可变输入保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了示例的可变输入保护电路。示例的电路包括：将被耦合至输入端的第一电阻的第一端，第一二极管，其耦合至所述第一电阻的第二端，并且将被耦合至电源节点。第二电阻，其将被耦合在所述电源节点和输出端之间。第三电阻的第一端耦合至所述输入端。示例的电路包括第二二极管，其耦合在所述第三电阻的第二端和接地参考电位之间。晶体管耦合至所述第三电阻的第二端和所述输出端。
【专利说明】可变输入保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型大体上涉及电路，尤其是可变输入保护电路。
【背景技术】
[0002]阀位检测器能够提供可变输出，譬如电压或开关触点信号。电路可以用来接收来自阀位检测器的可变输出。
实用新型内容
[0003]本实用新型公开了可变输入保护电路。一种可变输入保护电路，包括第一电阻，其第一端耦合至输入端；第一二极管，其耦合至所述第一电阻的第二端并且将被耦合至电源节点；第二电阻，其将被耦合在所述电源节点和输出端之间；第三电阻，其第一端耦合至所述输入端；第二二极管，其耦合在所述第三电阻的第二端和接地参考电位之间；以及晶体管，其耦合至所述第三电阻的所述第二端和所述输出端。
[0004]特别的，所述晶体管包含场效应管。
[0005]特别的，所述第二二极管包含齐纳二极管。
[0006]特别的，所述电路还包括将被耦合至所述输入端的开关。
[0007]特别的，所述开关是干触式开关。
[0008]特别的，所述第二电阻的阻值和所述第三电阻的阻值大体相等
[0009]特别的，所述第一电阻包括上拉电阻。
[0010]本实用新型还提供了一种可变输入保护电路，包括输入端，其用于接收电压或开关触点信号中的一个；电源；电源保护器，其耦合在所述输入端和所述电源之间，所述电源保护器响应于在所述输入端上接收的电压进行操作；钳位器，用于响应于在所述输入端上接收的电压进行操作，以保护耦合至所述钳位器的晶体管；第一限流器，其耦合在所述钳位器和所述输入端之间；以及第二限流器，其耦合在所述电源和输出端之间，其中，所述晶体管和所述第二限流器用于基于在所述输入端上接收的所述电压或所述开关触点信号中的一个提供输出端信号。
[0011 ] 特别的，所述电源保护器包含电阻和二极管。
[0012]特别的，所述钳位器包含齐纳二极管。
[0013]特别的，所述晶体管为场效应管。
[0014]特别的，所述施加到所述输入端的电压大于所述电源电压。
[0015]特别的，所述输入端用于接收来自阀定位器的所述电压或所述开关触点信号中的一个。
[0016]本实用新型还提供了一种可变输入保护电路，包括:第一电阻，其将被耦合至输入端，所述输入端用于接收电压或开关触点信号中的一个，所述第一电阻用于为所述开关触点信号提供上拉电阻；第一二极管，其耦合至所述第一电阻并且将被耦合至电源节点，所述第一二极管用于响应于所述电压来保护所述电源节点；晶体管；第二二极管，其耦合至所述晶体管，所述第二二极管用于相对于所述晶体管的阈值电压降低所述电压；第二电阻，其耦合至所述第二二极管和所述输入端，所述第二电阻用于保护所述第二二极管；以及第三电阻，其耦合至所述晶体管和所述电源节点，其中，所述晶体管和所述第三电阻用于基于在所述输入端上接收的所述电压或所述开关触点信号中的一个而产生输出端信号。
[0017]特别的，所述晶体管包括场效应管。
[0018]特别的，所述开关触点信号由电耦合至所述输入端的开关产生。
[0019]特别的，所述开关触点信号是干触式开关。
[0020]特别的，施加在所述输入端的电压大于所述电源节点的电压。
[0021]特别的，所述输入端用于接收来自阀位检测器的所述电压或所述开关触点信号中的一个。
[0022]特别的，所述第二二极管包括齐纳二极管。
[0023]本实用新型通过对电路元件进行选择性安排，包括齐纳二极管，提供了对电路元件的保护，并能够处理多个输入且提供恒定输出电压，消除了对多个电路的需求，降低了电路的复杂性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是依据本实用新型一个或多个方面的电路的示意图。
【具体实施方式】
[0025]这里公开的示例电路涉及可变输入保护电路。更特别的，此处描述的示例包括响应在输入端接收到的电压或开关触点信号来提供恒定的电压输出的可变输入保护电路。特别地，所述电路包括电压保护器、钳位器、以及限流器，用于基于在输入端接收到的电压或开关触点信号中的一个提供恒定的电压输出。
[0026]可变输入保护电路可以与阀位检测器一起使用。当第一位置检测器发生故障时，第二位置检测器可以作为备用检测器进行安装。该备用检测器可以提供多个输出，比如诸如电压或开关触点信号。能够处理多个输入并提供恒定的输出电压的电路消除了对多个电路的需求，从而降低了电路的复杂性。
[0027]依据此处所公开的教导，该电路包括电源、电源保护器、钳位器、晶体管以及限流器，用于以输入端提供的电压或开关触点信号之一为基础来提供恒定的电压输出。在一些实施例中，齐纳二极管用于钳位至预定电压，从而保护电路的电子元件，并使得电路能够无论所述输入为何都能提供恒定的电压输出。
[0028]图1描述了包含输入端102的示例电路100。电路100的输入端102可以接收例如来自输入源104的电压或开关触点信号之一。输入源104可以对应于例如电子阀定位器。在一些示例中，输入源104提供施加至输入端102的电压。在其他示例中，输入源104包括开关106，并且输入端102耦合至开关106，从而检测开关106的位置(例如，打开或关闭)。在一些示例中，开关106为干触式开关。
[0029]示例电路100还包括电压源或电源107，以提供电压给电路100。在示例电路100中，电源107可以通过电源节点108耦合至电路100。在一些示例中，施加至输入端102的电压大于在电源节点108处接收的电压。[0030]电压源保护器110耦合在输入端102和电源节点108之间。在一些示例中，电压源保护器110响应于输入端102接收的输入信号进行操作。例如，当开关106闭合时，电压源保护器110对电源107加以保护使其免于短路到接地电位。
[0031]示例电路100包括晶体管112。在示例电路100中，晶体管112耦合至输出端114和钳位器116。钳位器116响应于施加至输入端102的电压进行操作，通过相对于晶体管112的阈值电压减小该电压，以保护晶体管112。例如，如果施加到输入端102的电压超出了晶体管112的阈值电压，钳位器116会对过量的电流加以屏蔽阻止其流经晶体管112。在下面将讨论，钳位器116也使得示例电路100能够提供恒定的输出电压。
[0032]限流器选择性地耦合至示例电路100前述电子元件，用于保护电路100的元件免受输入端102接收的可变输入的影响。例如，第一限流器118耦合在输入端102和钳位器116之间。如以下讨论那样，该第一限流器118对流过钳位器116的电流进行调节。第二限流器120耦合在电源节点108和输出端114之间。另外，第二限流器120耦合至晶体管112，以在输出端114提供恒定的电压输出。
[0033]在示例电路100中，晶体管112和第二限流器120基于输入端102接收的输入提供电压输出。无论例如施加在输入端102的电压值为何或该输入是否为与开关106位置对应的开关触点信号，示例电路100在输出端114提供恒定的电压输出。在这种方式下，示例电路100可以接收多种输入而不牺牲示例电路100提供预定值的电压输出的性能。
[0034]在电路100的一些示例中，电源保护器110包括二极管122和第一电阻124。二极管122包括耦合至电源节点108的阳极，和耦合至第一电阻124的第一端的阴极，因此，电流从电源节点108依次流经二极管122和电阻124。二极管122的这种布置杜绝了电源节点108处的从输入端102至电源107的电流回馈。第一电阻124的第二端耦合至输入端102。
[0035]在一些示例中，第一电阻124是上拉电阻。例如，当开关106闭合时，第一电阻124对从电源节点108经第一电阻124流至地电位的电流加以限制。在这种方式下，第一电阻124提供上拉电阻，以避免电源107短路至地电位。在一些示例中，电阻124的阻值为249欧姆。
[0036]在示例电路100中，钳位器116包括齐纳二极管126，具有特定的齐纳电压或击穿电压，对应于齐纳二极管126的最大压降。齐纳二极管126的阳极连接至地参考电位128，齐纳二极管126的阴极连接至输入端102处接收的正向电源。在这种机制下，齐纳二极管126工作在反向偏置模式，以调节施加到晶体管112栅极的电压。
[0037]例如，当输入端102处的输入电压超出了齐纳二极管126的击穿电压，则齐纳二极管126传输电流。超出齐纳二极管126击穿电压的电压被短接至接地电位，从而使得齐纳二极管126能够维持恒定的电压输出。在这些示例中，齐纳二极管工作在它的击穿或反向偏置模式下。即便流经齐纳二极管126的电流发生改变，齐纳二极管126仍提供预定的最大恒定电压输出。因此，齐纳二极管126对输入端102接收的可变的输入进行了调和(accommodate)。
[0038]第一限流器118耦合在齐纳二极管126和输入端102之间。在示例的电路100中，第一限流器118包括与齐纳二极管126串联的第二电阻130。第二电阻130限制流过齐纳二极管126的电流，以避免当达到击穿电压时，有过量的电流流经齐纳二极管126。尽管第二电阻130通过限制流经齐纳二极管126的电流来对齐纳二极管126加以保护，但是第二电阻130允许一定量的电流流过齐纳二极管126从而使齐纳二极管126工作在击穿模式下，并且，维持齐纳二极管126大体上恒定的电压输出。在维持齐纳二极管126处的恒定电压输出的同时，输入端102处接收的过量电压落在第二电阻130上。
[0039]无论施加在输入端102处的输入是否变化，第二电阻130都提供流过齐纳二极管126的恒定电流。可以挑选第二电阻130的阻值，以使得第二电阻130能够限制流经齐纳二极管126的电流，从而保护齐纳二极管126免遭损坏，并提供足够的电流以允许齐纳二极管126工作在击穿模式。在一些实施例中，第二电阻130的阻值为100k欧姆。
[0040]在示例电路100中，齐纳二极管126提供了恒定的输出电压，并将该恒定的输出电压提供至耦合至齐纳二极管126的电阻112。例如，晶体管112是场效应晶体管(FET)，包括源极132、栅极134和漏极136。在一些示例中，FET112的栅极134由N型半导体材料制成。齐纳二极管126的电压输出可以施加至FET112的栅极134，以控制电场的产生，进而控制由漏极134流至源极132的电流。为了使电流流经FET的沟道，齐纳二极管126可以提供对应FET112阈值电压的电压(例如，栅极134和源极132之间的压降)，在这个电压下，FET112的源极132和漏极136之间有导通电流。例如，齐纳二极管126可以相对于FET112阈值电压减小施加在输入端102处的电压。由于齐纳二极管126提供恒定的电压输出至栅极134，因此流经FET 112的电流可以被限制。例如，相应齐纳二极管126提供的电压，FET 112可以基于栅极134处产生的电场，提供相对于流进FET112的电流加以放大的输出电流。
[0041]在示例电路100中，第二限流器120包括耦合在电源节点108和晶体管112之间的第三电阻138。基于晶体管112(例如，FET112)和第三电阻138，可以测量输出端114的输出电压。在一些示例中，第二电阻130的阻值和第三电阻138的阻值相同。例如，第三电阻132的阻值为100k欧姆。
[0042]通过前述内容，可以知道以上公开的电路无论电路接收到的输入情况如何都能提供恒定的电压输出。例如，在输入端102施加3伏直流(VDC)输入信号和在输入端102处施加24伏直流电压所得到的结果是相同的输出电压。可替代的，该输入可以对应于耦合至输入端102的开关的位置状态。在输入多变以及电压输出恒定的情况下，此处所公开的电路的元件的选择性安排，包括齐纳二极管，提供了对电路元件的保护。本文公开的电路可以在电子阀检测器接收到可变输入的情况下，与电子阀检测器联合使用，以减少电路的复杂性。
[0043]尽管本文公开了特定示例装置和制品，但不是用来限制本专利涵盖的保护范围。相反的，本专利涵盖了所有的落在本专利权利要求的范围内的方法、装置和制品。
【权利要求】
1.一种可变输入保护电路，其特征在于包括:第一电阻，其第一端稱合至输入端；第一二极管，其耦合至所述第一电阻的第二端并且将被耦合至电源节点；第二电阻，其将被耦合在所述电源节点和输出端之间；第三电阻，其第一端耦合至所述输入端；第二二极管，其耦合在所述第三电阻的第二端和接地参考电位之间；以及晶体管，其耦合至所述第三电阻的所述第二端和所述输出端。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述晶体管包含场效应管。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二二极管包含齐纳二极管。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括将被耦合至所述输入端的开关。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关是干触式开关。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二电阻的阻值和所述第三电阻的阻值大体相等。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电阻包括上拉电阻。
8.—种可变输入保护电路，其特征在于，包括:输入端，其用于接收电压或开关触点信号中的一个；电源；`电源保护器，其耦合在所述输入端和所述电源之间，所述电源保护器响应于在所述输入端上接收的电压进行操作；钳位器，用于响应于在所述输入端上接收的电压进行操作，以保护耦合至所述钳位器的晶体管；第一限流器，其耦合在所述钳位器和所述输入端之间；以及第二限流器，其耦合在所述电源和输出端之间，其中，所述晶体管和所述第二限流器用于基于在所述输入端上接收的所述电压或所述开关触点信号中的一个提供输出端信号。
9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述电源保护器包含电阻和二极管。
10.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述钳位器包含齐纳二极管。
11.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述晶体管为场效应管。
12.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述施加到所述输入端的电压大于所述电源电压。
13.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述输入端用于接收来自阀定位器的所述电压或所述开关触点信号中的一个。
14.一种可变输入保护电路，其特征在于，包括:第一电阻，其将被耦合至输入端，所述输入端用于接收电压或开关触点信号中的一个，所述第一电阻用于为所述开关触点信号提供上拉电阻；第一二极管，其耦合至所述第一电阻并且将被耦合至电源节点，所述第一二极管用于响应于所述电压来保护所述电源节点；晶体管；第二二极管，其耦合至所述晶体管，所述第二二极管用于相对于所述晶体管的阈值电压降低所述电压；第二电阻，其耦合至所述第二二极管和所述输入端，所述第二电阻用于保护所述第二二极管；以及第三电阻，其耦合至所述晶体管和所述电源节点，其中，所述晶体管和所述第三电阻用于基于在所述输入端上接收的所述电压或所述开关触点信号中的一个而产生输出端信号。
15.根据权利要求14所述的电路，其特征在于，所述晶体管包括场效应管。
16.根据权利要求14所述的电路，其特征在于，所述开关触点信号由电耦合至所述输入端的开关广生。
17.根据权利要求14所述的电路，其特征在于，所述开关触点信号是干触式开关。
18.根据权利要求14所述的电路，其特征在于，施加在所述输入端的电压大于所述电源节点的电压。
19.根据权利要求14所述的电路，其特征在于，所述输入端用于接收来自阀位检测器的所述电压或所述开关触点信号中的一个。
20.根据权利要求14所述·的电路，其特征在于，所述第二二极管包括齐纳二极管。
【文档编号】H02H9/04GK203504168SQ201320573043
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】C·艾森拜斯 申请人:费希尔控制国际公司