可變換輸出形式的晶體管安全輸出電路的制作方法
【專利說明】可變換輸出形式的晶體管安全輸出電路
[0001]
技術領域:
本發明涉及一種可變換輸出形式的晶體管安全輸出電路，是用于安全領域、有冗余要求的晶體管安全輸出電路。
[0002]【背景技術】:
目前，晶體管安全輸出電路多為兩路獨立的冗余輸出。輸出形式有雙NPN和PNP型。輸出形式固定，用戶不能改變。而且由于晶體管是有源器件，無法象繼電器的無源觸點那樣直接串聯應用。對于雙路安全輸出，用戶端必須有兩個執行器才能滿足安全的冗余要求。當用戶只有一個執行器時，一路單獨的PNP或NPN輸出不能保證安全冗余，降低了安全性能。固定的輸出形式，也無法滿足用戶變換輸出形式的安全應用需求。
[0003]
【發明內容】
:
本發明的目的是提供一種可變換輸出形式的晶體管安全輸出電路，是一種可變換輸出形式又能串聯使用的晶體管安全輸出電路，滿足用戶可以變換輸出形式要求和只有一個執行器的安全應用需求，并且不降低安全性。
[0004]本發明的目的是以如下方式實現的:該可變換輸出形式的晶體管安全輸出電路，包括第一晶體管和第二晶體管組成的輸出對管，對應第一晶體管和第二晶體管設置由輸出電源正極和電源地構成的輸出電源；另有電壓值大于輸出電源的獨立偏置電源;獨立偏置電源的正極、第一上偏電阻、第一光電耦合器、第一下偏電阻組成第一晶體管的隔離驅動、浮動偏置電路，第一上偏電阻接在獨立偏置電源的正極與第一光電耦合器的集電極之間，第一光電親合器的發射極與第一晶體管的柵極接在一起，第一下偏電阻的兩端分別與第一晶體管的柵極、第一晶體管的源極連接;獨立偏置電源的正極、第二上偏電阻、第二光電耦合器、第二下偏電阻組成第二晶體管的隔離驅動、浮動偏置電路，第二上偏電阻接在獨立偏置電源的正極與第二光電耦合器的集電極之間，第二光電耦合器的發射極與第二晶體管的柵極接在一起，第二下偏電阻的兩端分別與第二晶體管的柵極、第二晶體管的源極連接。本發明采用獨立的隔離懸浮晶體管偏置電路給輸出晶體管偏置，使晶體管的偏置和輸出部分不直接關聯，晶體管的輸出形式不會影響偏置電路。晶體管串聯時，兩個晶體管都能達到充分飽和導通。電路分別引出兩路輸出晶體管的源極和漏極，根據具體應用類型，輸出的形式可以組合變換成雙NPN型、雙PNP型、串聯PNP型、串聯NPN型和雙極型輸出。
[0005]第一負載接在輸出電源正極與第一晶體管的漏極之間，第二負載接在輸出電源正極與第二晶體管的漏極之間，第一晶體管的源極和第二晶體管的源極分別與電源地相接，構成雙NPN輸出電路。
[0006]第一負載接第一晶體管的源極與電源地之間，第二負載接在第二晶體管的源極與電源地之間，第一晶體管的漏極和第二晶體管的漏極分別與輸出電源正極相接，構成雙PNP輸出電路。
[0007]負載接在輸出電源正極與第一晶體管的漏極之間，第一晶體管的源極與第二晶體管的漏極相接，第二晶體管的源極與電源地相接，構成串聯NPN輸出電路。
[0008]第一晶體管的漏極與輸出電源正極相接，第一晶體管的源極與第二晶體管的漏極相接，負載接在第二晶體管的源極與電源地之間，構成串聯PNP輸出電路。
[0009]第一晶體管的漏極與輸出電源正極相接，第一晶體管的源極與第二晶體管的漏極之間連接負載，第二晶體管的源極與電源地相接，構成雙極型輸出電路。
[0010]本發明的一種電路就可滿足多種形式的安全輸出需要，而不降低安全性。生產和使用成本低，滿足用戶可以變換輸出形式和只有一個執行器的安全應用要求。
[0011]【附圖說明】:
圖1是本發明的電路圖。
[0012]圖2是本發明的雙NPN輸出電路圖。
[0013]圖3是本發明的雙PNP輸出電路圖。
[0014]圖4是本發明的串聯NPN輸出電路圖。
[0015]圖5是本發明的串聯PNP輸出電路圖。
[0016]圖6是本發明的雙極型輸出電路圖。
[0017]【具體實施方式】:
參照圖1，該發明包括第一晶體管Ql和第二晶體管Q2組成的輸出對管，對應第一晶體管Ql和第二晶體管Q2設置由輸出電源正極+V和電源地GND構成的輸出電源；另有電壓值大于輸出電源的獨立偏置電源;獨立偏置電源的正極+Vl、第一上偏電阻Rl、第一光電親合器Ul、第一下偏電阻R2組成第一晶體管Ql的隔離驅動、浮動偏置電路，第一上偏電阻Rl接在獨立偏置電源的正極+VI與第一光電親合器UI的集電極之間，第一光電親合器UI的發射極與第一晶體管的柵極接在一起，第一下偏電阻R2的兩端分別與第一晶體管的柵極、第一晶體管源極01-連接，第一晶體管Ql的柵源偏壓等于第一下偏電阻R2兩端的電壓;獨立偏置電源的正極+V1、第二上偏電阻R3、第二光電耦合器U2、第二下偏電阻R4組成第二晶體管Q2的隔離驅動、浮動偏置電路，第二上偏電阻R3接在獨立偏置電源的正極+VI與第二光電耦合器U2的集電極之間，第二光電耦合器U2的發射極與第二晶體管的柵極接在一起，第二下偏電阻R4的兩端分別與第二晶體管的柵極、第二晶體管的源極02-連接，第二晶體管Q2的柵源偏壓等于第二下偏電阻R4兩端的電壓。獨立的偏置電源+Vl比輸出電源+V高于3伏，當第一晶體管Ql和第二晶體管Q2源極輸出時，偏置電路網絡和輸出電路網絡不再直接并聯，不滿足戴維南定理的條件，晶體管可以完全導通，壓降很小。第一光電耦合器Ul對應有第一驅動信號Il，第二光電耦合器U2對應有第二驅動信號12。
[0018]參照圖2，在圖1電路基礎上，第一負載LOADl接在輸出電源正極+V與第一晶體管的漏極01+之間，第二負載L0AD2接在輸出電源正極+V與第二晶體管的漏極02+之間，第一晶體管的源極01-和第二晶體管的源極02-分別與電源地GND相接，構成雙NPN輸出電路。
[0019]驅動信號11使第一光電親合器Ul導通，偏置電流從偏置電源的正極+Vl、第一上偏電阻Rl、第一光電親合器Ul和第一下偏電阻R2到電源地GND，第一下偏電阻R2上偏置電流產生的壓降使第一晶體管Ql飽和導通，驅動第一負載L0AD1。驅動信號12使第二光電耦合器U2導通，偏置電流從偏置電源的正極+V1、第二上偏電阻R3、第二光電耦合器U2和第二下偏電阻R4到電源地GND，第二下偏電阻R4上偏置電流產生的壓降使第二晶體管Q2飽和導通，驅動第二負載L0AD2。
[0020]參照圖3，在圖1電路基礎上，第一負載LOADI接第一晶體管的源極O1-與電源地GND之間，第二負載L0AD2接在第二晶體管的源極02-與電源地GND之間，第一晶體管的漏極01+和第二晶體管的漏極02+分別與輸出電源正極+V相接，構成雙PNP輸出電路。
[0021]驅動