CN100349082C

CN100349082C - 一种限流保护装置

Info

Publication number: CN100349082C
Application number: CNB021115982A
Authority: CN
Inventors: 戴彬传; 张前; 刘灵
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2002-04-29
Filing date: 2002-04-29
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-04-29
Also published as: CN1455306A

Abstract

限流保护装置，涉及电源保护技术，包括：输出电流检测电路，用于分压电源的输出电流取样信号，输出与所述输出电流成正比的电流检测信号；多级限流控制电路，用于调节输出电流检测电路输出的电流取样信号的分压比；输出电压检测电路，用于分压电源输出电压信号，输出与所述的输出电压成正比的电压检测信号；限流点基准电路，在电源输出不限流和恒流限流时提供一个恒定的电流基准信号，在回缩限流保护时提供一个与电压检测信号成正比的电流基准信号；比较电路，用于输出一个限流控制信号。本发明通过检测交流输入电压、负载和电源的工作状态来变换电源的输出限流点，实现电源的输出限功率保护。

Description

一种限流保护装置

技术领域

本发明涉及电源保护技术领域，特别涉及一种输出限流的保护装置。

背景技术

电源是通信系统中一个重要的组成部分，用来把交流电变换成用电设备所需的直流电，它要求电源在输入、输出和内部工作条件非常恶劣的情况下及时调整，维持设备的正常供电，而不要经常关机保护，但可以对电源进行保护，否则会影响其可靠性，通常电源通过限制输出功率来达到保护的目的。目前电源的保护措施有以下三种：

恒流限流，即：当电源输出超载时，电源的输出电流不变，输出电压下降。这种措施在电源输出短路时仍输出最大标称电流，这很危险，而且它只能防止输出负载太大的情况。

单级限流回缩，即：当电源的输出稍微超载时输出电流不变，电压下降，当输出电压降到某一设定点时，输出电压、电流同时减小，短路时输出电流很小，比较安全。但这种做法的缺点是限流点不能变化，只有一级限流，同样只能防止输出负载太大的情况。

单级连续调节限流点，即：利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，实现连续调节限流点。这种做法在防止输出负载太大的同时可以防止电源内部温度过高，但是对交流输入没有必要的保护，必须选用余量很大的功率器件，使得成本增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的上述缺点，提出一种能够根据电源的输入、输出和内部工作状况来实现对电源保护的电路，以此来解决电源长期运行的可靠性问题。

本发明提出一种限流回缩保护装置，包括：

输出电流检测电路，用于把电源的输出电流取样信号进行分压，输出与所述输出电流成正比的一个电流检测信号；

多级限流控制电路，用于在多路控制信号的控制下调节输出电流的限流点，其实现是通过多路控制信号的高低电平变化来控制电路中开关器件的开通或关断，来调节输出电流检测电路输出的电流取样信号的分压比，不同的分压比对应不同的输出电流限流点，从而达到多极限流的目的；

输出电压检测电路，用于把电源输出电压信号进行分压，输出与所述的输出电压成正比的一个电压检测信号；

限流点基准电路，根据所述的电压检测信号提供一个电流基准信号，在电源输出不限流和恒流限流时提供一个恒定的电流基准信号，在回缩限流保护时提供一个与电压检测信号成正比的电流基准信号；

比较电路，用于比较电流检测信号和电流基准信号，输出一个限流控制信号。

本发明提供的限流保护装置能够在电源输出正常时，电流基准信号比电流检测信号大，限流控制信号幅值大，限流控制信号不起作用；在电源限流时，电流基准信号比电流检测信号小，限流控制信号的幅值变小，电源的输出电流随之变小，达到限流的目的；

电流取样信号的分压比变大，对于同样的输出电流得到的电流取样信号就会变大，在电流基准信号不变的情况下，通过比较电路，电源的输出就会提前限流，即限流点变小；相反电流取样信号的分压比变小，则电源的输出限流点就会变大；通过调节不同的分压比就可以得到不同的限流点，实现多级限流的目的；

电压检测信号输入到限流点基准电路，控制电流基准信号的输出大小；当电源输出限流时，电源的输出电压下降，在电源电压下降到某一设定点之前，电流基准信号不变，所以电源的输出电流一直恒定，处于恒流限流段，此设定点就是电源输出由恒流限流到回缩限流的转折点，可以根据实际情况任意设定；当输出负载进一步增加，电源电压下降到设定点以下时，电流基准信号则随电压检测信号的下降而减小，输出电流随之减小，处于回缩限流段，此时电流基准信号与电源的输出电压成正比，当输出短路时电源的输出电压基本为零，输出电流就被限制在很小，从而达到回缩保护的目的；由于此回缩保护功能只与电流基准信号的变化有关，与电流取样信号无关，当电流取样信号的分压比变化时，不影响回缩保护的功能，因而能够实现任意一级限流的回缩保护；

采用本发明所述的装置，通过检测交流输入电压、负载和电源的工作状态来变换电源的输出限流点，实现电源的输出限功率保护，实现简单、可靠，成本低，能有效地确保负载的正常供电，提高供电系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明的限流回缩保护装置的原理框图。

图2是本发明的限流回缩保护装置的一个实施例的方框图。

图3是图2的限流回缩保护装置的实施例的限流轨迹图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例进一步描述本发明的限流回缩保护装置：

图1是本发明的原理框图：电源的输出电流取样信号I0直接输入到输出电流检测电路101进行分压，输出一个电流检测信号，多级限流控制电路105根据输入的多路控制信号来调节所述的电流检测信号的大小，调节后的电流检测信号再输入到比较电路104；

限流点基准电路103提供一个电流基准信号，此信号的大小在输出电流恒流限流段不变，在回缩段时与输出电压检测电路102输出的电压检测信号成正比，实现回缩的功能，该电流基准信号输入到比较电路104；

输出电流检测电路101与限流点基准电路103各自的输出信号分别输入到比较电路104中的比较器的负端和正端，经比较电路104比较后输出一个限流控制信号，通过该信号控制主控制电路中电压误差放大器输出的大小，来达到输出限流的目的。

图2是本发明的具体实施例，输出电压检测电路102的具体实现如下：电阻R1与二极管VD1并联，二极管VD1的阴极与电源电压取样信号V_OUT+相连，电阻R2和电容C1组成的并联支路跨接在二极管VD1的阳极与控制地之间。

限流点基准电路103的具体实现如下：三极管VT3的发射极分别与电阻R3 R4、R6、三端稳压器D2的阴极相连，电阻R3的另一端与辅助电源+15V相连，三端稳压器D2的基准端分别与电阻R6的另一端、电阻R7的一端相连，三极管VT3的集电极、电阻R7的另一端、三端稳压器D2的阳极都与控制地相连，电阻R4的另一端通过电阻R5与控制地相连。

比较器电路104的具体实现如下：电阻R8的、电容C5均与放大器D1A的第三脚相连，放大器D1A的第八脚与辅助电源+15V、电容C4的一端相连；电容C4的另一端、放大器D1A的第四脚均与控制地相连；放大器D1A的第一脚、电容C2、C3、C6的一端均与二极管VD2的阴极相连，电容C6的另一端与控制地相连，二极管VD2的阳极与限流信号V-COM相连，电容C2的另一端与电阻R11相连，电阻R11的另一端、电容C3的另一端、电阻R10的一端和电容C5的另一端均与放大器D1A的第二脚相连。

输出电流检测电路101的具体实现如下：电流取样信号I_O通过由电阻R9、R12、R13、R14组成的串联支路与控制地相连。

多级限流控制电路105的具体实现如下：三极管VT1的基极分别与电阻R16、R17相连，三极管VT1的发射极、电阻R17的另一端均与控制地相连，电阻R16的另一端、电阻R15、二极管VD3阳极均与多级限流控制信号MV1-2相连，电阻R15的另一端与辅助电源+15V相连，三极管VT2的基极分别与电阻R19、R20相连，三极管VT2的发射极、电阻R20的另一端均与控制地相连，电阻R19的另一端、电阻R18、二极管VD4阳极均与多级限流控制信号MV2-2相连，电阻R18的另一端与辅助电源+15V相连，二极管VD3阴极、二极管VD4阴极均与多级限流控制信号FAU相连。

输出电压检测电路102中二极管VD1的阳极与电阻R2、电容C1相连的点与限流点基准电路103的三极管VT3的基极相连。

限流点基准电路103中的电阻R4、电阻R5的连接点与比较器电路104中的电阻R8的另一端相连。

比较器电路104中的电阻R10的另一端与输出电流检测电路101中的电阻R9、R12的连接点相连。

输出电流检测电路101中的电阻R12和电阻R13相连点与多级限流控制电路105中的三极管VT1的集电极相连；输出电流检测电路101中的电阻R13和电阻R14相连点与多级限流控制电路105中的三极管VT2的集电极相连。

此电路在1800W的电源中实现如下：电源的交流输入电压范围为80～300V AC，把电源的输出限流点分为三级，150～300Vac对应第一级限流点，110～150V AC对应第二级限流点，80～110V AC对应第三级限流点，其多级控制信号为MV1-2、MV2-2；另外当电源内部工作状况，如：内部温度过高、风扇堵转、掉线等，与正常时有不一样时其检测电路给出一个控制电源限流的信号FAU，本发明的装置根据此信号把输出限流点限制在最小一级的限流点；其工作原理如下：限流功能是通过控制运算放大器D1A输出电压的值来实现的。电源不限流时，电流基准信号比电流检测信号大，运算放大器D1A的输出电压高，比限流控制信号V-COM的电压高，二极管VD2不通，对输出电压没有影响；电源过载时，电流基准信号比电流检测信号小，运算放大器D1A的输出电压较低，会低于限流控制信号V-COM的电压，二极管VD2导通，限流控制信号V-COM的电压随之变低，输出电压也将随之降低，在负载不变得情况下，输出电流相应地降低，达到限流的目的。

多级限流是通过三极管VT1、VT2的切换来实现的，交流输入大于150V AC时，控制信号MV1-2、MV2-2都为高电平，三极管VT1、VT2都导通，电流取样信号Io信号经电阻R9、R12分压后与ZR431F给出的电流基准信号相比较，得到第一级限流点；交流输入在110～150V AC之间时，控制信号MV1-2为低电平，三极管VT1不通、MV2-2为高电平，三极管VT2导通，Io信号经电阻R9、R12、R13分压后与ZR431F给出的电流基准信号相比较，因分压电阻增大，电流基准不变，限流点相应变小，得到第二级限流点；交流输入在80～110V AC之间时，控制信号MV1-2、MV2-2都为低电平，三极管VT1、VT2都不导通，Io信号经电阻R9、R12、R13、R14分压后与ZR431F给出的电流基准信号相比较，因分压电阻再次增大，电流基准仍不变，限流点相应再次变小，从而得到第三级限流点，达到多级限流的目的。电源控制部分正常工作时，FAU信号为高电平，三极管VT1、VT2导通与否由交流输入电压来确定，所以限流点由交流输入电压控制；当电源内部工作状况与正常时有不一样时，FAU信号为低电平，三极管VT1、VT2都不导通，限流点被限制在第三级。

限流回缩的功能是通过引入输出电压取样信号V_OUT+、利用三端稳压器ZR431F的稳压来实现的。当输出电压取样信号经电阻R1、R2分压后得到的电压检测信号的值高于三端稳压器ZR431F的稳压值(设定的回缩点电压，在本实施例中设定的回缩点电压为37V)时，PNP三极管VT3不导通，因此输出电流限流点的电流基准信号由三端稳压器ZR431F的稳压值确定，此时如果输出限流，因电流基准信号不变，所以输出处于恒流限流的状态，输出电压随负载增大而变小；当输出电压信号小于设定的回缩点电压37V，经电阻R1、R2分压后得到的电压检测信号的值低于三端稳压器ZR431F的稳压值后，PNP三极管VT3导通，三端稳压器ZR431F不能稳压，而是随输出电压的减小而减小，即电流基准信号在变小，因而电源的输出电流就会随之变小，达到限流回缩保护的目的；另外，可以看到电源对应输出限流的轨迹不是由输出电流来控制的，而是由三端稳压器ZR431F的稳压值和输出电压来控制的，因而每级都可以实现回缩限流，同时在各级限流回缩保护时电源的输出电压点不变(回缩点电压都是37V)。

图3是图2实施例的限流轨迹图，由图可以看到，当电源的输出电流Io小于限流点时输出电压Vout+(53.5V)不变，处于不限流段；当负载继续增加，输出电流Io增加到限流点时输出电压Vout+开始下降(大于37V)，但输出电流维持不变，处于恒流限流段；当负载进一步增加，输出电压Vout+进一步下降到37V以下时，电源的输出电流随输出电压的减小而减小，处于回缩限流段。图中所示的是三级限流轨迹，可以看到每级都可以实现回缩的功能，回缩点都是在输出电压为37V的点。

可以根据需要通过调节图2的电路中的分压电阻和切换三极管的个数，来达到二级、三级及多级限流回缩保护的目的。

Claims

1、一种限流保护装置，其特征在于包括：

输出电流检测电路(101)，用于把电源的输出电流取样信号进行分压，输出与所述输出电流成正比的一个电流检测信号；

多级限流控制电路(105)，用于在多路控制信号的控制下调节输出电流的限流点，其实现是通过多路控制信号的高低电平变化来控制电路中开关器件的开通或关断，来调节输出电流检测电路(101)输出的电流取样信号的分压比，不同的分压比对应不同的输出电流限流点，从而达到多极限流的目的；

输出电压检测电路(102)，用于把电源输出电压信号进行分压，输出与所述的输出电压成正比的一个电压检测信号；

限流点基准电路(103)，根据所述的电压检测信号提供一个电流基准信号，在电源输出不限流和恒流限流时提供一个恒定的电流基准信号，在回缩限流保护时提供一个与电压检测信号成正比的电流基准信号；

比较电路(104)，用于比较电流检测信号和电流基准信号，输出一个限流控制信号。

2、根据权利要求1所述的一种限流保护装置，其特征在于：所述多级限流控制电路(105)中通过调节电路中的分压电阻和切换三极管的个数来达到二级、三级及多级限流回缩保护。