CN107528298B - 电子负载的保护电路及电子负载 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种电子负载的保护电路，该电子负载的保护电路包括开关和功率控制模块，开关的第一端与功率控制模块的有效电平连接，开关的第二端与功率控制模块的控制端连接，功率控制模块与功率管的控制端连接，功率管用于拉载被测电源设备的电能，其中：开关，用于在开关闭合时，将功率控制模块的有效电平与功率控制模块连接；功率控制模块，用于在接收到功率控制模块的有效电平时，将功率管的控制端置为无效工作电平。实施本发明实施例，可以保护电子负载中的功率管，提高电子负载的安全性。

Description

电子负载的保护电路及电子负载
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种电子负载的保护电路及电子负载。
背景技术
在电子、通信、能源等领域中，需要对电源稳压器、蓄电池和功率电子元件等电源设备进行电能输出测试。电子负载可以准确检测出电源设备的负载电压，精确调整负载电流。电子负载的可以通过控制内部功率MOSFET或晶体管的导通量(占空比大小)，靠功率MOSFET或晶体管的耗散功率消耗电能来检测出电源设备的负载电压，精确调整负载电流。可以反馈电源设备的输出在采样电阻上的电压，并比较该电压和基准电压源电路输出的电压，进而调节MOSFET或晶体管的电阻值。
然而，现有的电子负载在带载时，容易出现很大的浪涌电流，大的浪涌电流容易将MOSFET或晶体管击穿，损坏电子负载。
发明内容
基于此，为解决现有技术中在出现大的浪涌电流时，易将MOSFET或晶体管击穿，损坏电子负载的技术问题，特提出了一种电子负载的保护电路，可以保护电子负载中的功率管，提高电子负载的安全性。
第一方面，本发明实施例提供了一种电子负载的保护电路，所述电子负载的保护电路包括开关和功率控制模块，所述开关的第一端与所述功率控制模块的有效电平连接，所述开关的第二端与所述功率控制模块的控制端连接，所述功率控制模块与功率管的控制端连接，所述功率管用于拉载被测电源设备的电能，其中：
所述开关，用于在所述开关闭合时，将所述功率控制模块的有效电平与所述功率控制模块连接；
所述功率控制模块，用于在接收到所述功率控制模块的有效电平时，将所述功率管的控制端置为无效工作电平。
作为一种可能的实现方式，所述功率控制模块为NPN型三极管，所述功率控制模块的有效电平为高电平。
作为一种可能的实现方式，所述电子负载的保护电路还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述开关的第二端连接，所述第一电阻的第二端与所述NPN型三极管的基极连接，其中：所述第一电阻，用于在所述开关闭合时将所述NPN型三极管的控制端与所述NPN型三极管的有效信号连接。
作为一种可能的实现方式，所述功率控制模块为N型场效应晶体管，所述功率控制模块的有效电平为高电平。
作为一种可能的实现方式，所述功率控制模块为P型场效应晶体管，所述功率控制模块的有效电平为低电平。
作为一种可能的实现方式，所述功率管为P型场效应晶体管，所述功率控制模块，用于将所述功率管的控制端置为无效工作电平，包括：所述功率控制模块，用于将所述P型场效应晶体管的栅极电位置为零电位。
第二方面，本发明实施例提供了一种电子负载，所述电子负载包含第一方面和第一方面任一种实现方式中的任一种所述的电子负载的保护电路。
作为一种可能的实现方式，所述电子负载还包含反接保护模块，其中，所述反接保护模块，与所述被测电源设备串联，用于所述被测电源设备与所述功率管单向导通。
作为一种可能的实现方式，所述反接保护模块为二极管，所述二极管的正极与所述被测电源设备的正极连接，所述二极管的负极与所述功率管连接。
作为一种可能的实现方式，所述电子负载还包含过压保护模块，所述过压保护模块与所述功率管串联，用于在所述被测电源设备的输出电压大于预设阈值时，断开所述功率管与所述被测电源设备的连接。
本发明实施例通过在发生大的浪涌电流时，闭合开关，通过功率控制模块将功率管的控制电位置为无效电位，从而将消耗被测电源设备的功率管关闭，可以在浪涌电流过大时起到保护功率管的作用，从而可以保护电子负载的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供一种电子负载的保护电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种电子负载的保护电路的电路结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种电子负载的电路结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种电子负载的电路结构示意图；
图5是本发明实施例提供的又一种电子负载的电路结构示意图；
图6是本发明实施例提供的再一种电子负载的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决现有技术中在出现大的浪涌电流时，易将MOSFET或晶体管击穿，损坏电子负载的技术问题，特提出了一种电子负载的保护电路，可以保护电子负载中的MOSFET或晶体管，提高电子负载的安全性。
请参见图1，图1是本发明实施例提供一种电子负载的保护电路的结构示意图，如图1所示，该电子负载的保护电路10可以包括：开关101和功率控制模块102，所述开关101的第一端与所述功率控制模块102的有效电平连接，所述开关101的第二端与所述功率控制模块102的控制端连接，所述功率控制模块102与功率管20的控制端连接，所述功率管20用于拉载被测电源设备30的电能，其中：
所述开关101，用于在所述开关101闭合时，将所述功率控制模块102的有效电平与所述功率控制模块102连接；
所述功率控制模块102，用于在接收到所述功率控制模块102的有效电平时，将所述功率管20的控制端置为无效工作电平。
具体地，被测电源设备30可以靠电子负载中的功率管20的耗散功率消耗被测电源设备30的电能，进而可以准确检测出负载电压，精确调整负载电流，同时可以实现模拟负载短路，模拟负载是感性阻性和容性，容性负载电流上升时间。其中，电子负载可以模拟真实环境中的负载(用电器)。电子负载可以有恒流(Constant Current，CC)、恒阻(ConstantResistance，CR)、恒压(Constant Voltage，CV)和恒功率(Constant Power，CP)的模式。电子负载可以分为直流电子负载和交流电子负载，该电子负载的保护电路10可以用于直流电子负载，且该电子负载的保护电路10可以用于上述CC、CR、CV和CP中的任一种工作模式。
在图1所描述的电子负载的保护电路的结构示意图中，在发现被测电源设备30与电子负载中的功率管20组成的回路中的浪涌电流过大时，可以将开关101闭合，使功率控制模块102的控制端与其有效电平连通，从而功率控制模块102导通，即功率管20的控制端与其无效电平导通，使能功率管20停止工作(断开)。从而在流经功率管20的电流过大时，及时断开功率管20，可以避免大电流将功率管20击穿，保护电子负载中的功率管20，提高电子负载的安全性。其中，功率管20可以是MOSFET或晶体管。
请参见图2，图2是本发明实施例提供的另一种电子负载的保护电路的电路结构示意图。如图2所示，所述功率控制模块102可以是NPN型三极管，所述功率控制模块102的有效电平对应为高电平(如+12V)，在开关101闭合时，该NPN型三极管102工作在饱和状态。电子负载的保护电路10还可以包括第一电阻103，所述第一电阻103的第一端与所述开关101的第二端连接，所述第一电阻103的第二端与所述NPN型三极管102的基极连接，其中：所述第一电阻103，用于在所述开关101闭合时将所述NPN型三极管102的控制端(即基极)与所述NPN型三极管102的有效信号(高电平)连接。所述功率管20可以是P型场效应晶体管，所述功率控制模块102，用于将所述功率管20的控制端置为无效工作电平，包括：所述功率控制模块102，用于将所述P型场效应晶体管20的栅极电位置为零电位。
其中，所述第一电阻103可以在开关101闭合时，保护NPN型三极管，避免流经NPN型三极管102的电流过大。102功率控制模块102也可以是PNP型三极管，对应其有效电平为低电平。另外，功率控制模块102也可以是MOSFET，例如，可以是N型场效应晶体管，对应所述功率控制模块102的有效电平为高电平。也可以是P型场效应晶体管，对应所述功率控制模块102的有效电平为低电平。类似地，功率管20也可以是N型场效应晶体管，相应的，所述功率控制模块102，用于将所述N型场效应晶体管的控制端置为无效工作电平，包括：所述功率控制模块102，用于将所述P型场效应晶体管102的栅极电位置为零电位。另外，功率管20也可以是BJT型三极管。第二电阻(采样电阻)70可以用于反馈采样电压给电子负载。
在图2所描述的电子负载的保护电路的电路结构示意图中，在发现被测电源设备30与电子负载中的功率管20组成的回路中的浪涌电流过大时，可以将开关101闭合，使功率控制模块102的控制端与其有效电平连通，从而功率控制模块102导通，即功率管20的控制端与其无效电平导通，使能功率管20停止工作(断开)。从而在流经功率管20的电流过大时，及时断开功率管20，可以避免大电流将功率管20击穿，保护电子负载中的功率管20，提高电子负载的安全性。
请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种电子负载的电路结构示意图。如图3所示，该电子负载可以包括：电子负载的保护电路10、功率管20、运算放大器40、第一电阻50、电压源60和第二电阻(采样电阻)70，用于为被测电源设备30提供电子负载，以及各部分间的连接关系。该电子负载为在CC模式下的电路原理图。
其中，运算放大器40的反相输入端为第二电阻70上的电压，第二电阻70为采样电阻。运算放大器40的正相输入端为恒定的基准电压Vref。在第二电阻70上的电压值大于Vref时，运算放大器40的反相输入电压大于正向输入电压，运算放大器40减小输出，功率管20的电阻值增大，减小被测电源设备与功率管组成的回路中的电流值。功率管20是工作在线性区，可以当作可变电阻，把电消耗掉。在第二电阻70上的电压值小于Vref时，运算放大器40的反相输入电压小于正向输入电压，运算放大器40增大输出，功率管20的电阻值减小，增大被测电源设备与功率管组成的回路中的电流值。这样通过反馈调节使被测电源设备与功率管组成的回路中的电流值保持恒定满足恒电流的测试要求。
第一电阻50的作用是防止运算放大器40的输出电压震荡。进一步的，可以使用防震荡电路替代第一电阻50。电压源60为运算放大器40的正相输入端提供恒定的基准电压。在被测电源设备测试电流一定时，该基准电压值不变。在被测电源设备测试电流需要发生改变时，相应的该基准电压值改变。
电子负载的保护电路10可以是图1或者图2所描述的实施例中的电子负载的保护电路，这里不再赘述。
需要说明的是，上述示例仅仅用于解释本发明实施例，电子负载的保护电路10也可以是用于其他工作模式的电子负载中，例如，CV、CR或者CP工作模式等，本实施例不作限定。
电子负载是靠功率管20的耗散功率来消耗被测电源设备的电能的，流经功率管20的电流过大会导致耗散功率过大，容易烧坏功率管20。为此可以采用多个功率管并联的方式来均分电流。例如，可以是功率管20、第二电阻70、运算放大器40、第一电阻50和电子负载的保护电路10组成一条恒流电子负载模块，可以使用多个上述的恒流电子负载模块并联，以得到电子负载。
在图3所描述的电子负载的电路结构示意图中，在发现被测电源设备30与电子负载中的功率管20组成的回路中的浪涌电流过大时，可以将开关101闭合，使功率控制模块102的控制端与其有效电平连通，从而功率控制模块102导通，即功率管20的控制端与其无效电平导通，使能功率管20停止工作(断开)。从而在流经功率管20的电流过大时，及时断开功率管20，可以避免大电流将功率管20击穿，保护电子负载中的功率管20，提高电子负载的安全性。
请参见图4，图4是本发明实施例提供的另一种电子负载的电路结构示意图。如图4所示，该电子负载是基于图3所描述的电子负载的电路结构示意图改进的。其中，该电子负载中的电压源60可以包括：恒压源601、第三电阻602和第四电阻603。
其中，恒压源601为输出电压恒定的电压源，需要通过高电位供电，如可以是通过+12V供电，形成恒压源601，例如可以是型号为TL431ACD的芯片形成的恒压源。第三电阻602和第四电阻603串联，并与所述恒压源601并联，对恒压源601输出的电压值恒定的电压进行分压，分配在第三电阻602上的电压和分配在第四电阻603上的电压的和等于恒压源601的输出电压值。第四电阻603的阻值可调，通过调节第四电阻603的电阻值，可以调节电压源60的输出电压，即运算放大器40的正相输入端输入的基准电压的值。从而可以在电子负载的恒定电流工作模式下，调节该恒定电流的值。
在图4所描述的电子负载的电路结构示意图中，在发现被测电源设备30与电子负载中的功率管20组成的回路中的浪涌电流过大时，可以将开关101闭合，使功率控制模块102的控制端与其有效电平连通，从而功率控制模块102导通，即功率管20的控制端与其无效电平导通，使能功率管20停止工作(断开)。从而在流经功率管20的电流过大时，及时断开功率管20，可以避免大电流将功率管20击穿，保护电子负载中的功率管20，提高电子负载的安全性。
请参见图5，图5是本发明实施例提供的又一种电子负载的电路结构示意图。如图5所示，该电子负载是基于图4所描述的电子负载的电路结构示意图改进的。该电子负载中还可以包括反接保护模块80和过压保护模块90。其中，反接保护模块80用于在被测电源设备的正负极接反时，断开电子负载形成的回路，即断开被测电源设备30与功率管20形成的回路，以实现对被测电源设备30和电子负载的保护。过压保护模块90用于在所述被测电源设备30的输出电压过大时，断开电子负载形成的回路，即断开被测电源设备30与功率管20形成的回路，以实现对电子负载的保护，避免过大的电压损坏电子负载。
在图5所描述的电子负载的电路结构示意图中，在发现被测电源设备30与电子负载中的功率管20组成的回路中的浪涌电流过大时，可以将开关101闭合，使功率控制模块102的控制端与其有效电平连通，从而功率控制模块102导通，即功率管20的控制端与其无效电平导通，使能功率管20停止工作(断开)。从而在流经功率管20的电流过大时，及时断开功率管20，可以避免大电流将功率管20击穿，保护电子负载中的功率管20，提高电子负载的安全性。
请参见图6，图6是本发明实施例提供的再一种电子负载的电路结构示意图。如图6所示，该电子负载是基于图5所描述的电子负载的电路结构示意图改进的。如图6所示，该电子负载中，反接保护模块80可以是一个二极管组成的，当被测电源设备30的正负极接反时，二极管处于断开状态，断开电子负载形成的回路，即断开被测电源设备30与功率管20形成的回路，以实现对被测电源设备30和电子负载的保护。
过压保护模块90的电路结构可以如图6所示，在被测电源设备30的输出电压低于预设值时，场效应管VT3作为PMOS，其栅极电压为低电位，而PMOS为低电平有效，因此，VT3的源极和漏极导通，被测电源设备30和功率管20组成回路。当输入电压的值，即被测电源设备30的输出电压值大于预设值时，稳压二极管VD1导通，为三极管VT1供电，三极管VT1导通，同时三级管VT2也导通，此时场效应管VT3的栅源电压大于开启电压，对于场效应管VT3来说，其为PMOS，当栅源电压大于开启电压时，VT3的源极和漏极断开，从而断开电子负载形成的回路，即断开被测电源设备30与功率管20形成的回路，以实现对电子负载的保护，避免过大的电压损坏电子负载。
在图6所描述的电子负载的电路结构示意图中，在发现被测电源设备30与电子负载中的功率管20组成的回路中的浪涌电流过大时，可以将开关101闭合，使功率控制模块102的控制端与其有效电平连通，从而功率控制模块102导通，即功率管20的控制端与其无效电平导通，使能功率管20停止工作(断开)。从而在流经功率管20的电流过大时，及时断开功率管20，可以避免大电流将功率管20击穿，保护电子负载中的功率管20，提高电子负载的安全性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电子负载的保护电路，其特征在于，所述电子负载的保护电路包括开关和功率控制模块，所述开关的第一端与所述功率控制模块的有效电平连接，所述开关的第二端与所述功率控制模块的控制端连接，所述功率控制模块与功率管的控制端连接，所述功率管用于拉载被测电源设备的电能，其中：
所述开关，用于在所述开关闭合时，将所述功率控制模块的有效电平与所述功率控制模块连接；
所述功率控制模块，用于在所述开关闭合时接收到所述功率控制模块的有效电平时，将所述功率管的控制端置为无效工作电平；
其中，所述功率管的控制端还电性连接于运算放大器的输出端，所述运算放大器的反相输入端接收采样电阻的电压，所述采样电阻电性连接于所述功率管和所述被测电源设备之间，所述运算放大器的正相输入端接收恒定的基准电压，所述运算放大器用于通过反馈调节使所述被测电源设备与所述功率管组成的回路中的电流值保持恒定。
2.根据权利要求1所述的电子负载的保护电路，其特征在于，所述功率控制模块为NPN型三极管，所述功率控制模块的有效电平为高电平。
3.根据权利要求2所述的电子负载的保护电路，其特征在于，所述电子负载的保护电路还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述开关的第二端连接，所述第一电阻的第二端与所述NPN型三极管的基极连接，其中：
所述第一电阻，用于在所述开关闭合时将所述NPN型三极管的基极与所述高电平连接。
4.根据权利要求1所述的电子负载的保护电路，其特征在于，所述功率控制模块为N型场效应晶体管，所述功率控制模块的有效电平为高电平。
5.根据权利要求1所述的电子负载的保护电路，其特征在于，所述功率控制模块为P型场效应晶体管，所述功率控制模块的有效电平为低电平。
6.根据权利要求1所述电子负载的保护电路，其特征在于，所述功率管为P型场效应晶体管，所述功率控制模块，用于将所述功率管的控制端置为无效工作电平，包括：
所述功率控制模块，用于将所述P型场效应晶体管的栅极电位置为零电位。
7.一种电子负载，其特征在于，所述电子负载包含如权利要求1至6任一项所述的电子负载的保护电路。
8.根据权利要求7所述电子负载，其特征在于，所述电子负载还包含反接保护模块，其中，所述反接保护模块，与所述被测电源设备串联，用于所述被测电源设备与所述功率管单向导通。
9.根据权利要求8所述电子负载，其特征在于，所述反接保护模块为二极管，所述二极管的正极与所述被测电源设备的正极连接，所述二极管的负极与所述功率管连接。
10.根据权利要求8所述电子负载，其特征在于，所述电子负载还包含过压保护模块，所述过压保护模块与所述功率管串联，用于在所述被测电源设备的输出电压大于预设阈值时，断开所述功率管与所述被测电源设备的连接。
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