本發(fā)明屬于電力電子學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種光耦隔離型脈沖指令功率電子開關(guān)電路。
背景技術(shù)：
電子設(shè)備的智能化要求其具備開機(jī)關(guān)機(jī)的功能，通常是通過開機(jī)關(guān)機(jī)指令切換電子設(shè)備的開關(guān)電源來(lái)實(shí)現(xiàn)開機(jī)和關(guān)機(jī)。為了設(shè)備的抗干擾性能，通常要求開機(jī)關(guān)機(jī)指令與被控制電子設(shè)備的電子線路實(shí)現(xiàn)隔離。為了節(jié)省能量，開機(jī)關(guān)機(jī)指令通常是脈沖形式，而不是電平形式。
開關(guān)電源的隔離型脈沖指令開機(jī)和關(guān)機(jī)可以通過電磁繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。大功率電磁繼電器體積、重量大；電磁繼電器是機(jī)電器件，其力學(xué)性能較差，在大量級(jí)的力學(xué)環(huán)境中，繼電器的狀態(tài)可能發(fā)生改變；電磁繼電器對(duì)外界磁場(chǎng)敏感；電磁繼電器為磨損性元件，開關(guān)壽命為104～107。此外，采用磁保持電磁繼電器的開關(guān)方式，倘若在設(shè)備下電前沒有發(fā)關(guān)機(jī)指令，設(shè)備下次上電時(shí)，不發(fā)開機(jī)指令，仍然為開通狀態(tài)，可能造成非正常開機(jī)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種光耦隔離型脈沖指令功率電子開關(guān)電路，它摒棄了電磁繼電器，采用光耦結(jié)合連接成正反饋的運(yùn)放器鎖定脈沖指令，從而實(shí)現(xiàn)鎖定開關(guān)機(jī)狀態(tài)；與現(xiàn)有電磁繼電器實(shí)現(xiàn)的開關(guān)電路相比，本發(fā)明力學(xué)性能較好，在大量級(jí)的力學(xué)環(huán)境中，狀態(tài)不會(huì)改變；對(duì)外界磁場(chǎng)不敏感；只要輸入電源端下電，無(wú)論是否發(fā)關(guān)機(jī)指令，在下次輸入電源端上電時(shí)，設(shè)備一定是關(guān)斷狀態(tài)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明具體方法如下：
一種光耦隔離型脈沖指令功率電子開關(guān)電路，由光耦電路、運(yùn)放電路和浪涌電流抑制電路構(gòu)成；
光耦電路由開機(jī)光電耦合器和關(guān)機(jī)光電耦合器組成，開機(jī)光電耦合器的兩輸入端分別連接開機(jī)指令正線on+和開機(jī)指令回線on-，關(guān)機(jī)光電耦合器的兩輸入端分別連接關(guān)機(jī)指令正線off+和關(guān)機(jī)指令回線off-；
運(yùn)放電路包括連接成正反饋的運(yùn)放器n1，正反饋回路上依次連接二極管d1和電阻r6；開機(jī)光電耦合器中三極管的集電極連接運(yùn)放器n1的反相輸入端，關(guān)機(jī)光電耦合器中三極管的集電極連接運(yùn)放器n1的同相輸入端；運(yùn)放器n1反相輸入端進(jìn)一步通過電阻r4接輸入電壓回線vin-，且通過電阻r2接穩(wěn)壓二極管dz1的陰極；運(yùn)放器n1同相輸入端進(jìn)一步通過電阻r5接輸入電壓回線vin-，且通過電阻r3接穩(wěn)壓二極管dz1的陰極；穩(wěn)壓二極管dz1的陰極通過電阻r1接輸入電壓正線vin+，還接入運(yùn)放器n1的電源端vcc，穩(wěn)壓二極管dz1的陽(yáng)極接輸入電壓回線vin-；
浪涌電流抑制電路為基于n溝道增強(qiáng)型的mosfet晶體管q1的開關(guān)電路，mosfet晶體管q1的柵極通過電阻r7連接運(yùn)放器n1的輸出端，并通過電容c1連接輸入電壓回線vin-；mosfet晶體管q1的源級(jí)連接輸入電壓回線vin-，漏極作為本開關(guān)電路的輸出。
本發(fā)明的工作原理如下：
1.初始狀態(tài)：設(shè)備上電，沒有發(fā)開機(jī)指令和關(guān)機(jī)指令，運(yùn)放電路的反相輸入端和同相輸入端電壓分別為初始值v1a、v2a，v1a＞v2a，運(yùn)放電路的輸出端v3≈0，浪涌電流抑制電路(c)的開關(guān)管q1截止，設(shè)備處于關(guān)斷狀態(tài)；
2.關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)向開通狀態(tài)：通過光耦電路施加脈沖開機(jī)指令，運(yùn)放電路的反相輸入端v1降低至v1b，v1b≈0，運(yùn)放電路的輸出端v3約為電源電壓vcc，浪涌電流抑制電路的開關(guān)管導(dǎo)通，設(shè)備的供電開通，設(shè)備開機(jī)；運(yùn)放電路的同相輸入端v2由于二極管d1和電阻r6的正反饋?zhàn)饔茫\(yùn)放電路(b)的同相輸入端v2變化為v2b，v2b＞v2a；開機(jī)脈沖指令結(jié)束，運(yùn)放電路(b)的反相輸入端v1回到初始值v1a，此時(shí)運(yùn)放電路(b)的同相輸入端v2為v2b，v2b＞v1a，浪涌電流抑制電路(c)的開關(guān)管鎖定導(dǎo)通狀態(tài)，設(shè)備鎖定開通狀態(tài)；
3.開通狀態(tài)轉(zhuǎn)向關(guān)斷狀態(tài)：通過光耦電路施加脈沖關(guān)機(jī)指令，運(yùn)放電路的同相輸入端v2降低至v2c，v2c≈0，運(yùn)放電路的反相輸入端v1＝v1a，運(yùn)放電路的輸出端v3≈0，浪涌電流抑制電路的開關(guān)管關(guān)斷，設(shè)備的供電關(guān)斷；關(guān)機(jī)脈沖結(jié)束，二極管d1和電阻r6的正反饋?zhàn)饔媒Y(jié)束，運(yùn)放電路的同相輸入端v2變化為初始值v2a，此時(shí)運(yùn)放電路(b)的反相輸入端v1＝v1a,v1a＞v2a，運(yùn)放電路的輸出端v3≈0，mosfet管q1維持截止?fàn)顟B(tài)，設(shè)備鎖定關(guān)斷狀態(tài)。輸入電源端vin下電后，再次上電時(shí)，本發(fā)明處于初始狀態(tài)，運(yùn)放電路的反相輸入端和同相輸入端電壓分別為初始值v1a、v2a，v1a＞v2a，運(yùn)放電路的輸出端v3≈0，浪涌電流抑制電路(c)的開關(guān)管q1截止，設(shè)備仍然處于關(guān)斷狀態(tài)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
(1)由于采用的是基于電子電路的開關(guān)，而非基于機(jī)電器件，如繼電器的開關(guān)，本發(fā)明力學(xué)性能較好，在大量級(jí)的力學(xué)環(huán)境中，狀態(tài)不會(huì)改變；對(duì)外界磁場(chǎng)不敏感，開關(guān)次數(shù)幾乎不受限制；
(2)由于電子電路開關(guān)斷電后不再“記憶”以前的狀態(tài)，只要輸入電源端下電，無(wú)論是否發(fā)關(guān)機(jī)指令，在下次輸入電源端上電時(shí)，本發(fā)明的開關(guān)一定處于初始狀態(tài)的關(guān)斷狀態(tài)，設(shè)備一定是關(guān)斷狀態(tài)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的組成示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖來(lái)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
本發(fā)明提供了一種光耦隔離型脈沖指令功率電子開關(guān)電路。如圖1所示，該開關(guān)電路由光耦電路a、運(yùn)放電路b和浪涌電流抑制電路c構(gòu)成。光耦電路a的輸入端連接開機(jī)、關(guān)機(jī)脈沖指令，采用光耦器件作為隔離。光耦電路a的輸出端連接運(yùn)放電路b；由于本發(fā)明所接收的指令是脈沖指令，如果單獨(dú)采用光耦，則不能鎖定開關(guān)機(jī)狀態(tài)，因此本發(fā)明采用連接成正反饋的運(yùn)放器維持狀態(tài)。運(yùn)放電路b的輸出端連接浪涌電流抑制電路c，浪涌電流抑制電路c是基于n溝道增強(qiáng)型mosfet晶體管的開關(guān)電路，作用為抑制浪涌電流和開通關(guān)斷的執(zhí)行電路。
可見，本發(fā)明摒棄了電磁繼電器，避免了使用電磁繼電器的一系列問題。
本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)電路參閱圖1，輸入電壓正線vin+連接電阻r1的一端；電阻r1的另外一端連接穩(wěn)壓二極管dz1的陰極、電阻r2的一端、電阻r3的一端和運(yùn)放n1的供電電源引腳vcc；穩(wěn)壓二極管dz1的陽(yáng)極連接輸入電壓回線vin-；電阻r2的另外一端連接電阻r4的一端、運(yùn)放n1的反相輸入端和光電耦合器u1的三極管的集電極；電阻r4的另外一端接輸入電壓回線vin-；電阻r3的另外一端連接電阻r5的一端、運(yùn)放n1的同相輸入端和光電耦合器u2的三極管的集電極、電阻r6的一端；電阻r5的另外一端接輸入電壓回線vin-；電阻r6的另一端連接二極管d1的陰極；二極管d1的陽(yáng)極連接運(yùn)放n1的輸出端、電阻r7的一端；電阻r7的另一端連接電容c1的一端、浪涌電流抑制mosfet管q1的柵極；浪涌電流抑制mosfet管q1的源極接輸入電壓回線vin-；mosfet管q1的漏極連接外部的設(shè)備電源電路；輸入電壓回線vin-連接光電耦合器u1的三極管的射極、光電耦合器u2的三極管的射極和運(yùn)放n1的供電回線引腳gnd；開機(jī)指令正線on+連接光電耦合器u1的二極管的陽(yáng)極端；開機(jī)指令回線on-連接光電耦合器u1的二極管的陰極端；關(guān)機(jī)指令正線off+連接光電耦合器u2的二極管的陽(yáng)極端；關(guān)機(jī)指令回線off-連接光電耦合器u2的二極管的陰極端。
設(shè)備是這樣實(shí)現(xiàn)開通關(guān)斷工作的：
1.初始狀態(tài)：v1為初始值v1a，v2為初始值v2a，v1a＞v2a，v3≈0，mosfet管q1截止，設(shè)備處于關(guān)斷狀態(tài)；
2.關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)向開通狀態(tài)：施加脈沖開機(jī)指令，v1降低至v1b，v1b≈0，v3≈vcc，mosfet管q1導(dǎo)通，電源開機(jī)；v2由于二極管d1和電阻r6的正反饋?zhàn)饔?，v2變化為v2b，v2b＞v2a；開機(jī)脈沖指令結(jié)束，v1回到初始值v1a，此時(shí)v2為v2b，v2b＞v1a，mosfet管q1維持開通狀態(tài)，設(shè)備維持開通狀態(tài)；
3.開通狀態(tài)轉(zhuǎn)向關(guān)斷狀態(tài)：施加脈沖關(guān)機(jī)指令，v2降低至v2c，v2c≈0，v1＝v1a，v3≈0，mosfet管q1關(guān)斷，輸入電壓關(guān)斷，設(shè)備關(guān)機(jī)；關(guān)機(jī)脈沖結(jié)束，二極管d1和電阻r6的正反饋?zhàn)饔媒Y(jié)束，v2變化為初始值v2a，此時(shí)v1＝v1a,v1a＞v2a，v3≈0，mosfet管q1維持截止?fàn)顟B(tài)，設(shè)備維持關(guān)斷狀態(tài)。
總之，本發(fā)明關(guān)斷狀態(tài)依靠運(yùn)放電路的比較，輸出低電平，關(guān)閉浪涌電流抑制電路的開關(guān)管。開通狀態(tài)在開機(jī)指令的作用下，輸出高電平，開通浪涌電流抑制電路的開關(guān)管，脈沖指令結(jié)束后，依靠運(yùn)放的正反饋鎖定開通狀態(tài)。關(guān)斷狀態(tài)依靠關(guān)機(jī)指令激發(fā)運(yùn)放電路，關(guān)閉浪涌電流抑制電路的開關(guān)管，回到關(guān)斷狀態(tài)并鎖定關(guān)斷狀態(tài)。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。