CN104836196A - 一种延时启动的过流保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种延时启动的过流保护电路,包括受控开关电路、采样电路、控制电路和受控开关电路,控制电路包括比较输出单元和延时单元,比较输出单元和延时单元的输出端均与受控开关电路的控制端连接;比较输出单元用于将采样电路所得采样电压值与预设的第一参考电压进行比较,并在采样电压值高于第一参考电压时控制受控开关电路断开;延时单元用于在采样电压值高于第一参考电压时钳位受控开关电路控制端的电压信号,使受控开关电路断开后采样电压值低于第一参考电压时延长所述受控开关电路的断开时间。该电路的反应迅速、且具有延时功能,即出现过流时使开关电路快速关断且具有一定的恢复时间,具有结构简单、成本低、通用性强的特点。

Description

一种延时启动的过流保护电路
技术领域
[0001] 本发明属于电路设计技术领域,具体涉及一种延时启动的过流保护电路。
背景技术
[0002] 过流保护又叫过载保护,过载就是负荷过大,超过了设备本身的额定负载。过载产生的现象是电流过大,用电设备发热等。线路的长时间过载会降低线路绝缘水平,甚至烧毁设备或者线路,因此相应设备中应采用过流保护电路进行保护,并应在过流保护电路中设定合理的过流阈值。
[0003] 现有技术所公开的过流保护电路,一般包括采样单元、比较单元、控制单元,采样单元用于采样回路实时电流并转换为实时电压,控制单元用于提供过流阈值,比较单元用于比较实时电压和过流电压,当实时电压超过过流电压时,比较单元输出信号给开关电路以指示开关电路切断电路,从而实现过流保护。如中国专利申请号为:CN 2783334Y公开了一种过流检测装置,该装置包括电源、电流采样电阻、负载和输出告警电平的比较器,电流采样电阻与负载串联以采样负载电流,并将采样后的电流转换为电压后送入比较器,以便与参考电压进行比较,当负载电流过流时,输入至比较器的比较电压就会增大,比较器就会输出告警信号。但在该过流保护电路中,当比较器比较电压恢复至过流阈值电压以下时,控制信号又将恢复到原来的状态,不具有延时功能。故有必要提供一种具有延时功能,使电路具有一定的时间进彳丁恢复的电路。
[0004] 如中国专利CN 102064516 A公开了一种过流保护延时启动电路,包括与电子设备相连接的开关元件以及分压电阻、电压侦测电路、脉冲产生电路、RC放电电路及比较电路。该电路实现了过流的延时启动效果,但该延时启动控制回路中包含两个RC充放电回路,当主回路发生过流时存在不能立刻动作的缺陷。因此,有必要提供一种具有延时功能,且当电路发生过流现象时能够快速反应的电路。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种延时启动的过流保护电路,具有延时启动功能,且当电路发生过流现象时能够快速反应。
[0006] 为了实现以上目的,本发明所采用的技术方案是:一种延时启动的过流保护电路,包括用于与用电设备串联的受控开关电路和采样电路,所述采样电路的信号输出端与控制电路连接,所述控制电路的输出端与受控开关电路的控制端连接,所述控制电路包括比较输出单元和延时单元,比较输出单元和延时单元的输出端均与受控开关电路的控制端连接;比较输出单元用于将采样电路所得采样电压值与预设的第一参考电压进行比较,并在采样电压值高于第一参考电压时控制受控开关电路断开;延时单元用于在采样电压值高于第一参考电压时钳位受控开关电路控制端的电压信号,使受控开关电路断开后采样电压值低于第一参考电压时延长所述受控开关电路的断开时间。
[0007] 所述受控开关电路包括顺次连接的光耦OPl和电子开关K1,光耦的输入端与比较输出单元和延时单元的输出端连接,光耦的输出端与电子开关的控制端连接。
[0008] 所述延时单元包括顺次相连的RC电路和比较电路,所述RC电路的输入端与比较输出单元的输出端连接,比较电路的输出端与受控开关电路的控制端连接;所述RC电路用于在采样电压值高于第一参考电压时通过比较输出单元的输出信号进行充电,同时比较电路输出用于控制受控开关电路断开的控制信号;且所述RC电路在受控开关电路断开后采样电压值低于第一参考电压时进行放电,以使比较电路持续输出用于控制受控开关电路断开供电回路的控制信号,直至RC电路的放电电压小于第一参考电压时,通过比较电路控制所述受控开关电路重新导通。
[0009] 所述比较电路包括第二比较器U2,U2的同相输入端与RC电路的输出端连接,其反相输入端与第一参考电压连接,其输出端与受控开关电路的控制端连接。
[0010] 所述RC电路包括并联的电阻Rl和电容Cl。
[0011] 所述比较输出单元包括第一比较器Ul,Ul的同相输入端与采样电路的采样电压值连接,其反相输入端与第一参考电压相连,Ul的输出端分别与受控开关电路的控制端和延时单元的输入端连接。
[0012] 所述比较输出单元与受控开关电路之间设有防反二极管D1。
[0013] 所述比较输出单元与延时单元之间设有防反二极管D2。
[0014] 所述延时单元与受控开关电路之间设有防反二极管D3。
[0015] 本发明延时启动的过流保护电路利用受控开关电路控制端并联的比较输出单元和延时单元共同控制受控开关电路的通断,当采样电压值高于第一参考电压时,比较输出子单元和延时单元均输出过流指示信号指示断开电路;比较输出单元输出控制手控开关电路断开的电平信号翻转时,延时单元使受控开关电路断开后采样电压值低于第一参考电压时延长受控开关电路的断开时间。该电路的反应迅速、且具有延时功能,即出现过流时使开关电路快速关断且具有一定的恢复时间,具有结构简单、成本低、通用性强的特点。
附图说明
[0016] 图1为本发明的原理框图;
[0017] 图2为本发明实施例的电路图。
具体实施方式
[0018] 下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
[0019] 如图1所示为本发明延时启动的过流保护电路的原理框图,由图可知,该电路包括用于与用电设备串联的受控开关电路和采样电路,用电设备的供电端与电源连接;采样电路的信号输出端与控制电路连接,控制电路的输出端与受控开关电路的控制端连接,该控制电路包括比较输出单元和延时单元,比较输出单元和延时单元的输出端均与受控开关电路的控制端连接;比较输出单元用于将采样电路所得采样电压值与预设的第一参考电压进行比较,并在采样电压值高于第一参考电压时控制受控开关电路断开;延时单元用于在采样电压值高于第一参考电压时钳位受控开关电路控制端的电压信号,使受控开关电路断开后采样电压值低于第一参考电压时延长所述受控开关电路的断开时间。
[0020] 如图2所示,本实施例的采样电路包括采样电阻Rs,用于对流经供电回路的电流进行采样,并输出采样电流的采样电压值,该采样电路可以根据需求选择电组采样、电感采样、霍尔采样等。
[0021] 受控开关电路用于接收控制电路的过流指示信号断开电路,当供电回路出现过流时切断电路输出。本实施例的受控开关电路包括顺次连接的光耦OPl和电子开关Kl,OPl的输入端与比较输出单元和延时单元的输出端连接,OPl的输出端与Kl的控制端连接,这里的电子开关可以根据需求选择三极管、继电器、MOSFET等。光耦OPl的第一输入端和第一输出端均与VCC连接,其第二输入端通过限流电阻R2接GND,第二输出端通过限流电阻R3接GND。Kl的第一端与用电设备相连接,第二端通过电阻Rs接GND,其控制端用于控制第一端与第二端的通断。当然,受控开关电路的结构不局限于此,也可以不要用于驱动的光耦,只选用符合使用要求的电子开关。
[0022] 比较输出单元包括第一比较器Ul,Ul的同相输入端与采样电路的采样电压值Vs连接,其反相输入端与第一参考电压Vrefl相连,Ul的输出端分别通过防反二极管Dl和D2与受控开关电路的控制端和延时单元的输入端连接。本实施例的第一参考电压Vrefl由电源端VCC提供,且Vrefl小于第一比较器Ul输出的高电平、大于其输出的低电平。
[0023] 本实施例的延时单元包括顺次相连的RC电路和比较电路,RC电路的输入端与比较输出单元的输出端连接,比较电路的输出端与受控开关电路的控制端连接;RC电路包括并联的电阻Rl和电容Cl,该RC电路用于在采样电压值Ns高于第一参考电压Vrefl时通过比较输出单元的输出信号进行充电,同时比较电路输出用于控制受控开关电路断开的控制信号;且RC电路在受控开关电路断开后采样电压值Vs低于第一参考电压Vrefl时进行放电,以使比较电路持续输出用于控制受控开关电路断开供电回路的控制信号,直至RC电路的放电电压小于第一参考电压时,通过比较电路控制受控开关电路重新导通。
[0024] 比较电路包括第二比较器U2,U2的同相输入端与RC电路的输出端连接,其反相输入端与第一参考电压Vrefl连接,其输出端与受控开关电路的控制端连接。
[0025] 另外,延时单元与受控开关电路之间设有防反二极管D3。
[0026] 本发明过流保护电路的工作原理和过程如下:
[0027] 当电路正常使用时,Ul将采样电阻Rs的采样电压值Vs与第一参考电压Vrefl进行比较,当采样电阻Rs的电压值Vs小于第一参考电压Vref I时,表明用电设备中的电流正常,Ul输出端输出的低电平分别通过Dl、D2至OPl及U2的输入端,由于Vrefl大于Ul输出的低电平,则U2也输出低电平通过D3至OPl的输入端,也就是说当电流正常时,比较输出单元和延时单元均输出低电平至受控开关电路的控制端,故光耦OPl输入第二端为低电平,此时OPl输入端导通从而使其输出端也导通,OPl输出第二端为高电平,Kl导通。
[0028] 当电路出现过流时,采样电阻Rs的电压值Vs大于第一参考电压Vref I,Ul输出端输出的高电平分别通过D1、D2至OPl及U2的输入端,该高电平一方面控制光耦OPl输入端断开,从而断开其输出端,OPl输出第二端为低电平,Kl断开。另一方面,Ul输出端的高电平对RC电路充电,且此时U2正相输出端的高电平大于Vrefl,则U2也输出高电平至光耦OPl的输入端,最终使Kl断开。
[0029] 当受控开关电路断开后,用电设备中电流为零,虽然此时Ul输出端为低电平,但RC电路两端电压高于第一参考电压Vrefl,U2输出高电平;此时RC电路持续放电一定时间,也就是说延时单元中的比较电路保持输出高电平一定时间,控制受控开关电路保持关断;直至RC回路放电导致U2正相输出端电压低于第一参考电压Vrefl时,U2输出端输出低电平,该低电平通过D3至光耦OPl输入端使其导通,进而使其输出端导通,OPl输出端第二端为高电平,Kl开通,供电回路重新导通。
[0030] 本发明中的延时单元与比较输出单元的输出端导通用于感知受控开关电路的断开信号,并对RC电路充电,当然延时单元也可以不与比较输出单元的输出连接,而采用其他的方式实现,例如再增加一个检测受控开关通断的采样信号和对RC充电的电源,这里的实现方式很多,不再一一列举。
[0031] 以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想,不能以此限制本发明,对于本领域的技术人员,凡是依据本发明的思想,对本发明进行修改或者等同替换,在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种延时启动的过流保护电路,包括用于与用电设备串联的受控开关电路和采样电路,所述采样电路的信号输出端与控制电路连接,所述控制电路的输出端与受控开关电路的控制端连接,其特征在于:所述控制电路包括比较输出单元和延时单元,比较输出单元和延时单元的输出端均与受控开关电路的控制端连接;比较输出单元用于将采样电路所得采样电压值与预设的第一参考电压进行比较,并在采样电压值高于第一参考电压时控制受控开关电路断开;延时单元用于在采样电压值高于第一参考电压时钳位受控开关电路控制端的电压信号,使受控开关电路断开后采样电压值低于第一参考电压时延长所述受控开关电路的断开时间。
2.根据权利要求1所述的延时启动的过流保护电路,其特征在于:所述受控开关电路包括顺次连接的光耦OPl和电子开关K1,光耦的输入端与比较输出单元和延时单元的输出端连接,光耦的输出端与电子开关的控制端连接。
3.根据权利要求1所述的延时启动的过流保护电路,其特征在于:所述延时单元包括顺次相连的RC电路和比较电路,所述RC电路的输入端与比较输出单元的输出端连接,比较电路的输出端与受控开关电路的控制端连接;所述RC电路用于在采样电压值高于第一参考电压时通过比较输出单元的输出信号进行充电,同时比较电路输出用于控制受控开关电路断开的控制信号;且所述RC电路在受控开关电路断开后采样电压值低于第一参考电压时进行放电,以使比较电路持续输出用于控制受控开关电路断开供电回路的控制信号,直至RC电路的放电电压小于第一参考电压时,通过比较电路控制所述受控开关电路重新导通。
4.根据权利要求3所述的延时启动的过流保护电路,其特征在于:所述比较电路包括第二比较器U2,U2的同相输入端与RC电路的输出端连接,其反相输入端与第一参考电压连接,其输出端与受控开关电路的控制端连接。
5.根据权利要求3所述的延时启动的过流保护电路,其特征在于:所述RC电路包括并联的电阻Rl和电容Cl。
6.根据权利要求1所述的延时启动的过流保护电路,其特征在于:所述比较输出单元包括第一比较器Ul,Ul的同相输入端与米样电路的米样电压值连接,其反相输入端与第一参考电压相连,Ui的输出端分别与受控开关电路的控制端和延时单元的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的延时启动的过流保护电路,其特征在于:所述比较输出单元与受控开关电路之间设有防反二极管Dl。
8.根据权利要求1所述的延时启动的过流保护电路,其特征在于:所述比较输出单元与延时单元之间设有防反二极管D2。
9.根据权利要求1所述的延时启动的过流保护电路,其特征在于:所述延时单元与受控开关电路之间设有防反二极管D3。
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