防爆開關(guān)接口電路的制作方法
【專利摘要】防爆開關(guān)接口電路，包括用于驅(qū)動負載工作的負載驅(qū)動模塊，還包括用于防止電源反接的防反接模塊、用于將磁輸入信號轉(zhuǎn)換成電信號的磁控開關(guān)模塊、用于根據(jù)所述磁控開關(guān)模塊的輸出信號控制自身導(dǎo)通與斷開的開關(guān)管模塊；采用磁控開關(guān)模塊控制開關(guān)管模塊的導(dǎo)通與斷開，從而開關(guān)管模塊能夠控制負載工作或停止工作。采用防反接模塊能夠避免人為的接線錯誤，同時，磁控開關(guān)模塊自身的喚醒與休眠工作模式能夠控制開關(guān)管模塊的導(dǎo)通與斷開，有效降低待機靜態(tài)功耗，延長負載的使用壽命。開關(guān)管模塊能夠通過大電流，因而能夠滿足與開關(guān)管模塊連接的各種負載的工作要求。
【專利說明】
防爆開關(guān)接口電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)接口電路，特別是涉及一種能通過大電流的防爆開關(guān)接口電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在油田、石化、網(wǎng)電等巡檢、列檢、巡維場所，大多環(huán)境惡劣，對防水、防塵、防爆等等都有嚴格的要求。所以如何解決便攜產(chǎn)品的三防問題就是一個必須解決的重大難題?，F(xiàn)有便攜產(chǎn)品，因為采用的是干簧管開關(guān)，只通過磁性開關(guān)來控制光源，把關(guān)鍵部件全部密封在殼體內(nèi)腔與外殼獨立開來，所以防水、防塵、防爆效果極好。
[0003]由于干簧管為磁敏接觸式機械開關(guān)，其玻璃封裝件很容易受到劇烈撞擊而破裂，影響開關(guān)功能。且輸出端能夠承受的電流很小，只能作為驅(qū)動信號使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種能通過大電流的防爆開關(guān)接口電路。
[0005]—種防爆開關(guān)接口電路，包括用于驅(qū)動負載工作的負載驅(qū)動模塊，還包括用于防止電源反接的防反接模塊、用于將磁輸入信號轉(zhuǎn)換成電信號的磁控開關(guān)模塊以及用于根據(jù)所述磁控開關(guān)模塊的輸出信號控制自身導(dǎo)通與斷開的開關(guān)管模塊；
[0006]所述防反接模塊輸入端接電源、輸出端接所述磁控開關(guān)模塊的輸入端；所述磁控開關(guān)模塊的輸出端接所述開關(guān)管模塊的輸入端；所述開關(guān)管模塊的輸出端接所述負載驅(qū)動模塊，所述開關(guān)管模塊通過自身的導(dǎo)通與斷開控制所述負載驅(qū)動模塊工作與停止工作。
[0007]在其中一個實施例中，所述防反接模塊包括二極管D1，所述二極管Dl的正極接電源、負極接所述磁控開關(guān)模塊的輸入端。
[0008]在其中一個實施例中，還包括用于降低所述磁控開關(guān)模塊輸入端壓降的相移模塊，所述相移模塊的輸出端接所述磁控開關(guān)模塊的輸入端、輸入端接所述防反接模塊的輸出端、接地端接地。
[0009]在其中一個實施例中，所述相移模塊包括電阻Rl和電容Cl ;所述電容Cl 一端接地，另一端接所述磁控開關(guān)模塊的輸入端；所述電阻Rl —端接所述二極管Dl的負極，另一端接所述磁控開關(guān)模塊的輸入端。
[0010]在其中一個實施例中，所述磁控開關(guān)模塊包括霍爾開關(guān)芯片Ul和電容C2 ;所述霍爾開關(guān)芯片Ul的輸入端、輸出端對應(yīng)為所述磁控開關(guān)模塊的輸入端和輸出端；所述電容C2一端接地，另一端接所述霍爾開關(guān)芯片Ul的輸出端。
[0011]在其中一個實施例中，所述開關(guān)管模塊包括電阻R2、電阻R3和場效應(yīng)管Ql ;所述電阻R2 —端接所述磁控開關(guān)模塊的輸出端，另一端接所述場效應(yīng)管Ql的柵極；所述電阻R3 一端接地，另一端接所述場效應(yīng)管Ql的柵極；所述場效應(yīng)管Ql的漏極接負載驅(qū)動模塊、源極接地。
[0012]在其中一個實施例中，所述開關(guān)管模塊包括電阻R4和三極管Q2 ;所述電阻R4的一端接所述磁控開關(guān)模塊的輸出端，另一端接所述三極管Q2的基極；所述三極管Q2的發(fā)射極接地、集電極接所述負載驅(qū)動模塊。
[0013]在其中一個實施例中，所述開關(guān)管模塊包括電阻R5和雙向可控硅Q3 ;所述電阻R5一端接所述磁控開關(guān)模塊的輸出端，另一端接地；所述雙向可控硅Q3的輸入端接所述磁控開關(guān)模塊的輸出端、輸出端接所述負載驅(qū)動模塊、接地端接地。
[0014]在其中一個實施例中，所述開關(guān)管模塊包括電阻R6、電阻R7、絕緣柵雙極型晶體管Q4和二極管D2 ;所述電阻R6 —端接所述磁控開關(guān)模塊的輸出端，另一端接所述絕緣柵雙極型晶體管Q4的柵極；所述電阻R7的一端接所述絕緣柵雙極型晶體管Q4的柵極，另一端接地；所述絕緣柵雙極型晶體管Q4的發(fā)射極接地、集電極接所述負載驅(qū)動模塊；所述二極管D2的正極接地、負極接所述絕緣柵雙極型晶體管的Q4集電極。
[0015]在其中一個實施例中，所述負載驅(qū)動模塊包括電阻R10、電阻R8、電阻R9、電容C3、電容C4、電感L1、LED驅(qū)動芯片U3、貼片三極管Q5及肖特基二極管D3 ;所述LED驅(qū)動芯片U3的電源端接電源、接地端接所述開關(guān)管模塊的輸出端、待機控制端接所述電阻R10、感應(yīng)輸入端接電壓反饋端及所述貼片三極管Q5的集電極、輸出端接所述貼片三極管Q5的基極；所述貼片三極管Q5的發(fā)射極接所述肖特基二極管D3的正極；所述肖特基二極管D3的負極接LED的負極，所述肖特基二極管D3的正極接電源，所述電感LI 一端接電源，另一端接LED的正極；所述電容C4的兩端分別接LED的正極和負極；所述電阻R8 —端接電源，另一端接所述LED驅(qū)動芯片U3的待機控制端；所述電阻RlO遠離所述LED驅(qū)動芯片U3待機控制端的一端接所述開關(guān)管模塊的輸出端；所述電容C3 —端接電源，另一端接所述開關(guān)管模塊的輸出端；所述電阻R9—端接所述貼片三極管Q5的集電極，另一端接所述開關(guān)管模塊的輸出端。
[0016]上述防爆開關(guān)接口電路采用磁控開關(guān)模塊控制開關(guān)管模塊的導(dǎo)通與斷開，從而開關(guān)管模塊的能夠控制與負載驅(qū)動模塊連接的負載進行工作或停止工作。采用防反接模塊能夠避免人為的接線錯誤。同時，由于采用了磁控開關(guān)模塊，能夠利用磁控開關(guān)模塊自身的喚醒與休眠工作模式來控制開關(guān)管模塊的導(dǎo)通與斷開，有效降低待機靜態(tài)功耗，延長負載的使用壽命。且開關(guān)管模塊能夠通過大電流，因而能夠滿足與開關(guān)管模塊連接的各種負載的要求。
【附圖說明】
[0017]圖1為防爆開關(guān)接口電路的模塊圖；
[0018]圖2為防爆開關(guān)接口電路的原理圖；
[0019]圖3為開關(guān)管模塊的原理圖之一；
[0020]圖4為開關(guān)管模塊的原理圖之二 ；
[0021]圖5為開關(guān)管模塊的原理圖之三。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，為防爆開關(guān)接口電路的模塊圖。
[0023]—種防爆開關(guān)接口電路，包括用于驅(qū)動負載工作的負載驅(qū)動模塊105、用于防止電源反接的防反接模塊101、用于將磁輸入信號轉(zhuǎn)換成電信號的磁控開關(guān)模塊102以及用于根據(jù)所述磁控開關(guān)模塊102的輸出信號控制自身導(dǎo)通與斷開的開關(guān)管模塊104。
[0024]所述防反接模塊101輸入端接電源、輸出端接所述磁控開關(guān)模塊102的輸入端；所述磁控開關(guān)模塊102的輸出端接所述開關(guān)管模塊104的輸入端；所述開關(guān)管模塊104的輸出端接所述負載驅(qū)動模塊105，所述開關(guān)管模塊104通過自身的導(dǎo)通與斷開控制所述負載驅(qū)動模塊105工作與停止工作。
[0025]請結(jié)合圖2。
[0026]防反接模塊101包括二極管D1，所述二極管Dl的正極接電源、負極接所述磁控開關(guān)模塊102的輸入端。
[0027]防爆開關(guān)接口電路還包括用于降低所述磁控開關(guān)模塊102輸入端壓降的相移模塊103，所述相移模塊103的輸出端接所述磁控開關(guān)模塊102的輸入端、輸入端接所述防反接模塊101的輸出端、接地端接地。
[0028]相移模塊103包括電阻Rl和電容Cl ;所述電容Cl 一端接地，另一端接所述磁控開關(guān)模塊102的輸入端；所述電阻Rl —端接所述二極管Dl的負極，另一端接所述磁控開關(guān)模塊102的輸入端。
[0029]磁控開關(guān)模塊102包括霍爾開關(guān)芯片Ul和電容C2 ;所述霍爾開關(guān)芯片Ul的輸入端、輸出端對應(yīng)為所述磁控開關(guān)模塊102的輸入端和輸出端；所述電容C2 —端接地，另一端接所述霍爾開關(guān)芯片Ul的輸出端。
[0030]在本實施例中，開關(guān)管模塊104包括電阻R2、電阻R3和場效應(yīng)管Ql ;所述電阻R2一端接所述磁控開關(guān)模塊102的輸出端，另一端接所述場效應(yīng)管Ql的柵極；所述電阻R3 —端接地，另一端接所述場效應(yīng)管Ql的柵極，所述場效應(yīng)管Ql的漏極接負載驅(qū)動模塊、源極接地。
[0031]請結(jié)合圖3。
[0032]在又一個實施例中，開關(guān)管模塊104包括電阻R4和三極管Q2 ;所述電阻R4的一端接所述磁控開關(guān)模塊102的輸出端，另一端接所述三極管Q2的基極，所述三極管Q2的發(fā)射極接地、集電極接所述負載驅(qū)動模塊105。
[0033]請結(jié)合圖4。
[0034]在又一個實施例中，開關(guān)管模塊104包括電阻R5和雙向可控娃Q3，所述電阻R5 —端接所述磁控開關(guān)模塊102的輸出端，另一端接地；所述雙向可控硅Q3的輸入端接所述磁控開關(guān)模塊102的輸出端、輸出端接所述負載驅(qū)動模塊105、接地端接地。
[0035]請結(jié)合圖5。
[0036]在又一個實施例，開關(guān)管模塊104包括電阻R6、電阻R7、絕緣柵雙極型晶體管Q4和二極管D2 ;所述電阻R6 —端接所述磁控開關(guān)模塊102的輸出端，另一端接所述絕緣柵雙極型晶體管Q4的柵極；所述電阻R7的一端接所述絕緣柵雙極型晶體管Q4的柵極，另一端接地，所述絕緣柵雙極型晶體管Q4的發(fā)射極接地、集電極接所述負載驅(qū)動模塊105 ;所述二極管D2的正極接地、負極接所述絕緣柵雙極型晶體管的Q4集電極。
[0037]負載驅(qū)動模塊105包括電阻R10、電阻R8、電阻R9、電容C3、電容C4、電感L1、LED驅(qū)動芯片U3、貼片三極管Q5及肖特基二極管D3 ;所述LED驅(qū)動芯片U3的電源端接電源、接地端接所述開關(guān)管模塊104的輸出端、待機控制端接所述電阻R10、感應(yīng)輸入端接電壓反饋端及所述貼片三極管Q5的集電極、輸出端接所述貼片三極管Q5的基極；所述貼片三極管Q5的發(fā)射極接所述肖特基二極管D3的正極；所述肖特基二極管D3的負極接LED的負極，所述肖特基二極管D3的正極接電源，所述電感LI 一端接電源，另一端接LED的正極；所述電容C4的兩端分別接LED的正極和負極；所述電阻R8 —端接電源，另一端接所述LED驅(qū)動芯片U3的待機控制端；所述電阻RlO遠離所述LED驅(qū)動芯片U3待機控制端的一端接所述開關(guān)管模塊104的輸出端；所述電容C3 —端接電源，另一端接所述開關(guān)管模塊104的輸出端；所述電阻R9 —端接所述貼片三極管Q5的集電極，另一端接所述開關(guān)管模塊104的輸出端。
[0038]上述防爆開關(guān)接口電路解決了常規(guī)開關(guān)易跌落損壞的問題。
[0039]基于上述所有實施例，防爆開關(guān)接口電路的工作原理如下:
[0040]電源經(jīng)過二極管D1、電阻R1、電容Cl后，輸出到霍爾開關(guān)芯片U1，霍爾開關(guān)芯片Ul輸出高電平驅(qū)動后續(xù)開關(guān)管模塊104。開關(guān)管模塊104中場效應(yīng)管Ql或三極管Q2或可控硅Q3或絕緣柵雙極型晶體管Q4導(dǎo)通后，驅(qū)動負載驅(qū)動模塊105正常工作，進而驅(qū)動與負載驅(qū)動模塊105連接的LED點亮。
[0041]在霍爾開關(guān)芯片Ul輸出低電平時，開關(guān)管模塊104中場效應(yīng)管Ql或三極管Q2或可控硅Q3或絕緣柵雙極型晶體管Q4截止，負載驅(qū)動模塊105停止工作，進而LED熄滅。
[0042]針對防爆開關(guān)接口電路中的霍爾開關(guān)輸出特性，設(shè)計了 4種開關(guān)管模塊104，分別為場效應(yīng)管、三極管、可控硅和絕緣柵雙極型晶體管四種開關(guān)電路。四種開關(guān)電路囊括了大部分接口驅(qū)動電路。場效應(yīng)管是電壓型控制器件，根據(jù)現(xiàn)行的技術(shù)水平，其驅(qū)動控制電壓需要3V以上，可用于霍爾開關(guān)輸出3V以上的場合。三極管是電流控制型器件，對于霍爾開關(guān)輸出3V以下的場合也適用?？煽毓杓仁请妷候?qū)動也是電流控制的器件，可用于一次驅(qū)動的特殊場合。絕緣柵雙極型晶體管結(jié)合了場效應(yīng)管和三極管的特性，能夠通過較大的電流。四種開關(guān)電路各有用途，基本滿足了當前的霍爾開關(guān)輸出連接各種負載的需求。
[0043]電源一般為電池，電池正極端串接二極管D1，防止電池反接。降壓電路采用相移模塊103，磁控開關(guān)模塊采用芯片HAL2481L，該芯片HAL2481輸入工作電壓范圍在3V_5.5V之間，對于電壓高于5.5V的鋰電池供電，需要在前端增加降壓電路。微功耗霍爾開關(guān)采用周期性的“休眠”與“喚醒”工作模式，“喚醒”時間遠小于“休眠”時間。因此在霍爾開關(guān)前端采用相移模塊101實現(xiàn)降壓功能。這樣既保證了霍爾開關(guān)的正常供電，同時也降低了整機的待機功耗?；魻栭_關(guān)的輸出端可根據(jù)負載的不同選擇這四種開關(guān)電路。當磁通密度高于“工作點”閾值時，輸出高電平驅(qū)動開關(guān)管模塊104，開關(guān)管模塊104導(dǎo)通接地，后續(xù)負載驅(qū)動模塊105工作，因而與負載驅(qū)動模塊連接的LED點亮。
[0044]上述四種開關(guān)電路結(jié)合負載驅(qū)動模塊105具有可行性，從而解決了現(xiàn)有干簧管磁性開關(guān)抗跌落、抗震差的問題，大大提升了產(chǎn)品的價值，而且給用戶帶來更好的使用體驗、滿足更多使用場所。
[0045]上述防爆開關(guān)接口電路采用磁控開關(guān)模塊102控制開關(guān)管模塊104的導(dǎo)通與斷開，從而開關(guān)管模塊104的能夠控制與負載驅(qū)動模塊105連接的負載進行工作或停止工作。采用防反接模塊101能夠避免人為的接線錯誤。同時，由于采用了磁控開關(guān)模塊102，因此，能夠利用磁控開關(guān)模塊102自身的喚醒與休眠工作模式來控制開關(guān)管模塊104的導(dǎo)通與斷開，有效降低待機靜態(tài)功耗，延長負載的使用壽命。且開關(guān)管模塊104能夠通過大電流，因而能夠滿足與開關(guān)管模塊104連接的各種負載的要求。
[0046]以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當認為是本說明書記載的范圍。
[0047]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【主權(quán)項】
1.一種防爆開關(guān)接口電路，包括用于驅(qū)動負載工作的負載驅(qū)動模塊，其特征在于，還包括用于防止電源反接的防反接模塊、用于將磁輸入信號轉(zhuǎn)換成電信號的磁控開關(guān)模塊以及用于根據(jù)所述磁控開關(guān)模塊的輸出信號控制自身導(dǎo)通與斷開的開關(guān)管模塊； 所述防反接模塊輸入端接電源、輸出端接所述磁控開關(guān)模塊的輸入端； 所述磁控開關(guān)模塊的輸出端接所述開關(guān)管模塊的輸入端； 所述開關(guān)管模塊的輸出端接所述負載驅(qū)動模塊，所述開關(guān)管模塊通過自身的導(dǎo)通與斷開控制所述負載驅(qū)動模塊工作與停止工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆開關(guān)接口電路，其特征在于，所述防反接模塊包括二極管D1，所述二極管Dl的正極接電源、負極接所述磁控開關(guān)模塊的輸入端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防爆開關(guān)接口電路，其特征在于，還包括用于降低所述磁控開關(guān)模塊輸入端壓降的相移模塊，所述相移模塊的輸出端接所述磁控開關(guān)模塊的輸入端、輸入端接所述防反接模塊的輸出端、接地端接地。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防爆開關(guān)接口電路，其特征在于，所述相移模塊包括電阻Rl和電容Cl ;所述電容Cl 一端接地，另一端接所述磁控開關(guān)模塊的輸入端；所述電阻Rl —端接所述二極管Dl的負極，另一端接所述磁控開關(guān)模塊的輸入端。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆開關(guān)接口電路，其特征在于，所述磁控開關(guān)模塊包括霍爾開關(guān)芯片Ul和電容C2 ;所述霍爾開關(guān)芯片Ul的輸入端、輸出端對應(yīng)為所述磁控開關(guān)模塊的輸入端和輸出端；所述電容C2 —端接地，另一端接所述霍爾開關(guān)芯片Ul的輸出端。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆開關(guān)接口電路，其特征在于，所述開關(guān)管模塊包括電阻R2、電阻R3和場效應(yīng)管Ql ;所述電阻R2 —端接所述磁控開關(guān)模塊的輸出端，另一端接所述場效應(yīng)管Ql的柵極；所述電阻R3—端接地，另一端接所述場效應(yīng)管Ql的柵極；所述場效應(yīng)管Ql的漏極接負載驅(qū)動模塊、源極接地。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆開關(guān)接口電路，其特征在于，所述開關(guān)管模塊包括電阻R4和三極管Q2 ;所述電阻R4的一端接所述磁控開關(guān)模塊的輸出端，另一端接所述三極管Q2的基極；所述三極管Q2的發(fā)射極接地、集電極接所述負載驅(qū)動模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆開關(guān)接口電路，其特征在于，所述開關(guān)管模塊包括電阻R5和雙向可控硅Q3 ;所述電阻R5 —端接所述磁控開關(guān)模塊的輸出端，另一端接地；所述雙向可控硅Q3的輸入端接所述磁控開關(guān)模塊的輸出端、輸出端接所述負載驅(qū)動模塊、接地端接地。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆開關(guān)接口電路，其特征在于，所述開關(guān)管模塊包括電阻R6、電阻R7、絕緣柵雙極型晶體管Q4和二極管D2 ;所述電阻R6 —端接所述磁控開關(guān)模塊的輸出端，另一端接所述絕緣柵雙極型晶體管Q4的柵極；所述電阻R7的一端接所述絕緣柵雙極型晶體管Q4的柵極，另一端接地；所述絕緣柵雙極型晶體管Q4的發(fā)射極接地、集電極接所述負載驅(qū)動模塊；所述二極管D2的正極接地、負極接所述絕緣柵雙極型晶體管的Q4集電極。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆開關(guān)接口電路，其特征在于，所述負載驅(qū)動模塊包括電阻R10、電阻R8、電阻R9、電容C3、電容C4、電感LULED驅(qū)動芯片U3、貼片三極管Q5及肖特基二極管D3 ;所述LED驅(qū)動芯片U3的電源端接電源、接地端接所述開關(guān)管模塊的輸出端、待機控制端接所述電阻R10、感應(yīng)輸入端接電壓反饋端及所述貼片三極管Q5的集電極、輸出端接所述貼片三極管Q5的基極；所述貼片三極管Q5的發(fā)射極接所述肖特基二極管D3的正極；所述肖特基二極管D3的負極接LED的負極，所述肖特基二極管D3的正極接電源，所述電感LI 一端接電源，另一端接LED的正極；所述電容C4的兩端分別接LED的正極和負極；所述電阻R8 —端接電源，另一端接所述LED驅(qū)動芯片U3的待機控制端；所述電阻RlO遠離所述LED驅(qū)動芯片U3待機控制端的一端接所述開關(guān)管模塊的輸出端；所述電容C3 —端接電源，另一端接所述開關(guān)管模塊的輸出端；所述電阻R9—端接所述貼片三極管Q5的集電極，另一端接所述開關(guān)管模塊的輸出端。
【文檔編號】H03K17/90GK105846805SQ201510023622
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月16日
【發(fā)明人】周明杰, 李海廷
【申請人】海洋王照明科技股份有限公司, 海洋王（東莞）照明科技有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司