三极管输出短路、过压保护

suncq · 发表于 2010-3-17 10:11:39

,现在用一个三极管组成集电极开路的开关型输出回路,当集电极上的负载短路时,如何对三极管进行短路和过压保护,当短路消失后又如何恢复正常工作(复位) 现在很多行程开关中都说有这种功能，不知如果实现的？

Spunky · 发表于 2010-3-17 10:56:12

这个我做过，只不过驱动继电器在发射级，当时我采用方案是运算放大器输出电路的负载保护电路。在驱动继电器的三极管的发射级串联一个2欧的电阻（这个阻值主要是看负载的大小而定），然后再用这个电压去驱动一个NPN的三极管的BE，只要检测电压大于0.7V，那么这个三极管就导通，直接将驱动继电器的三极管的基极拉到地，让它截至。大概思路就这样，这是好久前做的电路了，等会我画个图给你，你看了就知道了，很简单，绝对可靠。

Spunky · 发表于 2010-3-17 11:16:54

(原文件名:未命名.JPG)

解释一下：
继电器电源是24V，我用的继电器好像电流最大是50mA，保护参数也是按照此值计算的。

继电器驱动用的是MJE13003，保护三极管用的是2N5551。
TOB0 - TOB3是继电器的控制端
TTOB0 - TTOB3是接的继电器，继电器然后到24V的地
GR1 - GR4是电流检测电阻。
只要GRx两端的电压超过2N5551的导通电压，MJE13003的基极就只有0.3V，所以就处于截至状态，实现保护功能。
不晓得我说清楚没有，呵呵

suncq · 发表于 2010-3-17 11:59:51

谢谢 Spunky ！一会我按你的电路试一下，D1是干什么用的？是过压保护吗？
另外你给的是NPN电路，如果是PNP的应该如何接呢？谢谢！

longquan · 发表于 2010-3-17 12:16:48

D1是续流的，13003耐压700V

suncq · 发表于 2010-3-17 12:26:14

D1不是续流吧？续流应该并在继电器线圈两端！

jclhp · 发表于 2010-3-17 12:40:20

D1估计是保护三极管的，续流应该接继电器两端

jielove2003 · 发表于 2010-3-17 13:30:23

不错，学习了

Spunky · 发表于 2010-3-17 13:38:53

因为我当时用的是带座子的继电器，在继电器的端子上接续流二极管。D1是保护三极管的，也算是二次续流吧。
之所以没有用集电极驱动是因为两个原因：
1. 当时客户要求继电器不要直接接电源，我也看了西门子的模块的功能图，也是不直接接电源，也是用的发射级驱动的。
2. 这种电路可以驱动不同电压的继电器，只需到时候换检测电阻就行了。

换PNP的估计不好弄哦，我要想一下。何况NPN的管子好买啊，为什么要用PNP的呢？如果是说上电的时候继电器必须断开的话，可以在MJE13003前面加74HC273，CLEAR脚上加个RC电路，使MCU在上电时管脚电压不影响继电器就行了。我就是这样做的，没有问题，保证上电时继电器不会乱跳。工业现场对DO的要求就是上电绝对不能乱跳，如果上电继电器就闭合的话，可能产生很严重的事故。这点还要在软件上特别注意，就是在MCU在某种情况下复位了，继电器也不能乱动，再可靠的MCU都会有复位的情况，说MCU永远不死，那绝对是错误的。只能说是死了后，看门狗复位，但原来的输出保持不变。所以74HC273也应该是必须添加的。

这个电路就没得什么过压保护了，MJE13003的集电极耐压很高，没有必要！

不晓得说清楚没有，还有什么问题可以大家多讨论哈。

suncq · 发表于 2010-3-17 14:43:47

换PNP的估计不好弄哦，我要想一下。何况NPN的管子好买啊，为什么要用PNP的呢？

我需要做NPN和NPN两种输出的。

如果是说上电的时候继电器必须断开的话，可以在MJE13003前面加74HC273，CLEAR脚上加个RC电路，使MCU在上电时管脚电压不影响继电器就行了。我就是这样做的，没有问题，保证上电时继电器不会乱跳。工业现场对DO的要求就是上电绝对不能乱跳，如果上电继电器就闭合的话，可能产生很严重的事故。这点还要在软件上特别注意，就是在MCU在某种情况下复位了，继电器也不能乱动，再可靠的MCU都会有复位的情况，说MCU永远不死，那绝对是错误的。只能说是死了后，看门狗复位，但原来的输出保持不变。所以74HC273也应该是必须添加的。

你说的太对了，74HC273部分电路是什么样的，贴个图，学习一下。

Spunky · 发表于 2010-3-17 17:37:36

(原文件名:未命名.JPG)

解释下

DO0-DO7是MCU给的DO信号
DOB0-DOB7是锁存后的信号
DOCLK是锁存信号，上升沿有效
DOCLR就是关键的清零信号了，低电平的时候DOB0-DOB7保证是低电平，所以做了两个RC电路延时。RC参数是根据你MCU的上电初始化时间设定的，可灵活改变。

具体看芯片资料，用法比较简单。

Spunky · 发表于 2010-3-17 17:40:57

想给你传个完整的图，但老是传不上去，搞不懂，下次哪个兄弟给我讲一下！！！

还有DO一定要光电隔离哦，不然继电器的开断两下就会搞死你的MCU，呵呵！！！

suncq · 发表于 2010-3-17 17:54:09

这个电路好像只能保证上电时继电器不会乱跳。因为在DOCLR加了RC电路延时

但如果看门狗复位，原来的输出如何能保持不变。DOCLK锁存信号也应该保持高才行啊

Spunky · 发表于 2010-3-17 18:03:03

回复【12楼】suncq
这个电路好像只能保证上电时继电器不会乱跳。因为在DOCLR加了RC电路延时
但如果看门狗复位，原来的输出如何能保持不变。DOCLK锁存信号也应该保持高才行啊
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273的锁存有效是上升沿，不是电平。大多数MCU复位时，IO都是高电平，273不会锁存信号的。即使是低电平也无所谓，只要没有上跳变。在软件上，一定要经常在不锁存的时候保证，IO是高电平，并且程序要分冷复位和热复位，只有冷复位的时候，才初始化DO的输出，热复位根本不用去动作。如果楼主觉得还是不放心，还可以单独拿根IO口线，加个反相器控制273的CLEAR脚，但我觉得没有好大的必要。我这个就是这样用的，当时是做的个私活，到现在差不多都有5年了，一直都没有问题。

eworker · 发表于 2010-3-17 19:53:48

ls是新近涌现的高手

suncq · 发表于 2010-3-17 21:30:43

感谢Spunky！我会按你的思路做。

jielove2003 · 发表于 2010-3-17 21:52:46

很多经验之谈，学习了

Spunky · 发表于 2010-3-18 03:05:46

【14楼】
说的我吗？如果是那你就太瞧得起我了。这个论坛气氛很不错，大家都很无私。我也上来学习的，以后大家互相帮助互相提高！呵呵

hailing · 发表于 2010-3-18 09:03:26

对于2楼的保护电路，13003过流后5551导通，导致13003截止，5欧姆上的电流下降导致5551又截止，13003重新导通，所以最后13003是一个恒流源而不是截止。

li20030505 · 发表于 2010-3-18 11:40:42

学习了

Spunky · 发表于 2010-3-18 14:18:19

这就叫动态平衡，和放大器的反馈原理是一样的。目的就是保证输出电流控制在一个可接受的范围，不让驱动三极管被烧。一旦短路结束，自动回复正常！！

tjpu__224 · 发表于 2010-3-18 14:30:45

学习

win100 · 发表于 2010-6-17 16:22:20

标记~~~~

PBB888 · 发表于 2010-6-17 16:52:59

学习看一下

lenyuye · 发表于 2010-6-17 17:28:05

学习了

rdong · 发表于 2011-3-8 11:26:34

像18楼说的那样，如果是大电流，会不会这样的震荡导致三极管损坏呢

老三 · 发表于 2012-8-5 17:46:42

解释的够详细

shiyideng · 发表于 2012-8-5 18:23:24

mark!!!!!!

po-shieh · 发表于 2012-8-5 18:54:07

貌似看懂了，以后要用到再深入研究！！！

myxiaonia · 发表于 2014-8-21 13:29:05

本帖最后由 myxiaonia 于 2014-8-21 13:36 编辑

Spunky 发表于 2010-3-17 11:16
(原文件名:未命名.JPG)

解释一下：

就像19楼说的，你在2楼的电路哪里是短路保护啊，最后是成了恒流源了，进入放大区你那个管子是不是巨烫啊

当然这个电路主要是限流，其实问题就在你用的npn管来控制继电器，在这里接成放大模式了，用pnp管才是开关模式啊兄弟

三极管输出短路、过压保护

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