一种新型多状态开关控制器的制作方法

1.本实用新型属于电子电路领域，尤其是涉及一种新型多状态开关控制器。


背景技术：

2.在特定直流配电系统网络中，将一路电源转换为两路可控制电源输出，如图1所示，由图可知，产品外部接口由一路输入电源，两路输出电源以及两路电源输出控制端组成，两路电源控制端和输入电源统一由外部供电电源进行供电。后端用电设备1的供电负端和用电设备2的供电正端是连接在一起的，因此在这种直流配电系统中，两路输出电源不能同时输出，否则会造成后端供电短路，损坏电源以及用电设备。
3.针对以上特定的配电系统，两路电源输出控制端的状态分别有：高电平、低电平、以及悬空。控制逻辑为：两路电源输出控制端同时接高电平或同时接低电平时，两路电源输出断开；控制端1为高电平，控制端2为低电平或者悬空，电源1正常输出给用电设备1供电；控制端2为高电平，控制端1为低电平或者悬空，电源2正常输出给用电设备2供电。为了实现该控制逻辑，常规方式是使用处理器进行判断或者逻辑门电路进行判断，首先，处理器进行判断会大大提高硬件成本和软件成本，同时处理器判断会有微秒级别的延时，会造成后端用电设备微秒级的短路。其次，逻辑门电路对供电电压有特定的要求，若供电电压不能给逻辑门电路供电，还需要使用电源变化电路给门电路进行供电，同时，单一的门电路不能实现该配电系统的控制逻辑，必须使用多种门电路来解决，增加了硬件成本。
4.因此开发一种电路稳定、响应速度快、成本低、可靠性高、电路形式简单、可直接用于该配电系统的新型多状态开关控制器是必不可少的。


技术实现要素：

5.本实用新型在此的目的在于提供一种新型多状态开关控制器，该开关控制器无需处理器和软件，抗干扰能力强。
6.为此，本实用新型提供的新型多状态开关控制器被配置有：
7.第一控制支路，包括主要由分立元器件的第一电路和第一输出电路，所述第一电路被配置有用于第一控制信号加载的第一控制信号加载端和用于第二控制信号加载的第二控制信号加载端；所述第一控制信号加载端加载高电平，所述第二控制信号端加载低电平或悬空时，所述第一电路控制所述第一输出电路输出电源1；
8.第二控制支路，包括主要由分立元器件的第二电路和第二输出电路，所述第二电路被配置有用于第一控制信号加载的第一控制信号加载端和用于第二控制信号加载的第二控制信号加载端；所述第二控制信号加载端加载高电平，所述第一控制信号加载端加载低电平或悬空时，所述第二电路控制所述第二输出电路输出电源2；
9.所述第一控制信号加载端和所述第二控制信号加载端加载高电平或低电平时，所述第一输出电路和所述第二输出电路无输出。
10.该控制器第一控制支路和第二控制支路，根据两路控制信号的电平状态控制输
出，当第一控制信号加载端和第二控制信号加载端同时为低电平时，此时两路电源均不输出；当第一控制信号加载端和第二控制信号加载端同时为高电平时，为了保护电路，后端两路输出均进行关断，防止短路；第一控制信号加载端为高电平，第二控制信号加载端为低电平或者悬空，电源1正常输出给用电设备1供电，电源2不供电；第二控制信号加载端为高电平，第一控制信号加载端为低电平或者悬空，电源2正常输出给用电设备2供电，电源1不供电。
11.在一些实施方式中，所述第一电路包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的一端作为第一控制信号加载端，另一端接所述第三开关的控制端；所述第二开关的一端作为第二控制信号加载端，另一端接所述第三开关的控制端；所述第三开关的一端作为第一控制信号加载端，另一端与所述第一输出电路连接。
12.在一些实施方式中，所述第一输出电路包括第一继电器，所述第一继电器的触点接电源正负，线圈接所述第一电路，在所述第一电路作用下接通电源使触点接通输出电源1。
13.在一些实施方式中，所述第二电路包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的一端作为第二控制信号加载端，另一端接所述第三开关的控制端；所述第二开关的一端作为第一控制信号加载端，另一端接所述第三开关的控制端；所述第三开关的一端作为第二控制信号加载端，另一端与所述第二输出电路连接。
14.在一些实施方式中，所述第二输出电路包括第二继电器，所述第二继电器的触点接电源正负，线圈接所述第二电路，在所述第二电路作用下接通电源使触点接通输出电源2。
15.在一些实施方式中，所述第一开关和/或所述第二开关为二极管。
16.本实用新型提供的新型多状态开关控制器还可以是另一种结构，被配置有：
17.第一控制支路，包括二极管d1、二极管d2、开关器件和第一继电器，所述二极管d1的阴极作为第一控制信号加载端用于第一控制信号加载，阳极接所述开关器件的控制端；所述二极管d2的阴极作为第二控制信号加载端用于第二控制信号加载，阳极接所述开关器件的控制端；所述开关器件的一端作为第一控制信号加载端用于第一控制信号加载，另一端接所述第一继电器线圈的一端，线圈的另一端接电源-；所述第一继电器的触点分别接电源正负并作为输出端用于输出电源1；
18.第二控制支路，包括二极管d3、二极管d4、开关器件和第二继电器，所述二极管d3的阴极作为第二控制信号加载端用于第二控制信号加载，阳极接所述开关器件的控制端；所述二极管d4的阴极作为第一控制信号加载端用于第一控制信号加载，阳极接所述开关器件的控制端；所述开关器件的一端作为第二控制信号加载端用于第二控制信号加载，另一端接所述第二继电器线圈的一端，线圈的另一端接电源-；所述第二继电器的触点分别接电源正负并作为输出端用于输出电源2。
19.在一些实施方式中，所述第一控制支路还包括有串联于电源 和电源-之间的电阻r1、电阻r2和电阻r3，所述二极管d2阴极连接于所述电阻r1和所述电阻r2相连接的一端，所述电阻r2和所述电阻r3连接的一端作为第二控制信号加载端。
20.在一些实施方式中，所述第二控制支路还包括有串联于电源 和电源-之间的电阻r4、电阻r5和电阻r6，所述二极管d3阴极连接于所述电阻r4和所述电阻r5相连接的一端，所
述电阻r5和所述电阻r6连接的一端作为第一控制信号加载端。
21.在一些实施方式中，所述第三开关为三极管、可控硅或达林顿管。
22.本实用新型的有益效果是：
23.1)电路形式简单，电路全部由硬件实现，无需处理器和软件，抗干扰能力强。
24.2)判断逻辑由分立元器件组成，稳定性高，开关控制响应速度极快。
25.3)成本低，产品尺寸小。
附图说明
26.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
27.图1为背景技术中所记载的控制器的外部连接原理框图；
28.图2为本实用新型提供的开关控制器的电路原理图；
29.图3为本实用新型记载的达林顿管驱动继电器原理框图，
30.图4为二极管单向导通性原理图；
31.图5为本实用新型提供的开关控制器的外部连接原理框图。
具体实施方式
32.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
33.本实用新型提供了这样的一种新型多状态开关控制器，该控制器被配置有第一控制支路，包括主要由分立元器件的第一电路和第一输出电路，第一电路被配置有用于第一控制信号加载的第一控制信号加载端和用于第二控制信号加载的第二控制信号加载端；以及第二控制支路，包括主要由分立元器件的第二电路和第二输出电路，第二电路被配置有用于第一控制信号加载的第一控制信号加载端和用于第二控制信号加载的第二控制信号加载端。
34.该控制器在第一控制信号加载端和第二控制信号加载端上加载用于控制输出的第一控制信号和第二控制信号，当第一控制信号加载端和第二控制信号加载端同时为低电平时，此时第一控制支路及第二控制支路均不输出；当第一控制信号加载端和第二控制信号加载端同时为高电平时，为了保护电路，第一控制支路及第二控制支路输出均进行关断，防止短路；第一控制信号记载端为高电平，第二控制信号端为低电平或者悬空，第一控制支路正常输出电源1给用电设备1供电，第二控制支路不输出电源2不供电；第二控制信号加载端为高电平，第一控制信号加载端为低电平或者悬空，第二控制支路正常输出电源2给用电设备2供电，第一控制支路不输出电源1不供电。
35.参照图2，第一控制支路包括二极管d1、二极管d2、开关器件和第一继电器。其中，二极管d1、二极管d2和开关器件分别作为第一开关、第二开关和第三开关构成第一电路，在控制信号作用下导通、截止；第一继电器作为第一输出电路。各元器件的连接关系是这样
的：二极管d1的阴极作为第一控制信号加载端用于第一控制信号加载，阳极接开关器件的控制端；二极管d2的阴极作为第二控制信号加载端用于第二控制信号加载，阳极接开关器件的控制端；开关器件的一端作为第一控制信号加载端用于第一控制信号加载，另一端接第一继电器线圈的一端，线圈的另一端接电源-；第一继电器的触点分别接电源正负并作为输出端用于输出电源1。
36.第一控制支路用于电源输出1，其是这样工作的：电源输出1供电由第一继电器控制，而第一继电器线圈的通断由二极管和开关器件(三极管、可控硅或达林顿管)的组合判断来控制。当第一路输出控制为高电平、第二路输出控制为低电平时，开关器件控制端有驱动电流流过，开关器件两端导通，第一继电器线圈供电回路接通，第一继电器后端电源输出1正常供电。当第一路输出控制为高电平、第二路输出控制为悬空时，开关器件的控制端同样有驱动电流流过，两端导通，第一继电器线圈供电回路接通，第一继电器后端电源输出1正常供电。当第一路输出控制为高电平、第二路输出控制为高电平时，开关元器控制端无驱动电流，开关器件两端不导通，第一继电器线圈供电回路关断，第一继电器后端电源输出1无输出。当第一路输出控制为低电平、第二路输出控制为低电平时，开关器件一端无电压导致开关器件两端不导通，第一继电器线圈供电回路关断，第一继电器后端电源输出1无输出。
37.参照图2，第二控制支路包括二极管d3、二极管d4、开关器件和第二继电器。其中，二极管d3、二极管d4、开关器件分别作为第一开关、第二开关和第三开关构成第二电路，在控制信号作用下导通、截止；第二继电器作为第二输出电路。各元器件的连接关系是这样的：二极管d3的阴极作为第二控制信号加载端用于第二控制信号加载，阳极接开关器件的控制端；二极管d4的阴极作为第一控制信号加载端用于第一控制信号加载，阳极接开关器件的控制端；开关器件的一端作为第二控制信号加载端用于第二控制信号加载，另一端接第二继电器线圈的一端，线圈的另一端接电源-；第二继电器的触点分别接电源正负并作为输出端用于输出电源2。同理，第二控制支路的电源输出2供电由第二继电器控制，第二继电器线圈通断同样由二极管和开关器件组合判断来控制，判断逻辑参照第一控制支路。
38.本文中，开关器件采用达林顿管，在此以采用pnp型达林顿管以第一控制支路再次对原理进行说明：当第一路输出控制为高电平、第二路输出控制为低电平时，pnp型达林顿管基极有驱动电流流过，发射极和集电极导通，第一继电器线圈供电回路接通，第一继电器后端电源输出1正常供电。当第一路输出控制为高电平、第二路输出控制为悬空时，pnp型达林顿管基极同样有驱动电流流过，发射极和集电极导通，第一继电器线圈供电回路接通，第一继电器后端电源输出1正常供电。当第一路输出控制为高电平、第二路输出控制为高电平时，pnp型达林顿管基极无驱动电流，发射极和集电极不导通，第一继电器线圈供电回路关断，第一继电器后端电源输出1无输出。当第一路输出控制为低电平、第二路输出控制为低电平时，pnp型达林顿管发射极无电压，发射极和集电极不导通，第一继电器线圈供电回路关断，第一继电器后端电源输出1无输出。
39.该开关器件还可以采用三极管或可控硅，其控制与达林顿管类似。
40.本文提供的开关控制器利用：
41.继电器开关技术，在配电领域中，功率继电器起着至关重要的作用。通过控制继电器线圈供电即可控制继电器触点的接通和关断，达到控制供电回路的接通和关断的目的。
42.达林顿管驱动继电器线圈技术，为了控制继电器线圈供电，在继电器线圈的供电回路中使用三极管作为控制继电器线圈的供电控制开关，由于某些继电器线圈启动时的驱动电流较大，因此使用过电流能力较强的达林顿管做为继电器线圈的控制开关，达林顿管驱动继电器线圈电路如图3所示。
43.开关二极管单向导通性技术，利用开关二极管的单向导通性技术，实现对供电电路的开关控制，开关二极管正常工作时，正向导通，反向不导通。二极管单向导通性技术实现开关控制如图3所示，由图4可知，a点接电源 ，b点接电源-，回路中有电流流过，反之，b点接电源 ，a点接电源-，回路中无电流。
44.本文提供开关控制器以集成为如图5所示的结构与外部设备连接，第一控制信号加载端和第二控制信号加载端分别经开关接供电电源；两路输出电源由两组继电器控制，每路继电器线圈由二极管和开关器件组合判断进行驱动。其中，开关器件控制继电器线圈回路的通断，两个二极管组成的判断电路实时判断两路输出控制端的电平状态，与开关器件共同作用来控制继电器线圈的通断。
45.本文提供的新型多状态开关控制器，其显著特点是该产品应用于双路开关控制领域，具有判断双路输入信号状态(高电平、低电平以及悬空)来控制输出的功能，在正常情况下，每路输入控制信号控制该路输出，两路输出互不干扰，但在特定环境中，要求两路开关不能同时接通，否则后端负载会发生过流甚至短路，此时，多状态开关控制器会判断每路的控制信号的状态(高电平、低电平以及悬空)，当两路控制信号同时接通时，两路开关会立即关断，保护后端电路不被损坏。该产品具有电路形式简单，电路稳定性强，成本低等特点。
46.本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。