专利名称：浪涌电压抑制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于开关电路技术领域，具体地说，是涉及一种可以对开关电路关断
时产生的浪涌电压进行抑制的控制电路。
背景技术：
对于目前的开关电路，特别是连接感性负载的开关元件来说，在其关断时经常会 产生幅值较高的浪涌电压，从而对系统电路造成不利影响。 为了解决这一问题，目前的电子线路通常采用连接续流二极管的方式来阻止浪涌 电压的进一步增加，以起到保护系统电路的设计目的。但是，由于使用的这些续流二极管必 须具有能承受短时大电流的特性，因此，价格昂贵，不适合在成本较低的电子产品或者价格 竞争相对激烈的电器产品中推广应用。除此之外，在很多时候，如果电源被反接，这些续流 二极管只会提供电流通路，而起不到抑制浪涌电压的设计目的，因此也无法从根本上确保 系统电路运行的可靠性。
实用新型内容本实用新型为了解决现有采用续流二极管设计的浪涌电压抑制电路成本高、可靠 性不能保证的问题，提供了一种全新结构的浪涌电压抑制电路，以达到降低硬件电路成本， 提高系统电路可靠性的设计目的。 为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现 —种浪涌电压抑制电路，包括开关元件和控制开关元件通断的控制电路；在所述
开关元件的开关通路与控制端之间连接有一浪涌电压检测单元，对所述开关元件的开关通
路上的电压进行检测，当检测电压大于系统电压时，输出可控制开关元件延时关断的控制
信号至所述开关元件的控制端，从而使电流在浪涌电压出现时能够持续地流过开关元件，
以避免开关元件上的电压进一步升高，达到抑制浪涌电压的设计目的。 其中，所述浪涌电压检测单元连接在开关元件关断时产生浪涌电压的一条开关通 路上。 进一步的，所述开关元件连接感性负载，所述浪涌电压检测单元连接在开关元件 连接感性负载的那一条开关通路上。 再进一步的，在所述浪涌电压检测单元与开关元件的控制端之间连接有一调节单 元，以调节输入到开关元件控制端的控制信号的幅值。 作为所述浪涌电压检测单元的其中一种组建形式，可以采用一个PNP型三极管进 行设计，将所述三极管的发射极与所述开关元件的开关通路相连接，基极连接系统电压，集 电极连接开关元件的控制端或者通过调节单元连接开关元件的控制端。所述PNP型三极管 在产生浪涌电压时导通，进而通过调节单元输出高电平控制信号，可以控制那些高电平导 通、低电平截止的开关元件延时导通一段时间后逐渐关断。 为了进一步保护PNP型三极管，避免由于系统电压高于PNP型三极管的基极与发射极之间的反向击穿电压，而造成对PNP型三极管的损坏，本实用新型优选在所述PNP型三 极管的基极与系统电压之间连接一个二极管；其中，将所述二极管的阳极连接PNP型三极 管的基极，阴极连接系统电压，以保证三极管的单向导通特性。 作为所述浪涌电压检测单元的另外一种组建形式，可以采用一个P沟道场效应管 进行设计，将所述场效应管的源极连接在所述开关元件的开关通路上，栅极连接系统电压， 漏极连接开关元件的控制端或者通过调节单元连接开关元件的控制端，同样可以在产生浪 涌电压时，控制那些高电平导通、低电平截止的开关元件延时导通一段时间后逐渐关断，以 阻止浪涌电压的进一步升高。 同样的，为了进一步保护P沟道场效应管，优选将所述P沟道场效应管的栅极通过 二极管连接所述的系统电压；其中，所述二极管的阳极连接P沟道场效应管的基极，阴极连 接系统电压，确保所述P沟道场效应管仅在出现浪涌电压时导通。 作为所述浪涌电压检测单元的第三种组建形式，还可以采用一个N沟道场效应管 进行设计，将所述场效应管的栅极连接在所述开关元件的开关通路上，源极连接系统电压， 漏极连接调节单元，同样可以达到抑制浪涌电压的设计目的。 更进一步的，在所述调节单元中包含有分压电阻，连接在浪涌电压检测单元与开 关元件的控制端之间。比如，对于采用PNP型三极管组建的浪涌电压检测单元来说，可以将 分压电阻连接在PNP型三极管的集电极与开关元件的控制端之间；而对于采用场效应管组 建的浪涌电压检测单元来说，则可以将分压电阻连接在场效应管的漏极与开关元件的控制 端之间，以此来对浪涌电压检测单元输出的电压进行分压，使输出至开关元件控制端的电 压幅值落入开关元件所允许的范围内，避免对开关元件造成损坏。 与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的浪涌电压抑制 电路结构简单，成本低，不受电源正反接的影响，因此电路运行的可靠性高，对开关元件乃 至整个系统电路能够起到很好的保护作用，尤其适用于因成本原因不能使用续流二极管的 场合。
图1是本实用新型所提出的浪涌电压抑制电路的一种实施例的电路原理框图； 图2是图1所示浪涌电压抑制电路的其中一种实施例的具体电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。 本实用新型的浪涌电压抑制电路为了避免续流二极管的使用，以降低系统电路的 硬件成本，在开关元件的开关通路与控制端之间设计了一个浪涌电压检测单元。所述浪涌 电压检测单元对开关元件关断时刻其开关通路上的电压进行检测，当检测电压大于系统电 压时，认为产生浪涌电压，进而生成可以控制开关元件延时关断的控制信号，输出至开关元 件的控制端，以控制开关元件持续导通一段时间后逐渐关断，进而阻止开关元件上的浪涌 电压进一步增加，起到保护开关元件和系统电路的积极作用。 实施例一，参见图1所示，在本实施例中，2为控制电路，在系统运行过程中产生并 输出高低电平的方波信号控制开关元件1导通或者截止。开关元件1的开关通路连接感性负载LOAD，控制感性负载LOAD的电流回路通断。在开关元件1从导通到突然关断的瞬间， 由于流经感性负载LOAD的电流突然关断，因此，很容易形成浪涌电压，从而对开关元件1和 系统电路造成影响。 为了对浪涌电压进行有效抑制，本实施例在开关元件1的开关通路上设计了一个 浪涌电压检测单元3，对开关元件1的开关通路上的电压进行检测。具体来讲，所述浪涌电 压检测单元3应连接在开关元件1与感性负载LOAD相连接的那一条开关通路上。当浪涌 电压检测单元3的检测电压大于系统电压时，认为在开关元件1的开关通路上形成了浪涌 电压，此时，浪涌电压检测单元3输出控制信号直接或者经调节单元4作用于开关元件1的 控制端，控制开关元件1保持导通并逐渐关断，从而使开关通路上的电流能够持续流通一 段时间，以阻止电压的进一步升高，起到抑制浪涌电压的作用。 这里的调节单元4主要是对浪涌电压检测单元3输出的控制信号的幅值进行限 制，使施加到开关元件1的控制信号电平呈由高电平平滑坡度过渡到低电平或者由低电 平平滑坡度过渡到高电平的渐变过程，进而控制开关元件1从导通状态逐渐过渡到关断状 态，以阻止开关元件1上浪涌电压的进一步增加。所述调节单元4同时将浪涌电压检测单 元3输出的控制信与控制电路2输出的方波信号进行叠加，共同来对开关元件1进行通断 控制。 本实施例所提出的浪涌电压抑制电路适用于晶体管、场效应管等具有逐渐关断特 性的开关元件l。 下面以N沟道场效应管Jl作为开关元件1为例，对所述浪涌电压检测单元3和调 节单元4的具体组建结构进行详细地描述。 参见图2所示，在本实施例中，所述浪涌电压检测单元3可以采用一颗PNP型三极 管Ql配合电阻Rl、二极管Dl组建形成。将PNP型三极管Ql的发射极连接在开关元件1连 接感性负载的那一条开关通路上，比如N沟道场效应管Jl的漏极上；PNP型三极管Ql的基 极通过二极管Dl和电阻Rl连接系统电压Vcc，集电极通过调节单元4连接开关元件1的控 制端，即N沟道场效应管Jl的栅极。其中，所述二极管D1的阳极连接PNP型三极管Q1的 基极，阴极通过电阻连接系统电压Vcc，从而使PNP型三极管Ql仅在出现浪涌电压时导通， 避免系统电压Vcc高于其基极与发射极之间的反向击穿电压时，对PNP型三极管Q1造成损 坏。 在本实施例中，所述调节单元4可以采用分压电阻R2进行设计，连接在PNP型三 极管Q1的集电极与N沟道场效应管Jl的栅极之间，对通过PNP型三极管Q1的集电极输出 的控制电压进行降压处理后，施加到N沟道场效应管Jl的栅极。当然，在所述调节单元4 还可以设计另一分压电阻R3，连接在控制电路2的方波信号输出端与N沟道场效应管J1的 栅极之间，进而使施加到N沟道场效应管J1的栅极电压为通过两个分压电阻R2、R3输出的 控制信号之和，共同对N沟道场效应管Jl的通断状态进行控制。 当控制电路2输出的方波信号由高电平跳变到低电平时，N沟道场效应管Jl从饱 和导通状态瞬间切换到关断状态，由此在其漏极将会瞬间产生浪涌电压。当浪涌电压的幅 值高于系统电压Vcc时，PNP型三极管Ql导通，浪涌电压通过PNP型三极管Ql的发射极和 集电极输出至调节单元4，进而经分压电阻R2降压后，输出高电平至N沟道场效应管Jl的 栅极，控制N沟道场效应管Jl保持导通，使其漏极上的电流能够持续流动，对浪涌电压进行有效抑制。随着PNP型三极管Ql的逐渐关断，N沟道场效应管Jl也随之逐渐关断。 当然，所述浪涌电压检测单元3也可以采用一颗P沟道场效应管配合二极管Dl 、电 阻Rl组建形成。将P沟道场效应管的源极连接在开关元件1容易产生浪涌电压的那一条 开关通路上，栅极通过二极管Dl和电阻Rl连接系统电压Vcc，漏极通过调节单元4连接开 关元件1的控制端，通过足够快速的浪涌电压检测和调节电路来可靠地阻止开关元件1上 的电压过压，以达到抑制浪涌电压的设计目的。 除此之外，所述浪涌电压检测单元3也可以采用一颗N沟道场效应管配合电阻Rl 组建形成。将N沟道场效应管的栅极连接在开关元件1容易产生浪涌电压的那一条开关通 路上，源极通过电阻R1连接系统电压Vcc，漏极通过调节单元4连接开关元件1的控制端， 也能起到有效抑制浪涌电压的积极作用。 当然，本实用新型的浪涌电压检测单元3和调节单元4也可以采用除上述实施例 以外的其它电路结构形式实现，本实施例并不仅限于以上举例。 应当指出的是，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这 些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求一种浪涌电压抑制电路，包括开关元件和控制开关元件通断的控制电路；其特征在于在所述开关元件的开关通路与控制端之间连接有一浪涌电压检测单元，对所述开关元件的开关通路上的电压进行检测，当检测电压大于系统电压时，输出可控制开关元件延时关断的控制信号至所述开关元件的控制端。
2. 根据权利要求1所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于在所述浪涌电压检测单元 与开关元件的控制端之间连接有一个对所述控制信号的电压幅值进行调节的调节单元。
3. 根据权利要求2所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于在所述调节单元中包含有 分压电阻，所述分压电阻连接在浪涌电压检测单元与开关元件的控制端之间。
4. 根据权利要求2所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于所述浪涌电压检测单元连 接在开关元件关断时产生浪涌电压的一条开关通路上。
5. 根据权利要求4所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于所述开关元件连接感性负 载，所述浪涌电压检测单元连接在开关元件连接感性负载的那一条开关通路上。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于在所述浪涌 电压检测单元中包含有一 PNP型三极管，所述三极管的发射极连接所述开关元件的开关通 路，基极连接系统电压，集电极连接开关元件的控制端或者通过调节单元连接开关元件的 控制端。
7. 根据权利要求6所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于所述PNP型三极管的基极 通过二极管连接所述的系统电压；其中，所述二极管的阳极连接PNP型三极管的基极，阴极 连接系统电压。
8. 根据权利要求1至5中任一项所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于在所述浪涌 电压检测单元中包含有一 P沟道场效应管，所述场效应管的源极连接所述开关元件的开关 通路，栅极连接系统电压，漏极连接开关元件的控制端或者通过调节单元连接开关元件的 控制端。
9. 根据权利要求8所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于所述P沟道场效应管的栅 极通过二极管连接所述的系统电压；其中，所述二极管的阳极连接P沟道场效应管的基极， 阴极连接系统电压。
10. 根据权利要求1至5中任一项所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于在所述浪涌 电压检测单元中包含有一 N沟道场效应管，所述N沟道场效应管的栅极连接所述开关元件 的开关通路，源极连接系统电压，漏极连接开关元件的控制端或者通过调节单元连接开关 元件的控制端。
专利摘要本实用新型公开了一种浪涌电压抑制电路，包括开关元件和控制开关元件通断的控制电路；在所述开关元件的开关通路与控制端之间连接有一浪涌电压检测单元，对所述开关元件的开关通路上的电压进行检测，当检测电压大于系统电压时，输出可控制开关元件延时关断的控制信号至所述开关元件的控制端，从而使电流在浪涌电压出现时能够持续地流过开关元件，以避免开关元件上的电压进一步升高，达到抑制浪涌电压的设计目的。本实用新型的浪涌电压抑制电路结构简单，成本低，不受电源正反接的影响，因此电路运行的可靠性高，对开关元件乃至整个系统电路能够起到很好的保护作用，尤其适用于因成本原因不能使用续流二极管的场合。
文档编号H02H9/04GK201490713SQ200920225028
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月20日 优先权日2009年8月20日
发明者安东·齐默曼 申请人:青岛伏科太阳能有限公司