一种隔离式系统总开关电路论文和设计

全文摘要

一种隔离式系统总开关电路，包括：隔离开关电路、隔离电源变换电路、电压监控电路、继电器闭合控制电路；输入直流电源接入隔离开关电路，隔离开关电路输出与隔离电源变换电路连接，隔离电源变换电路输出与电压监控电路连接，电压监控电路输出与继电器闭合控制电路连接；继电器闭合控制电路与输入直流电源连接。本实用新型结合电压控制电路和低成本隔离电源模块，能够通过一个隔离开关实现对系统的上电控制，利于系统防误触设计，降低开关方案成本和空间。

主设计要求

1.一种隔离式系统总开关电路，其特征在于，包括：隔离开关电路、隔离电源变换电路、电压监控电路、继电器闭合控制电路；输入直流电源接入隔离开关电路，隔离开关电路输出与隔离电源变换电路连接，隔离电源变换电路输出与电压监控电路连接，电压监控电路输出与继电器闭合控制电路连接；继电器闭合控制电路与输入直流电源连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种隔离式系统总开关电路，其特征在于：电压监控电路对隔离电源变换电路输出的电压进行监控，当电压监控电路检测到隔离电源变换电路输出的电压时，电压监控电路输出高电平至继电器闭合控制电路输入端；当继电器闭合控制电路接收到高电平时，继电器闭合控制电路输出电压给后续电路供电。

3.根据权利要求1或2所述的一种隔离式系统总开关电路，其特征在于：隔离开关电路包括隔离开关K1、吸收电容C4；输入直流电源接隔离开关K1的一端，吸收电容C4一端与隔离开关K1的另一端相连；吸收电容C4的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的一种隔离式系统总开关电路，其特征在于：隔离电源变换电路包括隔离电源芯片U1、吸收电容C1、吸收电容C2、负载电阻R3、电阻R1、发光二极管D1；隔离电源芯片U1正向输入端与负向输入端分别连接电容C4的两端；隔离电源芯片U1的正向输出端、负向输出端分别连接电容C1的两端；吸收电容C2、负载电阻R3分别与吸收电容C1并联；隔离电源芯片U1的正向输出端输出直流电压，隔离电源芯片U1的负向输出端接地；隔离电源芯片U1的正向输出端连接电阻R1后再连接发光二极管D1的正极，发光二极管D1的负极接地。

5.根据权利要求4所述的一种隔离式系统总开关电路，其特征在于：电压监控电路包括MOS管Q1、电阻R2、电阻R4、电阻R7、电容C3、稳压管D2；电阻R2的一端连接隔离电源芯片U1的正向输出端，电阻R2的另一端连接电阻R4后接地，电容C3与电阻R4并联，稳压管D2正极接地，稳压管D2负极与MOS管Q1的基极连接，稳压管D2负极与电阻R2和电阻R4的公共端连接；电阻R2与电阻R4的连接端与MOS管Q1的集电极连接；MOS管Q1的发射极与电阻R7连接后接地；MOS管Q1的发射极输出高电平。

6.根据权利要求4或5所述的一种隔离式系统总开关电路，其特征在于：继电器闭合控制电路包括继电器U2、电容C5、电容C6、电容C7、二极管D3、电阻R5、电阻R6、MOS管Q2；电容C5和C6并联后一端接地，另一端分别与继电器U2的4、5管脚连接；继电器的4、5管脚分别与电容C5和隔离开关K1的公共端连接，继电器U2的1、8管脚分别与电容C7两端连接；继电器U2的1管脚与隔离电源芯片U1的正向输出端相连；二极管D3的正极连接继电器U2的8管脚，负极连接继电器U2的1管脚；继电器U2的8管脚与MOS管Q2的集电极相连，MOS管Q2的基极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端连接MOS管Q1的发射极；MOS管Q2的基极连接电阻R6后接地；MOS管Q2的发射极接地；继电器U2的6管脚与后续电路连接。

7.根据权利要求4所述的一种隔离式系统总开关电路，其特征在于：隔离电源芯片U1的型号为NMG2412SC。

8.根据权利要求7所述的一种隔离式系统总开关电路，其特征在于：隔离开关K1的一端连接的输入直流电源的电压为+24V。

9.根据权利要求8所述的一种隔离式系统总开关电路，其特征在于：隔离电源芯片U1的正向输出端输出的电压为+12V电压。

10.根据权利要求5所述的一种隔离式系统总开关电路，其特征在于：电阻R2、电阻R4的公共端输出的电压为+5V电压。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种隔离式系统总开关电路。

背景技术

开关作为一个系统中重要的组成部分，用来对系统实现上电下电以及其他功能；然而在传统开关应用过程中，存在开关接触抖动造成系统反复启动问题、人为操作过程中开关的误触、碰撞产生误动作问题、开关导通瞬间电流过大烧毁后端器件问题以及开关发热导致的系统断电问题。

隔离式开关则可以通过与继电器的协同工作实现更安全的开关动作，并能够有利于控制高电压、大电流的电源系统。

传统开关由于开关弹片的抖动，会造成在关闭开关瞬间反复通断，造成后端系统多次重启，降低了开关后端系统的可靠性，甚至有可能造成器件损坏；传统开关还存在大电流发热过度导致的开关损坏问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本实用新型提出了一种隔离式系统总开关电路，结合电压控制电路和低成本隔离电源模块，能够通过一个隔离开关实现对系统的上电控制，利于系统防误触设计，降低开关方案成本和空间。

本实用新型所采用的技术方案是：一种隔离式系统总开关电路，包括：隔离开关电路、隔离电源变换电路、电压监控电路、继电器闭合控制电路；输入直流电源接入隔离开关电路，隔离开关电路输出与隔离电源变换电路连接，隔离电源变换电路输出与电压监控电路连接，电压监控电路输出与继电器闭合控制电路连接；继电器闭合控制电路与输入直流电源连接。

电压监控电路对隔离电源变换电路输出的电压进行监控，当电压监控电路检测到隔离电源变换电路输出的电压时，电压监控电路输出高电平至继电器闭合控制电路输入端；当继电器闭合控制电路接收到高电平时，继电器闭合控制电路输出电压给后续电路供电。

隔离开关电路包括隔离开关K1、吸收电容C4；输入直流电源接隔离开关K1的一端，吸收电容C4一端与隔离开关K1的另一端相连；吸收电容C4的另一端接地。

隔离电源变换电路包括隔离电源芯片U1、吸收电容C1、吸收电容C2、负载电阻R3、电阻R1、发光二极管D1；隔离电源芯片U1正向输入端与负向输入端分别连接电容C4的两端；隔离电源芯片U1的正向输出端、负向输出端分别连接电容C1的两端；吸收电容C2、负载电阻R3分别与吸收电容C1并联；隔离电源芯片U1的正向输出端输出直流电压，隔离电源芯片U1的负向输出端接地；隔离电源芯片U1的正向输出端连接电阻R1后再连接发光二极管D1的正极，发光二极管D1的负极接地。

电压监控电路包括MOS管Q1、电阻R2、电阻R4、电阻R7、电容C3、稳压管D2；电阻R2的一端连接隔离电源芯片U1的正向输出端，电阻R2的另一端连接电阻R4后接地，电容C3与电阻R4并联，稳压管D2正极接地，稳压管D2负极与MOS管Q1的基极连接，稳压管D2负极与电阻R2和电阻R4的公共端连接；电阻R2与电阻R4的连接端与MOS管Q1的集电极连接；MOS管Q1的发射极与电阻R7连接后接地；MOS管Q1的发射极输出高电平。

继电器闭合控制电路包括继电器U2、电容C5、电容C6、电容C7、二极管D3、电阻R5、电阻R6、MOS管Q2；电容C5和C6并联后一端接地，另一端分别与继电器U2的4、5管脚连接；继电器的4、5管脚分别与电容C5和隔离开关K1的公共端连接，继电器U2的1、8管脚分别与电容C7两端连接；继电器U2的1管脚与隔离电源芯片U1的正向输出端相连；二极管D3的正极连接继电器U2的8管脚，负极连接继电器U2的1管脚；继电器U2的8管脚与MOS管Q2的集电极相连，MOS管Q2的基极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端连接MOS管Q1的发射极；MOS管Q2的基极连接电阻R6后接地；MOS管Q2的发射极接地；继电器U2的6管脚与后续电路连接。

隔离电源芯片U1的型号为NMG2412SC。

隔离开关K1的一端连接的输入直流电源的电压为+24V。

隔离电源芯片U1的正向输出端输出的电压为+12V电压。

电阻R2、电阻R4的公共端输出的电压为+5V电压。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

(1)本实用新型的隔离开关结合后续控制电路，有效的解决了开关瞬间抖动问题以及开关发热损坏问题。

(2)本实用新型与传统开关相比，通过检测隔离开关接通后隔离电源芯片转化的电压，控制继电器的吸合，实现系统功率供电的上电与下电，有效避免了由于开关过热造成的开关断路问题。

(3)本实用新型通过继电器实现强电部分的上电，将弱电开关、功率供电分割开来，利用继电器上电的延迟特性，改善了由于开关误触发造成的系统反复启动问题，有效实现功率部分的电源管理。

附图说明

图1为隔离系统总开关电路结构框图。

图2为隔离系统总开关电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种隔离式系统总开关电路包括隔离开关电路、隔离电源变换电路、电压监控电路、继电器闭合控制电路；输入直流24V电源接入隔离开关电路，隔离开关电路输出与隔离电源变换电路连接，隔离电源变换电路输出与电压监控电路连接，电压监控电路输出与继电器闭合控制电路连接，继电器闭合控制电路与输入直流电源连接，电压监控电路对隔离电源变换电路输出+5V电压进行监控，当电压监控电路检测到+5V电压时，电压监控电路输出高电平给继电器闭合控制电路输入端；当继电器闭合控制电路接收到高电平时，继电器闭合控制电路输出+24V电压给后续电路供电。

如图2所示，隔离开关电路包括隔离开关K1、吸收电容C4；+24V电压接隔离开关K1的一端，吸收电容C4一端与隔离开关K1的另一端相连；吸收电容C4的另一端接地；C4的两端分辨连接隔离电源变换电路的两个输入端；

隔离电源变换电路包括隔离电源芯片U1、吸收电容C1和C2、负载电阻R3、电阻R1、发光二极管D1；隔离电源芯片U1正向输入端与负向输入端分别连接电容C4的两端；隔离电源芯片U1的正向输出端、负向输出端分别连接电容C1的两端；C2、R3分别与C1并联；隔离电源芯片U1的正向输出端输出+12V电压；隔离电源芯片U1的负向输出端接地；隔离电源芯片U1的正向输出端连接R1后再连接发光二极管D1的正极，发光二极管D1的负极接地。隔离电源芯片U1的型号为NMG2412SC；

电压监控电路包括MOS管Q1、电阻R2、电阻R4、电阻R7、电容C3、稳压管D2；电阻R2的一端连接隔离电源芯片U1的正向输出端，电阻R2的另一端连接R4后接地，电容C3与R4并联，D2正极接地，D2负极与Q1的基极连接，D2负极与R2和R4的公共端连接，R2与R4的连接端输出5V电压后与Q1的集电极连接；Q1的发射极与电阻R7连接后接地；Q1的发射极输出高电平；

继电器闭合控制电路包括继电器U2、电容C5、电容C6、电容C7、二极管D3、电阻R5、R6、MOS管Q2；电容C5和C6并联后一端接地，另一端与继电器U2的4、5管脚连接，继电器的4、5管脚与电容C5和隔离开关K1的公共端连接，继电器U2的1、8管脚分别与电容C7两端连接；继电器U2的1管脚与隔离电源芯片U1输出的+12V电压相连；二极管D3的正极连接继电器U2的8管脚，负极连接继电器U2的1管脚；继电器U2的8管脚与MOS管Q2的集电极相连，MOS管Q2的基极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端连接MOS管Q1的发射极；MOS管Q2的基极连接电阻R6后接地；MOS管Q2的发射极接地；继电器U2的6管脚与后续电路连接。

本实用新型未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

设计图

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