CN103441482A

CN103441482A - 一种精确限流的电流监测电路

Info

Publication number: CN103441482A
Application number: CN2013103327025A
Authority: CN
Inventors: 王凯; 王英武; 王云; 王俊峰; 熊国兴
Original assignee: 771 Research Institute of 9th Academy of CASC
Current assignee: 771 Research Institute of 9th Academy of CASC
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明公开了一种精确限流的电流监测电路，包括运算放大器，其同向输入端、反向输入端两个输入端口分别串联有相对称的电阻；运算放大器的反向输入端通过电阻R1、电阻C1串联至运算放大器的输出端，运算放大器的所串联的对称电阻还接地；电感L1和电容CL构成输出滤波回路，电容CL上并联负载RL，负载RL串联反馈电阻Rf，反馈电阻Rf串联接到运算放大器am1的正向输入端；反馈电阻Rf对输出滤波回路电流变化信号进行采样，所采样到的信号转换为电压信号输入到运算放大器的同向输入端。本发明直接检测输出电流信号，该信号通过电阻转变为电压信号，与基准电压比较，通过运算放大器输出翻转，使得使能端电平拉低，实现短路保护。

Description

一种精确限流的电流监测电路

技术领域

本发明属于电源输出短路或过流状态的保护技术领域，涉及一种精确限流的电流监测电路。

背景技术

目前电源短路保护实现方法主要为前级输入电流采样保护。

前级输入电流采样保护是一种对输入过功率的保护方法。如图1中所示线路，它通过采集主变压器初级峰值电流信号来实现对PWM控制器的输出控制。当输入线路中电流过大时，即峰值电流检测信号大于1V时，电流检测比较器将输出高电平，从而导致U1（或门）输出为高电平，从而使得三极管N1导通，以至输出拉低为0，Q1管无法导通，最终实现关断整个线路。该方法主要应用于UCC1843系列控制器中，特点是线路简单，响应速度快。由于检测前级电流，当输入电压增大时，短路保护功耗将成倍增加，且不能实现输出电流的精确限流保护。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种精确限流的电流监测电路，通过精确采样电源模块的输出电流，对电流采样信号进行实时检测，当出现输出过流或短路时启动保护，实现输出精确限流。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种精确限流的电流监测电路，包括运算放大器，其同向输入端、反向输入端两个输入端口分别串联有相对称的电阻，所串联的电阻由电压源端口通过限流电阻R3和稳压管Vz1提供电压；运算放大器的反向输入端通过电阻R1、电阻C1串联至运算放大器的输出端，运算放大器的所串联的对称电阻还接地；电感L1和电容CL构成输出滤波回路，电容CL上并联负载RL，负载RL串联反馈电阻Rf，反馈电阻Rf串联接到运算放大器am1的正向输入端；反馈电阻Rf对输出滤波回路电流变化信号进行采样，所采样到的信号转换为电压信号输入到运算放大器的同向输入端；

初始状况时，运算放大器同向输入端比反向输入端电压高，输出为高电平；当输出电流过大，反馈电阻Rf端采样的电流信号输入到运算放大器的同向输入端后，使得运算放大器同相端的电压信号低于运算放大器的反向输入端的电压信号，运算放大器输出为低电平，导致使能端拉低，对线路回路提供限流保护。

所述的运算放大器的同向输入端、反向输入端两个输入端口分别串联有电阻R2和电阻R5、电阻R4和电阻R6，构成形成对称结构；其中电阻R2、电阻R4都接在稳压管Vz1上，外接由电压源端口通过限流电阻R3和稳压管Vz1为电阻R2、电阻R4提供恒定电压。

所述的电阻R2和电阻R5的串联分压为运算放大器的反向输入端提供电压值，电阻R4和电阻R6的串联分压为运算放大器的同相输入端提供电压值。

所述的反馈电阻Rf通过电阻R6串联接到运算放大器的正向输入端，运算放大器的正向输入端再通过电阻R4串联稳压管Vz1上；稳压管Vz1通过电阻R3连接电压源端口，稳压管Vz1通过电阻R2连接运算放大器的反向输入端，运算放大器的反向输入端还接电阻R5后接地。

通过调节电阻R2和电阻R5，电阻R4和电阻R6阻值，设置过流保护线路的限流值。

所述的反馈电阻采集到的信号为负的电压信号，通过电阻R5叠加到运算放大器的同相输入端。

所述通过设置运算放大器的同相输入端和反相输入端的初始电压，实现整个线路的精确限流。

所述通过设置电阻R2和电阻R5、电阻R4和电阻R6的阻值来设置运算放大器的同相输入端和反相输入端的初始电压。

所述的负载RL的一端还接地。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的精确限流的电流监测电路，可通过调整分压电阻的比例来满足用户不同限流点的要求。同时由于运算放大器同相、反相端信号取自同一电压源，避免了电压漂移对限流点的影响。由于短路状态下基准电压直接由输出电压控制，大大简化了线路，降低了电路组装密度。

同其它过流保护线路相比，本发明直接检测输出电流信号，该信号通过电阻转变为电压信号，与基准电压比较，通过运算放大器输出翻转，使得使能端电平拉低，实现短路保护。

本发明提供的精确限流的电流监测电路，该方法在抗辐照DC/DC变换器LHDCD1003R3SRH电路中应用，实现了输出电流精确限流保护，其限流点可在100%到145%之间任意调节，高低温下参数基本一致。

附图说明

图1为常见的电流采样保护电路的示意图；

图2为本发明的精确限流的电流监测电路的示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图2，本发明提供的精确限流的电流监测电路，包括运算放大器am1，其同向输入端、反向输入端两个输入端口分别串联有相对称的电阻，所串联的电阻由电压源端口001通过限流电阻R3和稳压管Vz1提供电压；运算放大器am1的反向输入端通过电阻R1、电阻C1串联至运算放大器am1的输出端002，运算放大器am1的所串联的对称电阻还接地；电感L1和电容CL构成输出滤波回路，电容CL上并联负载RL，负载RL串联反馈电阻Rf，反馈电阻Rf串联接到运算放大器am1的正向输入端；反馈电阻Rf对输出滤波回路电流变化信号进行采样，所采样到的信号转换为电压信号输入到运算放大器am1的同向输入端；

初始状况时，运算放大器am1同向输入端比反向输入端电压高，输出为高电平；当输出电流过大，反馈电阻Rf端采样的电流信号输入到运算放大器am1的同向输入端后，使得运算放大器am1同相端的电压信号低于运算放大器am1的反向输入端的电压信号，运算放大器am1输出为低电平，导致使能端拉低，对线路回路提供限流保护。

具体的，如图2所示，端口001为电压源输入端，端口002为输出端（使能端），端口003和004为常见的功率回路的输出端，am1为运算放大器。其中，输出回路由电感L1和电容CL构成输出滤波回路，在输出滤波电容CL上并联负载RL，然后负载RL串联反馈电阻Rf（Rf为精密电阻）。电阻Rf与电阻R6串联接到运算放大器am1的正向输入端，运算放大器的正向输入端再并电阻R4，电阻R4串联稳压管D1上；D1分别串联电阻R2、电阻R3，电阻R3另一端连至001端口，电阻R2接到运算放大器am1的反向输入端，运算放大器am1的反向输入端再接电阻R5后接地，运算放大器am1的反向输入端通过电阻R1、电阻C1串联至运算放大器am1的输出端002。

下面给出用于抗辐照DC/DC变换器产品LHDCD1003R3SRH的实施例（实现输出精确限流保护），其中，运算放大器am1的同、反向两个输入端口通过电阻R2和电阻R5、电阻R4和电阻R6的串联形成对称结构（电阻R2和电阻R5串联分压为运算放大器反向输入端提供一电压值，电阻R4和电阻R6串联分压为运算放大器同相输入端提供一电压值），其中电阻R2、电阻R4都接在稳压管Vz1上，外接由电压源端口001通过限流电阻R3和稳压管Vz1为电阻R2、电阻R4提供一恒定电压；另外电阻Rf为输出高精度采样电阻，该电阻直接串联在输出回路中，对输出电流变化信号进行采样。采样到的信号（实为电压信号）通过电阻R6将电压信号叠加到运算放大器am1的正向输入端。通过调节R2和R5，R4和R6阻值给电路设置过流保护线路的限流值（最大电流）。

初始状况为运算放大器am1同向输入端比反向输入端电压高，所以运算放大器am1输出为高电平；当输出电流过大（甚至短路），电阻Rf端采样的电流信号（实质上采到的为负的电压信号）通过电阻R5叠加到运放同相输入端，使得运放同相端的电压信号低于运算放大器的方向输入端的电压信号，以致运算放大器输出为低电平，然后导致使能端拉低，以致整个线路禁止工作，以实现整个线路的限流保护。

通过设置分压电阻R2和R5、R4和R6的阻值来设置运算放大器的同相和反相输入端的初始电压来实现整个线路的精确限流。

本发明提供的精确限流的电流监测电路，可通过调整分压电阻的比例来满足用户不同限流点的要求。同时由于运放同相、反相端信号取自同一电压源，避免了电压漂移对限流点的影响。由于短路状态下基准电压直接由输出电压控制，大大简化了线路，降低了电路组装密度。

该方法在抗辐照DC/DC变换器LHDCD1003R3SRH电路中应用，实现了输出电流精确限流保护，其限流点可在100%到145%之间任意调节，高低温下参数基本一致。如表1所示的精确限流情况。

表1 实施例中精确限流情况

Claims

1.一种精确限流的电流监测电路，其特征在于，包括运算放大器（am1），其同向输入端、反向输入端两个输入端口分别串联有相对称的电阻，所串联的电阻由电压源端口（001）通过限流电阻R3和稳压管Vz1提供电压；运算放大器（am1）的反向输入端通过电阻R1、电阻C1串联至运算放大器（am1）的输出端（002），运算放大器（am1）的所串联的对称电阻还接地；电感L1和电容CL构成输出滤波回路，电容CL上并联负载RL，负载RL串联反馈电阻Rf，反馈电阻Rf串联接到运算放大器am1的正向输入端；反馈电阻Rf对输出滤波回路电流变化信号进行采样，所采样到的信号转换为电压信号输入到运算放大器（am1）的同向输入端；

初始状况时，运算放大器（am1）同向输入端比反向输入端电压高，输出为高电平；当输出电流过大，反馈电阻Rf端采样的电流信号输入到运算放大器（am1）的同向输入端后，使得运算放大器（am1）同相端的电压信号低于运算放大器（am1）的反向输入端的电压信号，运算放大器（am1）输出为低电平，导致使能端拉低，对线路回路提供限流保护。

2.如权利要求1所述的精确限流的电流监测电路，其特征在于，所述的运算放大器（am1）的同向输入端、反向输入端两个输入端口分别串联有电阻R2和电阻R5、电阻R4和电阻R6，构成形成对称结构；其中电阻R2、电阻R4都接在稳压管Vz1上，外接由电压源端口（001）通过限流电阻R3和稳压管Vz1为电阻R2、电阻R4提供恒定电压。

3.如权利要求2所述的精确限流的电流监测电路，其特征在于，所述的电阻R2和电阻R5的串联分压为运算放大器（am1）的反向输入端提供电压值，电阻R4和电阻R6的串联分压为运算放大器（am1）的同相输入端提供电压值。

4.如权利要求1所述的精确限流的电流监测电路，其特征在于，所述的反馈电阻Rf通过电阻R6串联接到运算放大器（am1）的正向输入端，运算放大器的正向输入端再通过电阻R4串联稳压管Vz1上；稳压管Vz1通过电阻R3连接电压源端口（001），稳压管Vz1通过电阻R2连接运算放大器（am1）的反向输入端，运算放大器（am1）的反向输入端还接电阻R5后接地。

5.如权利要求3或4所述的精确限流的电流监测电路，其特征在于，通过调节电阻R2和电阻R5，电阻R4和电阻R6阻值，设置过流保护线路的限流值。

6.如权利要求3或4所述的精确限流的电流监测电路，其特征在于，所述的反馈电阻采集到的信号为负的电压信号，通过电阻R5叠加到运算放大器（am1）的同相输入端。

7.如权利要求3或4所述的精确限流的电流监测电路，其特征在于，通过设置运算放大器（am1）的同相输入端和反相输入端的初始电压，实现整个线路的精确限流。

8.如权利要求7所述的精确限流的电流监测电路，其特征在于，通过设置电阻R2和电阻R5、电阻R4和电阻R6的阻值来设置运算放大器（am1）的同相输入端和反相输入端的初始电压。

9.如权利要求1所述的精确限流的电流监测电路，其特征在于，所述的负载RL的一端还接地。