CN107947107A - 一种具有限流功能的短路保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有限流功能的短路保护电路，包括：过流检测电路、N沟道增强型MOS管电路、延迟控制电路和短路保护电路，过流检测电路用于检测从大电流直流母线向小电流负载供电时电流的大小；N沟道增强型MOS管电路可替代保险丝起到限制短路电流并切断短路电流的作用；延迟控制电路用于直流输入电流通过过流检测电路检测后电路判定超过电流限定值，并且持续时间超过限定时间后，向短路保护电路发出关断信号；短路保护电路与延迟控制电路电连接，接收延迟控制电路发出的信号，如果延迟控制电路发出关断信号，短路保护电路向N沟道增强型MOS管电路发出关断信号切断母线电流并进入锁死状态。

Description

一种具有限流功能的短路保护电路

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种具有限流功能的短路保护电路。

背景技术

目前，开关电源广泛应用到各个领域，要求开关电源的可靠性越来越高，体积越来越小。为了保证开关电源在不同的环境中稳定可靠地工作，需要设计各种保护功能，其中，限流保护功能和短路保护功能是设计中优先考虑的功能，主要作用是在过载或者短路状态时，避免开关电源由于内部功耗大而烧毁或者损坏负载。目前，一般将限流保护功能和短路保护功能设计成自动恢复模式，保证开关电源稳定连续工作，即故障状态消除后，开关电源自动恢复正常输出。实现上述保护功能最常用的方法是通过自复型保险丝，这种自复型保险丝利用可连续使用并能够表面贴装化的弹性部件，例如利用形状记忆合金材料的弹性部件，从而可以自动实施电源阻断以及电源阻断状态的解除，并由于形状记忆合金材料的弹性部件的温度偏差较小而具有较高的可靠度。

然而，从大电流直流母线，向小电流负载连接的供电线路中，如果自复型保险丝重复进行阻断电源和在电路等部件尚未被充分冷却的状态下自动解除电源阻断状态的过程，则最终将在自复型保险丝自身当中引起异常，致使无法实现切断短路电流的作用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有限流功能的短路保护电路，以用于从大电流直流母线，向小电流负载连接的供电线路中，替代自复型保险丝实现切断短路电流。

为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种具有限流功能的短路保护电路，包括：过流检测电路、N沟道增强型MOS管电路、延迟控制电路和短路保护电路，其中：

所述过流检测电路的输入端与直流母线输入电连接，所述过流检测电路的第一输出端与所述N沟道增强型MOS管电路的输入端电连接，所述N沟道增强型MOS管电路的输出端与负载电连接，所述过流检测电路的控制信号反馈端与所述N沟道增强型MOS管电路的控制端电连接，所述过流检测电路的第一输出端和第二输出端与所述延迟控制电路的输入端电连接，所述延迟控制电路的输出端与所述短路保护电路的输入端电连接，所述短路保护电路的控制信号反馈端与所述N沟道增强型MOS管电路的控制端电连接；

所述过流检测电路用于检测直流母线电流的大小，并将检测结果反馈给所述N沟道增强型MOS管电路，所述N沟道增强型MOS管电路根据反馈信号调整保证电流在设计值的范围内；

所述N沟道增强型MOS管电路为N沟道MOSFET串联在母线供电线路负线，利用所述N沟道MOSFET恒流区限制所述直流母线电流的大小，并且通过控制所述N沟道MOSFET的关断切断直流母线电流；

所述延迟控制电路用于所述直流母线输入电流通过所述过流检测电路检测后，当所述直流母线电流超过电流设定值，且持续超过预设时间时，向所述短路电路发出关断信号；

所述短路保护电路用于接收所述延迟控制电路发出的所述关断信号，所述短路保护电路向所述N沟道增强型MOS管电路发出关断信号切断直流母线电流并进入锁死状态。

优选的，所述延迟控制电路包括差分放大电路、运算延迟电路和VCC基准电路，其中：

所述差分放大电路的输入端作为所述延迟控制电路的输入端与所述过流检测电路的第二输出端电连接，所述差分放大电路的输出端与所述运算延迟电路的输入端电连接，所述运算延迟电路的输出端作为所述延迟控制电路的输出端与所述短路保护电路的输入端电连接，所述VCC基准电路的输出端分别与所述差分放大电路和所述运算延迟电路的电源输入端电连接；

所述差分放大电路用于将所述过流检测电路采集的信号进行放大，并提供给所述运算延迟电路；

所述运算延迟电路用于将放大后的信号与过流设定值比较，若所述放大后的信号超过所述过流设定值，则延迟预设时间后发出关断信号给所述短路保护电路；

所述VCC基准电路用于为所述差分放大电路和所述延时运算电路提供供电和基准设定值。

优选的，所述过流检测电路包括：第二保护电阻、第三保护电阻、电流采样电阻和NPN型三极管，其中：

所述电流采样电阻的第一端作为所述过流检测电路的输入端与所述直流母线输入电连接，所述电流采样电阻的第二端作为所述过流检测电路的第一输出端与所述N沟道增强型MOS管电路的输入端电连接；

所述第二保护电阻的第一端与所述电流采样电阻的第二端电连接，所述第二保护电阻的第二端与所述NPN型三极管的基极电连接，所述NPN型三极管的发射极与所述电流采样电阻的第一端电连接，所述NPN型三极管的集电极与所述第三保护电阻的第一端电连接，所述第三保护电阻的第二端作为所述过流检测电路的控制信号反馈端与所述N沟道增强型MOS管电路的控制端电连接；

所述电流采样电阻的第一端与所述NPN型三极管的发射极的公共端作为所述过流检测电路的第二输出端与所述延迟控制电路的输入端电连接。

优选的，所述N沟道增强型MOS管电路包括：第一N沟道MOS管、第一稳压二极管、第一分压电阻、第二分压电阻、滤波电容及滤波电感，其中：

所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端作为所述N沟道增强型MOS管电路的控制端与所述过流检测电路的控制信号反馈端电连接；

所述第一分压电阻的另一端与所述滤波电感的一端电连接，所述滤波电感的另一端与所述滤波电容的一端电连接，其公共端作为所述N沟道增强型MOS管电路的正相输出端与所述负载的正极电连接；

所述滤波电容的另一端与所述第一N沟道MOS管的漏极电连接，其公共端作为所述N沟道增强型MOS管电路的负相输出端与所述负载的负极电连接；

所述第一N沟道MOS管的栅极与所述第一稳压二极管的负极电连接，其公共端作为所述N沟道增强型MOS管电路的控制端与所述过流检测电路的控制信号反馈端电连接；

所述第一N沟道MOS管的源极、所述第一稳压二极管和所述第二分压电阻的公共端作为所述N沟道增强型MOS管电路的输入端与所述过流检测电路的第一输出端电连接。

优选的，所述短路保护电路包括：第六分压电阻、第七分压电阻和第二N沟道MOS管，其中：

所述第二N沟道MOS管的漏极作为所述短路保护电路的控制信号反馈端与所述N沟道增强型MOS管电路的控制端电连接；

所述第六分压电阻和所述第七分压电阻的公共端与所述第二N沟道MOS管的栅极电连接，所述第七分压电阻的另一端作为所述短路保护电路的的输入端与所述延迟控制电路的输出端电连接，所述第二N沟道MOS管的源极与所述第六分压电阻的另一端相连。

优选的，所述VCC基准电路包括：线性稳压电路和基准电压电路，其中：

所述线性稳压电路包括：第一电容、第八电阻、第九电阻、第三N沟道MOS管、第十电阻、第十一电容、第二稳压二极管，所述第一电容、所述第八电阻、所述第九电阻、所述第三N沟道MOS管、所述第十电阻、所述第十一电容以及所述第二稳压二极管构成所述线性稳压电路产生基准电压VCC为所述差分放大电路提供电源；

所述基准电压电路包括：第十二电阻、第三三端稳压器、第十三电阻、第十四电阻、第三电容，所述第十二电阻、所述第三三端稳压器、所述第十三电阻、所述第十四电阻以及所述第三电容构成所述线性稳压电路产生基准电压REF为所述运算延迟电路提供基准电压。

优选的，所述差分放大电路包括：第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第四电容、第五电容、第六电容、第一运算放大器，所述差分放大电路将所述过流检测电路中电流采样电阻两端的电压进行放大后提供给所述运算延迟电路，所述第一运算放大器的输出端与所述运算延迟电路中的第二运算放大器的输入端电连接。

优选的，所述运算延迟电路包括：第一基准分压电阻、第二基准分压电阻、第一反馈电阻、充电电阻、第三基准分压电阻、第四基准分压电阻、第二反馈电阻、第一滤波电容、第二滤波电容电容、延时电容、第三二极管、第四二极管、第二运算放大器、第三运算放大器，所述第三运算放大器的输出端与所述短路保护电路的输入端电连接，所述运算延迟电路的输入端与所述差分放大电路的输出端电连接，将所述差分放大电路放大后的信号传送至所述运算延迟电路，与设定的基准值进行比较；

当电路输出端发生短路或过流时，所述第二运算放大器同相端输入信号电压高于反相端，所述第二运算放大器输出高电平，通过所述充电电阻为所述延迟电容充电，所述延迟电容的电压上升，所述第三运算放大器的同相端电压同时上升，当所述第三运算放大器的同相端电压大于反相端时，所述第三运算放大器输出关断信号给所述短路保护电路，并通过所述第二反馈电阻进行自锁。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种具有限流功能的短路保护电路，包括：过流检测电路、N沟道增强型MOS管电路、延迟控制电路和短路保护电路，过流检测电路用于检测从大电流直流母线向小电流负载供电时电流的大小；N沟道增强型MOS管电路与过流检测电路电连接，N沟道增强型MOS管电路可替代保险丝起到限制短路电流并切断短路电流的作用；延迟控制电路与过流检测电路电连接，延迟控制电路包括差分放大电路、运算延迟电路和VCC基准电路，作用是直流输入电流通过过流检测电路检测后电路判定超过电流限定值，并且持续时间超过限定时间后，向短路保护电路发出关断信号；短路保护电路与延迟控制电路电连接，接收延迟控制电路发出的信号，如果延迟控制电路发出关断信号，短路保护电路向N沟道增强型MOS管电路发出关断信号切断母线电流并进入锁死状态，本发明提供的具有限流功能的短路保护电路应用于从大电流直流母线，向小电流负载连接的供电线路中，可替代保险丝起到切断短路电流的作用；还具有限制短路电流、延时关断、可恢复的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的具有限流功能的短路保护电路原理框图；

图2为本发明实施例提供的具有限流功能的短路保护电路的过流检测电路的原理图；

图3为本发明实施例提供的具有限流功能的短路保护电路的N沟道增强型MOS管电路的原理图；

图4为本发明实施例提供的具有限流功能的短路保护电路的短路保护电路的原理图；

图5为本发明实施例提供的具有限流功能的短路保护电路的延迟控制电路中的VCC基准电路的原理图；

图6为本发明实施例提供的具有限流功能的短路保护电路的延迟控制电路中的差分放大电路的原理图；

图7为本发明实施例提供的具有限流功能的短路保护电路的延迟控制电路中的运算延迟电路的原理图；

图8为本发明实施例提供的具有限流功能的短路保护电路的总电路原理图。

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，所描述的实施例仅仅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。

参见图1，本发明实施例提供了一种具有限流功能的短路保护电路，该电路具体包括：过流检测电路101、N沟道增强型MOS管电路102、延迟控制电路103和短路保护电路104，其中：

过流检测电路101的输入端与直流母线输入电连接，过流检测电路101的第一输出端与N沟道增强型MOS管电路102的输入端电连接，N沟道增强型MOS管电路102的输出端与负载电连接，过流检测电路101的控制信号反馈端与N沟道增强型MOS管电路102的控制端电连接，过流检测电路101的第一输出端和第二输出端与延迟控制电路103的输入端电连接，延迟控制电路103的输出端与短路保护电路104的输入端电连接，短路保护电路104的控制信号反馈端与N沟道增强型MOS管电路102的控制端电连接；

过流检测电路101用于检测直流母线电流的大小，并将检测结果反馈给N沟道增强型MOS管电路102，N沟道增强型MOS管电路102根据反馈信号调整保证电流在设计值的范围内；

N沟道增强型MOS管电路102为N沟道MOS管串联在母线供电线路负线，利用N沟道MOS管恒流区限制直流母线电流的大小，并且通过控制N沟道MOS管的关断切断直流母线电流；

延迟控制电路103用于直流母线输入电流通过过流检测电路101检测后，当直流母线电流超过电流设定值，且持续超过预设时间时，向短路电路104发出关断信号；

短路保护电路104用于接收延迟控制电路103发出的关断信号，短路保护电路104向N沟道增强型MOS管电路102发出关断信号切断直流母线电流并进入锁死状态。

参见图2，上述过流检测电路101包括：第二保护电阻R2、第三保护电阻R3、电流采样电阻R1和NPN型三极管VT1，其中：

电流采样电阻R1的第一端作为过流检测电路101的输入端与直流母线输入电连接，电流采样电阻R1的第二端作为过流检测电路101的第一输出端与N沟道增强型MOS管电路102的输入端电连接；

第二保护电阻R2的第一端与电流采样电阻R1的第二端电连接，第二保护电阻R2的第二端与NPN型三极管VT1的基极电连接，NPN型三极管VT1的发射极与电流采样电阻R1的第一端电连接，NPN型三极管VT1的集电极与第三保护电阻R3的第一端电连接，第三保护电阻R3的第二端作为过流检测电路101的控制信号反馈端与N沟道增强型MOS管电路102的控制端电连接；

电流采样电阻R1的第一端与NPN型三极管的发射极的公共端作为过流检测电路101的第二输出端与延迟控制电路103的输入端电连接。

需要说明的是，上述直流母线电流流过电流采样电阻R1，电流采样电阻R1两端的电压为NPN型三极管VT1供电；当电路输出发生过载时，电流采样电阻R1上的负载电流迅速增大，当电流采样电阻R1两端的电压上升至NPN型三极管VT1的开启电压时，NPN型三极管VT1导通，则G和Vin-之间的电压被拉低。

参见图3所示，上述N沟道增强型MOS管电路102包括：第一N沟道MOS管Q1、第一稳压二极管D1、第一分压电阻R4、第二分压电阻R5、滤波电容C2及滤波电感L1，其中：

第一分压电阻R4和第二分压电阻R5的公共端作为N沟道增强型MOS管电路101的控制端与过流检测电路101的控制信号反馈端电连接；第一分压电阻R4的另一端与滤波电感L1的一端电连接，滤波电感L1的另一端与滤波电容C2的一端电连接，其公共端作为N沟道增强型MOS管电路102的正相输出端V_OUT+与负载的正极电连接；滤波电容C2的另一端与第一N沟道MOS管Q1的漏极电连接，其公共端作为N沟道增强型MOS管电路102的负相输出端V_OUT-与负载的负极电连接；第一N沟道MOS管Q1的栅极与第一稳压二极管D1的负极电连接，其公共端作为N沟道增强型MOS管电路102的控制端与过流检测电路101的控制信号反馈端电连接；第一N沟道MOS管Q1的源极、第一稳压二极管D1和第二分压电阻R5的公共端作为N沟道增强型MOS管电路102的输入端与过流检测电路101的第一输出端电连接。

当图2的G极和Vin-之间的电压被拉低，第一N沟道MOS管Q1导通程度降低，从而限制负载电流的增加。同时该电路还可以起到抑制负载开机浪涌电流的作用，浪涌过后电路恢复正常。工作过程如下：负载电流增大→电流采样电阻R1两端电压升高→NPN型三极管VT1导通→第一N沟道MOS管Q1栅极电压下降→第一N沟道MOS管Q1导通程度降低→负载电流减小。调节电流采样电阻R1阻值可将线路电流限定在合适的数值。第一N沟道MOS管Q1还受短路保护电路的控制，具体原理见如下图4短路保护电路原理描述。其中，第一N沟道MOS管Q1根据栅极接收的信号确定是导通还是关断。

参见图4所示，上述短路保护电路104包括：第六分压电阻R6、第七分压电阻R7和第二N沟道MOS管Q2，其中：

第二N沟道MOS管Q2的漏极作为短路保护电路104的控制信号反馈端与N沟道增强型MOS管电路102的控制端电连接；第六分压电阻R6和第七分压电阻R7的公共端与第二N沟道MOS管Q2的栅极电连接，第七分压电阻R7的另一端作为短路保护电路104的的输入端与延迟控制电路103的输出端电连接，第二N沟道MOS管Q2的源极与第六分压电阻R6的另一端相连。

电路正常工作时(未进入短路保护状态时)REM1端为低电平，第二N沟道MOS管Q2关断，图3中的第一N沟道MOS管Q1由第一分压电阻R4、第二分压电阻R5、第一稳压二极管D1等器件组成的分压网络为其栅极提供稳定的电压，使其保持导通状态，为后级负载供电；当电路输出发生超过设定时间的短路或者过流故障时REM1端接受到运算延迟电路107发出的关断信号(高电平)，第二N沟道MOS管Q2导通，第一N沟道MOS管Q1栅极电压被到0V，第一N沟道MOS管Q1关断切断短路电流。

优选的，延迟控制电路103包括VCC基准电路105、差分放大电路106和运算延迟电路107，其中：

差分放大电路106的输入端作为延迟控制电路103的输入端与过流检测电路101的第一输出端和第二输出端电连接，差分放大电路106的输出端与运算延迟电路107的输入端电连接，运算延迟电路107的输出端作为延迟控制电路103的输出端与短路保护电路104的输入端电连接，VCC基准电路105的输出端分别与差分放大电路106和运算延迟电路107的电源输入端电连接；差分放大电路106用于将过流检测电路101采集的信号进行放大，并提供给运算延迟电路107；运算延迟电路107用于将放大后的信号与过流设定值比较，若放大后的信号超过过流设定值，则延迟预设时间后发出关断信号给短路保护电路104；VCC基准电路105用于为差分放大电路106和运算延时电路107提供供电和基准设定值。

参见图5所示，上述VCC基准电路105包括：线性稳压电路1051和基准电压电路1052，其中：

线性稳压电路1051包括：第一电容C1、第八电阻R8、第九电阻R9、第三N沟道MOS管Q3、第十电阻R10、第十一电容C11、第二稳压二极管D2，第一电容C1、第八电阻R8、第九电阻R9、第三N沟道MOS管Q3、第十电阻R10、第十一电容R11以及第二稳压二极管D2构成线性稳压电路1051产生基准电压VCC为差分放大电路106和运算延迟电路107提供电源；基准电压电路1052包括：第十二电阻R12、第三三端稳压器IC3、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第三电容C3，第十二电阻R12、第三稳压三端稳压器IC3、第十三电阻R13、第十四电阻R14以及第三电容C3构成线性稳压电路1052产生基准电压REF为运算延迟电路107提供基准电压。

参见图6所示，上述差分放大电路106包括：第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6以及第一运算放大器IC1A，差分放大电路106将过流检测电路101中电流采样电阻两端的电压进行放大后提供给运算延迟电路107，第一运算放大器IC1A的输出端与运算延迟电路107中的第二运算放大器IC2A的输入端电连接。

参见图7所示，上述运算延迟电路107包括：第一基准分压电阻R21、第二基准分压电阻R22、第一反馈电阻R23、充电电阻R24、第三基准分压电阻R25、第四基准分压电阻R26、第二反馈电阻R27、第一滤波电容C7、第二滤波电容电容C8、延时电容C9、第三二极管D3、第四二极管D4、第二运算放大器IC2A、第三运算放大器IC2B，第三运算放大器IC2B的输出端与短路保护电路104的输入端电连接，运算延迟电路107的输入端与差分放大电路106的输出端电连接，将差分放大电路106放大后的信号传送至运算延迟电路107，与设定的基准值进行比较；当电路输出端发生短路或过流时，第二运算放大器IC2A的同相端输入信号电压高于反相端，第二运算放大器IC2A输出高电平，通过充电电阻R24为延迟电容C9充电，延迟电容C9的电压上升，第三运算放大器IC2B的同相端电压同时上升，当第三运算放大器IC2B的同相端电压大于反相端时，第三运算放大器IC2B输出关断信号给短路保护电路104，并通过第二反馈电阻R27进行自锁。

参见图8所示，为本发明实施例提供的具有限流功能的短路保护电路的总电路图，电流采样电阻R1、第二保护电阻R2、第三保护电阻R3、NPN型三极管VT1构成过流检测电路101；第一N沟道MOS管Q1、第一分压电阻R4、第二分压电阻R5、第一稳压二极管D1、滤波电容C2及滤波电感L1构成N沟道增强型MOS管电路102；第六分压电阻R6、第七分压电阻R7、第二N沟道MOS管Q2构成短路保护电路104；其中，第一电容C1、滤波电感L1、滤波电容C2构成π型滤波电路。第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三N沟道MOS管Q3、第二稳压二极管D2、第十一电容C11构成线性稳压电路1051，为基准电路、比较器提供稳定供电；第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第三三端稳压器IC3、第三电容C3构成基准电压电路1052，为比较器提供基准源；第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6以及第一运算放大器IC1A构成差分放大电路106；第一滤波电容C7、第二滤波电容电容C8、延时电容C9、第一基准分压电阻R21、第二基准分压电阻R22、第一反馈电阻R23、充电电阻R24、第三基准分压电阻R25、第四基准分压电阻R26、第二反馈电阻R27、第二运算放大器IC2A、第三运算放大器IC2B、第三二极管D3、第四二极管D4构成运算延时电路107。综上：当电路正常工作时，第一N沟道MOS管Q1的GS间电压由第一分压电阻R4、第二分压电阻R5分压提供，第一N沟道MOS管Q1正常导通；当输出端产生过流或者短路时，电流采样电阻R1两端的电压迅速上升，当电流采样电阻R1两端大于NPN型三极管VT1开启电压时，NPN型三极管VT1导通，第一N沟道MOS管Q1的GS间电压被拉低，第一N沟道MOS管导通程度降低，限制电流增加，当运算延迟电路接收到持续的过流信号5ms～10ms(延迟时间可调整)后发出关断信号使第二N沟道MOS管Q2栅极电压上升，第二N沟道MOS管Q2导通，第一N沟道MOS管Q1栅极电压被拉低到0V，第一N沟道MOS管Q1关断；同时电路进入自锁状态。延时电容C9的选值主要参考负载开机时产生的浪涌电流大小、时长，及N沟道MOS管的承受能力而选定；这样在电路输出受短时浪涌电流冲击时(浪涌时间小于保护延时)，因延时电容C9充电需要一定时间，故可将这一浪涌干扰信号吸收，使保护电路不产生误动作。

综上所述，本发明公开了一种具有限流功能的短路保护电路，包括：过流检测电路、N沟道增强型MOS管电路、延迟控制电路和短路保护电路，过流检测电路用于检测从大电流直流母线向小电流负载供电时电流的大小；N沟道增强型MOS管电路与过流检测电路电连接，N沟道增强型MOS管电路可替代保险丝起到限制短路电流并切断短路电流的作用；延迟控制电路与过流检测电路电连接，延迟控制电路包括差分放大电路、运算延迟电路和VCC基准电路，作用是直流输入电流通过过流检测电路检测后电路判定超过电流限定值，并且持续时间超过限定时间后，向短路保护电路发出关断信号；短路保护电路与延迟控制电路电连接，接收延迟控制电路发出的信号，如果延迟控制电路发出关断信号，短路保护电路向N沟道增强型MOS管电路发出关断信号切断母线电流并进入锁死状态，本发明提供的具有限流功能的短路保护电路应用于从大电流直流母线，向小电流负载连接的供电线路中，可替代保险丝起到切断短路电流的作用；还具有限制短路电流、延时关断、可恢复的功能。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种具有限流功能的短路保护电路，其特征在于，包括：过流检测电路、N沟道增强型MOS管电路、延迟控制电路和短路保护电路，其中：

所述过流检测电路的输入端与直流母线输入电连接，所述过流检测电路的第一输出端与所述N沟道增强型MOS管电路的输入端电连接，所述N沟道增强型MOS管电路的输出端与负载电连接，所述过流检测电路的控制信号反馈端与所述N沟道增强型MOS管电路的控制端电连接，所述过流检测电路的第一输出端和第二输出端与所述延迟控制电路的输入端电连接，所述延迟控制电路的输出端与所述短路保护电路的输入端电连接，所述短路保护电路的控制信号反馈端与所述N沟道增强型MOS管电路的控制端电连接；

所述过流检测电路用于检测直流母线电流的大小，并将检测结果反馈给所述N沟道增强型MOS管电路，所述N沟道增强型MOS管电路根据反馈信号调整保证电流在设计值的范围内；

所述N沟道增强型MOS管电路为N沟道MOSFET串联在母线供电线路负线，利用所述N沟道MOSFET恒流区限制所述直流母线电流的大小，并且通过控制所述N沟道MOSFET的关断切断直流母线电流；

所述延迟控制电路用于所述直流母线输入电流通过所述过流检测电路检测后，当所述直流母线电流超过电流设定值，且持续超过预设时间时，向所述短路电路发出关断信号；

所述短路保护电路用于接收所述延迟控制电路发出的所述关断信号，所述短路保护电路向所述N沟道增强型MOS管电路发出关断信号切断直流母线电流并进入锁死状态。

2.根据权利要求1所述的具有限流功能的短路保护电路，其特征在于，所述延迟控制电路包括差分放大电路、运算延迟电路和VCC基准电路，其中：

所述差分放大电路的输入端作为所述延迟控制电路的输入端与所述过流检测电路的第二输出端电连接，所述差分放大电路的输出端与所述运算延迟电路的输入端电连接，所述运算延迟电路的输出端作为所述延迟控制电路的输出端与所述短路保护电路的输入端电连接，所述VCC基准电路的输出端分别与所述差分放大电路和所述运算延迟电路的电源输入端电连接；

所述差分放大电路用于将所述过流检测电路采集的信号进行放大，并提供给所述运算延迟电路；

所述运算延迟电路用于将放大后的信号与过流设定值比较，若所述放大后的信号超过所述过流设定值，则延迟预设时间后发出关断信号给所述短路保护电路；

所述VCC基准电路用于为所述差分放大电路和所述延时运算电路提供供电和基准设定值。

3.根据权利要求1所述的具有限流功能的短路保护电路，其特征在于，所述过流检测电路包括：第二保护电阻、第三保护电阻、电流采样电阻和NPN型三极管，其中：

所述电流采样电阻的第一端作为所述过流检测电路的输入端与所述直流母线输入电连接，所述电流采样电阻的第二端作为所述过流检测电路的第一输出端与所述N沟道增强型MOS管电路的输入端电连接；

所述第二保护电阻的第一端与所述电流采样电阻的第二端电连接，所述第二保护电阻的第二端与所述NPN型三极管的基极电连接，所述NPN型三极管的发射极与所述电流采样电阻的第一端电连接，所述NPN型三极管的集电极与所述第三保护电阻的第一端电连接，所述第三保护电阻的第二端作为所述过流检测电路的控制信号反馈端与所述N沟道增强型MOS管电路的控制端电连接；

所述电流采样电阻的第一端与所述NPN型三极管的发射极的公共端作为所述过流检测电路的第二输出端与所述延迟控制电路的输入端电连接。

4.根据权利要求1所述的具有限流功能的短路保护电路，其特征在于，所述N沟道增强型MOS管电路包括：第一N沟道MOS管、第一稳压二极管、第一分压电阻、第二分压电阻、滤波电容及滤波电感，其中：

所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端作为所述N沟道增强型MOS管电路的控制端与所述过流检测电路的控制信号反馈端电连接；

所述第一分压电阻的另一端与所述滤波电感的一端电连接，所述滤波电感的另一端与所述滤波电容的一端电连接，其公共端作为所述N沟道增强型MOS管电路的正相输出端与所述负载的正极电连接；

所述滤波电容的另一端与所述第一N沟道MOS管的漏极电连接，其公共端作为所述N沟道增强型MOS管电路的负相输出端与所述负载的负极电连接；

所述第一N沟道MOS管的栅极与所述第一稳压二极管的负极电连接，其公共端作为所述N沟道增强型MOS管电路的控制端与所述过流检测电路的控制信号反馈端电连接；

所述第一N沟道MOS管的源极、所述第一稳压二极管和所述第二分压电阻的公共端作为所述N沟道增强型MOS管电路的输入端与所述过流检测电路的第一输出端电连接。

5.根据权利要求1所述的具有限流功能的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护电路包括：第六分压电阻、第七分压电阻和第二N沟道MOS管，其中：

所述第二N沟道MOS管的漏极作为所述短路保护电路的控制信号反馈端与所述N沟道增强型MOS管电路的控制端电连接；

所述第六分压电阻和所述第七分压电阻的公共端与所述第二N沟道MOS管的栅极电连接，所述第七分压电阻的另一端作为所述短路保护电路的的输入端与所述延迟控制电路的输出端电连接，所述第二N沟道MOS管的源极与所述第六分压电阻的另一端相连。

6.根据权利要求2所述的具有限流功能的短路保护电路，其特征在于，所述VCC基准电路包括：线性稳压电路和基准电压电路，其中：

所述线性稳压电路包括：第一电容、第八电阻、第九电阻、第三N沟道MOS管、第十电阻、第十一电容、第二稳压二极管，所述第一电容、所述第八电阻、所述第九电阻、所述第三N沟道MOS管、所述第十电阻、所述第十一电容以及所述第二稳压二极管构成所述线性稳压电路产生基准电压VCC为所述差分放大电路提供电源；

所述基准电压电路包括：第十二电阻、第三三端稳压器、第十三电阻、第十四电阻、第三电容，所述第十二电阻、所述第三三端稳压器、所述第十三电阻、所述第十四电阻以及所述第三电容构成所述线性稳压电路产生基准电压REF为所述运算延迟电路提供基准电压。

7.根据权利要求2所述的具有限流功能的短路保护电路，其特征在于，所述差分放大电路包括：第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第四电容、第五电容、第六电容、第一运算放大器，所述差分放大电路将所述过流检测电路中电流采样电阻两端的电压进行放大后提供给所述运算延迟电路，所述第一运算放大器的输出端与所述运算延迟电路中的第二运算放大器的输入端电连接。

8.根据权利要求2所述的具有限流功能的短路保护电路，其特征在于，所述运算延迟电路包括：第一基准分压电阻、第二基准分压电阻、第一反馈电阻、充电电阻、第三基准分压电阻、第四基准分压电阻、第二反馈电阻、第一滤波电容、第二滤波电容电容、延时电容、第三二极管、第四二极管、第二运算放大器、第三运算放大器，所述第三运算放大器的输出端与所述短路保护电路的输入端电连接，所述运算延迟电路的输入端与所述差分放大电路的输出端电连接，将所述差分放大电路放大后的信号传送至所述运算延迟电路，与设定的基准值进行比较；

当电路输出端发生短路或过流时，所述第二运算放大器同相端输入信号电压高于反相端，所述第二运算放大器输出高电平，通过所述充电电阻为所述延迟电容充电，所述延迟电容的电压上升，所述第三运算放大器的同相端电压同时上升，当所述第三运算放大器的同相端电压大于反相端时，所述第三运算放大器输出关断信号给所述短路保护电路，并通过所述第二反馈电阻进行自锁。