CN105552868B - 基于恒流供电方式的过流保护电路及其控制方法 - Google Patents
基于恒流供电方式的过流保护电路及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105552868B CN105552868B CN201610064160.1A CN201610064160A CN105552868B CN 105552868 B CN105552868 B CN 105552868B CN 201610064160 A CN201610064160 A CN 201610064160A CN 105552868 B CN105552868 B CN 105552868B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- resistance
- circuit
- operational amplifier
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 18
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims 1
- 230000004224 protection Effects 0.000 abstract description 14
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 208000025274 Lightning injury Diseases 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/025—Current limitation using field effect transistors
Abstract
本发明公开了一种基于恒流供电方式的过流保护电路及其控制方法，所述过流保护电路包括负载电流检测电路、误差放大电路以及分流电路，所述误差放大电路由运算放大器与分压电阻组成，所述运算放大器的一个输入端和负载电流检测电路相连接收当前负载电流信号，所述运算放大器的另一个输入端连接预设电压端，所述运算放大器的输出端和分流电路相连。本发明通过设置负载电流检测电路、误差放大电路以及分流电路，当输入电流超过设定值时，启动过流分流部件，将多余部分电流从旁路分流，保持流过负载的电流在安全设定值内，避免负载功能失常或者损坏，为负载提供一定程度在线保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种过流保护电路及其控制方法，尤其涉及一种基于恒流供电方式的过流保护电路及其控制方法。
背景技术
电子技术发展日新月异，电源作为所有有源电子元器件的动力，在支撑电子元器件工作的同时，也直接影响着电子元器件的工作状态。电子元器件工作条件的多样化，也造成供电方式的多样化，总体来说电气设备的供电分为恒压供电和恒流供电。
目前应用最为广泛的是恒压供电，这种方式只要求输出电压稳定即可，而采用恒流供电的工作场合则相对较少。无论是哪种供电方式，对负载电路进行保护都必不可少，目前常用的保护电路主要是针对恒压供电方式设计。这类电路通常对输入端采取过压保护，如图1所示，防止如雷击、高压、短路等对电路的破坏，采用的措施相对简单，通常使用气体放电管、瞬变抑制二极管(TVS)，将负载端电压限制在安全范围内。恒流供电方式下对负载电路进行保护的电路很少，大部分只是在恒流源内部有一定的保护措施，实际电路中电流保护电路鲜有耳闻。但是实际工程应用中，恒流源供电方式下，依然会出现电流过大甚至出现浪涌冲击电流的情况，若没有相应保护电路处理，负载不能正常工作甚至被烧坏。
恒流供电方式下，供电电源与负载以串联的方式进行连接，在供电传输过程中，同样可能由于受雷击、地磁感应以及电源自身缺陷等产生瞬时冲击电流。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于恒流供电方式的过流保护电路及其控制方法，针对恒流供电方式下可能出现电流过大或者浪涌冲击电流，有效地对负载电路用电设备进行保护，避免负载功能失常或者损坏，为负载提供一定程度在线保护。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于恒流供电方式的过流保护电路，包括负载电流检测电路、误差放大电路以及分流电路，所述误差放大电路由运算放大器与分压电阻组成，所述运算放大器的一个输入端和负载电流检测电路相连接收当前负载电流信号，所述运算放大器的另一个输入端连接预设电压端，所述运算放大器的输出端和分流电路相连。
上述的基于恒流供电方式的过流保护电路，其中，所述负载电流检测电路由电阻R1、电阻R3以及电压放大器组成；所述电阻R1的一端连接电压放大器的同相输入端，所述电阻R1的另一端连接电压放大器的反相输入端，所述电阻R3的一端连接电压放大器的输出端，所述电阻R3的另一端接地。
上述的基于恒流供电方式的过流保护电路，其中，所述分流电路由电阻R9和MOS管组成，所述电阻R9的一端连接运算放大器的输出端，所述电阻R9的另一端连接MOS管的栅极，所述MOS管的漏极接恒流源输出端，所述MOS管的源极接地。
上述的基于恒流供电方式的过流保护电路，其中，所述误差放大电路的分压电阻包括电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R8，所述运算放大器的同相输入端通过电阻R5连接电压放大器的输出端，并通过电阻R6接地，所述运算放大器的反相输入端通过电阻R8连接运算放大器的输出端，并通过电阻R4连接预设电压端。
本发明为解决上述技术问题还提供一种上述基于恒流供电方式的过流保护电路的控制方法，包括如下步骤：a)先将负载电流检测电路的电阻R1和负载电阻串联，并连接至恒流源，获取当前负载电流信号；b)所述误差放大电路将当前负载电流信号转换为电压信号，并与预设电压进行比较；c)如果当前负载电流信号大于预设电压对应的安全电流，所述误差放大电路输出控制信号导通分流电路的MOS管，使得多余部分电流从旁路分流，保持流过负载的电流在安全设定值内。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的基于恒流供电方式的过流保护电路及其控制方法，通过设置负载电流检测电路、误差放大电路以及分流电路，当输入电流超过设定值时，启动过流分流部件，将多余部分电流从旁路分流，保持流过负载的电流在安全设定值内，避免负载功能失常或者损坏，为负载提供一定程度在线保护。
附图说明
图1为现有基于恒压供电方式的过压保护电路方框示意图；
图2为本发明基于恒流供电方式的过流保护电路原理框图；
图3为本发明基于恒流供电方式的过流保护电路示意图；
图4为采用本发明的过流保护电路的检测试验图；
图5a和5b分别是试验二过流保护试验示波器上对应的100A脉冲电流时流过保护电路之前和流过保护电路之后的对应电压显示图。
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描述。
本发明提供的基于恒流供电方式的过流保护电路，包括负载电流检测电路、误差放大电路和旁路分流电路三个部分。恒流供电方式下，供电电源与负载以串联的方式进行连接，在供电传输过程中，可能由于受雷击、地磁感应以及电源自身缺陷等产生瞬时冲击电流。
本发明结合电流在线检测，通过电流分流控制的方法，对负载的输入电流进行监控，将该电流与设定的正常电流进行比较。具体方法是：当输入电流超过设定值时，启动过流分流部件，将多余部分电流从旁路分流，保持流过负载的电流在安全设定值内，负载正常工作。而正常工作时，过流分流部件截止，无分流电流流过。通过这种方法，本发明实现了在正常供电及一定限度过流时，保护负载正常工作。如图2所示：正常工作时，过流分流不工作IIN＝IL，当检出过流时，超出部分IOV由过流分流部分分流，保持负载电流IL在限定值内。
请继续参见图3，电源检测元件R1和负载(电子设备)串联工作时，通过R1和电压放大器U2将负载电流IL转换为电压与设定电压(对应相应的安全设定电流)进行对比，当当前电压VA小于设定电压VSET时，表示当前负载电流在设定范围内，当当前电压VA趋近设定电压VSET时，过流分流器件Q10开始工作，其分流电流IOV满足IIN＝IL+IOV，当误差放大器增益足够大时，可实现IL不大于设定值。
本发明提供的基于恒流供电方式的过流保护电路，控制过程如下：
恒流供电方式下，要对负载电路进行保护，则首先要对流过负载的电流进行检测。本发明第一步是电流检测电路的设计，电流检测部分电路主要由电阻R1和R3，以及一个电压放大器U2组成。电阻R1作为电流检测用，两端分别接到电压放大器U2的同相输入和反相输入，电流变化时电阻R1两端的电压发生变化并以差分电压形式输出，电压放大器U2将电阻R1两端的差分电压信号进行放大，并转换为单端信号；电阻R3的两端分别接电压放大器U2的输出端和地。电流检测部分电路用于实现当流过电阻R1的电流发生变化时，放大器U2的输出电压VA发生变化，并且VA与电流IIN相关。
实现对负载输入电流的检测后，需要对检测电压和设定电压进行比较，并把两者差值进行放大，误差放大部分电路是为实现该功能。误差放大部分电路由电阻R4、R5、R6和R8以及运算放大器U7组成。其中电阻R5的两端分别接运算放大器U2的输出端和运算放大器U7的同相输入端；电阻R6的两端分别接运算放大器U7的同相输入端和地；电阻R4的两端分别接设定电压VSET和运算放大器U7的反相输入端；电阻R8的两端分别接运算放大器U7的反相输入端和输出端。当检测电压比设定电压大时，运算放大器两输入端存在电压差，通过运算放大器U7把该电压差放大。
分流电路主要由电阻R9和MOS管Q10组成。电阻R9的两端分别接运算放大器U7的输出端和MOS管的栅极；MOS管Q10的漏(Drain)极接电流源输出端，源(Source)极接地。由误差放大部分的运算放大器U7的输出控制MOS管Q10的导通状态。
当流过负载的电流过大时，电流检测部分电路的输出电压大于设定电压，继而运算放大器U7输出驱动MOS管Q10，使得MOS管Q10导通，导通程度正比于过流电流，实现过电流分流；多余电流从MOS管Q10流走，保持流过电阻R1的电流在限定范围内，从而检测电路的输出电压变小，电流达到正常工作电流时，检测电路的输出电压刚好等于参考电压，MOS管Q10不导通。整个电路形成一个闭环控制，最终流过负载的电流会稳定在设定的正常工作电流值，达到保护负载的效果。
本发明重点在于解决对恒流供电方式下，出现浪涌冲击电流时，对负载电路进行在线有效保护。为验证本发明对浪涌冲击电流分流的有效性，进行两组验证试验，试验中，设定起控保护电流为1.2ADC，电源为负载提供工作所需的1A直流电流。
试验一：输入电流为1.0ADC，经过本发明保护电路后，流过负载的电流为1.0ADC，试验结果表明，过流分流部件未启动。
试验二：输入工作电流1.0ADC，浪涌电流100ADC，经过本发明保护电路后，流过负载的电流脉冲值约为1.2A，详细参考图4，试验结果表明，浪涌冲击电流情况下本发明能有效保护负载,如图5a和5b所示。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (3)
1.一种基于恒流供电方式的过流保护电路，其特征在于，包括负载电流检测电路、误差放大电路以及分流保护电路，所述误差放大电路由运算放大器与分压电阻组成，所述运算放大器的一个输入端和负载电流检测电路相连接收当前负载电流信号，所述运算放大器的另一个输入端连接预设电压端VSET，所述运算放大器的输出端和分流保护电路相连，所述负载电流检测电路由电阻R1、电阻R3以及电压放大器组成；所述分流保护电路并联在负载电阻RLOAD上，所述电阻R1的一端连接电压放大器的同相输入端，所述电阻R1的另一端连接电压放大器的反相输入端，所述电阻R3的一端连接电压放大器的输出端，所述电阻R3的另一端接地，所述分流保护电路由电阻R9和MOS管组成，所述电阻R9的一端连接运算放大器的输出端，所述电阻R9的另一端连接MOS管的栅极，所述MOS管的漏极接恒流源输出端，所述MOS管的源极接地。
2.如权利要求1所述的基于恒流供电方式的过流保护电路，其特征在于，所述误差放大电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R8以及运算放大器U7，所述运算放大器的同相输入端通过电阻R5连接电压放大器的输出端，并通过电阻R6接地，所述运算放大器的反相输入端通过电阻R8连接运算放大器的输出端，并通过电阻R4连接预设电压端。
3.一种基于恒流供电方式的过流保护电路的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的基于恒流供电方式的过流保护电路，包括如下步骤：
a)负载电流检测电路的电阻R1和负载RLOAD串联，并连接至恒流源，获取当前负载电流信号；
b)所述误差放大电路将当前负载电流信号转换为电压信号，并与预设电压进行比较；
c)如果当前负载电流信号大于预设电压对应的安全电流，所述误差放大电路输出电压信号导通分流保护电路的MOS管，使得多余部分电流从旁路分流，保持流过负载的电流基本维持不变，在安全设定值内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610064160.1A CN105552868B (zh) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | 基于恒流供电方式的过流保护电路及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610064160.1A CN105552868B (zh) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | 基于恒流供电方式的过流保护电路及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105552868A CN105552868A (zh) | 2016-05-04 |
| CN105552868B true CN105552868B (zh) | 2019-03-08 |
Family
ID=55831883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610064160.1A Expired - Fee Related CN105552868B (zh) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | 基于恒流供电方式的过流保护电路及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105552868B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109217272B (zh) * | 2018-11-07 | 2020-07-07 | 东莞铭普光磁股份有限公司 | 一种apd光模块及其保护电路与保护方法 |
| CN111240272A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-06-05 | 浙江中自机电控制技术有限公司 | 一种商标机割刀烫板控制器 |
| CN112467687A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-09 | 杭州春来科技有限公司 | 一种负载设备保护电路及电子设备 |
| CN113687682A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-23 | 珠海极海半导体有限公司 | 供电信号补偿电路及耗材芯片 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04295222A (ja) * | 1991-03-22 | 1992-10-20 | Nec Corp | 安定化電源回路 |
| CN1766773A (zh) * | 2005-08-09 | 2006-05-03 | 刘树林 | 恒功率输出的高压大功率安全栅 |
| CN102403703A (zh) * | 2011-11-15 | 2012-04-04 | 中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所 | Ac led灯过流保护电路 |
| CN203871651U (zh) * | 2014-06-03 | 2014-10-08 | 武汉洛芙科技股份有限公司 | 激光器恒流源驱动电路 |
| CN205544244U (zh) * | 2016-01-29 | 2016-08-31 | 中国电子科技集团公司第二十三研究所 | 基于恒流供电方式的过流保护电路 |
-
2016
- 2016-01-29 CN CN201610064160.1A patent/CN105552868B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04295222A (ja) * | 1991-03-22 | 1992-10-20 | Nec Corp | 安定化電源回路 |
| CN1766773A (zh) * | 2005-08-09 | 2006-05-03 | 刘树林 | 恒功率输出的高压大功率安全栅 |
| CN102403703A (zh) * | 2011-11-15 | 2012-04-04 | 中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所 | Ac led灯过流保护电路 |
| CN203871651U (zh) * | 2014-06-03 | 2014-10-08 | 武汉洛芙科技股份有限公司 | 激光器恒流源驱动电路 |
| CN205544244U (zh) * | 2016-01-29 | 2016-08-31 | 中国电子科技集团公司第二十三研究所 | 基于恒流供电方式的过流保护电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105552868A (zh) | 2016-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105552868B (zh) | 基于恒流供电方式的过流保护电路及其控制方法 | |
| CN101877545B (zh) | 电源模块 | |
| CN101329588A (zh) | 过电流保护电路 | |
| CN106526404B (zh) | 一种短路、漏电检测装置及其检测方法 | |
| CN205544244U (zh) | 基于恒流供电方式的过流保护电路 | |
| CN106055005A (zh) | 具有漏电保护功能的线性直流稳压电源 | |
| CN103364615A (zh) | 避雷器泄漏电流监视仪隔离取样电路 | |
| KR20090096844A (ko) | 누전차단기의 제어장치 | |
| CN104467156A (zh) | 一种电源自动修复系统 | |
| CN205844963U (zh) | 具有漏电保护功能的线性直流稳压电源 | |
| CN207150155U (zh) | 过压过流保护电路 | |
| CN109038501A (zh) | 一种本安电源用输出保护电路 | |
| CN204827996U (zh) | 直流风扇故障侦测电路 | |
| CN206180561U (zh) | 一种用于锅炉系统的过流保护电路 | |
| CN104426125B (zh) | 一种过压保护电路及具有过压保护功能的灯具 | |
| CN107834515A (zh) | 一种旋变激励系统及其短路保护电路和方法 | |
| CN101478138A (zh) | 过流保护电路以及方法 | |
| CN106787717A (zh) | 一种四线可编程电源电路 | |
| CN104218520B (zh) | 隔离式过压保护电路以及灯具 | |
| CN211014474U (zh) | 一种三相偏流检测电路 | |
| CN106711949B (zh) | 多点保护与监测共存的串联型稳压源 | |
| CN201336564Y (zh) | 过流保护装置 | |
| CN205489487U (zh) | 一种防过流检测电路及开关保护电路 | |
| CN205841284U (zh) | 风扇控制与检测电路 | |
| CN205141621U (zh) | 一种保护电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190308 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |