路控制輸入端，功率輸出晶體管的集電極直接接入功率輸出端，功率輸出晶體管的發(fā)射級直接接地，保護(hù)晶體管與功率輸出晶體管并聯(lián)，保護(hù)晶體管的集電極接在功率輸出晶體管的基極，保護(hù)晶體管的基極和保護(hù)晶體管的發(fā)射極之間接有電容并接入功率輸出晶體管的發(fā)射極。本實(shí)用新型的保護(hù)晶體管可用于在過載和負(fù)載短路時(shí)關(guān)斷功率輸出晶體管的輸出，能實(shí)現(xiàn)電路的過流和短路保護(hù)功能，具有電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低的特點(diǎn)。
【專利說明】—種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電路過載保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如工業(yè)自動化系統(tǒng)中，需要控制外部電磁閥、繼電器等執(zhí)行部件負(fù)載的場合，或者電源模塊向各種電子裝置提供直流(DC)供應(yīng)。負(fù)載可以包括電容性、電阻性以及電感性負(fù)載構(gòu)件。當(dāng)輸出電路工作過程中，具有特定工作電壓的電力被連接至負(fù)載，由于容性負(fù)載初始輸出的高電流、負(fù)載的短路、負(fù)載超過輸出電路的額定值等等原因，引起輸出控制電路元件被損壞。為了在這種情況下保護(hù)輸出控制電路，可使用過載保護(hù)。在輸出控制電路的輸出處檢測到過電流值的情況下，這些電路限制和/或斷開供應(yīng)至負(fù)載的電流。傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲等保護(hù)電路在速度上、在自恢復(fù)上顯然不適應(yīng)現(xiàn)代高集成的集成電路，因此，通過晶體管的電流輸出特性可設(shè)計(jì)出電路成本低，電路結(jié)構(gòu)簡單的過載和短路保護(hù)電路，對于NPN型晶體管集電極開路輸出電路，因?yàn)镹PN型晶體管的Vra隨著I。的增大而增大，選定一個(gè)最大L就可確定最大Vra值，通過檢測Vra是否大于這個(gè)設(shè)定最大值就可控制晶體管的開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)NPN晶體管輸出的過流和負(fù)載過載保護(hù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路。
[0004]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，包括功率輸出晶體管Q1，所述功率輸出晶體管Ql的基極連接一分壓電阻R3并接入電路控制輸入端IN，所述功率輸出晶體管Ql的集電極直接接入功率輸出端0UT，所述功率輸出晶體管Ql的發(fā)射級直接接地，其中，所述的一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路還包括與功率輸出晶體管Ql并聯(lián)的保護(hù)晶體管Q2，所述保護(hù)晶體管Q2的集電極接在所述功率輸出晶體管Ql的基極，所述保護(hù)晶體管Q2的基極和所述保護(hù)晶體管Q2的發(fā)射極之間接有電容Cl并接入所述功率輸出晶體管Ql的發(fā)射極。
[0006]上述的一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，所述功率輸出晶體管Ql的集電極和基極之間并聯(lián)有隔斷電路，所述隔斷電路包括串聯(lián)的分壓電阻Rl和二極管D1，所述分壓電阻Rl的輸入端接在所述電路控制輸入端IN，所述分壓電阻Rl的輸出端接在所述二極管Dl的輸入端，所述二極管Dl的輸出端接在所述功率輸出晶體管Ql的集電極。
[0007]上述的一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，所述保護(hù)晶體管Q2的基極接在所述電容Cl的輸出端，所述電容Cl的輸入端接在所述保護(hù)晶體管Q2的發(fā)射極。
[0008]上述的一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，所述分壓電阻Rl的輸出端和所述保護(hù)晶體管Q2的基極之間接有分壓電阻R2，所述保護(hù)晶體管Q2的基極和所述電容Cl的輸出端之間接有分壓電阻R4。[0009]上述的一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，所述功率輸出晶體管Ql和保護(hù)晶體管Q2為NPN型晶體管。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型所述的一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，其保護(hù)晶體管Q2可用于在過載和負(fù)載短路時(shí)關(guān)斷功率輸出晶體管Ql的輸出，能實(shí)現(xiàn)輸出電路的過流和短路保護(hù)功能，具有電路結(jié)構(gòu)簡單，電路成本低，可靠性高以及能夠自恢復(fù)的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的電路圖；
【具體實(shí)施方式】
[0012]為使對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的了解，下面參照說明書附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0013]如圖1所示，一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，包括功率輸出晶體管Q1，功率輸出晶體管Ql的基極連接一分壓電阻R3并接入電路控制輸入端IN，該電路控制輸入端IN可以直接連接CPU的輸出管腳，也可以通過光耦隔離后再連接CPU的輸出管腳。功率輸出晶體管Ql的集電極直接接入功率輸出端0UT，該功率輸出端OUT為功率輸出晶體管Ql的集電極開路功率輸出端，用于連接負(fù)載，功率輸出晶體管Ql的發(fā)射級直接接地；其中，本實(shí)用新型所述的晶體管輸出電路還包括與功率輸出晶體管Ql并聯(lián)的保護(hù)晶體管Q2。在本實(shí)施例中，功率輸出晶體管Ql和保護(hù)晶體管Q2均為NPN型晶體管，保護(hù)晶體管Q2用于過載和負(fù)載短路時(shí)關(guān)斷功率輸出晶體管Ql的輸出，保護(hù)晶體管Q2的集電極接在功率輸出晶體管Ql的基極，保護(hù)晶體管Q2的基極和保護(hù)晶體管Q2的發(fā)射極之間接有電容Cl并接入功率輸出晶體管Ql的發(fā)射極，該電容Cl起到初始隔離保護(hù)晶體管Q2的基極和發(fā)射極的作用，同時(shí)還可防止保護(hù)晶體管Q2的基極電壓突變。
[0014]具體地，在本實(shí)施例中，功率輸出晶體管Ql的集電極和基極之間并聯(lián)有隔斷電路，該隔斷電路包括串聯(lián)的分壓電阻Rl和二極管D1，分壓電阻Rl的輸入端接在電路控制輸入端IN，分壓電阻Rl的輸出端接在二極管Dl的輸入端，二極管Dl的輸出端接在功率輸出晶體管Ql的集電極，二極管Dl用于防止外部負(fù)載電流倒灌到電路控制輸入端IN。保護(hù)晶體管Q2的基極接在電容Cl的輸出端，電容Cl的輸入端接在保護(hù)晶體管Q2的發(fā)射極。分壓電阻Rl的輸出端和保護(hù)晶體管Q2的基極之間接有分壓電阻R2，保護(hù)晶體管Q2的基極和電容Cl的輸出端之間接有分壓電阻R4。分壓電阻R1、分壓電阻R2和分壓電阻R3可根據(jù)需要選定合適值，用于對采集到的進(jìn)行分壓來控制保護(hù)晶體管Q2的關(guān)斷。
[0015]該輸出電路的過載和短路保護(hù)是這樣實(shí)現(xiàn)的:當(dāng)電路控制輸入端IN為低電平時(shí)，功率輸出晶體管Ql和保護(hù)晶體管Q2都關(guān)斷，功率輸出端OUT處于開路狀態(tài)，所連接的負(fù)載也不工作。當(dāng)電路控制輸入端IN端從低電平轉(zhuǎn)換成高電平時(shí)，功率輸出晶體管Ql導(dǎo)通；對于保護(hù)晶體管Q2，其基極電壓為電路控制輸入端IN的電壓被分壓電阻R1、分壓電阻R2和分壓電阻R4分壓后的電壓值，但由于電容Cl的作用，在功率輸出晶體管Ql導(dǎo)通瞬間，保護(hù)晶體管Q2的基極仍為低電平，就是說保護(hù)晶體管Q2還沒有開通；接著，由于功率輸出晶體管Ql的導(dǎo)通，功率輸出晶體管Ql的集電極電壓Vce加上二極管Dl的正向壓降，被分壓電阻R2和分壓電阻R4分壓后作用在保護(hù)晶體管Q2的基極上，如果該電壓低于保護(hù)晶體管Q2的導(dǎo)通電壓，則保護(hù)晶體管Q2關(guān)斷，整個(gè)電路處在正常工作狀態(tài)，如果該電壓高于保護(hù)晶體管Q2的導(dǎo)通電壓，則保護(hù)晶體管Q2導(dǎo)通，從而把功率輸出晶體管Ql的基極拉到低電平，整個(gè)電路進(jìn)入保護(hù)關(guān)閉狀態(tài)。根據(jù)確定的功率輸出晶體管Ql的曲線，可選定一個(gè)本輸出電路的最大輸出電流，確定對應(yīng)的Vra值；以該Vra值和二極管Dl的正向壓降值作為基礎(chǔ)，合適選擇分壓電阻R1、分壓電阻R2和分壓電阻R4的具體阻值，就能實(shí)現(xiàn)輸出電路的過流和短路保護(hù)功能。另外，通過調(diào)整電路中具體元器件的規(guī)格，能適用于3.3V、5.0V等各種電源供電的CPU，可以控制5.0V、9.0V、12V、24V等電源的負(fù)載，輸入端也可以增加光耦進(jìn)行隔離。
[0016]本實(shí)用新型的保護(hù)晶體管可用于在過載和負(fù)載短路時(shí)關(guān)斷功率輸出晶體管的輸出，能實(shí)現(xiàn)電路的過流和短路保護(hù)功能，具有電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低的特點(diǎn)。
[0017]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，包括功率輸出晶體管Ql，所述功率輸出晶體管Ql的基極連接一分壓電阻R3并接入電路控制輸入端IN，所述功率輸出晶體管Ql的集電極直接接入功率輸出端OUT，所述功率輸出晶體管Ql的發(fā)射級直接接地，其特征在于，還包括與功率輸出晶體管Ql并聯(lián)的保護(hù)晶體管Q2，所述保護(hù)晶體管Q2的集電極接在所述功率輸出晶體管Ql的基極，所述保護(hù)晶體管Q2的基極和所述保護(hù)晶體管Q2的發(fā)射極之間接有電容Cl并接入所述功率輸出晶體管Ql的發(fā)射極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，其特征在于，所述功率輸出晶體管Ql的集電極和基極之間并聯(lián)有隔斷電路，所述隔斷電路包括串聯(lián)的分壓電阻Rl和二極管D1，所述分壓電阻Rl的輸入端接在所述電路控制輸入端IN，所述分壓電阻Rl的輸出端接在所述二極管Dl的輸入端，所述二極管Dl的輸出端接在所述功率輸出晶體管Ql的集電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，其特征在于，所述保護(hù)晶體管Q2的基極接在所述電容Cl的輸出端，所述電容Cl的輸入端接在所述保護(hù)晶體管Q2的發(fā)射極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，其特征在于，所述分壓電阻Rl的輸出端和所述保護(hù)晶體管Q2的基極之間接有分壓電阻R2，所述保護(hù)晶體管Q2的基極和所述電容Cl的輸出端之間接有分壓電阻R4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶過載保護(hù)的晶體管輸出電路，其特征在于，所述功率輸出晶體管Ql和保護(hù)晶體管Q2為NPN型晶體管。
【文檔編號】H03K17/08GK203747770SQ201320780051
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】何雄倫, 張繼周 申請人:臨海市新睿電子科技有限公司