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申请/专利权人：湖北工业大学

摘要：本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种太阳能电源的负电源开关电路。所述电路包括四个电阻R1、R2、R3、R4，一个NPN型三极管Q1，一个PNP型三极管Q2，一个MOSFET管Q3，MOSFET管Q3的寄生二极管D，一个正电压电源DC1,一个负电压电源DC2，一个控制信号端子A。将本电路作为太阳能电源的负电源开关，当需要开关闭合时，控制信号A变为高电平，MOSFE管Q3导通；当需要开关断开时，控制信号A变为低电平，MOSFE管Q3关断。与以往电磁继电器作为太阳能负电压电源的开关相比，可靠性高、能量损耗低、工作寿命长。

主权项：1.一种太阳能电源的负电源开关电路，包括一个正电压电源DC1，一个负电压电源DC2，开关电路，负电源的负载为负载2，正电压电源DC1负极接地，负电压电源DC2正极接地，其特征是：负电源开关电路包括四个电阻R1、R2、R3、R4，一个NPN型三极管Q1，一个PNP型三极管Q2，一个N沟道MOSFET管Q3，MOSFET管Q3的寄生二极管为D，一个控制信号端子A；负电源开关电路的元件连接关系为，电阻R1的一个端子与控制信号端子A连接，三极管Q1的基极与电阻R1的另一个端子连接，三极管Q1的集电极与电阻R2的一个端子连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q2的基极与电阻R2的另一个端子连接，三极管Q2的集电极与电阻R3的一个端子连接，电阻R3的另一个端子与电阻R4的一个端子和MOSFET管Q3的栅极连接，三极管Q2的发射极接正电压电源DC1的正极，电阻R4的另一个端子接负电压电源DC2的负极，MOSFET管Q3的源极接负电压电源DC2的负极，MOSFET管Q3的漏极接负电源的负载即负载2的负极，负载2的正极接地。

全文数据：一种太阳能电源的负电源开关电路技术领域本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种太阳能电源的负电源开关电路。背景技术在精密仪器电路中，经常会需要正、负双电源供电。在太阳能光伏发电正、负双电源供电系统中，为对蓄电池进行过放保护，需要有效地控制太阳能电源的负电源的开通与关断，因而需要设计一种高可靠性、低能量损耗和工作寿命长的负电源的开关电路。传统方法是采用电磁继电器作为开关元件，但电磁继电器工作过程中有触点动作，存在机械损耗，工作寿命较短，而且电磁继电器通过触点吸合、释放来达到分、合电流，其可靠性较低，能量损耗较高。不能完全满足太阳能电源的负电源开关高可靠性、低损耗和工作寿命长的需求。发明内容本发明所需要解决的技术问题是：解决现有的电磁继电器作为开关元件存在可靠性低、能量损耗大以及工作寿命短的技术问题，本发明提供一种太阳能电源的负电源开关电路，与以往电磁继电器作为太阳能电源的负电源的开关相比，可靠性高、能量损耗低、工作寿命长。为解决以上问题，本发明所采用的技术方案是：本发明电路包括四个电阻R1、R2、R3、R4，一个NPN型三极管Q1，一个PNP型三极管Q2，一个N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）Q3，MOSFET管Q3的寄生二极管为D，一个正电压电源DC1,一个负电压电源DC2，一个控制信号端子A。本发明电路元器件的连接关系是：正电压电源DC1负极接地，负电压电源DC2正极接地；电阻R1的一个端子与控制信号A连接；三极管Q1的基极与电阻R1的另一个端子连接，三极管Q1的集电极与电阻R2的一个端子连接，三极管Q1的发射极接地；三极管Q2的基极与电阻R2的另一个端子连接，三极管Q2的集电极与电阻R3的一个端子连接，电阻R3的另一个端子与电阻R4的一个端子和MOSFET管Q3的栅极连接，三极管Q2的发射极接正电压电源DC1的正极；负载1正极接正电压电源DC1的正极，负极接地；电阻R4的另一个端子接负电压电源DC2的负极；MOSFET管Q3的源极接负电压电源DC2的负极，MOSFET管Q3的漏极接负载2的负极；寄生二极管D与MOSFET管Q3并联连接，寄生二极管D的正极接MOSFET管Q3的源极，寄生二极管D的负极接MOSFET管Q3的漏极；负载2的正极接地。本发明电路的工作原理是：本发明所述的开关电路应用在正负双电源供电的电路中，用来控制负电源的开通与关断。控制信号端子A的控制信号一般由单片机给出，其高电平电压范围为2V-5V，低电平电压为0V。电阻R1、R2为限流电阻。MOSFET管Q3工作在开启状态，其参数满足：VC与-VC分别为太阳能电源的正电源和负电源电压值。Ugs为MOSFET管Q3的栅极和源极电压，Ugs应大于MOSFET的开启电压。进一步地，当命令开关电路闭合时，控制信号A为高电平，三极管Q1基极到发射极流过电流，三极管Q1集电极到发射极流过电流，三极管Q2发射极到基极流过电流，三极管Q2发射极到集电极流过电流，三极管Q2发射极到集电极导通，此时电流沿着DC1-R3-R4-DC2的路径流通，由于电阻R4上存在压降，其电压为MOSFET管Q3的栅极和源极之间的电压，所以MOSFET管Q3导通，电路接通，此时电流沿着负载2-Q3-DC2的路径流通，负电压电源DC2给负载2供电。进一步地，当命令开关电路断开时，控制信号A为低电平，三极管Q1基极到发射极无电流，三极管Q1集电极到发射极无电流，三极管Q2发射极到基极无电流，三极管Q2发射极到集电极无电流，三极管Q2发射极到集电极没有导通，由于电阻R4上不存在压降，MOSFET管Q3的栅极和源极之间的电压为0，MOSFET管Q3不导通，电路断开，负电压电源DC2无法给负载2供电。本发明的有益效果是：（1）本发明电路用于控制负电源的开通与关断（2）本发明电路在MOSFET管断开后，负载端不带电，增强了开关电路的安全性。（3）当开关闭合时，本发明电路的驱动能量损耗比电磁继电器的驱动损能量耗低；（4）本发明一共用到四个电阻，两个三极管和一个MOSFET管，结构简单，成本低廉；（5）MOSFET管相比较于电磁继电器，无机械触点，工作寿命长，可靠性高。附图说明下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明电路原理图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。如图1为本发明一种太阳能电源的负电源开关电路，本发明电路接在正电源DC1与负电源DC2分别给负载1和负载2供电的电路中，正电源DC1为12V，负电源DC2为-12V。本发明电路包括：四个电阻R1、R2、R3、R4，一个NPN三极管Q1，一个PNP型三极管Q2，一个N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）Q3，MOSFET管Q3的寄生二极管为D，一个正电压电源DC1,一个负电压电源DC2，一个控制信号端子A。本实施例的连接关系为：正电压电源DC1负极接地，负电压电源DC2正极接地；电阻R1的一个端子与控制信号A连接；三极管Q1的基极与电阻R1的另一个端子连接，三极管Q1的集电极与电阻R2的一个端子连接，三极管Q1的发射极接地；三极管Q2的基极与电阻R2的另一个端子连接，三极管Q2的集电极与电阻R3的一个端子连接，电阻R3的另个一个端子与电阻R4的一个端子和MOSFET管Q3的栅极连接，三极管Q2的发射极接正电压电源DC1的正极；负载1正极接正电压电源DC1的正极，负极接地；电阻R4的另一个端子接负电压电源DC2的负极；MOSFET管Q3的源极接负电压电源DC2的负极，MOSFET管Q3的漏极接负载2的负极；寄生二极管D与MOSFET管Q3并联连接，寄生二极管D的正极接MOSFET管Q3的源极，寄生二极管D的负极接MOSFET管Q3的漏极；负载2的正极接地。本实施例的元件功能与选型为：电阻R1、电阻R2为限流电阻，R1取10KΩ，R2取15KΩ；电阻R3、电阻R4主要实现分压功能，R3取25KΩ，R4取5KΩ；NPN三极管Q1通过控制集电极的电流来控制PNP三极管Q2的导通，NPN三极管Q1型号为FHTA8550Y-ME；NPN三极管Q2导通后在电阻R2上产生压降来控制MOSFET管Q3导通，NPN三极管Q2的型号为BC858B；MOSFET管Q3栅极接收控制信号来控制电路的接通与关断，MOSFET管Q3的型号为DMN1019USN-7，控制信号A的高电平电压为5V，低电平电压为0V。本实施例的工作原理为：当命令开关电路闭合时，控制信号A为高电平，三极管Q1基极到发射极流过电流，三极管Q1集电极到发射极流过电流，三极管Q2发射极到基极流过电流，三极管Q2发射极到集电极流过电流，三极管Q2发射极到集电极导通，此时电流沿着DC1-R3-R4-DC2的路径流通，由于电阻R4上存在压降，其电压为MOSFET管Q3的栅极和源极之间的电压，所以MOSFET管Q3导通，电路接通，此时电流沿着负载2-Q3-DC2的路径流通，负电压电源DC2给负载2供电。当命令开关电路断开时，控制信号A为低电平，三极管Q1基极到发射极无电流，三极管Q1集电极到发射极无电流，三极管Q2发射极到基极无电流，三极管Q2发射极到集电极无电流，三极管Q2发射极到集电极没有导通，由于电阻R4上不存在压降，MOSFET管Q3的栅极和源极之间的电压为0，MOSFET管Q3不导通，电路断开，负电压电源DC2无法给负载2供电。与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明电路用于控制负电源的开通与关断（2）本发明电路在MOSFET管断开后，负载端不带电，增强了开关电路的安全性。（3）当开关闭合时，本发明电路的驱动能量损耗比电磁继电器的驱动损能量耗低；（4）本发明一共用到四个电阻，两个三极管和一个MOSFET管，结构简单，成本低廉；（5）MOSFET管相比较于电磁继电器，无机械触点，工作寿命长，可靠性高。应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

权利要求：1.一种太阳能电源的负电源开关电路，包括一个正电压电源DC1,一个负电压电源DC2，开关电路和正、负电源的负载，正电压电源DC1负极接地，负电压电源DC2正极接地，其特征是：负电源开关电路包括四个电阻R1、R2、R3、R4，一个NPN型三极管Q1，一个PNP型三极管Q2，一个N沟道MOSFET管（metal-oxidesemiconductorfield-effecttransistor金属氧化物半导体场效应晶体管）Q3，MOSFET管Q3的寄生二极管为D，一个控制信号端子A;负电源开关电路的元件连接关系为，电阻R1的一个端子与控制信号A连接，三极管Q1的基极与电阻R1的另一个端子连接，三极管Q1的集电极与电阻R2的一个端子连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q2的基极与电阻R2的另一个端子连接，三极管Q2的集电极与电阻R3的一个端子连接，电阻R3的另一个端子与电阻R4的一个端子和MOSFET管Q3的栅极连接，三极管Q2的发射极接正电压电源DC1的正极，电阻R4的另一个端子接负电压电源DC2的负极，MOSFET管Q3的源极接负电压电源DC2的负极，MOSFET管Q3的漏极接负电源的负载的负极。

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