CN102496903B - 一种过流保护电路、电源电路及电源 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电源领域，提供了一种过流保护电路、电源电路及电源，所述过流保护电路包括：过流延迟单元，用于对所述电源输出取样电路输出的取样信号进行过流检测，当所述取样信号过流时，进行延迟保护处理，并当所述取样信号持续过流时，输出过流保护控制信号；保护维持单元，用于当接收到所述过流保护控制信号后，在预设的保护时间内输出关断信号，以保护电源；复位单元，用于在接收到所述关断控制信号后上电，对所述过流延迟单元进行复位。本发明实施例通过过流检测，在电源瞬时过流时进行延迟保护以避免误操作，在负载异常等引起的持续过流时，对电源进行关断保护，并在保护维持时间过后自动启动电源工作，全面地保护电源不受损坏。

Description

一种过流保护电路、电源电路及电源

技术领域

本发明属于电源领域，尤其涉及一种过流保护电路、电源电路及电源。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，电力电子设备与人们的工作、生活关系变得越来越密不可分，而电子设备都离不开可靠的电源，尤其目前开关电源已经进入到各种电子、电气设备领域，但是，现有开关电源在使用的过程中，由于现有过流保护电路的保护时间过短，或者开关电源在容性负载下开机，有时会产生冲击电流，导致电源产生误动作，并且，在输出负载发生异常时，也会使电源超过额定功率工作，造成电源内部器件及其相关设备受损坏，减少电源使用寿命，严重时还会引起火灾、爆炸等安全事故。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种过流保护电路，旨在解决现有过流保护电路无法在电源过流时进行延迟保护的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种过流保护电路，连接于电源输出取样电路与电源脉宽控制电路之间，包括：

过流延迟单元，所述过流延迟单元的输入端与所述电源输出取样电路的输出端连接，所述过流延迟单元的参考端与外部参考信号输出端连接，用于对所述电源输出取样电路输出的取样信号进行过流检测，当所述取样信号过流时，进行延迟保护处理，并当所述取样信号持续过流时，输出过流保护控制信号；

保护维持单元，所述保护维持单元的输入端与所述过流延迟单元的输出端连接，所述保护维持单元的输出端与所述电源脉宽控制电路的控制端连接，用于当接收到所述过流保护控制信号后，在预设的保护时间内输出关断信号，以保护电源；

复位单元，所述复位单元的输入端与所述保护维持单元的关断控制端连接，所述复位单元的输出端与所述过流延迟单元的复位端连接，用于在接收到所述关断信号后上电，对所述过流延迟单元进行复位；

所述复位单元包括：

电阻R18、电阻R19、电容C8以及第二开关管；

所述电阻R18的一端为所述复位单元的输入端，所述电阻R18的另一端与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的控制端同时与所述电容C8的一端、所述电阻R19的一端连接，所述电容C8的另一端与所述电阻R19的另一端接地，所述第二开关管的输入端为所述复位单元的输出端，所述第二开关管的输出端接地；

所述过流延迟单元包括：

信号放大模块，所述信号放大模块的输入端为所述过流延迟单元的输入端，用于对所述取样信号进行放大，输出放大取样信号；

分压模块，所述分压模块的输入端与所述信号放大模块的输出端连接，用于对所述放大取样信号进行分压，输出分压取样信号；

比较模块，所述比较模块的正向输入端与所述分压模块的输出端连接，所述比较模块的反向输入端为所述过流延迟单元的参考端，用于将所述分压取样信号与基准信号比较，进行过流检测，当所述分压取样信号大于所述基准信号时，检测所述取样信号为过流，输出过流检测信号；

延迟保护模块，所述延迟保护模块的输入端与所述比较模块的输出端连接，所述延迟保护模块的输出端为所述过流延迟单元的输出端，所述延迟保护模块的复位端为所述过流延迟单元的复位端，用于当接收到所述过流检测信号时，进行延迟保护处理，并当持续接收到所述过流检测信号时，输出过流保护控制信号。

本发明实施例的另一目的在于提供一种包括上述过流保护电路的电源电路。

本发明实施例的另一目的在于提供一种包括上述电源电路的电源。

本发明实施例通过过流检测，在电源瞬时过流时进行延迟保护以避免误操作，增强电源寿命，在负载异常等引起的持续过流时，对电源进行关断保护，并在保护维持时间过后自动启动电源工作，全面地保护电源不受损坏，降低了电源的损坏率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的过流保护电路的结构图；

图2为本发明一实施例提供的过流保护电路的示例电路结构图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过过流检测，在电源瞬时过流时进行延迟保护以避免误操作，在负载异常等引起的持续过流时，对电源进行关断保护，并在保护维持时间过后自动启动电源。

图1示出了本发明一实施例提供的过流保护电路的结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明一实施例提供的过流保护电路可应用于任何类型的电源电路，及电源中，该过流保护电路连接于电源输出取样电路2与电源脉宽控制电路3之间，包括：

过流延迟单元11，该过流延迟单元11的输入端与电源输出取样电路的输出端连接，过流延迟单元11的参考端与外部参考信号输出端连接，用于对电源输出取样电路输出的取样信号进行过流检测，当取样信号过流时，进行延迟保护处理，并当取样信号持续过流时，输出过流保护控制信号；

保护维持单元12，该保护维持单元12的输入端与过流延迟单元11的输出端连接，保护维持单元12的输出端与电源脉宽控制电路的控制端连接，用于当接收到过流保护控制信号后，在预设的保护时间内输出关断信号，以保护电源；

复位单元13，该复位单元13的输入端与保护维持单元12的关断控制端连接，复位单元13的输出端与过流延迟单元11的复位端连接，用于在接收到关断控制信号后上电，对过流延迟单元11进行复位。

在本发明实施例通过过流检测，在电源瞬时过流时进行延迟保护以避免误操作，增强电源寿命，在负载异常等引起的持续过流时，对电源进行关断保护，并在保护维持时间过后自动启动电源工作，全面地保护电源不受损坏，降低了电源的损坏率。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细说明。

图2示出了本发明一实施例提供的过流保护电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明一实施例，过流延迟单元11包括：

信号放大模块111，该信号放大模块111的输入端为过流延迟单元11的输入端，用于对取样信号进行放大，输出放大取样信号；

分压模块112，该分压模块112的输入端与过流延迟单元11的输出端连接，用于对放大取样信号进行分压，输出分压取样信号；

比较模块113，该比较模块113的正向输入端与分压模块112的输出端连接，比较模块113的反向输入端为过流延迟单元11的参考端，用于将分压取样信号与基准信号Vref比较，进行过流检测，当分压取样信号大于基准信号Vref时，检测取样信号为过流，输出过流检测信号；

延迟保护模块114，该延迟保护模块114的输入端与比较模块113的输出端连接，延迟保护模块114的输出端为过流延迟单元11的输出端，延迟保护模块114的复位端为过流延迟单元11的复位端，用于当接受到过流检测信号时，进行延迟保护处理，并当持续接收到过流检测信号时，输出过流保护控制信号。

优选地，信号放大模块111包括：

第一运算放大器U1A、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5以及电容C1；

电阻R1的一端为信号放大模块111的输入端与电阻R3的一端连接，电阻R1的另一端接地，电阻R3的另一端与第一运算放大器U1A的反向输入端连接，第一运算放大器U1A的正向输入端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地，电容C1与电阻R5并联于第一运算放大器U1A的反向输入端与第一运算放大器U1A的输出端之间，第一运算放大器U1A的输出端为信号放大模块111的输出端。

优选地，分压模块112包括：

电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、以及电容C2；

电阻R7的一端为分压模块112的输入端，电阻R7的另一端同时与电阻R8的一端和电容C2的一端连接，电阻R8的另一端和电容C2的另一端接地，电阻R7的另一端还与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端接地，电阻R6与电阻R4的公共端为分压模块112的输出端。

优选地，比较模块113包括：

电阻R14、电阻R15以及第一比较器U1B；

第一比较器U1B的正向输入端为比较模块113的正向输入端与电阻R15的一端连接，第一比较器U1B的输出端为比较模块113的输出端与电阻R15的另一端与连接，第一比较器U1B的反向输入端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端为比较模块113的反向输入端。

优选地，延迟保护模块114包括：

电阻R16、电阻R17、电容C5、电容C9以及稳压管D1；

电阻R16的一端为延迟保护模块114的输入端，电阻R16的另一端为延迟保护模块114的复位端与电容C9的一端连接，电容C9的另一端接地，电阻R16的另一端同时与稳压管D1的阴极连接，稳压管D1的阳极为延迟保护模块114的输出端同时与电阻R17和电容C5的一端连接，电阻R17的另一端和电容C5的另一端接地。

作为本发明一实施例，保护维持单元12包括：

第一开关管121、电容C3、电容C4、电容C6、电容C7、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、光耦OT1以及逻辑处理器U3；

第一开关管121的控制端为保护维持单元12的输入端，第一开关管121的输出端接地，第一开关管121的输入端与逻辑处理器U3的触发端TRIG连接，逻辑处理器U3的触发端TRIG同时与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的与逻辑处理器U3的定时端DISCH连接，逻辑处理器U3的定时端DIS同时通过电容C6接地，逻辑处理器U3的电源端VDD同时与电源电压和电容C3连接，电容C3的另一端接地，逻辑处理器U3的复位端RES同时与电阻R11的一端和电容C4的一端连接，电阻R11的另一端与逻辑处理器U3的电源端VDD连接，电容C4的另一端接地，逻辑处理器U3的接地端GND接地，逻辑处理器U3的计数端CONT通过电容C7接地，逻辑处理器U3的输出端OUT为保护维持单元12的关断控制端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端通过电阻R13接地，电阻R12的另一端还与光耦OT1的高电位输入端连接，光耦OT1的低电位输入端接地，光耦OT1的高电位输出端为保护维持单元12的输出端，光耦OT1的地电位输出端接地。

作为本发明一优选实施例，第一开关管121可以采用N型MOS管Q1，该N型MOS管Q1的漏极为第一开关管121的输入端，N型MOS管Q1的源级为第一开关管121的输出端，N型MOS管Q1的栅极为第一开关管121的控制端。该第一开关管121还可以采用NPN型三极管，该NPN型三极管的集电极为第一开关管121的输入端，NPN型三极管的发射极为第一开关管121的输出端，NPN型三极管的基极为第一开关管121的控制端。

作为本发明一实施例，复位单元13包括：。

电阻R18、电阻R19、电容C8以及第二开关管131；

电阻R18的一端为复位单元13的输入端，电阻R18的另一端与第二开关管131的控制端连接，第二开关管131的控制端同时与电容C8的一端、电阻R19的一端连接，电容C18的另一端与电阻R19的另一端接地，第二开关管131的输入端为复位单元13的输出端连接，第二开关管131的输出端接地。

作为本发明一优选实施例，第二开关管131可以采用NPN型三极管Q2，该NPN型三极管Q2的集电极为第二开关管131的输入端，NPN型三极管Q2的发射极为第二开关管131的输出端，NPN型三极管Q2基极为第二开关管131的控制端。该第二开关管131还可以采用N型MOS管，该N型MOS管的漏极为第二开关管131的输入端，N型MOS管的源级为第二开关管131的输出端，N型MOS管的栅极为第二开关管131的控制端。

在本发明实施例中，当电源的电流输出正常时，信号放大模块111通过检测电阻R1上的电压获得取样信号，电阻R1将取样电流信号转化为取样电压信号给第一运算放大器U1A进行信号放大，放大倍数可以选择为50倍，其中通过调节电阻R5与电阻R3的比值可以调节放大倍数，第一运算放大器U1A输出一个正比例于输入电压的放大取样信号，并通过电阻R7、电阻R6、电阻R4分压，输出给第一比较器U1B一个分压取样信号，电阻R8与电容C2可进行滤波，第一比较器U1B将该分压取样信号与预设的基准信号Vref进行比较，当分压取样信号的电压小于基准信号Vref的电压时，即电源电流输出正常时，第一比较器U1B输出一个低电压，不对后面的单元进行触发，电源正常工作。

当电源输出电流大于预设的电流时，通过电阻R1检测取样信号，通过第一运算放大器U1A放大后，通过分压模块112分压，输入给第一比较器U1B比较，此时该分压取样信号大于预设的基准信号Vref，因此第一比较器U1B输出一个高电压，通过电阻R16对电容C9充电，进行延迟保护，并且，当电容C9的电压在没有超过稳压管D1的稳压值前，电源的过流信号已解除时(意味着该过流信号可能为冲击电流带来的瞬时过流信号)，即取样信号也相应从大于基准信号变为小于基准信号，则稳压管D1不导通，过流延迟单元11不输出过流保护控制信号控制电源关断，电源正常工作，有效地防止了误操作。

当电容C9的电压在超过稳压管D1的稳压值时，电源的过流信号仍没有被解除时(意味着该过流信号可能为负载异常导致电源输出的非瞬时过流信号)，即所述取样信号持续过流，稳压管D1导通后控制第一开关管121导通，进而触发逻辑处理器U3被触发后，输出一个高电压的关断控制信号使光耦OT1的输入级OT1A导通，控制光耦的输出级OT1B导通，保护维持单元12的输出端被拉低，电源脉宽控制电路3的脉宽信号没有输出，开关管被关闭，电源没有输出，进入保护状态。在电源没有输出期间，电源电压Vcc通过电阻R10对电容C6进行充电，当电容C6的电压超过2/3Vcc时，逻辑处理器U3复位，重新输出一个低电压，电源重新有输出，其中这段从电源关闭到逻辑处理器U3复位后电源重新启动的保护维持时间可以通过设定电阻R10与电容C6的参数设定。复位电路13在收到逻辑处理器U3输出的高电压的关断控制信号后对电容C9进行放电，放电后过流延迟单元11复位，以进行下一保护周期。

当输出过流消失时，第一比较器U1B重新输出一个低电压，电容C9的电压低于D1稳压值，逻辑处理器U3不被触发，电源恢复正常工作。

作为本发明一实施例，可以通过调节电容C9的值，调节延迟保护时间，还可以通过调节电容C6的值调节保护维持时间。

本发明实施例通过过流检测，在电源瞬时过流时进行延迟保护以避免误操作，增强电源寿命，在负载异常等引起的持续过流时，对电源进行关断保护，并在保护维持时间过后自动启动电源工作，其延迟保护时间和保护维持时间均可自行设置，灵活性强，全面地保护电源不受损坏，降低了电源的损坏率，和安全事故的发生几率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种过流保护电路，连接于电源输出取样电路与电源脉宽控制电路之间，其特征在于，所述过流保护电路包括：

过流延迟单元，所述过流延迟单元的输入端与所述电源输出取样电路的输出端连接，所述过流延迟单元的参考端与外部参考信号输出端连接，用于对所述电源输出取样电路输出的取样信号进行过流检测，当所述取样信号过流时，进行延迟保护处理，并当所述取样信号持续过流时，输出过流保护控制信号；

保护维持单元，所述保护维持单元的输入端与所述过流延迟单元的输出端连接，所述保护维持单元的输出端与所述电源脉宽控制电路的控制端连接，用于当接收到所述过流保护控制信号后，在预设的保护时间内输出关断信号，以保护电源；

复位单元，所述复位单元的输入端与所述保护维持单元的关断控制端连接，所述复位单元的输出端与所述过流延迟单元的复位端连接，用于在接收到所述关断信号后上电，对所述过流延迟单元进行复位；

所述复位单元包括：

电阻R18、电阻R19、电容C8以及第二开关管；

所述电阻R18的一端为所述复位单元的输入端，所述电阻R18的另一端与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的控制端同时与所述电容C8的一端、所述电阻R19的一端连接，所述电容C8的另一端与所述电阻R19的另一端接地，所述第二开关管的输入端为所述复位单元的输出端，所述第二开关管的输出端接地；

所述过流延迟单元包括：

信号放大模块，所述信号放大模块的输入端为所述过流延迟单元的输入端，用于对所述取样信号进行放大，输出放大取样信号；

分压模块，所述分压模块的输入端与所述信号放大模块的输出端连接，用于对所述放大取样信号进行分压，输出分压取样信号；

比较模块，所述比较模块的正向输入端与所述分压模块的输出端连接，所述比较模块的反向输入端为所述过流延迟单元的参考端，用于将所述分压取样信号与基准信号比较，进行过流检测，当所述分压取样信号大于所述基准信号时，检测所述取样信号为过流，输出过流检测信号；

延迟保护模块，所述延迟保护模块的输入端与所述比较模块的输出端连接，所述延迟保护模块的输出端为所述过流延迟单元的输出端，所述延迟保护模块的复位端为所述过流延迟单元的复位端，用于当接收到所述过流检测信号时，进行延迟保护处理，并当持续接收到所述过流检测信号时，输出过流保护控制信号。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号放大模块包括：

第一运算放大器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5以及电容C1；

所述电阻R1的一端为所述信号放大模块的输入端与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R1的另一端接地，所述电阻R3的另一端与所述第一运算放大器的反向输入端连接，所述第一运算放大器的正向输入端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电容C1与所述电阻R5并联于所述第一运算放大器的反向输入端与所述第一运算放大器的输出端之间，所述第一运算放大器的输出端为所述信号放大模块的输出端。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述分压模块包括：

电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、以及电容C2；

所述电阻R7的一端为所述分压模块的输入端，所述电阻R7的另一端同时与所述电阻R8的一端和所述电容C2的一端连接，所述电阻R8的另一端和所述电容C2的另一端接地，所述电阻R7的另一端还与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端接地，所述电阻R6与所述电阻R4的公共端为所述分压模块的输出端。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述比较模块包括：

电阻R14、电阻R15以及第一比较器；

所述第一比较器的正向输入端为所述比较模块的正向输入端与所述电阻R15的一端连接，所述第一比较器的输出端为所述比较模块的输出端与所述电阻R15的另一端连接，所述第一比较器的反向输入端与所述电阻R14的一端连接，所述电阻R14的另一端为所述比较模块的反向输入端。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述延迟保护模块包括：

电阻R16、电阻R17、电容C5、电容C9以及稳压管D1；

所述电阻R16的一端为所述延迟保护模块的输入端，所述电阻R16的另一端为所述延迟保护模块的复位端与所述电容C9的一端连接，所述电容C9的另一端接地，所述电阻R16的另一端同时与所述稳压管D1的阴极连接，所述稳压管D1的阳极为所述延迟保护模块的输出端同时与所述电阻R17和所述电容C5的一端连接，所述电阻R17的另一端和所述电容C5的另一端接地。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述保护维持单元包括：

第一开关管、电容C3、电容C4、电容C6、电容C7、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、光耦以及逻辑处理器；

所述第一开关管的控制端为所述保护维持单元的输入端，所述第一开关管的输出端接地，所述第一开关管的输入端与所述逻辑处理器的触发端连接，所述逻辑处理器的触发端同时与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端与所述电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端与所述逻辑处理器的定时端连接，所述逻辑处理器的定时端同时通过所述电容C6接地，所述逻辑处理器的电源端同时与电源电压和所述电容C3连接，所述电容C3的另一端接地，所述逻辑处理器的复位端同时与所述电阻R11的一端和所述电容C4的一端连接，所述电阻R11的另一端与所述逻辑处理器的电源端连接，所述电容C4的另一端接地，所述逻辑处理器的接地端接地，所述逻辑处理器的计数端通过所述电容C7接地，所述逻辑处理器的输出端为所述保护维持单元的关断控制端与所述电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端通过所述电阻R13接地，所述电阻R12的另一端还与所述光耦的高电位输入端连接，所述光耦的低电位输入端接地，所述光耦的高电位输出端为所述保护维持单元的输出端，所述光耦的地电位输出端接地。

7.一种电源电路，其特征在于，所述电源电路的过流保护电路为如权利要求1至6任一项所述的过流保护电路。

8.一种电源，其特征在于，所述电源的电源电路为如权利要求7所述的电源电路。