一种泄放电路的制作方法

1.本发明涉及电子技术领域，具体是涉及一种泄放电路。


背景技术：

2.当电路断开后，需要电路能够在短时间内将积累的电荷释放，否则可能会发生人员无意间触及到该电路而触电的事故。特别是容性负载非常大的电路例如开关型稳压电路，这些电路中往往存在容值很大的电容，这些电容如果不经过泄放处理，会导致电荷一直集聚在电路板上，如果只靠电路板上负载泄放这些电荷，可能需要数小时，甚至数天的时间，这样会留下很大的安全隐患。因此，在电路中加入一个泄放电路就尤其重要，在短时间内将断开电路中的剩余电荷泄放完毕，从而保护人员安全。
3.此外，当开关关断后，电路中由残余电荷产生的电压是不稳定的，因此，在电路中加入单片机，集成电路芯片等需要稳定电压才能工作的器件就无法发挥控制作用。泄放电路的控制部分电路不能使用这类需要稳定电压才能工作的器件。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种泄放电路。能够在开关断开后，将电路中的剩余电荷快速释放。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种泄放电路，耦接于输入电源和负载单元之间；该泄放电路包括：
6.具有一个第一端子以及一个第二端子的开关单元，其中，所述的开关单元的第一端子与所述的输入电源的正极连接，所述的开关单元的第二端子与所述的负载单元的一端连接，所述的负载单元的另一端与所述的输入电源的负极连接后接地，此外，还包括信号捕捉单元与泄放单元；所述的信号捕捉单元，至少包括放大电路，用于利用放大电路捕捉电路在开关切换状态中信号的变化，并将信号进行处理后发送给泄放单元；所述的泄放单元，用于泄放电路中的残余电荷。
7.在一些可行的实施方式中，所述的信号捕捉单元包括由运算放大器，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻组成的放大电路，第五电阻和第一稳压二极管，其中：
8.所述的运算放大器的负电源引脚接地，正电源引脚接所述的开关单元的第二端子，同相输入端与所述的第三电阻串联后接地，反相输入端与所述的第四电阻的串联后与所述的运算放大器的输出端连接，所述的第一电阻的一端接所述的运算放大器的同相输入端，另一端接所述的开关单元的第一端子，所述的第二电阻的一端接所述的运算放大器的反相输入端，另一端接所述的开关单元的第二端子，所述的第五电阻的一端与所述的运算放大器的输出端连接，另一端与所述的第一稳压二极管的阴极连接，所述的第一稳压二极管阳极接地；所述的第五电阻和所述的第一稳压二极管d1构成稳压电路，其中，所述的第一稳压二极管d1的稳定电压vz与所述的第一mos管的阈值电压v
gs(th)
需要满足以下关系：
[0009]vz
≥v
gs(th)
[0010]
所述的信号捕捉单元中的所述的运算放大器，所述的第一电阻，所述的第二电阻，所述的第三电阻，所述的第四电阻构成一个差动放大电路，该差动放大器的输出电压为
[0011][0012]
式中，u1为开关单元1第一端子处电压，u2为开关单元2第一端子处电压，r1，r2，r3，r4分别为所述的第一电阻的阻值，所述的第二电阻的阻值，所述的第三电阻的阻值，所述的第四电阻的阻值。其中，第一稳压二极管和第五电阻的公共节点为该信号捕捉单元的输出端。
[0013]
在一些可行的实施方式中，所述的信号捕捉单元具体包括由运算放大器，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻组成的放大电路，第一电容，第十电阻，其中：
[0014]
所述的第一电容的一端与所述的开关单元的第一端子连接，另一端与所述的第十电阻串联后接所述的开关单元的第二端子，所述的运算放大器的负电源引脚接地，正电源引脚接所述的开关单元的第二端子，同相输入端与所述的第三电阻串联后接地，反相输入端与所述的第四电阻串联后与所述的运算放大器的输出端连接，所述的第二电阻的一端接所述的运算放大器的同相输入端，另一端接所述的第一电容与所述的第十电阻的公共节点，所述的第一电阻一端接所述的开关单元的第二端子，另一端接所述的运算放大器的反相输入端。所述的运算放大器的输出端为该信号捕捉单元的输出端。
[0015]
在一些可行的实施方式中，所述的泄放单元包括第一mos管以及第六电阻；其中，所述的第六电阻的一端接所述的开关单元的第二端子，另一端接所述的第一mos管的漏极，所述的第一mos管的栅极与信号捕捉单元的输出端连接，其源极接地。
[0016]
在一些可行的实施方式中，所述的泄放单元包括第三mos管以及恒流电路，所述的恒流电路以恒定的电流大小泄放电路中的电荷。
[0017]
在一些可行的实施方式中，所述的恒流电路包括第七电阻，第八电阻，第九电阻，第二二极管，第三二极管，第二双极性晶体管，第三mos管，其中，所述的第七电阻的一端与所述的开关单元的第二端子连接，另一端与所述的第二双极性晶体管的基极连接，所述的第八电阻的一端与所述的开关单元的第二端子连接，另一端与所述的第二双极性晶体管的集电极连接，所述的第九电阻的一端与所述的第二双极性晶体管的发射极连接，另一端与所述的第三mos管的漏极连接，所述的第二二极管的阳极与所述的第二双极性晶体管的基极连接，阴极与所述的第三二极管的阳极连接，所述的第三二极管的阴极与所述的第三mos管的漏极连接，所述的第三mos管的源极接地，其栅极接所述的信号捕捉单元的输出端。
[0018]
在一些可行的实施方式中，所述的mos管为n沟道增强型mos管。
[0019]
本发明的有益效果是：1)本发明的泄放电路，在电路上电后耗能非常少，不会出现电路中电流越大，损耗越大的情况；2)本发明中的泄放单元可以根据实际情况选择是纯电阻泄放或者恒流电路泄放，纯电阻电路简单，所用器件少，成本低，恒流电路则具有泄放平稳，不会出现突然的大电流而导致器件损坏的风险。
附图说明
[0020]
图1是本发明泄放电路的第一种实施例的功能示意图。
[0021]
图2是本发明泄放电路的第二种实施例的电路连接图。
[0022]
图3是本发明泄放电路的第三种实施例的功能示意图。
[0023]
图4是本发明泄放电路的第四种实施例的电路连接图。
[0024]
图5是本发明泄放电路的第五种实施例的电路连接图。
具体实施方式
[0025]
以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0026]
结合图1，本发明泄放电路的第一种实施例，该泄放电路耦接于输入电源1和负载单元5之间；泄放电路具体包括：
[0027]
具有一个第一端子以及一个第二端子的开关单元2、信号捕捉单元3与泄放单元4；其中，开关单元2的第一端子与输入电源1的正极连接，开关单元2的第二端子与负载单元5的一端连接，负载单元5的另一端与输入电源1的负极连接后接地。信号捕捉单元3，根据所述的开关单元2的通断来控制泄放单元4的开关，当信号捕捉单元3检测到开关单元2断开时，信号捕捉单元3会打开泄放单元4。此时，泄放单元4将开始泄放电路中的残余电荷。当开关单元2闭合时，信号捕捉单元3则会关闭泄放单元4。
[0028]
当开关单元2闭合时，电路正常工作，此时，由于没有检测到开关单元2断开，因此信号捕捉单元3不会打开泄放单元4进行泄放；当开关单元2断开时，电路不再工作，此时，信号捕捉单元3检测到开关单元2断开，信号捕捉单元3便会打开泄放单元4进行泄放。
[0029]
图2是本发明泄放电路的第二种实施例，其中，信号捕捉单元3包括运算放大器，第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3，第四电阻r4，第五电阻r5，第一稳压二极管d1，其中：运算放大器的负电源引脚接地，正电源引脚接所述的开关单元2的第二端子，同相输入端与第三电阻r3串联后接地，反相输入端与第四电阻r4的串联后与运算放大器的输出端连接，第一电阻r1的一端接运算放大器的同相输入端，另一端接开关单元2的第一端子，第二电阻r2的一端接运算放大器的反相输入端，另一端接开关单元2的第二端子，第五电阻r5的一端与运算放大器的输出端连接，另一端与第一稳压二极管d1的阴极连接，第一稳压二极管d1阳极接地。泄放单元4包括第一mos管q1以及第六电阻r6；其中，第六电阻r6的一端接开关单元2的第二端子，另一端接第一mos管q1的漏极，第一mos管q1的栅极与第一稳压二极管d1和第五电阻r5的公共节点连接，其源极接地。其中，第一mos管为n沟道增强型mos管。
[0030]
第五电阻r5和第一稳压二极管d1构成稳压电路，其中，第一稳压二极管d1的稳定电压vz与第一mos管q1的阈值电压v
gs(th)
需要满足以下关系：
[0031]vz
≥v
gs(th)
[0032]
信号捕捉单元3中的运算放大器，第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3，第四电阻r4构成一个差动放大电路，其输出电压为
[0033][0034]
式中，u1为开关单元2第一端子处电压，u2为开关单元2第二端子处电压。
[0035]
当第一电阻r1阻值等于第二电阻r2阻值，第三电阻r3阻值等于第四电阻r4阻值时，上式可以简化为
[0036]
[0037]
当开关单元2闭合时，电路正常工作，此时，在开关单元2两边的压降几乎为0v，运算放大器输出电压约为0v，此时，第一mos管q1关断，泄放单元4不工作；当开关单元2断开时，电路不再工作，开关单元2的第二端子处的电压由于电路中存在负载会缓慢释放电荷而变小，但是开关单元2的第一端子出的电压仍然不变，这样，第一端子与第二端子之间的电压差δu会逐渐变大，差分放大电路输出电压v
out
也会逐渐变大，直至到达第一mos管q1的阈值电压，此时，泄放单元4打开，并开始泄放残余的电荷。为了防止运算放大器输出端的电压v
out
过大而损坏第一mos管q1，在运算放大器输出端加入了第五电阻r5与第一稳压二极管d1，使得第一mos管q1栅极电压最高不超过稳压二极管d1的稳压值。随着电荷的逐步释放，开关单元2第二端子处的电压会下降，这也意味着运算放大器的正电源引脚处的电压也下降，由于运算放大器的特性，其输出端电压v
out
出现饱和，此时输出端电压v
out
也会随着开关单元2第二端子处的电压的下降而下降，直至使得第一mos管q1栅极电压小于其阈值电压而关断。此时，电路中的大部分残余电荷已经释放，不会对人员与设备产生危害。
[0038]
图3是本发明泄放电路的第三种实施例，其中，泄放单元4由第三mos管以及恒流电路41组成，所述的恒流电路41以恒定的电流大小泄放电路中的电荷。当信号捕捉单元3检测到开关单元2断开时，信号捕捉单元3便会打开包含有恒流电路41的泄放单元4，使得电路中的残余电荷能够以恒定的电流大小进行泄放。
[0039]
图4是本发明泄放电路的第四种实施例，其中，恒流电路41具体包括第七电阻r7，第八电阻r8，第九电阻r9，第二二极管d2，第三二极管d3，第二双极性晶体管q2，第三mos管q3，其中，第七电阻r7的一端与开关单元2的第二端子连接，另一端与所述的第二双极性晶体管q2的基极连接，第八电阻r8的一端与开关单元2的第二端子连接，另一端与第二双极性晶体管q2的集电极连接，第九电阻r9的一端与第二双极性晶体管q2的发射极连接，另一端与第三mos管q3的漏极连接，第二二极管d2的阳极与第二双极性晶体管q2的基极连接，阴极与第三二极管d3的阳极连接，第三二极管d3的阴极与第三mos管q3的漏极连接，第三mos管q3的源极接地，其栅极接第一稳压二极管d1的阴极。在前一个实施例基础上，对泄放单元4进行改进，增加了恒流电路41。
[0040]
泄放单元4中的第七电阻r7，第八电阻r8，第九电阻r9，第二二极管d2，第三二极管d3，第二双极性晶体管q2共同构成一个恒流源电路。当第三mos管q3打开，泄放单元4工作时，恒流源电路将以恒定的电流ic泄放残余电流，该电流ic大小约为
[0041][0042]
式中，v
f2
与v
f3
分别为第二二极管d2和第三二极管d3的正向压降，v
be
为第二双极性晶体管q2的导通电压。
[0043]
因此，上述恒流电路41能在泄放单元4打开时使残余电荷能以恒定的电流大小泄放。
[0044]
图5是本发明泄放电路的第五种实施例，其中，信号捕捉单元3具体包括运算放大器，第一电容c1，第二电阻r2，第三电阻r3，第四电阻r4，第十电阻r10，其中，第一电容c1的一端与开关单元2的第一端子连接，另一端与第十电阻r10串联后接开关单元2的第二端子，运算放大器的负电源引脚接地，正电源引脚接开关单元2的第二端子，同相输入端与第三电阻r3串联后接地，反相输入端与第四电阻r4串联后与运算放大器的输出端连接，第二电阻
r2的一端接运算放大器的同相输入端，另一端接第一电容c1与第十电阻r10的公共节点，第一电阻r1一端接开关单元2的第二端子，另一端接运算放大器的反相输入端。
[0045]
当开关单元2断开瞬间，第一电容c1从最初的电源电压v
dc
通过第十电阻r10以及负载电阻r开始充电，此时，在第十电阻r10上的电压差v
r10
可以表示为
[0046][0047]
式中，c为负载电容。
[0048]
信号捕捉单元3中由运算放大器，第四电阻r4，第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3构成的可以捕捉第十电阻r10两端的电压v
r10
并将其放大后输出至泄放模块，以此开启泄放模块开始为大电容c放电。
[0049]
上述实施例仅仅是本发明技术构思实现形式的列举，本发明的保护范围不仅限于上述实施例，本发明的保护范围可延伸至本领域技术人员根据本发明的技术构思所能想到的等同技术手段。