一種電磁閥過溫保護MOS開關隔離電路的製作方法

2023-07-22 17:30:26

本實用新型涉及電子控制技術領域，尤其涉及一種電磁閥過溫保護MOS開關隔離電路。

背景技術：

電器裝備製造中，通常利用低壓電器對電氣信號的隔離、擴流等作用，實現對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測等作用。其中，電磁閥由於其成本低、工作效率高、拆裝方便、維修簡單等特點，近年來發展較快，並與控制技術、計算機技術、電子技術相結合，進行多種複雜控制，成為目前成套電氣設備的基本組成元件。

複雜工況下，由於控制介質對電磁閥動作的影響以及電磁閥頻繁的啟停動作，易導致負載出現短路或過流。傳統的電磁閥動作電路由於採用機械式繼電器或固態繼電器，動作響應時間較長，無法實現快速隔離，因而不能有效保護器件本體，進而導致設備故障，影響正常生產。

技術實現要素：

本實用新型提供一種電磁閥過溫保護MOS開關隔離電路，以解決上述現有技術不足。通過半導體元件—MOS管與溫度檢測電路和過流檢測電路的配合，在電磁閥線圈出現短路或過流時，能夠實現快速響應、自動控制，有效保護器件本體，且可延長使用壽命。

為了實現本實用新型的目的，擬採用以下技術：

一種電磁閥過溫保護MOS開關隔離電路，其特徵在於，包括依次串聯的電壓自適應電路、光電隔離電路和保護開關電路；

所述電壓自適應電路包括全橋整流器BR1、三極體V1和基準源U1，所述三極體V1的集電極C與所述全橋整流器BR1的正極相連，所述三極體V1的基級B與所述基準源U1的K端相連，所述基準源U1的A端與所述全橋整流器BR1的負極相連，所述基準源U1的R端分別與電阻R2和電阻R3相連；

所述光電隔離電路包括串聯的指示燈LA1和光電耦合器P1，所述指示燈LA1的輸入端與所述三極體V1的發射極E相連，所述指示燈LA1的輸出端與所述基準源U1的A端相連；

所述保護開關電路包括MOS管V2、溫度檢測電路、電流檢測電路、指示燈LA2和整流二極體D1，所述溫度檢測電路和所述電流檢測電路並聯後，輸入端與所述光電耦合器P1的輸出端3相連，輸出端與所述MOS管V2的柵極G相連，所述指示燈LA2和所述整流二極體D1並聯於輸出接口VCC和輸出接口D間，所述MOS管V2的漏極D分別與所述指示燈LA2和所述整流二極體D1組成的並聯電路和所述輸出接口D相連，所述MOS管V2的源極S與接地接口GND相連。

進一步，所述三極體V1的基級B輸入端連有與所述全橋整流器BR1的正極相連的電阻R1。

進一步，所述電阻R2和所述電阻R3串聯，所述電阻R2-1端與所述三極體V1的發射極E相連，所述電阻R3-2端與所述基準源U1的A端相連。

進一步，所述三極體V1並聯有電容C1，所述電容C1輸入端與所述三極體V1的發射極E相連，輸出端與所述基準源U1的A端相連。

進一步，所述光電耦合器P1輸入端接電阻R4，輸出端接串聯的電阻R5和電阻R6。

進一步，所述溫度檢測電路和所述電流檢測電路組成的並聯電路分別與所述電阻R6和穩壓二極體Z1並聯。

進一步，所述溫度檢測電路、所述電流檢測電路、所述電阻R6和所述穩壓二極體Z1分別連入接地接口GND。

進一步，所述全橋整流器BR1選用MB8S，所述三極體V1選用2N5551，所述基準源U1選用TL431。

進一步，所述光電耦合器P1選用P521-1。

進一步，所述整流二極體D1選用1N4007。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型通過半導體元件—MOS管與溫度檢測電路和過流檢測電路的配合，在電磁閥線圈出現短路或過流時，能夠實現快速響應、自動控制，有效保護器件本體，且可延長使用壽命。

2、本實用新型兼容9-24V交直流控制電平，且通用性高，在DC24V以內的電器迴路中，可替代常開繼電器。

附圖說明

圖1示出了本實用新型結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種電磁閥過溫保護MOS開關隔離電路，包括依次串聯的電壓自適應電路、光電隔離電路和保護開關電路。所述電壓自適應電路用於兼容9-24V交/直流控制電平。所述保護開關電路利用半導體元件—MOS管V2與檢測電路相配合，有利於縮短對負載短路或過流的響應時間，有效保護器件本體，且可延長使用壽命。所述光電隔離電路通過光電耦合器有效隔離所述電壓自適應電路和所述保護開關電路。

所述電壓自適應電路包括全橋整流器BR1、三極體V1和基準源U1。所述三極體V1的集電極C與所述全橋整流器BR1的正極相連，所述三極體V1的基級B與所述基準源U1的K端相連，所述基準源U1的A端與所述全橋整流器BR1的負極相連。所述全橋整流器BR1用於兼容交/直流控制信號。所述基準源U1為可控精密穩壓源，為所述三極體V1的基級B提供穩定的電壓，使所述三極體V1保持飽和狀態，從而實現較大電流的輸出。

所述光電隔離電路包括串聯的指示燈LA1和光電耦合器P1。所述指示燈LA1的輸入端與所述三極體V1的發射極E相連，所述指示燈LA1的輸出端與所述基準源U1的A端相連。所述三極體V1放大的電流流入所述指示燈LA1後，將所述指示燈LA1點亮，便於直觀的判斷所述電壓自適應電路的工作狀態。

所述保護開關電路包括MOS管V2、溫度檢測電路、電流檢測電路、指示燈LA2和整流二極體D1。所述溫度檢測電路和所述電流檢測電路用於檢測所述保護開關電路中溫度、電流情況，在短路或過流情況下，通過保護機制阻斷通路。所述溫度檢測電路和所述電流檢測電路並聯後，輸入端與所述光電耦合器P1的輸出端3相連，輸出端與所述MOS管V2的柵極G相連。所述MOS管V2根據所述溫度檢測電路和所述電流檢測電路通斷情況形成的電流差異，其柵極G調控DS的導通情況，從而實現所述保護開關電路的自動截止和恢復。

所述指示燈LA2和所述整流二極體D1並聯於輸出接口VCC和輸出接口D間。所述MOS管V2的漏極D分別與所述指示燈LA2和所述整流二極體D1組成的並聯電路和所述輸出接口D相連。通過所述指示燈LA2的點亮和熄滅狀態，能夠直觀的判斷出所述保護開關電路的工作狀態。所述整流二極體D1用於在所述輸出接口VCC和輸出接口D處出現短路或過流情況時形成鉗位電路，保護所述指示燈LA2。

所述三極體V1的基級B輸入端連有與所述全橋整流器BR1的正極相連的電阻R1(阻值5.1K)。所述電阻R1用於提高所述三極體V1的基級B對輸入信號的兼容度，選用適當的阻值以為所述三極體V1的基級B提供適當的基級電流，實現導通/放大功能。

所述基準源U1的R端分別與電阻R2(阻值10K)和電阻R3(阻值10K)相連。所述電阻R2和所述電阻R3串聯，所述電阻R2-1端與所述三極體V1的發射極E相連，所述電阻R3-2端與所述基準源U1的A端相連。通過所述電阻R2和所述電阻R3的配合，能夠使所述基準源U1的輸出電壓精確設置在某一範圍內的任意值。

所述三極體V1並聯有電容C1(10U)，所述電容C1輸入端與所述三極體V1的發射極E相連，輸出端與所述基準源U1的A端相連。所述電容C1用於線路濾波，有利於提高所述基準源U1的精度和抗幹擾能力。

所述光電耦合器P1輸入端接電阻R4(阻值1K)，輸出端接電阻R5(阻值5.1K)。所述電阻R4用於將所述自適應電路中傳輸的信號鉗位在高電平，同時限制流入所述光電耦合器P1中的電流，以便提高所述光電耦合器P1的靈敏度和兼容性。所述電阻R5用於將所述光電耦合器P1產生的電信號鉗位在低電平，以保證所述保護開關電路的兼容性。

所述溫度檢測電路和所述電流檢測電路組成的並聯電路分別並聯有電阻R6(阻值2.4K)和穩壓二極體Z1。所述電阻R6和所述穩壓二極體Z1用於保護所述溫度檢測電路和所述電流檢測電路。

所述MOS管V2的源極S、所述溫度檢測電路、所述電流檢測電路、所述電阻R6和穩壓二極體Z1分別連入接地接口GND。以保證電路安全。

所述全橋整流器BR1選用MB8S。所述三極體V1選用2N5551，所述基準源U1選用TL431。所述光電耦合器P1選用P521-1。所述整流二極體D1選用1N4007。選型兼具性能和價格考慮。

通過實施例闡述本實用新型具體實施方式如下：

將9V-30V交流電或直流電控制信號通過輸入接口IN1和IN2接入所述全橋整流器BR1的AC1和AC2。

通過調控所述電阻R2和電阻R3的阻值，精確調控所述基準源U1為所述述三極體V1的基級B提供的電壓值，使所述三極體V1保持飽和狀態，導通CE。電流分別通過所述指示燈LA1和所述光電耦合器P1的陽極1，點亮所述指示燈LA1和所述光電耦合器P1中的發光二極體。

光電信號在所述光電耦合器P1內進行轉換，電信號通過所述光電耦合器P1的輸出端3分別流入所述溫度檢測電路和所述電流檢測電路中進行對比檢測。正常工作狀況下，電流通過檢測後流至所述MOS管V2柵極G處，導通DS，使電信號點亮所述指示燈LA2後，到達所述輸出接口VCC和所述輸出接口D處，驅動負載LD運動。

當所述負載LD處發生短路或過流時，所述輸出接口VCC和所述輸出接口D與所述整流二極體D1形成鉗位電路，所述指示燈LA2熄滅。電流通過所述光電耦合器P1中三極體的放大後，分別觸發了所述溫度檢測電路和所述電流檢測電路的保護截止機制，限制了所述MOS管V2柵極G處的電流強度，切斷DS導通，停止輸出。

當短路或過流消失後，鉗位電路、所述溫度檢測電路和所述電流檢測電路的保護截止機制解除，所述MOS管V2DS重新導通，恢復輸出，點亮所述指示燈LA2。