專利名稱：用電源負(fù)載短路保護(hù)電路的多路輸出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是使用電源負(fù)載短路保護(hù)電路的多路輸出電路。
背景技術(shù)：
目前電源的負(fù)載短路保護(hù)電路種類繁多，但這些保護(hù)電路的保護(hù)目的通常都是用來解決電源調(diào)整管或電源開關(guān)管的燒毀問題的。這種保護(hù)電路一般不對負(fù)載電流進(jìn)行嚴(yán)格的限制，以避免因無法適應(yīng)負(fù)載電路并接的大容量濾波電容而導(dǎo)致電源無法正常啟動?，F(xiàn)有技術(shù)中，西門子等公司推出的BTS4xx系列智能功率開關(guān)，其對功率場效應(yīng)管的完備保護(hù)措施就是上述保護(hù)電路的典型代表，它的負(fù)載短路保護(hù)電路如圖1所示。 BTS4xx系列在“負(fù)載電流”比“最大輸出電流”大二十幾倍的情況下，保護(hù)邏輯才能起作用。 同時，BTS4xx系列設(shè)計了過熱保護(hù)功能的散熱器，在負(fù)載電流過大、但又未能達(dá)到短路保護(hù)條件情況的情況下，這種過熱保護(hù)功能可以有效地防止功率場效應(yīng)管燒毀。但是這種過流保護(hù)方式顯然具有兩方面的局限一是保護(hù)動作電流值不確定；二是保護(hù)動作時間很慢。參看圖2，為上述負(fù)載短路保護(hù)電路在多路輸出開關(guān)電源的應(yīng)用中。當(dāng)某一路輸出所連接的負(fù)載電路發(fā)生故障，導(dǎo)致該路過流；但該負(fù)載電流值不足夠大，不足以使得該保護(hù)電路的負(fù)載短路保護(hù)邏輯動作。在這種情況下，由于開關(guān)電源的總負(fù)荷超過了其輸出能力而被拉垮，進(jìn)而導(dǎo)致其他各路輸出全部出現(xiàn)故障。簡而言之，就是某一路負(fù)載過流，拉垮了其他各路輸出。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的是提供一種用電源負(fù)載短路保護(hù)電路的多路輸出電路。它的任意一路電源負(fù)載過流或短路，都不影響其他兩路正常工作，而且保護(hù)電路中所使用的功率器件不需加裝散熱器。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實用新型的技術(shù)方案以如下方式實現(xiàn)用電源負(fù)載短路保護(hù)電路的多路輸出電路，它包括供電電路、多路與供電電路相連的負(fù)載短路保護(hù)電路及對應(yīng)負(fù)載。其結(jié)構(gòu)特點是，所述供電電路使用MV/5A開關(guān)電源作為總供電電源。所述保護(hù)電路包括恒流電路、邏輯電路和兩個定時器。所述恒流電路的輸入端接開關(guān)電源的24V正電源，恒流電路的狀態(tài)端口依次經(jīng)定時器一、邏輯電路和定時器二與恒流電路的禁止端相連接，恒流電路的狀態(tài)端還與邏輯電路的輸入端相連。所述負(fù)載兩端分別連接恒流電路的輸出端和開關(guān)電源的24V負(fù)電源。在上述多路輸出電路中，所述開關(guān)電源分別通過7805芯片和NE555芯片產(chǎn)生5V 和27V的正電源。所述恒流電路包括狀態(tài)指示電路和禁止電路。狀態(tài)指示電路包括依次與開關(guān)電源的24V正電源相連接的穩(wěn)壓管、三極管一和三極管二。禁止電路包括依次與開關(guān)電源的24V正電源相連接的三極管三和三極管四，開關(guān)電源的24V正電源經(jīng)電阻一接運(yùn)算放大器的正輸入端，開關(guān)電源的27V正電源為運(yùn)算放大器供電，運(yùn)算放大器的輸出經(jīng)場效應(yīng)管接恒流電路的輸出端。三極管三經(jīng)電阻十一與場效應(yīng)管相連。在上述多路輸出電路中，所述定時器一內(nèi)置74HC221-A芯片，開關(guān)電源的5V正電源給74HC221-A芯片供電，開關(guān)電源的5V正電源還通過電阻十五和電容三連接到 74HC221-A芯片上，74HC221-A芯片的輸入端與恒流電路的狀態(tài)端相連接。所述定時器二內(nèi)置74HC221-B芯片，開關(guān)電源的5V正電源給74HC221-B芯片供電，開關(guān)電源的5V正電源還通過電阻十八和電容七連接到74HC221-B芯片上，74HC221-B芯片的輸出端與恒流電路的禁止端相連接。所述邏輯電路使用數(shù)個電容和電阻將定時器一和定時器二連接。本實用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu)，保護(hù)電路中所使用的功率器件不需加裝散熱器。恒流電路確保了輸出電流任何時刻都不會超過一定限度，使得不論其對應(yīng)負(fù)載處于何種狀態(tài)都不可能因拉垮公共的“開關(guān)電源”而殃及其他路電源輸出。而且，采用本實用新型構(gòu)成的由一個開關(guān)電源分別連接三路帶保護(hù)電路輸出電路的器件成本較現(xiàn)有技術(shù)的分別使用三個開關(guān)電源構(gòu)成三路互不影響的電源輸出電路的成本要低廉。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步說明。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中BTS4xx系列負(fù)載短路保護(hù)電路示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中用BTS4xx系列負(fù)載短路保護(hù)電路連接成的多路輸出開關(guān)電源示意圖；圖3為本實用新型中一路負(fù)載短路保護(hù)電路的示意圖；圖4為本實用新型中供電電路的電路圖；圖5為本實用新型中恒流電路的電路圖；圖6為本實用新型中兩個定時器和邏輯電路的電路圖；圖7為本實用新型的使用電源負(fù)載短路保護(hù)電路的三路輸出電路示意圖；圖8為本實用新型正常工作狀態(tài)下各點信號波形圖；圖9為本實用新型上電過程各點信號波形圖；圖10為本實用新型故障狀態(tài)各點信號波形圖。
具體實施方式
參看圖3至圖6，本實用新型包括供電電路、多路分別與供電電路相連的保護(hù)電路及對應(yīng)負(fù)載。供電電路使用MV/5A開關(guān)電源作為總供電電源，開關(guān)電源分別通過7805芯片和NE555芯片產(chǎn)生5V和27V的正電源。保護(hù)電路包括恒流電路、邏輯電路和兩個定時器， 所述恒流電路的輸入端接開關(guān)電源的24V正電源，恒流電路的狀態(tài)端口依次經(jīng)定時器一、 邏輯電路和定時器二與恒流電路的禁止端相連接，恒流電路的狀態(tài)端還與邏輯電路的輸入端相連。負(fù)載兩端分別連接恒流電路的輸出端和開關(guān)電源的24V負(fù)電源。恒流電路包括狀態(tài)指示電路和禁止電路。狀態(tài)指示電路包括依次與開關(guān)電源的24V正電源相連接的穩(wěn)壓管D3、三極管一 Tl和三極管二 T2。禁止電路包括依次與開關(guān)電源的24V正電源相連接的三極管三T3和三極管四T4。開關(guān)電源的24V正電源經(jīng)電阻一 Rl接運(yùn)算放大器Ul的正輸入端，開關(guān)電源的27V正電源為運(yùn)算放大器Ul供電，運(yùn)算放大器Ul的輸出經(jīng)場效應(yīng)管T5 接恒流電路的輸出端。三極管三T3經(jīng)電阻十一 Rll與場效應(yīng)管T5相連。定時器一內(nèi)置74HC221-A芯片UA，開關(guān)電源的5V正電源給74HC221-A芯片UA供電，開關(guān)電源的5V正電源還通過電阻十五R15和電容三C3連接到74HC221-A芯片UA上，74HC221-A芯片UA的輸入端與恒流電路的狀態(tài)端相連接。定時器二內(nèi)置74HC221-B芯片UB，開關(guān)電源的5V正電源給74HC221-B芯片UB供電，開關(guān)電源的5V正電源還通過電阻十八R18和電容七C7連接到 74HC221-B芯片UB上，74HC221-B芯片UB的輸出端與恒流電路的禁止端相連接。邏輯電路使用數(shù)個電容和電阻將定時器一和定時器二連接。本實用新型中恒流電路進(jìn)入恒流狀態(tài)的條件是電阻i^一 Rll (0. 05 Ω )兩端的電壓降達(dá)到電阻一 Rl (680 Ω )兩端的電壓降。由于電阻一 Rl兩端的電壓降為68mV，因而該電路的進(jìn)入恒流狀態(tài)的條件是負(fù)載電流為68mV / 0.05 Ω = 1. 36A。在負(fù)載電流小于 1. 36A時，由于電阻一 Rl兩端的電壓降小于電阻一 Rl兩端的電壓降，即運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端電壓高于其同相輸入端電壓，因而運(yùn)算放大器Ul的輸出端達(dá)到負(fù)向最大值，約為“比+24V低14V”。此時場效應(yīng)管T5處于完全通導(dǎo)狀態(tài)(導(dǎo)通電阻不大于0.2 Ω )。本實用新型中三極管一 Tl作為一個電壓比較器使用，比較電壓由穩(wěn)壓管D3決定。由于穩(wěn)壓管 D3選用8. 2V穩(wěn)壓管，加上三極管一 Tl的BE結(jié)電壓，比較電壓大約為“比+24V低9V”。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到恒流(1.36Α)時，場效應(yīng)管Τ5 (IRF9530)的柵源電壓大約在-4V左右，也就是運(yùn)算放大器Ul的輸出端比+24V低4V左右，導(dǎo)致三極管一 Tl截止，三極管二 Τ2輸出高電平(指示“過流”狀態(tài))。當(dāng)負(fù)載電流較小時，如前所述，運(yùn)算放大器Ul的輸出端比+24V 低14V，導(dǎo)致三極管一 Tl導(dǎo)通，三極管二 Τ2輸出低電平(指示“正?！睜顟B(tài))。三極管三Τ3 (9012)和三極管四Τ4 (9013)等元器件構(gòu)成禁止電路。當(dāng)禁止端電壓為高電平時，三極管四Τ4導(dǎo)通，帶動三極管三Τ3導(dǎo)通，這樣場效應(yīng)管Τ5 (IRF9530)的柵源電壓被強(qiáng)制嵌位到 0V，恒流電路被關(guān)斷。如果需要改變本實用新型恒流電路的保護(hù)恒流值時，可通過調(diào)整電阻十一 Rll或者電阻一 Rl實現(xiàn)。本實用新型中兩個定時器和邏輯電路中，定時時間由電阻十五Rl5和電容三C3決定。定時器一的定時時間確定恒流電路的短暫恒流時間，該時間=0.7* R15*C3 190mS。 定時器二的定時時間由電阻十八R18和電容七C7決定。定時器二的定時時間確定恒流電路在負(fù)載發(fā)生故障情況下的關(guān)斷時間，該時間=0.7* R15*C3 3.6 S。如果需要更改本實用新型定時器和邏輯電路的短暫恒流時間，可調(diào)整電阻十五R15或者電容三C3實現(xiàn)。 如果需要更改定時器和邏輯電路的故障關(guān)斷時間，可調(diào)整電阻十八R18或者電容三七C7實現(xiàn)。參看圖7，為采用本實用新型實現(xiàn)三路輸出電路的示意圖參看圖8，為在正常工作狀態(tài)下，本實用新型的負(fù)載電流小于額定工作電流1A，恒流電路沒有進(jìn)入恒流狀態(tài)，其輸出電壓幾乎等于輸入電壓。此時恒流電路的狀態(tài)輸出處于無效狀態(tài)，因而定時器一、邏輯電路和定時器二也處于無效狀態(tài)，導(dǎo)致恒流電路的控制端處于接通狀態(tài)，進(jìn)而恒流電路維持在沒有進(jìn)入恒流的接通狀態(tài)。參看圖9，本實用新型上電瞬間，由于負(fù)載上并接了大容量電解電容，類似于負(fù)載瞬間短路，造成恒流電路短時間進(jìn)入恒流狀態(tài)；此時恒流電路的狀態(tài)輸出轉(zhuǎn)入有效狀態(tài)，進(jìn)而觸發(fā)定時器一啟動定時。這期間由于恒流電路的恒定輸出電流1.5A大于負(fù)載額定電流 1A，因而并接在負(fù)載上的大容量電解電容得以充電。隨著充電電流逐漸減小，最終使得恒流電路脫離恒流狀態(tài)，而轉(zhuǎn)入接通狀態(tài)，隨之恒流電路的狀態(tài)輸出轉(zhuǎn)入無效狀態(tài)。當(dāng)定時器一定時時間到時刻，邏輯發(fā)現(xiàn)此刻恒流電路的狀態(tài)輸出已轉(zhuǎn)入無效狀態(tài)，因而認(rèn)定是正常上電過程；進(jìn)而不啟動定時器二。這樣恒流電路的控制端始終處于非關(guān)斷狀態(tài)，致使恒流電路順利轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。 參看圖10，本實用新型一旦發(fā)生負(fù)載過流或短路的故障，造成恒流電路持續(xù)進(jìn)入恒流狀態(tài)；此時恒流電路的狀態(tài)輸出轉(zhuǎn)入有效狀態(tài)，進(jìn)而觸發(fā)定時器一啟動定時。由于恒流電路的狀態(tài)輸出持續(xù)停留在有效狀態(tài)，當(dāng)定時器一定時時間到時刻，邏輯電路啟動了定時器二，致使恒流電路被禁止，進(jìn)而恒流電路沒有任何輸出。當(dāng)定時器二定時到時，恒流電路將恢復(fù)輸出，并試圖重新完成一個上電過程。
權(quán)利要求1.用電源負(fù)載短路保護(hù)電路的多路輸出電路，它包括供電電路、多路與供電電路相連的負(fù)載短路保護(hù)電路及對應(yīng)負(fù)載，其特征在于，所述供電電路使用MV/5A開關(guān)電源作為總供電電源；所述保護(hù)電路包括恒流電路、邏輯電路和兩個定時器，所述恒流電路的輸入端接開關(guān)電源的24V正電源，恒流電路的狀態(tài)端口依次經(jīng)定時器一、邏輯電路和定時器二與恒流電路的禁止端相連接，恒流電路的狀態(tài)端另與邏輯電路的輸入端相連；所述負(fù)載兩端分別連接恒流電路的輸出端和開關(guān)電源的24V負(fù)電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路輸出電路，其特征在于，所述開關(guān)電源分別通過7805芯片和NE555芯片產(chǎn)生5V和27V的正電源恒；所述流電路包括狀態(tài)指示電路和禁止電路，狀態(tài)指示電路包括依次與開關(guān)電源的24V正電源相連接的穩(wěn)壓管(D3)、三極管一(Tl)和三極管二(T2)，禁止電路包括依次與開關(guān)電源的24V正電源相連接的三極管三(T3)和三極管四 (T4)，開關(guān)電源的24V正電源經(jīng)電阻一(Rl)接運(yùn)算放大器(Ul)的正輸入端，開關(guān)電源的27V 正電源為運(yùn)算放大器(Ul)供電，運(yùn)算放大器(Ul)的輸出經(jīng)場效應(yīng)管(T5)接恒流電路的輸出端，三極管三(T3)經(jīng)電阻i^一(Rll)與場效應(yīng)管(T5)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路輸出電路，其特征在于，所述定時器一內(nèi)置74HC221-A芯片(UA)，開關(guān)電源的5V正電源給74HC221-A芯片(UA)供電，開關(guān)電源的5V正電源還通過電阻十五(R15)和電容三(C3)連接到74HC221-A芯片(UA)上，74HC221-A芯片(UA)的輸入端與恒流電路的狀態(tài)端相連接；所述定時器二內(nèi)置74HC221-B芯片(UB)，開關(guān)電源的5V正電源給74HC221-B芯片(UB)供電，開關(guān)電源的5V正電源還通過電阻十八(R18)和電容七 (C7)連接到74HC221-B芯片(UB)上，74HC221-B芯片(UB)的輸出端與恒流電路的禁止端相連接；所述邏輯電路使用數(shù)個電容和電阻將定時器一和定時器二連接。
專利摘要用電源負(fù)載短路保護(hù)電路的多路輸出電路，涉及電子技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型包括供電電路、多路與供電電路相連的負(fù)載短路保護(hù)電路及對應(yīng)負(fù)載。其結(jié)構(gòu)特點是，所述供電電路使用24V/5A開關(guān)電源作為總供電電源。所述保護(hù)電路包括恒流電路、邏輯電路和兩個定時器。所述恒流電路的輸入端接開關(guān)電源的24V正電源，恒流電路的狀態(tài)端口依次經(jīng)定時器一、邏輯電路和定時器二與恒流電路的禁止端相連接，恒流電路的狀態(tài)端還與邏輯電路的輸入端相連。所述負(fù)載兩端分別連接恒流電路的輸出端和開關(guān)電源的24V負(fù)電源。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的任意一路電源負(fù)載過流或短路，都不影響其他兩路正常工作，而且保護(hù)電路中所使用的功率器件不需加裝散熱器。
文檔編號H02H9/02GK201956677SQ20112006318
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者何國霖, 郭殿朋, 魏偉 申請人:同方泰德國際科技(北京)有限公司