专利名称：全保护电子开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包含延时电路的全保护电子延时开关和一种不包含延时电路的全保护电子自锁开关。全保护电子延时开关适用于各种需要自动延时控制的用电器，比如用于控制走廊、楼道照明灯。全保护电子自锁开关，适用于限流供电或用作电子保险丝，比如用于集体宿舍的限流供电。本发明属于电子技术领域。
现有的机械延时开关，其缺点是结构较复杂、体积较大、延时时间不易在较大范围内调整。采用继电器作主回路开关元件的各种开关，存在继电器结构复杂，开关速度慢、寿命短的缺点。采用电子元件(常见的是采用可控硅(SCR)等电子元件)作主回路开关元件的电子开关比机械式开关有更大的控制灵活性，因而得到发展。但目前见到的电子开关，由于未加保护措施或保护措施不完善，其自身安全性较差，即在出现过载、负载短路或异常高压故障现象时，电子开关比机械开关更容易被损坏，因而限制了电子开关的应用。
本发明的任务，在于提供一种“安全的”电子开关、当电路中出现过载或短路故障时，开关自身不仅不会损坏，而且还能快速切断电路或者自动限制电路中的电流，起到电子保险丝的作用。同时要求这种开关具有较简单的结构，便于生产和应用。
本发明的全保护电子开关采用功率场效应管(FET)作主回路开关元件，并且包含倒相放大电路、倒相放大管的负偏压电路、正反馈电路、限流电路以及启动电路。倒相放大电路可以用一只硅晶体三极管组成，倒相放大电路控制功率场效应管的栅极电压。倒相放大管的负偏压电路在启动状态下起作用，在功率场效应管的漏极电压较低时，它间接控制功率场效应管充分导通。正反馈电路保证功率场效应管的快速切换，即快速地从截止状态突变为导通状态，或从导通状态突变为截止状态。正反馈从功率场效应管的漏极(D极)引出，保证功率场效应管只有在漏极电压较低时才能导通，从而避免功率场效应管功耗过大。限流电路限制主回路的电流。限流电路主要包括串接在功率场效应管源极(S极)的电感、电阻以及其它有关的反馈元件。启动电路可以用一只并接在功率场效应管漏极的电阻构成。
本发明的全保护电子开关具有极好的安全性，可以基本免除经常更换保险丝的维护工作，避免因更换保险丝不当引起的事故。开关限流作用还消除了开灯冲击电流，能延长灯泡使用期限。特别是用于控制小功率用电器(比如数百瓦以下的用电器)的全保护电子开关，因结构简单，所以造价较低，体积较小，如做成墙式开关或墙式插座形式，可以直接安装在普通墙式开关或墙式插座的位置，使用很方便。
以下结合附图对本发明作进一步说明。
附
图1是实现本发明的一种全保护电子延时开关。附图2是本发明的一种全保护电子自锁式开关。接点A、B(或A、B、C)右面是电子开关部分，左面是外电路电源和负载等内容。
参看图1。四只整流管D1～D4和功率场效应管V1是串接在主回路中的开关元件。三极管V2构成倒相放大电路。C2构成V2的负偏压电路。V1的漏极电压通过D6、R7、加到V2的基极(b极)，D6、R7是产生正反馈的元件，R8是V2的下偏置电阻。L1和R3以及D5、R6构成限流电路。C1、C3是储能电容，R4是启动电阻，利用启动按钮S1接入。D7是V1的栅极保护元件，R2用以消除可能产生的自激，R1用以吸收异常高电压。
全保护电子延时开关的工作原理是这样的。
当V1截止时，电源通过D6、R9、D9对C3充电，C3上的电压值由D8限制。C1保证V1漏极电压在电源电压过零点时刻附近也不过分降低，从而保证V2能通过D6、R7得到足够大的基流而充分导通，保证V1充分截止。当通过启动按钮S1接入电阻R4时，C1上的电压通过R4迅速泄放，所以在电源电压过零点时刻附近，V2由C2提供的负偏压保证处于截止状态，C3上的电压通过R5加到V1的栅极，V1导通，负载RL得电。V1导通后，其漏极电压较低，此时C3上的电压主要是通过R10泄放，当C3上的电压下降到不足以维持V1充分导通时，V1漏极电压将上升，并能通过正反馈突变为截止状态。
当出现过载或短路故障时，L1、R3、D5、R6等元件构成的限流电路限制主回路电流，同时在V1漏极电压上升时通过正反馈迅速地使V1截止。
参看图2。图2所示的一种全保护电子自锁式开关结构与图1所示全保护电子延时开关结构是相似的。图2中没有C3的放电电阻R10。在V1导通期间，电源能通过D10、R11对C3充电，所以可以维持V1持续导通。图2中启动电阻R4是直接并接在V1漏极的，并且也没有储能元件C1，所以在接通开关S2(外电路所设)时，电路即处于启动状态。如果负载正常就能顺利启动。如过载或出现短路故障，因有正反馈电路存在，V1只有在电源电压过零点附近，电压值较低时才导通，加之限流电路的作用，主回路电路中的电流将被限制为一个较小的数值。根据不同的需要(比如用作电子保险丝)，图2所示电子自锁式开关中也可保留图1中的电容C1和开关S1。
权利要求1.一种以功率场效应管[V1]做主回路开关元件包含延时电路的全保护电子延时开关或不包含延时电路的全保护电子自锁式开关，其特征是功率场效应管[V1]的栅极电压由倒相放大管[V2]控制，并且还包含倒相放大管的负偏压电路、正反馈电路、限流电路和由一只并接在[V1]漏极的电阻[R4]构成的启动电路。
2.根据权利要求1所述的电子开关，其特征是所说的倒相放大管的负偏压电路由一只电容［C2］构成。
3.根据权利要求1或2所述的电子开关，其特征是所说的限流电路包含串接在功率场效应管［V1］源极(S极)的电感［L1］和电阻［R3］，［L1］和［R3］的取值可以为零，但不能同时取零值。
专利摘要全保护电子开关涉及一种包含延时电路的全保护电子延时开关和一种不包含延时电路的全保护电子自锁开关。全保护电子开关采用功率场效应管作主回路开关元件，并包含倒相放大电路、倒相放大管的负偏压电路、正反馈电路，限流电路及启动电路，适用于各种需自动延时的用电器及限流供电或用作电子保险丝。
文档编号H03K17/687GK2070063SQ9021665
公开日1991年1月23日 申请日期1990年7月18日 优先权日1990年7月18日
发明者丘双安 申请人:盐城师范专科学校