CN105470910B - 一种延时保护及自动复位电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种延时保护及自动复位电路。该电路中故障发生与恢复识别子电路包括第一信号输入端、第二信号输入端和故障发生识别信号输出端，通过故障发生识别信号输出端输出故障发生识别信号至故障信号发生子电路；故障信号发生子电路在接收到故障发生识别信号后通过故障信号输出端输出故障信号至延时保护子电路；延时保护子电路接收故障信号，在故障信号有效时，延时预设的时间后通过保护信号输出端输出保护信号，并将保护信号输出至延时复位子电路，并在接收故障清除信号后清除所述故障信号；延时复位子电路接收保护信号，通过故障清除信号输出端延时输出故障清除信号。本发明实现采用模拟电路检测故障及自动复位，满足航空产品的特殊要求。

Description

一种延时保护及自动复位电路

技术领域

本发明实施例涉及电源技术，尤其涉及一种延时保护及自动复位电路。

背景技术

在电源变换器或类似产品中，需要设计各种故障保护功能，以防止产品发生严重损坏或危害其它与之相关联的设备。

例如，有些保护需要设计为当故障发生时保护锁定，即故障消除后产品仍处于保护状态，如输出过压保护。而有一些保护功能则需要设计为保护可恢复，即故障消除后产品退出保护状态，如输出欠压保护。由于某些保护功能是一种自然正反馈机理，如输出欠压保护，保护发生后，即使故障源清除，输出仍会一直处于欠压状态，无法退出保护，因此需要设计复位电路清除保护信号。目前，一般产品中采用软件技术或数字电路来实现故障保护功能设计。这种设计对于某些要求减少或避免使用数字电路或信号通信的特殊要求的领域，如具有适航要求的航空产品，则难于应用。

发明内容

本发明提供一种延时保护及自动复位电路，以实现不采用数字电路或软件技术的方式达到电源的延时保护及自动复位的目的，满足航空产品的特殊要求。

第一方面，本发明实施例提供了一种延时保护及自动复位电路，包括：故障发生与恢复识别子电路、故障信号发生子电路、延时保护子电路和延时复位子电路；

所述故障发生与恢复识别子电路包括用于输入参数检测信号的第一信号输入端、用于输入基准电压信号的第二信号输入端和故障发生识别信号输出端，用于在根据所述参数检测信号和基准电压信号确认发生故障时，通过所述故障发生识别信号输出端输出故障发生识别信号至故障信号发生子电路；

所述故障信号发生子电路包括故障发生识别信号输入端和故障信号输出端，所述故障发生识别信号输入端与所述故障发生与恢复识别子电路的故障发生识别信号输出端电连接，用于在接收到所述故障发生识别信号后通过故障信号输出端输出故障信号至延时保护子电路；

所述延时保护子电路包括故障信号输入端、故障清除信号输入端和保护信号输出端，所述故障信号输入端与所述故障信号发生子电路电连接，用于接收所述故障信号，所述保护信号输出端用于在所述故障信号有效时，延时预设的时间后输出保护信号至延时复位子电路，所述故障清除信号输入端与所述延时复位子电路电连接，用于在接收故障清除信号后清除所述故障信号；

所述延时复位子电路包括保护信号输入端和故障清除信号输出端，所述保护信号输入端与所述延时保护子电路电连接，用于接收所述保护信号，延时预设的时间后通过故障清除信号输出端输出故障清除信号。

本发明通过故障发生与恢复识别子电路获取参数检测信号和基准电压信号，输出故障发生识别信号至故障信号发生子电路，并通过故障信号发生子电路生成故障信号输出至延时保护子电路；在所述故障信号有效时，通过延时保护子电路延时预设的时间后输出保护信号至延时复位子电路，延时复位子电路延时预设的时间后向所述延时保护子电路输出故障清除信号，以清除所述故障信号。本发明解决采用数字电路或软件技术实现故障保护功能达不到某些具有特殊要求的领域的使用要求的问题，实现采用模拟电路检测故障，进行延时保护，经过延时一段时间后自动复位保护信号，并当故障消除后，保护信号被永久复位直至再次发生故障的功能，满足航空产品的特殊要求。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种延时保护及自动复位电路的结构框图；

图2是本发明实施例二中的一种延时保护及自动复位电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种延时保护及自动复位电路的结构框图，具体包括：故障发生与恢复识别子电路110、故障信号发生子电路120、延时保护子电路130和延时复位子电路140。

所述故障发生与恢复识别子电路110包括用于输入参数检测信号的第一信号输入端、用于输入基准电压信号的第二信号输入端和故障发生识别信号输出端，用于在根据所述参数检测信号和基准电压信号的逻辑电平的比较结果确认发生故障时，通过所述故障发生识别信号输出端输出故障发生识别信号至故障信号发生子电路120。例如，当所述参数检测信号的电压低于基准电压信号的电压时，所述故障发生与恢复识别子电路110输出低电平，确认待检测电路发生故障，通过故障发生识别信号输出端输出故障发生识别信号至故障信号发生子电路120。

所述故障信号发生子电路120包括故障发生识别信号输入端和故障信号输出端，所述故障发生识别信号输入端与所述故障发生与恢复识别子电路110的故障发生识别信号输出端电连接，用于在接收到所述故障发生识别信号后通过故障信号输出端输出故障信号至延时保护子电路130。

所述延时保护子电路130包括故障信号输入端、故障清除信号输入端和保护信号输出端，所述故障信号输入端与所述故障信号发生子电路120电连接，用于接收所述故障信号，所述保护信号输出端用于在所述故障信号有效时，延时预设的时间后通过保护信号输出端输出保护信号至待检测电路，并将所述保护信号输出至延时复位子电路140，所述故障清除信号输入端与所述延时复位子电路140电连接，用于在接收故障清除信号后清除所述故障信号。

所述延时复位子电路140包括保护信号输入端和故障清除信号输出端，所述保护信号输入端与所述延时保护子电路130电连接，用于接收所述保护信号，延时预设的时间后通过故障清除信号输出端输出故障清除信号至延时保护子电路130。

该延时保护及自动复位电路的工作原理：故障发生与恢复识别子电路110接收到所述参数检测信号和所述基准电压信号，通过比较确定所述参数检测信号的电压低于所述基准电压信号的电压时，认为待检测电路有故障发生。通过故障发生与恢复识别子电路110的故障发生识别信号输出端输出有效的故障发生识别信号至故障信号发生子电路120的故障发生识别信号输入端。通过故障信号发生子电路120输出故障信号至延时保护子电路130的故障信号输入端。延时保护子电路130接收到故障信号，通过内部的延时子电路延时预设的时间后输出保护信号至待检测电路，并将保护信号输出至延时复位子电路140的保护信号输入端。延时复位子电路140接收到保护信号，通过内部的延时子电路延时预设的时间后输出故障清除信号至延时保护子电路130的故障清除信号输入端以清除故障信号发生子电路120输入至延时保护子电路130的故障信号。若故障信号仍然有效，则重复上述操作向待检测电路输出保护信号。当故障信号无效后，通过延时保护子电路130的内部延时子电路延时预设的时间后，清除保护信号，由保护状态自动恢复至正常状态。

本实施例的技术方案，通过故障发生与恢复识别子电路获取参数检测信号和基准电压信号，输出故障发生识别信号至故障信号发生子电路，并通过故障信号发生子电路生成故障信号输出至延时保护子电路；在所述故障信号有效时，通过延时保护子电路延时预设的时间后输出保护信号至延时复位子电路，延时复位子电路延时预设的时间后向所述延时保护子电路输出故障清除信号，以清除所述故障信号，若故障仍然存在，则重复执行上述过程。本发明解决采用数字电路或软件技术实现故障保护功能达不到某些具有特殊要求的领域的使用要求的问题，实现采用模拟电路检测故障，进行延时保护，经过延时一段时间后自动复位保护信号，并当故障消除后，保护信号被永久复位直至再次发生故障的功能，满足航空产品的特殊要求。

实施例二

图2是本发明实施例二中的一种延时保护及自动复位电路的电路原理图。本实施例的技术方案在实施例一的基础上优选的对各个子电路的电路连接作进一步说明。所述延时保护及自动复位电路，包括故障发生与恢复识别子电路210、故障信号发生子电路220、延时保护子电路230和延时复位子电路240。

其中，故障发生与恢复识别子电路210包括第十电阻R10、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一二极管D1和第四电压比较器U4；

第二信号输入端通过第十电阻R10与第四电压比较器U4的同相输入端电连接，第一信号输入端通过第十四电阻R14与第四电压比较器U4的反相输入端电连接，第四电压比较器U4的输出端与故障信号发生子电路220的故障发生识别信号输入端(电阻R9与电阻R6的公共端)电连接，第四电压比较器U4与第十四电阻R14连接的一端串联第十三电阻R13后接地，第十三电阻R13和第十四电阻R14构成电阻分压网络，将参数检测信号Sense对地电压分压后接入到第四电压比较器U4的同相输入端。且第四电压比较器U4与第十四电阻R14连接的一端串联第一二极管D1和第十二电阻R12后连接第四电压比较器U4的输出端。第一二极管D1与第十二电阻R12构成正反馈网络，在待检测电路正常时，参数检测信号Sense的电压大于参考电压信号Vref的电压，第一二极管D1导通使第十二电阻R12与第十三电阻R13并联减小分压，使参数检测信号Sense对地电压分压后接入到第四电压比较器U4的同相输入端的电压增大。

故障信号发生子电路220包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第八电阻R8、第九电阻R9、第三电容C3和第三电压比较器U3；

第六电阻R6的一端与直流电源Vss电连接，另一端串联第三电容C3后接地，第六电阻R6与第三电容C3的公共端串联第九电阻R9后连接第三电压比较器U3的反相输入端；第六电阻R6和第三C3构成阻容滤波器，对第四电压比较器U4的输出信号进行退耦处理后通过第九电阻R9输入至第三电压比较器U3的反相输入端。第四电阻R4的一端与直流电源Vss电连接，另一端串联第五电阻R5后接地，第四电阻R4与第五电阻R5的公共端与第三电压比较器U3的同相输入端电连接；第四电阻R4和第五电阻R5构成电阻分压网络，对直流电源Vss的电压进行分压后输入到第三电压比较器U3的同相输入端，作为第三电压比较器U3的反相输入端输入的故障发生识别信号的参考电压。第三电压比较器U3的输出端串联第八电阻R8后与直流电源Vss电连接。

延时保护子电路230包括第二电阻R2、第三电阻R3、第十一电阻R11、第十六电阻R16、第二电容C2、场效应管Q1、第三二极管D3、第四二极管D4和第二电压比较器U2；

第八电阻R8的一端与直流电源Vss电连接，另一端串联第二电容C2后接地，所述第八电阻R8和所述第二电容C2的公共端与第二电压比较器U2的同相输入端连接；所述第三电阻R3的一端与直流电源Vss电连接，另一端串联第十六电阻R16后接地，所述第三电阻R3与所述第十六电阻R16的公共端与所述第二电压比较器U2的反相输入端电连接；所述第十一电阻R11串联所述场效应管Q1的源极或漏极，所述场效应管Q1与所述第十一电阻R11并联与所述第十六电阻R16的两端；所述场效应管Q1的栅极通过第四二极管D4连接所述第二电压比较器U2的输出端，所述第二电压比较器U2的输出端通过第三二极管D3输出保护信号，且所述第二电压比较器U2的输出端与延时复位子电路240的保护信号输入端电连接，所述第二电压比较器U2的输出端串联第二电阻R2后与直流电源Vss电连接。例如，所述场效应管为N沟道增强型金属-氧化物-半导体MOS场效应管，MOS管的源极接地，MOS管的栅极与源极之间串联第十七电阻R17，MOS管的栅极与所述第四二极管D4之间串联第十五电阻R15。

延时复位子电路240包括第一电阻R1、第七电阻R7、第一电压比较器U1、第一电容C1和第二二极管D2；

第四电阻R4的一端与直流电源Vss电连接，另一端串联第五电阻R5后接地，第四电阻R4与所述第五电阻R5的公共端与第一电压比较器U1的同相输入端连接，第一电压比较器U1的同相输入端连接至由第四电阻R4和第五电阻R5构成的串联分压网络，由分压值提供参考电压信号。第一电压比较器U1的反相输入端通过第一电阻R1与保护信号输入端(第二电压比较器U2的同相输入端)电连接，第一电压比较器U1与第一电阻R1的公共端通过第一电容C1接地；第二二极管D2与第七电阻R7串联后并联于第一电阻R1的两端，第一电压比较器U1的输出端与延时保护子电路230的故障清除信号输入端(第二电压比较器U2的同相输入端)电连接。

本电路的工作原理：在待检测电路处于正常稳态情况下，参数检测信号Sense信号电压经过第十三电阻R13和第十四电阻R14分压后输入第四电压比较器U4的同相输入端。第四电压比较器U4的同相输入端的输入电压高于反相输入端的基准电压Vref，第四电压比较器U4输出端输出为高电平，输出电压等于直流电源Vss电压。此时，第一二极管D1截止，第一二极管D1和第十二电阻R12构成的正反馈回路不起作用。第三电压比较器U3反相输入端电压高于同相输入端电压，第三电压比较器U3输出端为低电平，第二电容C2上留存电荷将被释放，第二电压比较器U2的同相输入端为低电平，第二电压比较器U2的同相输入电压将低于反相输入端电压。因此，第二电压比较器U2输出端输出电压为低电平，第三二极管D3截止，输出保护信号Protect处于高阻模式，无电压信号输出至待检测电路。同时，第四二极管D4截止使场效应管Q1(MOS管)截止，第二电压比较器U2反相输入端电压为第三电阻R3和第R16对直流电源Vss的分压电压。第二电压比较器U2输出端电压为低电平还会使第一电容C1的电荷通过第一R1和第二二极管D2和第七电阻R7的并联支路放电且维持低电平，使第一比较器U1的反相输入端电压低于同相输入端电压，第一电压比较器U1输出端保持高阻状态。

在待检测电路发生故障情况下，参数检测信号Sense信号电压经过第十三电阻R13和第十四电阻R14分压后到第四电压比较器U4同相输入端电压低于反相输入端输入的基准电压Vref，第四电压比较器U4输出端将内部接地，输出低电平。第三电容C3的电荷将被快速释放，使第三电压比较器U3反相输入端电压为低电平，此时，第一二极管D1导通，第四电压比较器U4正反馈被使能，对参数检测信号Sense信号电压恢复形成滞环。第三电压比较器U3的反相输入端电压变低，小于同相输入端电压，第三电压比较器U3的输出端将变为高阻态，同时，由于第一电压比较器U1的输出处于高阻模式，直流电源Vss将通过第八电阻R8对第二电容C2充电，使第二电压比较U2同相输入端的电压缓慢抬升，制造保护延时。当第二电压比较器U2的同相输入端电压高于反相输入端电压时，第二电压比较器U2输出端的电压将变为高电平，电压等于直流电源Vss电压，第三二极管D3导通，输出保护信号Protect为高电平。此时，第四二极管D4也将导通，使场效应管Q1的栅源电压为高电平，场效应管Q1导通，第十一电阻R11与第十六电阻R16并联，减小第二电压比较器U2的反相输入端的电压，形成正反馈，确保Protect信号为高电平。此时，第二二极管D2反向截止，直流电源Vss通过第二电阻R2和第一电阻R1为第一电容C1充电，使第一电压比较器U1反相输入端电压缓慢抬升，制造自动复位延时。当第一电压比较器U1反相输入端电压超过其同相输入端电压时，第一电压比较器U1的输出电压变为低电平，使第二电容C2的电荷快速释放，第二电压比较器U2输出端跳变为低电平，第三二极管D3截止，Protect信号被复位，重新变为高阻态。而场效应管Q1转为截止，增大第二电压比较器U2的反相输入端电压，形成正反馈，确保Protect信号被复位。此时，第一电容C1通过第一电阻R1和第二二极管D2、第七电阻R7并联支路放电，第一电压比较器U1反相输入端的电压随之下降，当其低于第一电压比较器U1同相输入端的电压时，第一电压比较器U1的输出端恢复为高阻状态。如果此时故障尚未消除，则第三电压比较器U3输出端将维持高阻状态，直流电源Vss通过第八电阻R8给第二电容C2充电，重复上述延时保护和自动复位过程。当参数检测信号Sense信号电压回升，使得第四电压比较器U4同相输入端电压高于反相输入端输入的基准电压Vref时，故障消除，第三电压比较器U3的输出电压将恢复为低电平状态，不向待检测电路输出保护信号，由保护状态自动恢复至正常状态。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种延时保护及自动复位电路，其特征在于，包括：故障发生与恢复识别子电路、故障信号发生子电路、延时保护子电路和延时复位子电路；

所述故障发生与恢复识别子电路包括用于输入参数检测信号的第一信号输入端、用于输入基准电压信号的第二信号输入端和故障发生识别信号输出端，用于在根据所述参数检测信号和基准电压信号确认发生故障时，通过所述故障发生识别信号输出端输出故障发生识别信号至故障信号发生子电路；

所述故障信号发生子电路包括故障发生识别信号输入端和故障信号输出端，所述故障发生识别信号输入端与所述故障发生与恢复识别子电路的故障发生识别信号输出端电连接，用于在接收到所述故障发生识别信号后通过故障信号输出端输出故障信号至延时保护子电路；

所述延时保护子电路包括故障信号输入端、故障清除信号输入端和保护信号输出端，所述故障信号输入端与所述故障信号发生子电路电连接，用于接收所述故障信号，所述保护信号输出端用于在所述故障信号有效时，延时预设的时间后输出保护信号至延时复位子电路，所述故障清除信号输入端与所述延时复位子电路电连接，用于在接收故障清除信号后清除所述故障信号；

所述延时复位子电路包括保护信号输入端和故障清除信号输出端，所述保护信号输入端与所述延时保护子电路电连接，用于接收所述保护信号，延时预设的时间后通过故障清除信号输出端输出故障清除信号；

其中，所述故障发生与恢复识别子电路、所述故障信号发生子电路、所述延时保护子电路和所述延时复位子电路均为模拟电路。

2.根据权利要求1所述的延时保护及自动复位电路，其特征在于，所述故障发生与恢复识别子电路包括第十电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第一二极管和第四电压比较器；

所述第二信号输入端通过第十电阻与所述第四电压比较器的一输入端电连接，所述第一信号输入端通过第十四电阻与所述第四电压比较器的另一输入端电连接，所述第四电压比较器的输出端与所述故障信号发生子电路的故障发生识别信号输入端电连接，所述第四电压比较器与第十四电阻连接的一端串联第十三电阻后接地，且所述第四电压比较器与第十四电阻连接的一端串联第一二极管和第十二电阻后连接所述第四电压比较器的输出端。

3.根据权利要求1所述的延时保护及自动复位电路，其特征在于，所述故障信号发生子电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第八电阻、第九电阻、第三电容和第三电压比较器；

所述第六电阻的一端与直流电源电连接，另一端串联第三电容后接地，所述第六电阻与所述第三电容的公共端串联所述第九电阻后连接所述第三电压比较器的一输入端；所述第四电阻的一端与直流电源电连接，另一端串联第五电阻后接地，所述第四电阻与所述第五电阻的公共端与所述第三电压比较器的另一输入端电连接，所述第三电压比较器的输出端串联第八电阻后与直流电源电连接。

4.根据权利要求3所述的延时保护及自动复位电路，其特征在于，所述延时保护子电路包括第二电阻、第三电阻、第十一电阻、第十六电阻、第二电容、场效应管、第三二极管、第四二极管和第二电压比较器；

所述第八电阻的一端与直流电源电连接，另一端串联第二电容后接地，所述第八电阻和所述第二电容的公共端与第二电压比较器的一输入端连接；所述第三电阻的一端与直流电源电连接，另一端串联第十六电阻后接地，所述第三电阻与所述第十六电阻的公共端与所述第二电压比较器的另一输入端电连接；所述第十一电阻的一端与所述场效应管的漏极电连接，所述场效应管的源极接地，所述第十一电阻的另一端电连接至所述第三电阻与所述第十六电阻的公共端；所述场效应管的栅极通过第四二极管连接所述第二电压比较器的输出端，所述第二电压比较器的输出端通过第三二极管输出保护信号，且所述第二电压比较器的输出端与延时复位子电路的保护信号输入端电连接，所述第二电压比较器的输出端串联第二电阻后与直流电源电连接。

5.根据权利要求4所述的延时保护及自动复位电路，其特征在于，所述场效应管为N沟道增强型金属-氧化物-半导体MOS场效应管，所述场效应管的源极接地，所述场效应管的栅极与源极之间串联第十七电阻，所述场效应管的栅极与所述第四二极管之间串联第十五电阻。

6.根据权利要求3所述的延时保护及自动复位电路，其特征在于，所述延时复位子电路包括第一电阻、第七电阻、第一电压比较器、第一电容和第二二极管；

所述第四电阻与所述第五电阻的公共端与所述第一电压比较器的一输入端电连接，所述第一电压比较器的另一输入端通过第一电阻与所述保护信号输入端电连接，所述第一电压比较器与所述第一电阻的公共端通过第一电容接地；所述第二二极管与第七电阻串联后并联于所述第一电阻的两端，所述第一电压比较器的输出端与延时保护子电路的故障清除信号输入端电连接。