一種電子開關過流保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供的一種電子開關過流保護電路，其輸入端為電源設備輸入，輸出端接外部負載，包括用于提供電子開關過流保護電路工作電源的控制電平、用于控制輸出正端的關啟開關管，用于為開關管提供驅動的驅動器，用于當開關管導通后為控制電平起限流作用第一電阻、用于為驅動器提供偏置電壓第二電阻、用于提供過流基準點的基準電路、用于采集開關管第一端和開關管第二端之間電壓的電壓采集電路、用于比較采樣電壓與過流基準點的比較電路和用于防止開關管反復開關的電壓鎖定電路，本實用新型具有電路簡單，成本低，可靠性高的特點。
【專利說明】
一種電子開關過流保護電路
技術領域
[0001]本實用新型屬于電子設備領域，具體涉及一種電子開關過流保護電路。適用于大電流直流輸出控制開關，UPS電池輸入控制開關。
【背景技術】
[0002]目前，在大電流的輸出控制中，一般采用功率電阻或霍爾傳感器和運放等器件組成的電路，檢測輸出端電流大小，與基準信號進行比較，作為關斷信號控制開關管，進行過流保護。這種電路因為采用了功率電阻、運放或霍爾傳感器等器件，電阻采集損耗較大，霍爾傳感器價格較貴，使電子設備的生產成本提高，同時電路相對復雜，可靠性低。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種電子開關過流保護電路，通過由電阻、電容和二極管組成的電壓采集電路采集開關管第一端和開關管第二端之間電壓，判斷開關管是否過流。
[0004]本實用新型提供一種電子開關過流保護電路，其輸入端Vin為電源設備輸入，輸出端Vout接外部負載，其特征在于包括用于提供電子開關過流保護電路工作電源的控制電平RF0FF，用于控制輸出正端Vout+關啟的開關管SI，用于為開關管SI提供驅動的驅動器，用于當開關管SI導通后對控制電平RFOFF起限流作用的第一電阻Rl，用于為驅動器提供偏置電壓的第二電阻R2，用于提供過流基準點的基準電路，用于采集開關管SI第一端和開關管SI第二端之間電壓的電壓采集電路、用于比較采樣電壓與過流基準點的比較電路和用于防止開關管SI反復開關的電壓鎖定電路。
[0005]所述基準電路包括穩壓器NI和第四電阻R4，穩壓器NI的第一端與輸出正端Vout+相連，穩壓器NI的第二端與第四電阻R4第一端相連，第四電阻R4第二端與第一電阻Rl第二端相連。
[0006]所述電壓采集電路包括第一二極管V1、第五電阻R5、第三電阻R3和第一電容Cl，第一二極管Vl的陰極與輸入正端Vin+相連，第一二極管Vl陽極與第五電阻R5第二端相連，第五電阻R5第一端與第三電阻R3第二端相連，第三電阻R3第一端與輸出正端Vout+相連，第一電容Cl第一端與輸出正端Vout+相連，第一電容Cl第二端與第三電阻R3第二端相連，第五電阻R5第二端與第一電阻Rl第二端相連。
[0007]所述比較電路包括比較器N2和第二電容C2，比較器N2的反相輸入端與第三電阻R3第二端相連，比較器N2的正相輸入端與穩壓器NI第二端相連，比較器N2第八腳與控制電平RFOFF相連，第二電容C2第二端與控制電平RFOFF相連，第二電容C2第一端與輸出正端Vout+相連，比較器N2第四腳與輸出正端Vout+相連。
[0008]所述電壓鎖定電路包括第二二極管V5，第六電阻R6，第二二極管V5陽極與比較器N2的正相輸入端相連，第二二極管V5的陰極與第六電阻R6第一端相連，第六電阻R6第二端與比較器N2的輸出端相連。
[0009]所述驅動器包括第一三極管V2和第二三極管V3，第一三極管V2為NPN三極管和第二三極管V3為PNP三極管，第一三極管V2的集電極與第一電阻Rl的第二端相連，第一三極管V2的基極與比較器N2的輸出端相連，第一三極管V2的發射極與第二三極管V3的發射極相連，第二三極管V3的基極與比較器N2的輸出端相連，第二三極管V3的集電極與輸出正端Vout+相連。驅動器用于為開關管SI提供驅動。
[0010]所述第一電阻Rl的第一端與控制電平RFOFF相連，第二電阻R2第一端與控制電平RFOFF相連，第二電阻R2第二端與第一三極管V2基極相連，第一電阻Rl用于當開關管SI導通后起限流作用，第二電阻R2用于為第一三極管V2提供偏置電壓;開關管SI的第一端接輸入正端Vin+，開關管SI的第二端接輸出正端Vout+，開關管SI第三端與第一三極管V2的發射極相連。
[0011]所述第四電阻R4和穩壓器NI可以用基準源代替，所述第一三極管V2和第二三極管V3可以用集成的驅動器代替。
[0012]本實用新型提供的一種電子開關過流保護電路可以適用于大電流直流輸出控制開關，UPS電池輸入控制開關為開關管提供保護，此種電路具有電路簡單，成本低，可靠性高的特點。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型提供的一種電子開關過流保護電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0014]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0015]如圖1所示，本實用新型提供的一種電子開關過流保護電路，其輸入端Vin為電源設備輸入，輸出端Vout接外部負載，包括用于提供電子開關過流保護電路工作電源的控制電平RF0FF，用于控制輸出正端Vout+的關啟開關管SI，用于為開關管SI提供驅動的驅動器，用于當開關管SI導通后對控制電平RFOFF起限流作用的第一電阻Rl，用于為驅動器提供偏置電壓的第二電阻R2，用于提供過流基準點的基準電路，用于采集開關管SI第一端和開關管SI第二端之間電壓的電壓采集電路，用于比較采樣電壓與過流基準點的比較電路和用于防止開關管SI反復開關的電壓鎖定電路。
[0016]基準電路包括穩壓器NI和第四電阻R4，穩壓器NI的陽極與輸出正端Vout+相連，穩壓器NI的陰極與第四電阻R4第一端相連，第四電阻R4第二端與第一電阻Rl第二端相連。穩壓器NI和第四電阻R4用于提供過流基準點。
[0017]電壓采集電路包括第一二極管V1、第五電阻R5、第三電阻R3和第一電容Cl，第一二極管Vl的陰極與輸入正端Vin+相連，第一二極管Vl陽極與第五電阻R5第二端相連，第五電阻R5第一端與第三電阻R3第二端相連，第三電阻R3第一端與輸出正端Vout+相連，第一電容Cl第一端與輸出正端Vout+相連，第一電容Cl第二端與第三電阻R3第二端相連，第五電阻R5第二端與第一電阻Rl第二端相連。第一二極管Vl用于隔離輸入高壓。第五電阻R5，第三電阻R3組成分壓電路用于采集開關管SI兩端電壓，第一電容Cl用于濾除干擾防止誤動作。
[0018]比較電路包括比較器N2、第二電容C2，比較器N2的反相輸入端與第三電阻R3第二端相連，比較器N2的正相輸入端與穩壓器NI第二端相連，比較器N2第八腳與控制電平RFOFF相連，第二電容C2第二端與控制電平RFOFF相連，第二電容C2第一端與輸出正端Vout+相連，比較器N2第四腳與輸出正端Vout+相連，比較器N2用于比較將采樣電壓與過流點基準的比較、第二電容C2用于為比較器N2的電源濾波。
[0019]電壓鎖定電路包括第二二極管V5，第六電阻R6，第二二極管V5陽極與比較器N2的正相輸入端相連，第二二極管V5的陰極與第六電阻R6第一端相連，第六電阻R6第二端與比較器N2的輸出端相連，電壓鎖定電路用于將電路鎖定防止開關管SI反復開關。
[0020]驅動器包括第一三極管V2和第二三極管V3，第一三極管V2為NPN三極管和第二三極管V3為PNP三極管，第一三極管V2的集電極與第一電阻Rl的第二端相連，第一三極管V2的基極與比較器N2的輸出端相連，第一三極管V2的發射極與第二三極管V3的發射極相連，第二三極管V3的基極與比較器N2的輸出端相連，第二三極管V3的集電極與輸出正端Vout+相連。驅動器用于為開關管SI提供驅動。
[0021]第一電阻Rl的第一端與控制電平RFOFF相連。第二電阻R2第一端與控制電平RFOFF相連，第二電阻R2第二端與第一三極管V2基極相連。第一電阻Rl用于當開關管SI導通后起限流作用，第二電阻R2用于為第一三極管V2提供偏置電壓;控制電平RFOFF用于提供電路的工作電源。
[0022]開關管SI的第一端接輸入正端Vin+，開關管SI的第二端接輸出正端Vout+，開關管SI第三端與第一三極管V2的發射極相連，開關管SI用于控制輸出Vout的關啟。
[0023]其中第四電阻R4和穩壓器NI可以用其它基準源代替。第一三極管V2和第二三極管V3可以用集成的驅動器代替。穩壓器NI可以采用TL431，穩壓器的第一端為TL431的陽極，穩壓器的第二端為TL431的陰極。
[0024]工作原理如下:正常工作時RFOFF送高電平( + 12V)，比較器N2的3腳電壓由第四電阻R4與穩壓器NI建立電壓時間比比較器N2的2腳上第五電阻R5、第一電容Cl、和第三電阻R3建立快，比較器N2的I腳置高，第二三極管V3的集電極開路。控制電平RFOFF信號經第一電阻Rl、第二電阻R2送到第一三極管V2，第一三極管V2導通，此時開關管SI導通。開關管SI導通后第一二極管Vl導通。假設第一二極管Vl為理想二極管，比較器N2的2腳電壓為(Vin-Vout)XR3(R3+R5)，設R3(R3+R5)為k，比較器N2的2腳電壓簡化為(Vin-Vout)Xk。設開關管SI第一端和開關管SI第二端的電壓降為Vs，則有，比較器N2的2腳電壓為VSXk。
[0025]若出現大電流，則開關管SI兩端電壓會上升，比較器N2的2腳電壓為VSXk，也隨之上升。當比較器N2的2腳電壓上升超過比較器N2的3腳設定的閾值時，比較器N2翻轉第二三極管V3導通將開關管SI關閉，同時由第二二極管V5，第六電阻R6組成的鎖定電路將比較器N2始終保持翻轉狀態，開關管SI始終保持關閉，從而防止開關管SI反復開關導致開關管SI損壞。
[0026]正常關閉時RFOFF送低電平(OV)，所有電路失去供電而復位。
[0027]當過流故障消除后，RFOFF重新送高電平(+12V)，電路重新開始工作。
[0028]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電子開關過流保護電路，其輸入端為電源設備輸入，輸出端接外部負載，其特征在于包括用于提供電子開關過流保護電路工作電源的控制電平，用于控制輸出正端關啟的開關管，用于為開關管提供驅動的驅動器，用于當開關管導通后對控制電平起限流作用的第一電阻，用于為驅動器提供偏置電壓的第二電阻，用于提供過流基準點的基準電路，用于采集開關管第一端和開關管第二端之間電壓的電壓采集電路，用于比較采樣電壓與過流基準點的比較電路和用于防止開關管反復開關的電壓鎖定電路。2.如權利要求1所述的一種電子開關過流保護電路，其特征在于所述基準電路包括穩壓器和第四電阻，穩壓器的第一端與輸出正端相連，穩壓器的第二端與第四電阻第一端相連，第四電阻第二端與第一電阻第二端相連。3.如權利要求1所述的一種電子開關過流保護電路，其特征在于所述電壓采集電路包括第一二極管、第五電阻、第三電阻和第一電容，第一二極管的陰極與輸入正端相連，第一二極管陽極與第五電阻第二端相連，第五電阻第一端與第三電阻第二端相連，第三電阻第一端與輸出正端相連，第一電容第一端與輸出正端相連，第一電容第二端與第三電阻第二端相連，第五電阻第二端與第一電阻第二端相連。4.如權利要求1所述的一種電子開關過流保護電路，其特征在于所述比較電路包括比較器和第二電容，比較器的反相輸入端與第三電阻第二端相連，比較器的正相輸入端與穩壓器第二端相連，比較器第八腳與控制電平相連，第二電容第二端與控制電平相連，第二電容第一端與輸出正端相連，比較器第四腳與輸出正端相連。5.如權利要求1所述的一種電子開關過流保護電路，其特征在于所述電壓鎖定電路包括第二二極管，第六電阻，第二二極管陽極與比較器的正相輸入端相連，第二二極管的陰極與第六電阻第一端相連，第六電阻第二端與比較器的輸出端相連。6.如權利要求1所述的一種電子開關過流保護電路，其特征在于所述驅動器包括第一三極管和第二三極管，第一三極管為NPN三極管和第二三極管為PNP三極管，第一三極管的集電極與第一電阻的第二端相連，第一三極管的基極與比較器的輸出端相連，第一三極管的發射極與第二三極管的發射極相連，第二三極管的基極與比較器的輸出端相連，第二三極管的集電極與輸出正端相連。7.如權利要求1所述的一種電子開關過流保護電路，其特征在于所述第一電阻的第一端與控制電平相連，第二電阻第一端與控制電平相連，第二電阻第二端與第一三極管基極相連，第一電阻用于當開關管導通后起限流作用，第二電阻用于為第一三極管提供偏置電壓;開關管的第一端接輸入正端，開關管的第二端接輸出正端，開關管第三端與第一三極管的發射極相連。8.如權利要求2所述的一種電子開關過流保護電路，其特征在于所述第四電阻和穩壓器可以用基準源代替。9.如權利要求6所述的一種電子開關過流保護電路，其特征在于所述第一三極管和第二三極管可以用集成的驅動器代替。
【文檔編號】H02H3/06GK205453079SQ201521114690
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月30日
【發明人】謝波, 陳龍
【申請人】武漢永力科技股份有限公司