电子开关电路的制作方法

本发明涉及开关电路技术领域，尤其是涉及一种电子开关电路。

背景技术：

在输入为直流的系统里，电路拓扑第一级通常为多个大容量电解电容并联。这样的电路拓扑必然会引起巨大的浪涌电流，这个浪涌电流的峰值通常达到几百安培甚至上千安培。如此大的浪涌电流会引起接线打火、锂电池bms动作、输入过电流保护等一系列问题，甚至影响到系统安全性及寿命。

目前工程上运用较多的方法为继电器或金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,mosfet)并联热敏电阻。对于mosfet并联热敏电阻限流电路，在系统工作中，需要一个持续稳定的电压让mosfet一直保持通态，这个持续稳定的电压可以用泵电路得到。然而泵电路的电压建立过程较慢，从0v到15v的上升时间通常长达数个毫秒。

在泵电压建立初期，mosfet会因驱动电压较低导致不完全导通，从而严重发热甚至损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电子开关电路，通过使用稳压二极使电子开关电路有了开关门限电压，使得该电子开关电路在泵电压幅值超过门限电压后才能开启，避免了泵电压在建立过程中，其后级电路所接mosfet在较低驱动电压下不正常工作而发热损坏的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种电子开关电路，包括：泵电压输入端口、第一稳压二极管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、驱动端口和等电位端口；

第一稳压二极管的负极通过第一电阻连接泵电压输入端口；第一稳压二极管的正极连接第一三极管的基极；

第一三极管的集电极通过第二电阻连接第二三极管的基极；第一三极管的发射极连接等电位端口；

第二三极管的集电极连接驱动端口；第二三极管的发射极连接泵电压输入端口；

第一三极管的集电极还通过第三电阻连接到第二三极管的发射极和泵电压输入端口之间。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括第二稳压二极管；

第二稳压二极管的负极连接驱动端口，正极连接等电位端口。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括电容；

电容的一端连接泵电压输入端口，另一端连接等电位端口。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括第四电阻；

第四电阻的一端连接第三电阻，另一端连接第二三极管的的发射极。

结合第一方面及第一方面的第一至第三种可能的实施方式中的任一项，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，第一三极管为npn型三极管；第二三极管为pnp型三极管。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，第一稳压二极管的反向击穿电压与后级电路连接的mosfet的导通电压匹配。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，后级电路连接的mosfet的完全导通电压小于等于开关门限电压，开关门限电压为电子开关电路的导通电压。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，开关门限电压值为第一稳压二极管的反向击穿电压值与第一三极管的发射结导通压降值之和。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，mosfet的完全导通电压范围为8～15v。

结合第一方面的第八种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，开关门限电压值为8.9v，第一稳压二极管的反向击穿电压为8.2v，第一三极管的发射结导通压降为0.7v。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种电子开关电路。该电子开关电路包括：泵电压输入端口、第一稳压二极管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、驱动端口和等电位端口；第一稳压二极管的负极通过第一电阻连接泵电压输入端口；第一稳压二极管的正极连接第一三极管的基极；第一三极管的集电极通过第二电阻连接第二三极管的基极；第一三极管的发射极连接等电位端口；第二三极管的集电极连接驱动端口；第二三极管的发射极连接泵电压输入端口；第一三极管的集电极还通过第三电阻连接到第二三极管的发射极和泵电压输入端口之间。该电子开关电路通过使用稳压二极管使电子开关电路具有门限电压，当泵电压大于门限电压值时，该电子开关电路才能导通，避免泵电压在建立过程中，电子开关电路连接的后级电路的mosfet在较低驱动电压下处于刚导通或半导通状态而导致发热损坏的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电子开关电路图；

图2为本发明实施例提供的另一种电子开关电路示意图。

图标：vbump-泵电压输入端口；d1-第一稳压二极管；q1-第一三极管；q2-第二三极管；vdriver-驱动端口；com-ldcc-等电位端口；c1-电容；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；r4-第四电阻。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，工程上运用较多的方法为继电器或mos管并联热敏电阻。mos管并联热敏电阻限流电路的基本原理为：系统直流输入正极端串入热敏电阻及多个并联的mos管。在系统连接到直流供电设备时，会为系统第一级电解电容充电，这个充电电流(浪涌电流)将被热敏电阻限制，在适当的时候再控制与热敏电阻并联的多个mos管导通，整个系统可正常工作。在系统工作中，泵电路的电压建立过程较慢，从0v到15v的上升时间通常长达数个毫秒。然而，数个毫秒的时间相对于mos通断时间来说太过长久。在泵电压建立初期，即mos管驱动电压上升到4-6v时，mos管处于刚导通或半导通状态。处于这种状态的mos管阻抗相对较大，当其通过大电流时，mos管会因驱动电压较低导致不完全导通，从而严重发热甚至损坏。

基于此，本发明实施例提供了一种电子开关电路，添加到泵电压输入端口与mosfet之间，该电子开关电路在三极管的基极上连接稳压二极管，当泵电压输入端口的电压值大于门限电压值时，第一稳压二极管被击穿导通，第一三极管导通，进而第二三极管导通，通过为电子开关电路设置门限电压，避免泵电压在建立过程中，其后级电路所接mosfet在较低驱动电压下不正常工作而发热损坏的问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种电子开关电路进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供了一种电子开关电路，该电子开关电路适用于直流用电场景，图1为本发明实施例提供的一个电子开关电路示意图，如图1所示，包括：泵电压输入端口vbump、第一稳压二极管d1、第一三极管q1、第二三极管q2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、驱动端口vdriver和等电位端口com-ldcc。

其中，第一稳压二极管d1的负极通过第一电阻r1连接泵电压输入端口vbump，第一稳压二极管d1的正极连接第一三极管q1的基极。第一电阻r1连接在泵电压输入端口vbump和第一稳压二极管d1之间，第一稳压二极管d1的正极连接第一三极管q1的基极，可以使第一电阻r1为第一三极管q1的基极提供合适的偏置电压。

第一三极管q1的集电极通过第二电阻r2连接第二三极管q2的基极，第一三极管q1的发射极连接等电位端口com-ldcc。第二电阻r2的一端连接第一三极管q1的集电极，另一端连接第二三极管q2的基极，以便为第二三极管q2的基极提供合适的偏置电压。

第二三极管q2的集电极连接驱动端口vdriver。第二三极管q2的发射极连接泵电压输入端口vbump。驱动端口vdriver还可以连接后级电路，从而为后级电路提供驱动电压。

第一三极管q1的集电极还通过第三电阻r3连接到第二三极管q2的发射极和泵电压输入端口之间vbump。第三电阻r3的一端连接到第一三极管q1的集电极，另一端连接到第一电阻r1和泵电压输入端口vbump之间，第三电阻r3的作用包括：1.与vbump共同作用为第一三极管q1集电极提供反偏电压，2.将第一三极管q1的集电极电流的变化转换为电压的变化。

该电子开关电路由稳压二极管和三极管组成，第一稳压二极管d1反向连接于泵电压输入端口vbump和第一三极管q1之间，因此该电子开关电路是具有门限电压的。

本实施例提供的电子开关电路可以作为开关电路添加在电压输入端口和电路之间。该电子开关电路的泵电压输入端口vbump提供泵电压，泵电压的建立过程比较慢，当泵电压输入端口vbump的泵电压值小于该电子开关电路的开关门限电压值时，第一稳压二极管d1不能被反向击穿导通，因此该电子开关电路处于关闭状态，则驱动端口vdriver是没有电压的，也不能为后级电路提供驱动电压。当泵电压输入端口vbump的泵电压值大于等于该电子开关电路的门限电压值时，第一稳压二极管d1被反向击穿导通，第一三极管q1导通，进而控制第二三极管q2导通，则该电子开关电路处于导通状态，驱动端口vdriver是有电压的，可以为后级电路提供驱动电压。

该电子开关电路在使用较少元器件的基础上，实现了根据输入电压值大小的关闭或导通电路的功能，节省了成本。并且通过该电子开关电路的关闭和导通，可以控制施加在后级电路上的驱动电压的最小值，进而可以避免其后级电路所接mosfet在较低驱动电压下不正常工作而发热损坏的问题。

图2为本发明实施例提供的另一个电子开关电路示意图，如图2所示，该电子开关电路还包括第二稳压二极管d2，第二稳压二极管d2的负极连接驱动端口vdriver，正极连接等电位端口com-ldcc。

第二稳压二极管d2连接在驱动端口vdriver和等电位端口com-ldcc之间，防止由于泵电压输入端口vbump的电压超过第二稳压二极管d2的反向击穿电压，使后级电路连接的mosfet造成损坏，从而保护了后级电路中的mosfet。

如图2所示，该电子开关电路还包括：电容c1，电容的一端连接泵电压输入端口vbump，另一端连接等电位端口com-ldcc。利用电容c1的充放电特性，以滤除高频及脉冲干扰。

如图2所示，该电子开关电路还包括：第四电阻r4，第四电阻的一端连接第三电阻，另一端连接第二三极管的发射极。第四电阻r4具有限流作用，防止流向第二三极管q2的电流过大。

作为一种优选方式，第一三极管q1可以为npn型三极管，第二三极管q2可以为pnp型三极管。

等电位端口com-ldcc和驱动端口vdriver还连接后级电路，其中，后级电路连接有mosfet，当电子开关电路导通后，电流从电子开关电路的等电位端口com-ldcc流入后级电路，经过后级电路通过等电位端口com-ldcc流入电子开关电路。

当电子开关电路作为后级电路的开关使用时，第一稳压二极管d1的反向击穿电压与后级电路连接的mosfet的导通电压匹配。当电子开关电路中的第一稳压二极管d1被反向击穿，第一三极管q1和第二三级管q2导通时，电子开关电路导通，从而可以为后级电路连接的mosfet提供驱动电压。而第一稳压二极管d1型号需要根据后级电路中mosfet的导通电压的大小来选取。

后级电路连接的mosfet的完全导通电压小于等于开关门限电压，开关门限电压为电子开关电路的导通电压。控制mosfet完全导通的驱动电压须小于等于本方案的开关门限电压。当泵电压大于等于开关门限电压时，开关电路可以导通，为了避免后级电路连接的mosfet因低压降处于半导通状态而发热损坏的问题，后级电路连接的mosfet的导通电压要小于等于开关门限电压。这样当输入端口的泵电压大于等于开关门限电压值时，电子开关电路导通，由于开关门限电压时大于等于mosfet的导通电压的，从而后级电路中mosfet的当前驱动电压是大于其自身的导通电压的，这样mosfet就不会处于半导通状态而发热损坏。

作为一种优选方式，电子开关电路的开关门限电压值为第一稳压二极管d1的反向击穿电压值与第一三极管q1的发射结导通压降值之和。当泵电压小于开关门限电压时，第一稳压二极管d1不能被反向击穿导通，从而使电子开关电路处于关闭状态，无法为后级电路的mosfet，提供驱动电压。当泵电压大于等于开关门限电压时，第一稳压二极管d1被反向击穿导通，第一三极管q1导通，进而控制第二三极管q2导通，从而为后级电路的mosfet提供驱动电压，且该驱动电压时大于等于mosfet的导通电压的，避免了在泵电路的电压建立过程，为后级电路的mosfet提供低电压的过程。

示例性的，后级电路的mosfet完全导通的电压工作范围为8～15v，也就是使本方案的mosfet完全导通的驱动电压约为6～8v，即驱动电压在8v以上就可以保证mosfet完全导通，后级电路的mosfet处于完全导通状态且安全工作的电压范围可以是8～15v，也就是当驱动电压大于15v时可能会导致mosfet损坏。当mosfet的驱动电压小于8v时，mosfet处于半导通的状态，当mosfet的驱动电压大于等于8v时，mosfet处于完全导通的状态。还可以根据该电子开关电路的门限电压，选择不同型号的mosfet，该mosfet的完全导通的安全电压范围可以为8～18v，8～20v或8～25v等等。

另外，第二稳压二极管d2用于使后级电路中mosfet的驱动电压小于15v，避免了泵电压超过mosfet最大导通电压值时导致mosfet损坏的问题。

可以将开关门限电压值设置为8.9v，选取第一稳压二极管的反向击穿电压为8.2v，第一三极管的发射结导通压降为0.7v。泵电压输入端口vbump的电压从0v到15v的上升过程较慢，当泵电压输入端口vbump的电压低于8.2v时，第一稳压二极管d1截止，整个电子开关电路关闭，驱动端口vdriver没有电压，后级电路的mosfet没有驱动电压处于关闭状态。当泵电压输入端口vbump的电压上升到8.2v时，达到第一稳压二极管d1的反向击穿电压，此时第一稳压二极管d1导通。第一稳压二极管d1导通后，由于第一三极管的发射结导通压降为0.7v，该电子开关电路还无法完全导通。当泵电压输入端口vbump的电压达到8.9v时，第一稳压二极管反向击穿，第一三极管q1导通，进而控制q2导通，此时泵电压输入端口vbump将电压通过第一电阻r1和第二三极管q2加到第二三极管q2的驱动侧。驱动端口vdriver为后级电路提供的驱动电压，已经可以使后级电路的mosfet完全导通。通过该电子开关电路，可以控制施加在后级电路中mosfet上的电压最小值，避免了在泵电压建立时使后级电路的mosfet处于半导通状态而损坏的问题。

还可以是其他实施方式，该电子开关电路还可以连接其他后级电路(例如，mosfet并联热敏电阻限流电路)，通过加入上述电子开关电路，在泵电压的建立初期，控制施加在mosfet上的电压最小值，避免了在泵电压建立初期mosfet处于半导通状态而发热损坏。

本发明实施例提供了一种电子开关电路，由于第一稳压二极管是根据预设电压阈值选取的，因此当电子开关电路泵电压输入端口的电压大于等于预设电压阈值时，第一稳压二极管被反向击穿导通，第一稳压二极管导通后第一三极管导通，然后第二三极管导通，实现通过稳压二极及三极管为电子开关电路设置开关门限电压，以适应各类对最低工作电压有要求的电路，该电子开关电路使用的元器件少，成本极低，电路简单可靠。并且，能够控制施加在后级电路mosfet上的驱动电压最小值，避免泵电压在建立过程中，mosfet处于刚导通或半导通状态而导致发热损坏的问题。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。