一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路

本发明涉及电子电路与功率驱动，具体的说是一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路。

背景技术：

1、低空智能航空飞行器，未来将在国土测绘、气象探测、电力巡检等重点领域得到广泛应用，其核心大功率器件的可靠性是实现长航时、高精度作业的前提。目前针对大功率器件的开关控制主要分为两类技术方案：

2、第一类是基于单比较器的mos管驱动电路，即电压比较阈值判别纯硬件控制电路：当监测电压低于阈值电压时，输出高电平驱动mos管导通；当监测电压高于阈值电压时，输出低电平，mos管关闭。该类方案结构简单，但仅支持单阈值监测，逻辑形式单一，且无滞回与抗干扰设计，外部电磁干扰极易导致输出电平抖动，出现误翻转，判别精度低，无法实现多路工况的联锁保护，信号易发生耦合串扰。

3、第二类是基于单片机、dsp等可编程器件的软件控制方案，可实现复杂的逻辑判断与多参数监测，但依赖软件程序运行，响应速度存在固有延迟，且在强电磁干扰环境下易出现程序跑飞、逻辑错乱，抗电磁干扰能力差，可靠性难以满足航空级严苛工况要求。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明提供了一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路，解决现有比较器电路逻辑形式单一、信号易发生耦合串扰、仅支持单阈值监测的技术缺陷；同时克服传统可编程控制电路依赖软件、响应滞后、抗电磁干扰能力差的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路，包括电压比较电路和与非逻辑运算电路；

3、所述电压比较电路用于将前端采集的模拟工况信号与基准电压进行实时差分比较，输出两路独立的电平判别信号，实现工况信号的双阈值超限判别；

4、所述与非逻辑运算电路的输入端接入所述两路电平判别信号，用于通过硬件与非逻辑实现多路信号联锁判断与电平翻转，输出驱动信号控制后续mos管的开通与关断，进而实现变换电路开启与关闭的控制。

5、具体地，所述电压比较电路包括比较器u1、稳压二极管v1、电阻r2、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c2、电容c3；

6、所述比较器u1为集成双路电压比较器，包含第一比较单元和第二比较单元；比较器u1的第一输出引脚与电阻r2、电阻r4、电阻r5连接；比较器u1的第一同相输入引脚与电阻r5、电容c2、电容c3连接；比较器u1的第一反相输入引脚与电阻r2、电容c2、电阻r6连接；比较器u1的第二反相输入引脚与电阻r9、电阻r10连接；

7、所述稳压二极管v1的阴极与电阻r4、电阻r7、电阻r9连接，阳极与地gnd连接；

8、电阻r2的一端与电阻r4、电阻r5连接，另一端与电阻r6连接；电阻r4的一端与电阻r5连接，另一端与电阻r7、电阻r9连接；电阻r5的一端与电容c2、电容c3连接，另一端为模拟工况信号输入端；

9、电阻r6的一端与电容c2连接，另一端与电容c3、电阻r7、电阻r8连接；电阻r7的一端与电阻r9连接，另一端与电容c3、电阻r8连接；电阻r8的一端与电容c3连接，另一端与地gnd连接；

10、电阻r9的一端与电阻r10连接，电阻r10的另一端与地gnd连接；电容c2与电容c3串联后接地。

11、具体地，所述与非逻辑运算电路包括与非门u2、电容c1、电阻r3、电阻r11；

12、所述与非门u2为集成四组2输入与非门的数字逻辑芯片；与非门u2的第一输入引脚接入电压比较电路的第一路判别信号，第二输入引脚与电容c1、电阻r3连接并接入电压比较电路的第二路判别信号；与非门u2的第一输出引脚与第二级与非门的输入引脚连接；

13、与非门u2的接地引脚与地gnd连接，电源引脚与电源vcc连接；与非门u2的最终输出引脚与电阻r11连接，电阻r11的另一端为驱动信号输出端，用于连接外部mos管的栅极。

14、具体地，还包括电阻r1，电阻r1的一端与电源vcc连接，另一端与稳压二极管v1、电阻r3、电阻r4、电阻r7、电阻r9连接，用于为电压比较电路和与非逻辑运算电路提供限流供电。

15、具体地，还包括变换电路和mos管q1，变换电路的一端与电源vcc连接，另一端与mos管q1的漏极连接；mos管q1的栅极与电阻r11连接，源极与采样电阻r12连接。

16、具体地，电阻r12的一端与mos管q1的源极连接，另一端与地gnd连接；电阻r12为电流采样电阻，阻值范围为0.15ω~0.22ω。

17、具体地，与非门u2中至少两组与非门的输入端短接构成反相器，且多组反相器并联输出，用于提升驱动电流能力。

18、具体地，稳压二极管v1、电阻r2、电阻r4、电阻r6、电阻r7和电阻r8共同决定第一比较单元的阈值电压与滞回区间；稳压二极管v1、电阻r9和电阻r10共同决定第二比较单元的阈值电压。

19、本发明的有益效果：

20、纯硬件逻辑实现，无需软件程序参与，相比可编程控制电路响应速度更快，抗电磁干扰能力更强，同时省去了控制器件成本与软件开发成本，整体方案成本更低。

21、完成多路信号的“与”逻辑联锁控制，只有所有输入都满足条件，输出才允许mos管开通或关断，确保后续执行端动作可靠、不误触发，实现设备安全稳定的硬件逻辑闭环控制，尤其适用于航空等对可靠性要求极高的场景。

22、通过“非”逻辑实现电平翻转与驱动适配，让输出电平更适合驱动mos管；配合多门并联输出结构，可显著提高电路带负载能力，增强驱动能力；同时配合比较器端的滞回与滤波设计，有效解决了传统比较器电路易抖动、抗干扰差的问题。

1.一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路，其特征在于，包括电压比较电路和与非逻辑运算电路；

2.根据权利要求1所述的一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路，其特征在于：所述电压比较电路包括比较器u1、稳压二极管v1、电阻r2、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c2、电容c3；

3.根据权利要求1所述的一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路，其特征在于：所述与非逻辑运算电路包括与非门u2、电容c1、电阻r3、电阻r11；

4.根据权利要求1所述的一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路，其特征在于：还包括电阻r1，电阻r1的一端与电源vcc连接，另一端与稳压二极管v1、电阻r3、电阻r4、电阻r7、电阻r9连接，用于为电压比较电路和与非逻辑运算电路提供限流供电。

5.根据权利要求1所述的一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路，其特征在于：还包括变换电路和mos管q1，变换电路的一端与电源vcc连接，另一端与mos管q1的漏极连接；mos管q1的栅极与电阻r11连接，源极与采样电阻r12连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路，其特征在于：电阻r12的一端与mos管q1的源极连接，另一端与地gnd连接；电阻r12为电流采样电阻，阻值范围为0.15ω~0.22ω。

7.根据权利要求3所述的一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路，其特征在于：与非门u2中至少两组与非门的输入端短接构成反相器，且多组反相器并联输出，用于提升驱动电流能力。

8.根据权利要求2所述的一种基于比较器和与非门的逻辑控制电路，其特征在于：稳压二极管v1、电阻r2、电阻r4、电阻r6、电阻r7和电阻r8共同决定第一比较单元的阈值电压与滞回区间；稳压二极管v1、电阻r9和电阻r10共同决定第二比较单元的阈值电压。