一种基于电容特性的上电延时掉电快速关断的控制装置的制作方法

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种基于电容特性的上电延时掉电快速关断的控制装置。

背景技术：

目前，电子电路领域对于电源类的上电延时启动和掉电快速关断的控制应用十分广泛，在现有技术中方，普遍通过延时继电器、延时开关或单片机延时等实现延时控制。但这些方案都存在成本高、快速关断不及时的问题。同时，这类通用的延时和快断控制装置的应用范围相当广泛，如何设计生产一种制作低成本，快速关断及时的装置成为是该领域迫切需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于电容特性的上电延时掉电快速关断的控制装置，其能解决传统的延时和快断控制装置的生产成本高以及快速关断不及时的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于电容特性的上电延时掉电快速关断的控制装置，包括用于外接外界电源的主电源、用于对主电源进行过流保护的过流保护电路、用于控制主电源处于导通和截止其中一种状态的开关电路、主电容、用于主电容进行充电或者放电的充放电电路、用于根据主电容的电压信号控制开关电路处于导通和截止其中一种状态的开关驱动电路和用于输出纯净电压的输出电路，所述主电源的输出端与过流保护电路的输入端连接，所述开关电路、充放电电路、开关驱动电路和输出电路均与过流保护电路的输出端连接，所述开关驱动电路通过主电容与充放电电路连接。

优选的，所述主电源包括电感l1、有极电容c2和电容c3，所述过流保护电路的输入端、有极电容c2的正极和电容c3的一端均与电感l1的一端连接，所述电感l1的另一端与外界电源连接，所述有极电容c2的负极和电容c3的另一端均接地。

优选的，所述过流保护电路包括熔断器f1和电容c4，所述熔断器f1的一端和电容c4的一端均与主电源的输出端连接，所述和电容c4的另一端、开关电路的输入端和充放电电路的输入端均与熔断器f1的另一端连接。

优选的，所述熔断器f1为自恢复保险丝f1。

优选的，所述充放电电路包括电阻r3、电阻r6、二极管d1和二极管d2，所述过流保护电路的输出端、二极管d1的负极、二极管d2的负极和开关电路均与电阻r3的一端连接，所述二极管d1的正极、二极管d2的正极、电阻r6的一端和主电容均与电阻r3的另一端连接，所述电阻r6的另一端接地。

优选的，所述主电容包括有极电容c1，所述二极管d1的正极、二极管d2的正极、电阻r6的一端和电阻r3的另一端和开关驱动电路均与有极电容c1的正极连接，所述有极电容c1的负极接地。

优选的，所述开关驱动电路包括三极管q2、三极管q3、电阻r2、电阻r7和稳压二极管dz1，所述过流保护电路的输出端和开关电路均与电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端与三极管q2的集电极连接，所述三极管q2的基极与主电容连接，所述电阻r7的一端和稳压二极管dz1的负极均与三极管q2的发射极连接，所述稳压二极管dz1的正极与三极管q3的基极连接，所述三极管q3的集电极与开关电路连接，所述三极管q3的发射极和电阻r7的另一端接地。

优选的，所述开关电路包括电阻r4、电阻r5和场效应管q1，所述电阻r4的一端、过流保护电路的输出端和开关驱动电路均与场效应管q1的漏极连接，所述电阻r4的另一端和电阻r5的一端均与场效应管q1的栅极连接，所述场效应管q1的源极与输出电路连接，所述电阻r5的另一端与开关驱动电路连接。

优选的，所述输出电路包括有极电容c5和电容c6，所述有极电容c5的正极和电容c6的一端均与开关电路连接，所述有极电容c5的负极和电容c6的另一端均接地。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过控制充放电电路对主电容充放电的时间来获得一个受控延时时间打开主电路的控制开关，实现主电路输出电源的延时；掉电时对主电容快速短路放电实现控制主电路输出电源的快速关断。同时，本发明中主要的延时、泄放器件为普通的电容器和二极管，控制部分以无源的电阻、电容和三极管等组成，控制开关采用普通低速场效应管，进一步的，可以根据控制的负载功率灵活选择不同的场效应管，其中电路主要的无源器件保证了工作的稳定性，常规的材料和可选的控制开关可以满足需求的同时最大限度的节约成本。

附图说明

图1为本发明中所述的基于电容特性的上电延时掉电快速关断的控制装置的结构示意图。

图2为本发明中所述的基于电容特性的上电延时掉电快速关断的控制装置的电路图。

图3为本发明中所述的主电源的电路图。

图4为本发明中所述的过流保护电路的电路图。

图5为本发明中所述的充放电电路及主电容的电路图。

图6为本发明中所述的开关驱动电路的电路图。

图7为本发明中所述的开关电路的电路图。

图8为本发明中所述的输出电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，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。

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

在本发明中，所述自恢复保险丝是一种过流电子保护元件，采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，掺加导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成。传统保险丝过流保护，仅能保护一次，烧断了需更换，而自恢复保险丝具有过流过热保护，自动恢复双重功能。所述有极电容是电解电容一类的电容，是由阳极的铝箔和阴极的电解液分别形成两个电极，且不可接错，由阳极铝箔上产生的一层氧化铝膜做为电介质的电容。

如图1-8所示，一种基于电容特性的上电延时掉电快速关断的控制装置，包括用于外接外界电源的主电源、用于对主电源进行过流保护的过流保护电路、用于控制主电源处于导通和截止其中一种状态的开关电路、主电容、用于主电容进行充电或者放电的充放电电路、用于根据主电容的电压信号控制开关电路处于导通和截止其中一种状态的开关驱动电路和用于输出纯净电压的输出电路，所述主电源的输出端与过流保护电路的输入端连接，所述开关电路、充放电电路、开关驱动电路和输出电路均与过流保护电路的输出端连接，所述开关驱动电路通过主电容与充放电电路连接。

具体的，所述主电源包括电感l1、有极电容c2和电容c3，所述过流保护电路包括熔断器f1和电容c4，优选的，熔断器f1为自恢复保险丝f1，所述充放电电路包括电阻r3、电阻r6、二极管d1和二极管d2，所述主电容包括有极电容c1，所述开关驱动电路包括三极管q2、三极管q3、电阻r2、电阻r7和稳压二极管dz1，所述开关电路包括电阻r4、电阻r5和场效应管q1，所述输出电路包括有极电容c5和电容c6。在本实施例中，如图4所示，所述自恢复保险丝f1的一端、电容c4的一端、有极电容c2的正极和电容c3的一端均与电感l1的一端连接，所述电感l1的另一端与外界电源连接，所述自恢复保险丝f1的另一端、电容c4的另一端、二极管d1的负极、二极管d2的负极、电阻r3的一端、电阻r2的一端和电阻r4的一端均与场效应管q1的漏极连接，所述二极管d1的正极、二极管d2的正极、三极管q2的基极、电阻r6的一端和有极电容c1的正极均与电阻r3的另一端连接，所述三极管q2的集电极与电阻r2的另一端，所述电阻r7的一端和稳压二极管dz1的负极均与三极管q2的发射极连接，所述电阻r4的另一端和电阻r5的一端均与场效应管q1的栅极连接，所述电阻r5的另一端与三极管q3的集电极连接，所述有极电容c5的正极和电容c6的一端均与场效应管q1的源极连接，所述有极电容c2的负极、电容c3的另一端、电阻r6的另一端、有极电容c1的负极、电阻r7的另一端、三极管q3的发射极、有极电容c5的负极和电容c6的另一端均接地。

在本实施例中，通过外界电源向主电源中输入3-100v的直流电压，电感l1、电容c2、电容c3组成lc滤波器，对输入电源进行滤波净化，再通过自恢复保险丝f1、电容c4组成的过流保护电路对流过主电源的电流进行限制，其中电容c4起到脉冲抑制的作用。当电流进入充放电电路后，电阻r3、电阻r6先对主电源输入的电压进行分压，再对有极电容c1进行充电，同时电阻r3起到了充电限流的作用，故电阻r3决定了电容c1充满电需要的时间，可通过调节电阻r3的取值来调节充电时间，故电阻r3可以设置成可调电阻或者滑动变阻器，以实现对充电时间的调节。在本实施例中，有极电容c1是充电延时的主电容，有极电容c1的取值大小同样会影响充电时间，故有极电容c1一般取值为220uf，进一步的，所述二极管d1和二极管d2组成主电容的放电电路，上电阶段，二极管d1和二极管d2的正极电压低于负极的电压，故二极管d1和二极管d2均不导通。掉电阶段，二极管d1和二极管d2的正极电压高于负极的电压，二极管d1和二极管d2导通，造成有极电容c1对主电源放电，使有极电容c1电压迅速降低，实现对主电容的快速放电。在本实施例中，将二极管d1和二极管d2并联在一起是为了尽量减小放电回路的阻抗及放电时二极管的发热量(对有极电容c1放电除了可以使主电源快速关断外，还为了保证电路在下一次上电时主电容里面没有余电，不会影响电路的延时时间)；优选的，所述电阻r2、电阻r7、电阻r4、电阻r5、三极管q2、三极管q3、二极管dz1组成开关驱动电路及开关电路，用于驱动主电源处于打开和关闭其中一种状态，

主电容上的电压高于0.7v后驱动三极管q2导通使电阻r7上面的电压上升到使稳压二极管dz1击穿后使三极管q3导通，导通后的三极管q3的集电极电压由高电压变为低电压，从而将开关电路的场效应管q1的栅极电压拉低，场效应管q1导通使主电源电压打开输出。当主电源输入电压掉电，电压下降时，二极管d1、二极管d2出现负极电压低于正极电压，二极管d1和二极管d2开始导通，导通的二极管d1和二极管d2对主电容上面储存的电压进行对主电源供电，造成有极电容c1电压迅速下降，当有极电容c1电压下降到低于0.7v时，三极管q2截止，三极管q3也截止，场效应管q1的栅极的电压被拉高，场效应管q1截止，主电源输出关断。整个电路通过对主电容的缓慢充电实现主电源的延时输出，通过对有极电容c1的快速放电实现对主电源的快速关闭输出。有极电容c5和电容c6为输出电压的去耦电容，可以保证输出电压的纯净。

本实施例的工作过程为：主电源上电时，输出电路由于场效应管q1不导通无电压输出。电阻r3和电阻r6从经过滤波和过流保护的主电源取电对主电容(有极电容c1)充电，随着主电容上电压缓慢上升到一个高电压值时控制驱动电路驱动场效应管q1导通，此时输出电路才有电压输出；主电源断电时，由于电路中电感及电容的存在，输出电压不会马上消失，但主电容被快速放电后电压低于0.7v，这个极低的电压无法再控制开关电路中的场效应管q1导通，致使场效应管q1快速截止，输出电路电压被关闭，也为下一次的电路上电做好了准备。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。