CN100420113C - 过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过流保护电路，包括电阻、控制单元、电压输出电路和电压比较器，其中：所述电阻分别连接电源和负载，用于对流经负载的电流进行采样，并输出采样电流的采样电压值；所述控制单元，用于将电阻连接的负载所能承受的过流阀值和所述电阻的电阻值相乘，得到参考电压值，并指示电压输出电路将所述得到的参考电压值输出；所述电压输出电路与控制单元连接，用于根据控制单元的指示，将控制单元得到的参考电压值输出；所述电压比较器，用于对电阻输出的采样电压值和电压输出电路输出的参考电压值进行比较，并在采样电压值高于参考电压值时，输出过流指示信号指示电源开关关断电源。本发明过流保护电路可以应用在需要经常修改过流阀值的应用场合。
Description
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种过流保护电路。
背景技术
在传统电路技术领域，过流保护电路是一种可以在流经电流过大的情况下对整个电路进行保护的一种电路。
请参照图1，该图是现有过流保护电路的应用原理框图；图中过流保护电路10的主要作用是检测电源的输出电流，当检测到流经电流超过规定的电流阀值时，自动关闭或断开电源。
请进而参照图2，该图是现有过流保护电路的电路原理组成框图；传统的过流保护电路主要由以下三个功能单元共同完成过流保护工作：
电流采样电路101，一端与电源连接，另一端与负载连接，用于负责对电流值进行采样，通常的方法是在电源输出端串联一个电阻，由于该串联电阻两端的电压(即采样电压)和流经该串联电阻的电流成正比：U＝IR(I为流经该串联电阻的电流值，R为该串联的电阻值，U为该串联电阻R两端的电压值，即采样电压)，因此得到的这个电压值就可以作为电流的采样值；
电压比较器102，用于对电流采样电路101得到的采样电压值和参考电压值进行比较，其中电压比较器102的输出端接电源开关，其输出端输出的信号为过流指示信号，该信号流到电源开关以作为电源开关信号。当流经电流采样电路101的电流增大时，其得到的采样电压增大，当采样电压值大于参考电压值时，电压比较器102输出的过流指示信号有效并触发电源开关关断电源，以达到对整个电路进行过流保护的效果。
其中，使电压比较器102输出过流指示信号的最小采样电流值称之为过流阀值。
参考电压源103，可以通过电阻分压产生或采用专用参考电压源(即具有固定电压值的电压源)，以用于为电压比较器102提供参考电压值。
上述现有技术中的过流保护电路只能通过调节参考电压源103提供的参考电压值才能实现设定不同的过流阀值，即当需要调整过流阀值时，只能通过修改参考电压源103提供的参考电压值才能实现，因此不适合应用在需要经常修改过流阀值的应用场合，其中需要经常修改过流阀值的应用场合指的是负载经常变化的场合，以需要根据不同的负载设置不同的过流阀值；如当一个负载能允许通过的最大电流值是1安培时，可以将过流保护电路的过流阀值设置为1安培；当更换一个更大的负载，其能允许通过的最大电流值为2安培时，就需要将过流保护电路的过流阀值修改为2安培。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种可以应用在需要经常修改过流阀值应用场合的过流保护电路。
为解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
一种过流保护电路，包括电阻、控制单元、电压输出电路和电压比较器，其中：
所述电阻分别连接电源和负载，用于对流经负载的电流进行采样，并输出采样电流的采样电压值；
所述控制单元，用于将所述电阻连接的负载所能承受的过流阀值和所述电阻的电阻值相乘，得到参考电压值，并指示电压输出电路将所述得到的参考电压值输出；
所述电压输出电路与控制单元连接，用于根据控制单元的指示，将所述控制单元得到的参考电压值输出；
所述电压比较器，用于对所述电阻输出的采样电压值和电压输出电路输出的参考电压值进行比较，并在采样电压值高于参考电压值时，输出过流指示信号指示电源开关关断电源。
其中所述控制单元具体包括：
参考电压值计算子单元，用于将所述电阻连接的负载所能承受的过流阀值和所述电阻的电阻值相乘，得到参考电压值；
指示子单元，用于指示电压输出电路将参考电压值计算子单元计算得到的参考电压值输出。
其中所述电压输出电路为数模转换器；所述数模转换器的控制端口与控制单元连接，输出端口用于输出参考电压值。
本发明能够达到的有益效果如下：
本发明过流保护电路通过将传统的过流保护电路中采用电阻分压或专用参考电压源来提供参考电压值的方式更改为由控制单元根据与电阻连接的负载所能承受的过流阀值动态调整确定参考电压值，并由电压输出电路将控制单元确定的参考电压值输出给电压比较器，由电压比较器比较所述电阻输出的采样电压值和电压输出电路输出的参考电压值，以确定是否发送过流指示信号给电源开关，从而达到对整个电路进行过流保护的目的。由于本发明过流保护电路可以由控制单元根据与电阻连接的负载所能承受的过流阀值动态灵活的调整参考电压值，因此适用于由于负载需要经常变换而导致需时常修改过流阀值的应用场合。
附图说明
图1为现有过流保护电路的应用原理框图；
图2为现有过流保护电路的电路原理组成框图；
图3为本发明过流保护电路的主要组成结构框图；
图4为本发明过流保护电路的一种具体实施方式组成结构框图；
图5为本发明过流保护电路的应用原理框图。
具体实施方式
本发明的设计宗旨是提供一种可以根据不同负载所能承受的不同过流阀值，通过软件灵活控制调整对应需要的参考电压值的过流保护电路，以适用于由于需要经常变换负载而导致需时常修改过流阀值的应用场合。
下面将结合各个附图对本发明过流保护电路的具体实施过程进行详细的阐述，请参照图3，该图是本发明过流保护电路的主要组成结构框图，其主要组成部分包括电流采样电路101、电压比较器102、控制单元1031和电压输出电路1032四个部分，每个组成部分的具体功能及作用如下：
电流采样电路101，分别与电源和负载连接，主要用于对流经负载的电流进行采样处理，并根据电流和电压的线性关系，输出采样电流的采样电压值；其中该电流采样电路101可以通过在电源输出端串联一个电阻来实现。
控制单元1031，主要用于根据电流采样电路101连接的负载所能承受的过流阀值来灵活确定参考电压值；其中控制单元1031可以通过CPU控制系统中的软件实现，即由软件实现的控制单元1031可以根据电流采样电路101连接的负载所能承受的过流阀值和电源输出端串联的电阻值来确定对应于负载所能承受的过流阀值的参考电压值，并指示电压输出电路1032将确定的参考电压值输出给电压比较器102，以作为电压比较器102确定流经负载的电流是否超过负载所能承受的过流阀值的比较判断基础。
电压输出电路1032，与控制单元1031连接，主要用于根据控制单元的指示，将控制单元1031确定的参考电压值输出给电压比较器102；其中电压输出电路1032可以采用数模转换器(DAC，Digital-Analog Converter)来实现。
电压比较器102，用于对电流采样电路101输出的采样电压值(采样电压值从电压比较器102的“+”极输入)和电压输出电路1032输出的参考电压值(参考电压值从电压比较器102的“-”极输入)进行比较，并在比较得出从“+”极输入的采样电压值高于从“-”极输入的参考电压值时，输出过流指示信号给电源开关，以指示电源开关关断电源，达到对整个电路进行过流保护的目的。
请参照图4，该图是本发明过流保护电路的一种具体实施方式组成结构框图，其中该实施方式的具体组成结构如下：
电流采样电路101，负责对流经负载的电流值进行采样，常用的方法就是在电源输出端串联一个电阻，其中将该串联电阻两端的电压输出到电压比较器102，以作为采样电压值。
电压比较器102，其中该电压比较器102的+/-输入端中，一端接电流采样电路101的输出，以接收电流采样电路101输出的采样电压值；一端接数模转换器(DAC，Digital-Analog Converter)1033的输出端，以接收DAC 1033输出的参考电压值；该电压比较器102的输出端连接电源的电源开关电路；这样当电压比较器102比较得出从“+”极输入的采样电压值大于从“-”极输入的参考电压值时，电压比较器102将输出过流指示信号给电源开关电路，指示电源开关电路关断电源，以对整个电路进行过流保护，防止负载由于流经电流高于自身所能承受的过流阀值时而被烧毁的现象出现。这里要求电压比较器102要具有较高的响应速度。
数模转换器DAC 1033，其控制端口接入控制单元1031，输出端口连接电压比较器102的“-”极，该DAC 1033受控于输出控制单元1031所指示输出的参考电压值。
控制单元1031可以通过在CPU控制系统中设置软件来实现，具体包括参考电压值计算子单元1035和指示子单元1034，其中：
参考电压值计算子单元1035，主要用于将电流采样电路101连接的负载所能承受的过流阀值I和串联在电源输出端的电阻值R相乘，以得到对应该负载所能承受的过流阀值I的参考电压值U；
指示子单元1034，用于将参考电压值计算子单元1035计算得到的参考电压值U发送给DAC 1033，以指示DAC 1033将参考电压值从输出端口输出给电压比较器102。
综上，就可以实现由CPU控制系统中的软件根据电流采样电路101连接负载的不同灵活控制DAC 1033输出对应的参考电压值，以实现根据不同负载的情况来灵活设置不同参考电压值的目的。其中参考电压值的调节精度和DAC的选取有关。
请参阅图5，该图是本发明过流保护电路的应用原理框图，如图所示本发明过流保护电路可以根据连接不同的负载情况，通过CPU控制系统中设置的软件来实现灵活设置对应不同负载所能承受的过流阀值的参考电压值，对经常需要变换负载的电路能够起到较好的过流保护作用，确保不同的负载不会因为流经电流高于负载所能承受的过流阀值时而被损坏。其中本发明过流保护电路可以应用在各种电源、仪器等设备上，并可以根据不同的负载所能承受的过流阀值设置不同的参考电压值，而不用修改任何电路硬件，只需通过软件设置即可实现。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1. 一种过流保护电路，其特征在于，包括电阻、控制单元、电压输出电路和电压比较器，其中：
所述电阻分别连接电源和负载，用于对流经负载的电流进行采样，并输出采样电流的采样电压值；
所述控制单元，用于将所述电阻连接的负载所能承受的过流阀值和所述电阻的电阻值相乘，得到参考电压值，并指示电压输出电路将所述得到的参考电压值输出；
所述电压输出电路与控制单元连接，用于根据控制单元的指示，将所述控制单元得到的参考电压值输出；
所述电压比较器，用于对所述电阻输出的采样电压值和电压输出电路输出的参考电压值进行比较，并在采样电压值高于参考电压值时，输出过流指示信号指示电源开关关断电源。
2. 如权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述控制单元具体包括：
参考电压值计算子单元，用于将所述电阻连接的负载所能承受的过流阀值和所述电阻的电阻值相乘，得到参考电压值；
指示子单元，用于指示电压输出电路将参考电压值计算子单元计算得到的参考电压值输出。
3. 如权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述电压输出电路为数模转换器；所述数模转换器的控制端口与控制单元连接，输出端口用于输出参考电压值。
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