一種兩線插入式起動保護器的製作方法
2023-08-10 06:19:06
專利名稱：一種兩線插入式起動保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種兩線插入式起動保護器，屬汽車點火起動保護設備技術領域。
背景技術：
在車輛起動控制迴路中，常見的電路有兩種，一種是直接用點火鑰匙控制起動機的電磁開關，另一種是為降低點火鑰匙的控制電流加入了點火繼電器，間接控制起動機的電磁開關。但這兩種電路常常會因為點火鑰匙開關卡滯，或點火繼電器粘連失靈，造成點火迴路不能正常斷開，從而導致起動機持續通電而燒毀，嚴重時會造成電瓶爆裂、電纜燒毀等安全事故。調查發現，真正由起動電機本身質量造成的燒毀故障只佔極少數。為避免發生此類故障，有些車輛加裝了起動保護電路，比如在豪華大客車上加裝了汽車起動電機綜合保護裝置；在部分工程車上加裝了以發電機信號驅動的起動複合繼電器保護裝置；在高檔車輛中的ECU中加裝了內置起動保護程序。目前中低檔車輛還沒有配備相應保護裝置。加裝保護裝置，在一定程度上能減少燒毀起動機事故的發生。但現有保護裝置技術還存在以下一些問題一是成本較高，推廣應用難度大；二是保護繼電器本身不可靠，導致保護效果不理想；三是製造、裝接麻煩，不適合在使用者眾多的中低檔車輛上使用。
發明內容本實用新型的目的在於，提供一種串接在車輛點火控制迴路中，既可在發生故障時在設定時間內斷開供電迴路，確保起動機不會在異常情況下持續通電而燒毀，又不會干擾點火起動迴路的正常工作；且製作簡單，安裝靈活方便，工作穩定可靠，造價低廉；解決現有技術製造成本高、推廣難，因保護繼電器自身不可靠導致保護效果差，裝接麻煩，不適合在中低檔車輛上使用等問題的兩線插入式起動保護器。本實用新型是通過如下技術方案來實現上述目的的該兩線插入式起動保護器由PNP型三極體Ql 2N5401、N溝道MOS管Q2 IRF640、 NPN型三極體Q3 2N5551、二極體D、穩壓管DW、電阻R1-R6、電容C1-C4構成，其特徵在於輸入端通過導線順序並聯連接二極體D的正極、電阻R5和N溝道MOS管Q2 IRF640的漏極； 輸出端通過導線順序並聯連接N溝道MOS管Q2 IRF640的源極、NPN型三極體Q3 2N5551的發射極、電容C4、電阻R4、電容C3、電容C2、穩壓管DW的正極、電阻Rl和電容Cl ；N溝道MOS 管Q2 IRF640的柵極並聯連接NPN型三極體Q3 2N5551的集電極、電阻R4、電容C3和PNP 型三極體Ql 2N5401的集電極；N溝道MOS管Q2 IRF640的漏極經電阻R5並聯連接電阻R6 和電容C4 ；NPN型三極體Q3 2N5551的基極經電阻R6並聯連接電阻R5和電容C4 ；PNP型三極體Ql 2N5401的基極並聯連接電阻R2、電容C2，發射極並聯連接電阻R3和穩壓管DW的負極；二極體D的負極並聯連接電阻R1、電阻R2、電阻R3和電容Cl ；電阻R5、電阻R6、電容 C4和NPN型三極體Q3 2N5551組成電壓正反饋電路。[0008]本實用新型與現有技術相比的有益效果在於該兩線插入式起動保護器由N溝道MOS管、三極體、二極體、電阻、電容等元件構成，採用浮地設計，避免使用價格昂貴的P溝道MOS管，可直接串接在點火起動迴路電源的正極或負極上工作；既可在發生故障時在設定時間內斷開供電迴路，又不會干擾點火起動迴路的正常工作，確保起動機不會在異常情況下連續通電而燒毀，且線路結構簡單，造價低廉，安裝靈活方便。解決了現有技術製造成本高、推廣難，因保護繼電器自身不可靠導致保護效果差，裝接麻煩，不適合在中低檔車輛上使用的問題。該兩線插入式起動保護器製作簡單，工作穩定可靠，十分適合安裝在各種車輛尤其是中低檔車輛上使用。
圖1為一種兩線插入式起動保護器的工作原理線路圖；圖2為一種兩線插入式起動保護器接入點火起動迴路電源正極的示意圖；圖3為一種兩線插入式起動保護器接入點火起動迴路電源負極的示意圖；圖4為一種兩線插入式起動保護器接入無繼電器點火起動迴路的示意圖；圖5為一種兩線插入式起動保護器的外形結構示意圖。
具體實施方式
一種兩線插入式起動保護器1，它由PNP型三極體Ql 2N5401、N溝道MOS管Q2 IRF640.NPN型三極體Q3 2N5551、二極體D、穩壓管DW、電阻R1-R6、電容C1-C4構成，輸入端通過導線順序並聯連接二極體D的正極、電阻R5和N溝道MOS管Q2 IRF640的漏極；輸出端通過導線順序並聯連接N溝道MOS管Q2 IRF640的源極、NPN型三極體Q3 2N5551的發射極、電容C4、電阻R4、電容C3、電容C2、穩壓管DW的正極、電阻Rl和電容Cl ；N溝道MOS 管Q2 IRF640的柵極並聯連接NPN型三極體Q3 2N5551的集電極、電阻R4、電容C3和PNP 型三極體Ql 2N5401的集電極；N溝道MOS管Q2 IRF640的漏極經電阻R5並聯連接電阻R6 和電容C4 ；NPN型三極體Q3 2N5551的基極經電阻R6並聯連接電阻R5和電容C4 ；PNP型三極體Ql 2N5401的基極並聯連接電阻R2、電容C2，發射極並聯連接電阻R3和穩壓管DW的負極；二極體D的負極並聯連接電阻Rl、電阻R2、電阻R3和電容Cl ；電阻R5、電阻R6、電容 C4和NPN型三極體Q3 2N5551組成電壓正反饋電路(參見附圖1、2、3、4、5)。通過浮地設計，解決了 MOS管柵極的供電問題，在選擇MOS管時，不必局限於一種極性，例如本例，無論控制負載的正極還是負極，均可以選擇型號眾多的N溝道MOS管Q2，避免採用價格昂貴的P溝道MOS管，因此產品的性價比更高。PNP型三極體Ql可採用型號為2陽401的系列產品。NPN型三極體Q3可採用型號為2N5551的系列產品。N溝道MOS管Q2可採用型號為IRF640的系列產品。二極體D可採用型號為1N4000的系列產品。電容Cl為有極性的電容，C3為漏電小的鉭電容，經多次實驗證明，電容Cl的容量在彡4. 7 μ時，N溝道MOS管導通效果最好。電容C3的容量為2. 2μ。電容C2和C4為無極電容，容量分別為0. 47 μ和10 μ。電阻Rl、R2的阻值均為IM ；電阻R3、R4、的阻值分別為4. 7k和4. 7M ；電阻R5、R6的阻值分別為20k和3k。兩線插入式起動保護器1工作時，既可串接在點火起動迴路電源正極，亦可串聯在點火起動迴路電源的負極。[0025]正常起動時點火開關K閉合，輸入端與點火起動迴路電源正極接通瞬間，電源通過二極體D給電容Cl快速充電，同時通過電阻R3和PNP型三極體的基極給C2較快速充電，通過R2給C2緩慢充電；由於電阻R3的阻值小於電阻R2，經電阻R3流入PNP型三極體 Ql發射極的電流大於流過基極的電流，此時PNP型三極體Ql導通，輸出電流給電容C3充電，此刻N溝道MOS管Q2的柵極電位增高，進入導通狀態，其管壓降變小，使輸入端和輸出端電位差變小，二極體D截止，電容Cl將自身儲存電荷繼續通過PNP型三極體給電容C2和電容C3充電，直到電容C2、電容C3的電壓接近穩壓管DW的穩壓值12V ；這時PNP型三極體Ql因為C2的充電電流降為0而進入截至狀態，電容C3即進入自12V開始的緩慢放電狀態，N溝道MOS管Q2也進入飽和導通狀態，此時輸入端與輸出端電位差極小，點火起動迴路電源接通，開始正常工作。另一方面，在點火開關K閉合瞬間，N溝道MOS管Q2未導通之前，N溝道MOS管Q2 兩端的壓降通過電阻R5給電容C4充電，這樣NPN型三極體Q3因沒有足夠的基極電流而始終處於截止狀態，不影響N溝道MOS管Q2正常導通。如果點火開關K閉合數秒就斷開，也即是在電容C3放電中途斷開，然後點火開關K立刻再次閉合，因電容C3的電壓仍足以讓N 溝道MOS管Q2導通，因此串接本實用新型如同一根導線，對點火起動迴路的正常工作不會有絲毫影響。電容C2在電容Cl放完電後將通過電阻R2和電阻Rl放電。在點火開關K斷開後，電容C4通過電阻R6和NPN型三極體Q3的基極迅速放電，為下次起動做好準備。非正常起動時點火開關K持續閉合超過20 30秒，電容C3通過電阻R4按指數規律逐漸放電到電壓較低時，因電容C3的電壓也即是N溝道MOS管Q2的柵壓，所以N溝道MOS管Q2的管壓降逐漸增大，將觸發由電阻R5、電阻R6、電容C4和NPN型三極體Q3組成的電壓正反饋電路，此時NPN型三極體Q3導通，使N溝道MOS管Q2迅速截止，並被鎖定在截止狀態；此時輸入端和輸出端電位差極大，即斷開了點火起動迴路電源，保護起動機不被燒毀。當負載出現短路情況時比如繼電器線圈異常短路等，點火開關K閉合瞬間，N溝道MOS管Q2的導通壓降將會因過流而急增，這個電壓降同樣會觸發由電阻R5、電阻R6、電容C4和NPN型三極體Q3組成的電壓正反饋電路，NPN型三極體Q3導通，使N溝道MOS管 Q2截止，斷開點火起動迴路電源，保證電路安全。
權利要求1. 一種兩線插入式起動保護器，它由PNP型三極體Ql 2N5401、N溝道MOS管Q2 IRF640、NPN型三極體Q3 2N5551、二極體D、穩壓管DW、電阻R1-R6、電容C1-C4構成，其特徵在於輸入端通過導線順序並聯連接二極體D的正極、電阻R5和N溝道MOS管Q2 IRF640 的漏極；輸出端通過導線順序並聯連接N溝道MOS管Q2 IRF640的源極、NPN型三極體Q3 2N5551的發射極、電容C4、電阻R4、電容C3、電容C2、穩壓管DW的正極、電阻Rl和電容Cl ； N溝道MOS管Q2 IRF640的柵極並聯連接NPN型三極體Q3 2N5551的集電極、電阻R4、電容 C3和PNP型三極體Ql 2N5401的集電極；N溝道MOS管Q2 IRF640的漏極經電阻R5並聯連接電阻R6和電容C4 ；NPN型三極體Q3 2N5551的基極經電阻R6並聯連接電阻R5和電容 C4 ；PNP型三極體Ql 2N5401的基極並聯連接電阻R2、電容C2，發射極並聯連接電阻R3和穩壓管DW的負極；二極體D的負極並聯連接電阻R1、電阻R2、電阻R3和電容Cl ；電阻R5、 電阻R6、電容C4和NPN型三極體Q3 2N5551組成電壓正反饋電路。
專利摘要本實用新型涉及一種兩線插入式起動保護器，屬汽車點火起動保護技術領域。它由PNP型三極體、N溝道MOS管、NPN型三極體、電阻、電容、二極體等元件構成；N溝道MOS管的柵極並聯連接電容C3、電阻R4、PNP型三極體的集電極和NPN型三極體的集電極；其漏極並聯連接輸入端、及由電阻R5、R6、電容C4和NPN型三極體組成的電壓正反饋電路，源極與輸出端連接。本實用新型採用浮地設計，可直接串接在點火起動迴路電源的正極或負極工作，既可在設定時間內斷開供電迴路，又不會干擾點火起動迴路的正常工作，確保起動機不會在異常情況下因連續通電而燒毀。解決現有技術因保護繼電器不可靠導致保護效果差，不適合在中低檔車輛上使用的問題。
文檔編號H02H3/26GK202325967SQ20112039461
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者劉祖志, 彭忠 申請人:荊州市鑫祥科技開發有限責任公司