CN105870874A - 一种过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过流保护电路，包括：电流检测单元：用于检测主线路上的实时电流；额定值判定单元：耦合于所述电流检测单元，用于判断实时电流是否超过额定的电流值；短时间触发单元：耦合于所述额定值判定单元，当检测到额定值判定单元发出超过额定电流的判定信号时，发出脉冲；逻辑控制单元：接收短时间触发单元发出的脉冲，并根据脉冲发出控制信号；开关切换单元：根据所述逻辑控制单元发送来的控制信号，控制断开主线路。本发明可以较好的避免上电瞬间吸入电流过大的问题。

Description

一种过流保护电路

技术领域

本发明涉及一种电子技术领域，特别是涉及一种过流保护电路。

背景技术

电子产品中经常出现产品在上电的瞬间电源过流保护的现象，主要是因为在电子产品上使用的电容等储能器件太多造成在上电的瞬间吸入电流过大，超过电源供给的最大电流，造成电源保护使产品不能正常的工作问题。

目前针对吸入电流过大，现有技术多采用可恢复保险丝或者负温度系数电阻的方式来实现。采用这种方式只能轻微地缓和吸入电流问题，不能解决问题，而且如果产品出现短路现象，这种方法不能有效地抑制。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够较好的解决电子产品在上电瞬间吸入电流过大问题的过流保护电路。

为实现上述目的，本发明提供了一种过流保护电路，包括：

电流检测单元：用于检测主线路上的实时电流；

额定值判定单元：耦合于所述电流检测单元，用于判断实时电流是否超过额定的电流值；

短时间触发单元：耦合于所述额定值判定单元，当检测到额定值判定单元发出超过额定电流的判定信号时，发出脉冲；

逻辑控制单元：接收短时间触发单元发出的脉冲，并根据脉冲发出控制信号；

开关切换单元：根据所述逻辑控制单元发送来的控制信号，控制断开主线路。

进一步的，所述过流保护电路还包括用于计算所述短时间触发单元发出的脉冲数目的计数单元；

所述计数单元在脉冲数目达到预设数目后发出标志逻辑信号以控制开关切换单元，切断主线路供电；

所述计数单元还耦合有用于控制所述计数单元进行置零控制的计数置零单元。

进一步的，所述电流检测单元和额定值判断单元之间耦合有电压转换放大单元；

所述电压转换放大单元获取能够反应实时电流的实时电压，并在将电压放大后发送到所述额定值判断单元；

所述额定值判断单元通过比较所述实时电压和额定电压，来判断所述实时电流是否超过额定电流。

进一步的，所述电流检测单元包括设置在主线路上的检测电阻；

通过检测所述检测电阻两端的电压即可完成电流的检测。

进一步的，所述电压转换放大单元包括输入端并联在所述检测电阻两端的放大器，所述放大器的供电端连接于电路电源，所述放大器的接地端接地；

所述放大器的输出端连接于所述额定值判定单元的输入端。

进一步的，所述额定值判定单元包括比较器，所述比较器的第一输入端通过第一比较电阻连接于所述放大器的输出端；

所述比较器的第二输入端通过第二比较电阻连接于电路电源，同时，通过第三比较电阻接地；

所述比较器的输出端连接于所述短时间触发单元的输入端。比较器完成实时电流和额定电流的比较判定，若实时电流大于额定电流，则发出触发电平，以控制短时间触发单元的工作。

进一步的，所述短时间触发单元包括单稳态触发器，所述单稳态触发器在接收到所述比较器发出触发电平后，向所述逻辑控制单元发送一个脉冲来关闭主线路的电流供给。

进一步的，所述过流保护电路还包括用于检测所述单稳态触发器发出的脉冲数目的计数单元；所述计数单元包括移位寄存器，所述移位寄存器用于计算所述单稳态触发器发出的脉冲数目，并在脉冲数目达到预设数目后，向所述逻辑控制单元发送标志逻辑信号；

所述脉冲周期为3ms-15ms，所述预设数目为5-10次。

进一步的，所述开关切换单元包括串联在主线路上的开关MOS管，所述开关MOS的控制端连接于所述逻辑控制单元的输出端，所述逻辑控制单元根据所述单稳态触发器发出的脉冲，以及所述移位寄存器发出的标志逻辑信号实现主线路的开通和断开。

进一步的，所述单稳态触发器的第二引脚连接于所述比较器的输出端，第三引脚通过第一稳态电阻连接于电路电源，第一引脚通过第二稳态电阻接地，第十五引脚通过第三稳态电阻连接于电路电源和第一稳态电阻之间，第十三引脚连接于所述逻辑控制单元的输入端；

所述单稳态触发器的第十四引脚接地，同时，通过稳态电容连接与所述第十五引脚和第三稳态电阻之间；

所述移位寄存器的时钟输入端连接于所述单稳态触发器的第四引脚，用于检测所述单稳态触发器发出的脉冲数目；

所述移位寄存器的第一数据端和第二数据端分别通过第一寄存电阻和第二寄存电阻连接于电路电源，电源端连接于电路电源，接地端接地；

所述移位寄存器的输出端通过一寄存放大器连接于所述逻辑控制单元的输入端；

所述移位寄存器的复位端耦合有计数置零单元；

所述计数置零单元包括一置位电阻和置位电容，所述置位电阻的一端连接于电路电源，另一端连接于所述复位端；所述置位电容的一端接地，另一端连接于所述复位端。

本发明的有益效果是：本发明由于设置了电流监测单元，用于实时监测主线路的实时电流，并由额定值判定单元判定该实时电流与额定电流进行比较，若高于额定电流，则短时间触发单元发出脉冲控制主线路短时间断开，使得电路特别是主线路中的电容能够进行预充电，以减小上电吸入电流的量；即本发明采用电路断点开通的方式，对整体电路的大电容预充电，可以很好的避免整体电路冷启动时瞬间的吸入电流过大的问题。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明的一种过流保护电路的示意图；

图2是本发明的具体电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1是本发明的电路示意图，参考图1可知，本发明公开了一种过流保护电路，该电路包括：

电流检测单元10：用于检测主线路上的实时电流；

额定值判定单元30：耦合于电流检测单元，用于判断实时电流是否超过额定的电流值；

短时间触发单元40：耦合于额定值判定单元，当检测到额定值判定单元发出超过额定电流的判定信号时，发出脉冲；

逻辑控制单元70：接收短时间触发单元发出的脉冲，并根据脉冲发出控制信号；

开关切换单元80：根据逻辑控制单元发送来的控制信号，控制断开主线路。本发明的有益效果是：本发明由于设置了电流监测单元，用于实时监测主线路的实时电流，并由额定值判定单元判定该实时电流与额定电流进行比较，若高于额定电流，则短时间触发单元发出脉冲控制主线路短时间断开，使得电路特别是主线路中的电容能够进行预充电，以减小上电吸入电流的量；即本发明采用电路断点开通的方式，对整体电路的大电容预充电，可以很好的避免整体电路冷启动时瞬间的吸入电流过大的问题。

本实施例优选的，过流保护电路还包括用于计算短时间触发单元发出的脉冲数目的计数单元50；

计数单元50在脉冲数目达到预设数目后发出标志逻辑信号以控制开关切换单元，切断主线路供电；

计数单元50还耦合有用于控制所述计数单元进行置零控制的计数置零单元60。计数单元则对脉冲数目进行检测，若未检测到标志逻辑信号，则说明该实时电流已然小于或等于额定电流，可以正式控制接通主线路；若最终电路仍然不能正常启动，并检测到该标志逻辑信号，则说明在预设数目的脉冲控制电容预充电之后，电路中的实时电流仍高于额定电流，则说明电路存在实质问题，不宜进行供电；而计数置零单元则用于控制计数单元的计数置零。

本实施例优选的，电流检测单元和额定值判断单元之间耦合有电压转换放大单元20；

电压转换放大单元20获取能够反应实时电流的实时电压，并在将电压放大后发送到额定值判断单元；

额定值判断单元30通过比较实时电压和额定电压，来判断实时电流是否超过额定电流。

图2是本发明的具体电路图，结合图1和图2可知：

本实施例优选的，电流检测单元包括设置在主线路上的一检测电阻R1；

通过检测检测电阻R1两端的电压即可完成电流的检测。该检测电阻可以接入以低阻值得电阻，如0.01欧姆，如此即能检测实时电流，又不至于影响电路的电阻情况。

本实施例优选的，电压转换放大单元30包括输入端并联在检测电阻两端的放大器U3，放大器U3的供电端连接于电路电源VCC，放大器U3的接地端接地；

放大器U3的输出端连接于额定值判定单元30的输入端。因为主线路中串接的电阻值很小不能满足常规电平逻辑判定，本方案通过获取电阻上的电压后通过放大器实现对电压的线性放大，以帮助完成实时电流和额定电流的比较判定；另外，该放大器U3还通过电阻R3连接于电路电源VCC，该电阻R3并无明显作用，只为电路更稳定。

本实施例优选的，额定值判定单元30包括一比较器U4，比较器U4的第一输入端通过第一比较电阻R8连接于放大器U3的输出端；

比较器U4的第二输入端通过第二比较电阻R5连接于电路电源VCC，同时，通过第三比较电阻R6接地；

比较器U4的输出端连接于短时间触发单元40的输入端。比较器完成实时电流和额定电流的比较判定，若实时电流大于额定电流，则发出触发电平，以控制短时间触发单元的工作。该第一比较电阻R8的阻值可以为1K欧姆，第二比较电阻R5和第三比较电阻R6的阻值可以为10K欧姆。

本实施例优选的，短时间触发单元40包括一单稳态触发器U1，单稳态触发器U1在接收到比较器U4发出触发电平后，向逻辑控制单元70发送一个脉冲来关闭主线路的电流供给。单稳态触发器根据比较器发出的触发电平，短时间的控制断开主线路供电，以帮助整体电路中的电容进行预充电，预充电可以帮助减少冷启动引起的吸入电流过大的问题；该脉冲可以为5ms的脉冲，当然其他符合要求的脉冲也是可以的。

本实施例优选的，过流保护电路还包括用于检测单稳态触发器U1发出的脉冲数目的计数单元50；计数单元50包括一移位寄存器U6，移位寄存器U6用于计算单稳态触发器U1发出的脉冲数目，并在脉冲数目达到预设数目后，向逻辑控制单元70发送一标志逻辑信号；

脉冲周期为3ms-15ms，预设数目为5-10次。在电路启动时，单稳态触发器在检测到实时电流过大时，会发出短脉冲，暂时控制主线路关断供电，很好的缓和上电时吸入电流过大的问题；但为了整体电路能够正常工作，若实时电流长时间超过额定电流，则需要正式的控制关断电路的供电，避免电路损坏，而本方案的移位寄存器可以帮助做到，当检测到预设数目的脉冲时，说明，电容预充电难以帮助解决吸入电流过大的问题，整体电路难以正常启动，甚至可能存在短路等问题，这时，便可以发出标志逻辑信号控制关断主线路的供电，避免电路损坏。

本实施例优选的，开关切换单元80包括一串联在主线路上的开关MOS管Q1，开关MOS管Q1的控制端连接于逻辑控制单元70(图2中的U2)的输出端，逻辑控制单元70根据单稳态触发器U1发出的脉冲，以及移位寄存器发出的标志逻辑信号实现主线路的开通和断开。开关MOS管配合单稳态触发器和移位寄存器，对主线路的供电进行控制。

本实施例优选的，单稳态触发器U1的第二引脚连接于比较器U4的输出端，第三引脚通过第一稳态电阻R7连接于电路电源VCC，第一引脚通过第二稳态电阻R4接地，第十五引脚通过第三稳态电阻R2连接于电路电源VCC和第一稳态电阻R7之间，第十三引脚连接于逻辑控制单元70的输入端；

单稳态触发器U1的第十四引脚接地，同时，通过一稳态电容C1连接与第十五引脚和第三稳态电阻R2之间；

移位寄存器U6的时钟输入端CP连接于单稳态触发器U1的第四引脚，用于检测单稳态触发器发出的脉冲数目；

移位寄存器U6的第一数据端DSA和第二数据端DSB分别通过第一寄存电阻R9和第二寄存电阻R10连接于电路电源VCC，电源端连接于电路电源VCC，接地端接地；

移位寄存器U6的输出端通过一寄存放大器U5A连接于逻辑控制单元70的输入端；

移位寄存器U6的复位端耦合有计数置零单元60；

计数置零单元60包括一置位电阻R11和置位电容C2，置位电阻的一端连接于电路电源，另一端连接于复位端；所述置位电容的一端接地，另一端连接于所述复位端。计数置零单元帮助计数单元进行计数置零，以更好的完成电路保护工作；当检测到的脉冲数目达到预设数目时，移位寄存器发出标志逻辑信号，通过寄存放大器放大，以控制逻辑控制单元输出驱动电平关断该开关MOS管的工作。该第一稳态电阻R7和第二稳态电阻R4的阻值可以为4.7K欧姆，该第三稳态电阻R2的阻值可以为49.9K欧姆；该稳态电容C1可以为0.1uF；该第一寄存电阻R9和第二寄存电阻R10的阻值可以为4.7K欧姆；该置位电阻R11的阻值可以为10K欧姆，置位电容可以为0.1uF。另外，该放大器的型号可以为MAX4238AU；该单稳态触发器的型号可以为SN74LV123APW；该移位寄存器的型号可以为74HC184PW；当然，在具体实施时，可以根据电路情况的不同而进行适当调节。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种过流保护电路，其特征是：包括：

电流检测单元：用于检测主线路上的实时电流；

额定值判定单元：耦合于所述电流检测单元，用于判断实时电流是否超过额定的电流值；

短时间触发单元：耦合于所述额定值判定单元，当检测到额定值判定单元发出超过额定电流的判定信号时，发出脉冲；

逻辑控制单元：接收短时间触发单元发出的脉冲，并根据脉冲发出控制信号；

开关切换单元：根据所述逻辑控制单元发送来的控制信号，控制断开主线路。

2.如权利要求1所述的过流保护电路，其特征是：所述过流保护电路还包括用于计算所述短时间触发单元发出的脉冲数目的计数单元；

所述计数单元在脉冲数目达到预设数目后发出标志逻辑信号以控制开关切换单元，切断主线路供电；

所述计数单元还耦合有用于控制所述计数单元进行置零控制的计数置零单元。

3.如权利要求1所述的过流保护电路，其特征是：所述电流检测单元和额定值判断单元之间耦合有电压转换放大单元；

所述电压转换放大单元获取能够反应实时电流的实时电压，并在将电压放大后发送到所述额定值判断单元；

所述额定值判断单元通过比较所述实时电压和额定电压，来判断所述实时电流是否超过额定电流。

4.如权利要求3所述的过流保护电路，其特征是：所述电流检测单元包括设置在主线路上的检测电阻；

通过检测所述检测电阻两端的电压完成电流的检测。

5.如权利要求4所述的过流保护电路，其特征是：所述电压转换放大单元包括输入端并联在所述检测电阻两端的放大器，所述放大器的供电端连接于电路电源，所述放大器的接地端接地；

所述放大器的输出端连接于所述额定值判定单元的输入端。

6.如权利要求5所述的过流保护电路，其特征是：所述额定值判定单元包括比较器，所述比较器的第一输入端通过第一比较电阻连接于所述放大器的输出端；

所述比较器的第二输入端通过第二比较电阻连接于电路电源，同时，通过第三比较电阻接地；

所述比较器的输出端连接于所述短时间触发单元的输入端。

7.如权利要求6所述的过流保护电路，其特征是：所述短时间触发单元包括单稳态触发器，所述单稳态触发器在接收到所述比较器发出触发电平后，向所述逻辑控制单元发送一个脉冲来关闭主线路的电流供给。

8.如权利要求7所述的过流保护电路，其特征是：所述过流保护电路还包括用于检测所述单稳态触发器发出的脉冲数目的计数单元；

所述计数单元包括移位寄存器，所述移位寄存器用于计算所述单稳态触发器发出的脉冲数目，并在脉冲数目达到预设数目后，向所述逻辑控制单元发标志逻辑信号；

所述脉冲周期为3ms-15ms，所述预设数目为5-10次。

9.如权利要求8所述的过流保护电路，其特征是：所述开关切换单元包括串联在主线路上的开关MOS管，所述开关MOS的控制端连接于所述逻辑控制单元的输出端，所述逻辑控制单元根据所述单稳态触发器发出的脉冲，以及所述移位寄存器发出的标志逻辑信号实现主线路的开通和断开。

10.如权利要求9所述的过流保护电路，其特征是：所述单稳态触发器的第二引脚连接于所述比较器的输出端，第三引脚通过第一稳态电阻连接于电路电源，第一引脚通过第二稳态电阻接地，第十五引脚通过第三稳态电阻连接于电路电源和第一稳态电阻之间，第十三引脚连接于所述逻辑控制单元的输入端；

所述单稳态触发器的第十四引脚接地，同时，通过一稳态电容连接与所述第十五引脚和第三稳态电阻之间；

所述移位寄存器的时钟输入端连接于所述单稳态触发器的第四引脚，用于检测所述单稳态触发器发出的脉冲数目；

所述移位寄存器的第一数据端和第二数据端分别通过第一寄存电阻和第二寄存电阻连接于电路电源，电源端连接于电路电源，接地端接地；

所述移位寄存器的输出端通过一寄存放大器连接于所述逻辑控制单元的输入端；

所述移位寄存器的复位端耦合有计数置零单元；

所述计数置零单元包括置位电阻和置位电容，所述置位电阻的一端连接于电路电源，另一端连接于所述复位端；所述置位电容的一端接地，另一端连接于所述复位端。