CN108539708B - 一种多重的过流过压本安保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多重的过流过压本安保护电路，包括电源、过压保护电路、功率开关电路、过流保护电路、负载电路，还包括瞬态电流取样电路、软启动电路和触发及延时控制电路；瞬态电流取样电路的输入端与电源的正极连接，瞬态电流取样电路的第一输出端与功率开关电路的输入端连接，瞬态电流取样电路的第一输出端还与过压保护电路的第一输入端连接；过压保护电路的出端与功率开关电路的输入端连接。本发明提高了本安保护电路的负载能力，经过多重组合来控制各功率开关，达到性能优越的过流过压本安保护电路，有效的限制了可能引起爆炸性环境点燃的火花能量。

Description

一种多重的过流过压本安保护电路

技术领域

本发明涉及一种过流过压本安保护电路，具体涉及一种多重的过流过压本安保护电路。

背景技术

常规本安保护电路是采用稳压、限流、快速切断负载的双重化保护可靠性组件，通过采取限制电流输出、电压输出和放电时间的措施，保证本安保护电路在正常工作和规定的故障状态下，对外产生的电火花和热效应不能引起周围可燃性气体燃烧或爆炸。故障排除后又能自动恢复输出，根据“GB3836-2000爆炸性气体环境用电气设备”国标规定，负载短路时输出的火花能量不能超过0.25mJ。通常，电源在上电瞬间或连接负载瞬间，容性负载会产生很大的暂态冲击电流Ico和Icz，暂态冲击电流值会N倍于本安保护整定值I，造成本安保护输出快速切断输出电流，而不能恢复输出，这也是负载电流Iz远小于本安保护整定值I，使本安保护电路动作保护的主要原因。本安保护电路的一个固有的缺点—负载能力差，所以平时应用中，为了供电可靠，不误动作，负载功率通常都选小于本安保护电路输出功率的50％，这样，电源利用率也大大减小。为了达到本安输出，通过火花试验。一般都简单的对负载电流只做了检测、比较、关断等常规办法处理，单方面只提高了短路动作时间。但提高了保护动作时间的同时，又牺牲了带负载能力，既要达到本安输出，还要带载能力强，是有一定的难度的，这也是一个矛盾问题。另外，常规本安保护电路输出功率都比较小，在直流18V输出时，能通过Ⅱ类防爆认证的功率都小于9W(18V/0.5A)左右。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种多重的过流过压本安保护电路，克服现有本安保护电路保护动作时间短、负载能力差的缺陷。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种多重的过流过压本安保护电路，包括电源、过压保护电路、功率开关电路、过流保护电路、负载电路，还包括瞬态电流取样电路、软启动电路和触发及延时控制电路；

所述瞬态电流取样电路能抑制瞬态冲击电流，限制负载电路的电流突变，还能通过控制触发及延时控制电路去控制功率开关电路和软启动电路从而断开或接通负载电路；

所述触发及延时控制电路能对瞬态电流取样电路输出的电压控制信号进行锁存及延时处理后控制功率开关电路和软启动电路；

所述软启动电路能接收触发及延时控制电路的高低电平信号，将高电压信号在一定时间内从最小值缓慢达到最大值来驱动接通负载电路，还能在接受到低电压信号时快速断开负载电路，实现慢开启和快关断功能；

所述过压保护电路能保护负载电路不受过电压损坏；过流保护电路能实时检测负载电路是否过流或短路；功率开关电路能控制接通或断开负载电路。

本发明还具有如下区别技术特征：

可选地，所述瞬态电流取样电路的输入端与电源的正极连接，瞬态电流取样电路的第一输出端与功率开关电路的输入端连接，瞬态电流取样电路的第一输出端还与过压保护电路的第一输入端连接；

过压保护电路的输出端与功率开关电路的输入端连接；

功率开关电路的输出端与过流保护电路的输入端连接；

过流保护电路的第一输出端与负载电路的输入端连接；过流保护电路的第二输出端与过压保护电路的第二输入端连接；

负载电路的输出端与软启动电路的第一输入端连接；

软启动电路的输出端连接电源的负极；

触发及延时控制电路的第一输出端与软启动电路的第二输入端连接，触发及延时控制电路的第二输出端与功率开关电路的输入端连接；触发及延时控制电路的输入端与瞬态电流取样电路的第二输出端连接。

可选地，所述瞬态电流取样电路包括电感器和电流信号隔离转换电路，电感器的一端和电流信号隔离转换电路的一端相连后作为瞬态电流取样电路的输入端并与电源的正极连接；电感器的另一端和电流信号隔离转换电路的另一端相连后作为瞬态电流取样电路的第一输出端并分别与功率开关电路的第一输入端和过压保护电路的输入端连接；所述电流信号隔离转换电路包括并联的二极管和光耦合器，光耦合器的输出端与触发及延时控制电路的输入端连接。

可选地，所述过压保护电路包括第二电阻R2、稳压器、第三电阻R3、分压器和过压比较器；第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端相连后作为过压保护电路的第一输入端并与瞬态电流取样电路的第一输出端连接；第二电阻R2的另一端与稳压器的一端连接，稳压器的另一端与过压比较器的第6引脚连接，第三电阻R3的另一端分别与分压器的一端、过压比较器的第5引脚连接，分压器的另一端接地；过压比较器的第7引脚作为过压保护电路的输出端与功率开关电路的输入端连接，过压比较器的地4引脚接地；过压比较器的第6引脚作为过压保护电路的第二输入端并与过流保护电路的第二输出端连接。

可选地，所述功率开关电路包括功率开关，功率开关的一端分别与瞬态电流取样电路的第一输出端、过压保护电路的第一输出端连接；功率开关的另一端与过流保护电路的输入端连接。

可选地，所述过流保护电路包括电流采样电阻、电流取样电压电阻、电流基准电压电阻和过流比较器；电流采样电阻的一端与电流取样电压电阻的一端相连后作为过流保护电路的输入端，电流采样电阻的另一端与电流基准电压电阻的一端相连后作为过流保护电路的第一输出端并与负载电路的输入端连接；电流取样电压电阻的一端还连接过流比较器的第3引脚，电流取样电压电阻的另一端接地；电流基准电压电阻的一端还连接过流比较器的第2引脚，电流基准电压电阻的另一端接地；过流比较器的第1引脚连接与过压保护电路的第二输入端连接，过流比较器的第4引脚接地。

可选地，所述软启动电路包括软启动功率开关和软启动控制电路；软启动功率开关的第1引脚作为软启动电路的第一输入端与负载电路的输出端连接；软启动功率开关的第2引脚作为软启动电路的输出端连接电源负极；软启动控制电路的一端作为软启动电路的第二输入端连接触发及延时控制电路的第一输出端，软启动控制电路的另一端连接软启动功率开关的第3引脚；所述软启动控制电路包括电阻、二极管和电容，电阻和二极管并联后连接电容的一端，电容的另一端接地。

可选地，所述触发及延时控制电路包括单稳态触发器、第六电阻R6、延时控制电路和电平转换及驱动电路；单稳态触发器的第5引脚与第六电阻R6的一端相连作为触发及延时控制电路的输入端并与瞬态电流取样电路的第二输出端连接；单稳态触发器的第2引脚与延时控制电路的一端连接，延时控制电路的另一端接地；单稳态触发器的第1引脚接地；单稳态触发器的第7引脚与软启动电路的第二输入端连接；单稳态触发器的第6引脚与电平转换及驱动电路的一端连接，电平转换及驱动电路的另一端与功率开关电路的输入端连接，电平转换及驱动电路设有接地端；单稳态触发器的第16引脚与第六电阻R6的另一端连接；所述延时控制电路包括电阻和电容，电阻的一端分别连接单稳态触发器的第2引脚和电容的一端，电容的另一端接地。

可选地，所述功率开关电路的输入端和功率开关电路的输出端之间并联有第一辅助电流回路；所述第一辅助电流回路包括电阻，电阻的一端与功率开关电路的输入端连接，电阻的另一端与功率开关电路的输出端连接；所述软启动电路的第一输入端与软启动电路的输出端之间连接并联有第二辅助电流回路；所述第二辅助电流回路包括电阻，电阻的一端与软启动电路的第一输入端连接，电阻的另一端与软启动电路的输出端连接。

可选地，所述过压保护电路、功率开关电路、过流保护电路和触发及延时控制电路均设为双重电路；所述触发及延时控制电路连接有第一控制电源；所述过压保护电路和过流保护电路均连接有第二控制电源；所述第一控制电源的输入端和第二控制电源的输入端均连接电源正极。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

(Ⅰ)本发明的瞬态电流取样电路限制暂态冲击电流，使负载电路的负载电流不能突变，而是缓慢变大。

(Ⅱ)本发明中的软启动电路，在保护电路上电启动或负载接通上电启动时，控制本安保护电路输出功率能量在一段时间内从最小功率能量平滑的达到额定输出功率，这样，负载功率可达到95％的本安保护输出功率，大大提高了本安保护电路的负载能力。

(Ⅲ)瞬态电流取样电路和触发及延时控制电路采用多重组合驱动关断功率开关电路，效率高，工作可靠，抗干扰能力强。

(Ⅳ)巧妙的将负载电流取样位置设于功率开关电路的输出端，动态的电流电压采样电路，使本安保护电路自动恢复时间合理，各功率管功耗小，不发热，抗干扰能力强，符合本安设计要求。

(Ⅴ)在该多重的过流过压本安保护电路中，采用高端(以电源正极为参考)电流取样，在进行动态的电流电压比较控制，使得过流或短路后，功率开关不发热，短路或过流故障排除后并能自动恢复。另外，又增加高端(以电源正极为参考)瞬态电流取样电路和触发及延时控制电路，对信号隔离、锁存、及延时转换处理后，分别在驱动各功率开关动作。同时并通过软启动控制(可调)来驱动软启动功率开关，使输出功率能量在一段时间内，从最小功率能量平滑的达到额定输出功率能量，大大提高了本安保护电路的负载能力。经过多重组合来控制各个功率开关，达到性能优越的过流过压本安保护电路，有效的限制了可能引起爆炸性环境点燃的火花能量，克服了以往本安保护电路固有的诸多缺点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的瞬态电流取样电路示意图；

图3为本发明的瞬态电流取样电路中电流信号隔离转换电路示意图；

图4为本发明的过压保护电路示意图；

图5为本发明的功率开关电路示意图；

图6为本发明的过流保护电路示意图；

图7为本发明的负载电路示意图；

图8为本发明的软启动电路示意图；

图9为本发明的软启动电路中软启动控制电路示意图；

图10为本发明的触发及延时控制电路示意图；

图11为本发明的触发及延时控制电路中延时控制电路示意图；

图12为本发明的触发及延时控制电路中电平转换及驱动电路示意图；

图13为本发明的整体电路示意图。

图中各标号表示为:1-功率开关，2-功率开关，4-过流比较器，5-过流比较器，10-稳压器，11-稳压器，12-分压器，13-分压器，14-过压比较器，15-过压比较器，16-软启动控制电路，17-软启动功率开关，18-电平转换及驱动电路，19-电流信号隔离转换电路，20-电感器，21-单稳态触发器，22-延时控制电路，23-延时控制电路，24-单稳态触发器，25-电平转换及驱动电路，26-软启信号隔离电路，27-第二控制电源，28-第一控制电源，29-电源输入端子，30-本安保护输出端子，34-负载，35-二极管，36-光耦合器，37-二极管，38-三极管。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1至13所示，一种多重的过流过压本安保护电路，包括电源、过压保护电路、功率开关电路、过流保护电路、负载电路，还包括瞬态电流取样电路、软启动电路和触发及延时控制电路；瞬态电流取样电路能抑制瞬态冲击电流，限制负载电路的电流突变，还能通过控制触发及延时控制电路去控制功率开关电路和软启动电路从而断开或接通负载电路；触发及延时控制电路能对瞬态电流取样电路输出的电压控制信号进行锁存及延时处理后控制功率开关电路和软启动电路；软启动电路能接收触发及延时控制电路的高低电平信号，将高电压信号在一定时间内从最小值缓慢达到最大值来驱动接通负载电路，还能在接受到低电压信号时快速断开负载电路，实现慢开启和快关断功能；过压保护电路能保护负载电路不受过电压损坏；过流保护电路能实时检测负载电路是否过流或短路；功率开关电路能控制接通或断开负载电路。

瞬态电流取样电路的输入端与电源的正极连接，瞬态电流取样电路的第一输出端与功率开关电路的输入端连接，瞬态电流取样电路的第一输出端还与过压保护电路的第一输入端连接；过压保护电路的输出端与功率开关电路的输入端连接；功率开关电路的输出端与过流保护电路的输入端连接；过流保护电路的第一输出端与负载电路的输入端连接；过流保护电路的第二输出端与过压保护电路的第二输入端连接；负载电路的输出端与软启动电路的第一输入端连接；软启动电路的输出端连接电源的负极；触发及延时控制电路的第一输出端与软启动电路的第二输入端连接，触发及延时控制电路的第二输出端与功率开关电路的输入端连接；触发及延时控制电路的输入端与瞬态电流取样电路的第二输出端连接。

遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

如图1至图13所示，本实施例公开了一种多重的过流过压本安保护电路，包括电源、过压保护电路、功率开关电路、过流保护电路、负载电路，还包括瞬态电流取样电路、软启动电路和触发及延时控制电路；瞬态电流取样电路能抑制瞬态冲击电流，限制负载电路的电流突变，还能通过控制触发及延时控制电路去控制功率开关电路和软启动电路从而断开或接通负载电路；触发及延时控制电路能对瞬态电流取样电路输出的电压控制信号进行锁存及延时处理后控制功率开关电路和软启动电路；软启动电路能接收触发及延时控制电路的高低电平信号，将高电压信号在一定时间内从最小值缓慢达到最大值来驱动接通负载电路，还能在接受到低电压信号时快速断开负载电路，实现慢开启和快关断功能；过压保护电路能保护负载电路不受过电压损坏；过流保护电路能实时检测负载电路是否过流或短路；功率开关电路能控制接通或断开负载电路。

如图1所示，在本实施例中，瞬态电流取样电路的输入端与电源的正极连接，瞬态电流取样电路的第一输出端与功率开关电路的输入端连接，瞬态电流取样电路的第一输出端还与过压保护电路的第一输入端连接；过压保护电路的输出端与功率开关电路的输入端连接；功率开关电路的输出端与过流保护电路的输入端连接；过流保护电路的第一输出端与负载电路的输入端连接；过流保护电路的第二输出端与过压保护电路的第二输入端连接；负载电路的输出端与软启动电路的第一输入端连接；软启动电路的输出端连接电源的负极；触发及延时控制电路的第一输出端与软启动电路的第二输入端连接，触发及延时控制电路的第二输出端与功率开关电路的输入端连接；触发及延时控制电路的输入端与瞬态电流取样电路的第二输出端连接。本实施例中，过压保护电路和过流保护电路进行动态的电流电压比较控制，使得过流或短路后，功率开关不发热，短路或过流故障排除后并能自动恢复；瞬态电流取样电路和触发及延时控制电路对信号隔离、锁存、及延时转换处理后，分别再控制功率开关电路和软启动电路；同时通过软启动电路使输出功率能量在一段时间内，从最小功率能量平滑的达到额定输出功率能量，大大提高了本安保护电路的负载能力；经过多重组合来控制功率开关电路和软启动电路，达到性能优越的过流过压本安保护电路，有效的限制了可能引起爆炸性环境点燃的火花能量。

如图2和图3所示，在本实施例中，瞬态电流取样电路包括电感器20和电流信号隔离转换电路19，电感器20的一端和电流信号隔离转换电路19的一端相连后作为瞬态电流取样电路的输入端并与电源的正极连接；电感器20的另一端和电流信号隔离转换电路19的另一端相连后作为瞬态电流取样电路的第一输出端并分别与功率开关电路的第一输入端和过压保护电路的输入端连接；电流信号隔离转换电路19包括并联的二极管35和光耦合器36，光耦合器36的输出端与触发及延时控制电路的输入端连接。瞬态电流取样电路中的电感器20取样到瞬态电流信号，具有瞬态电流抑制功能，瞬态电流取样电路的输入信号是负载电流信号，输出信号是对地的电压控制信号，取样到的瞬态电流信号经过电流信号隔离转换电路19进行信号隔离转换成对地的电压控制信号从而控制下一级的触发及延时控制电路，具体的，正常状态输出高电平信号，当检测到短路信号后，电流信号隔离转换电路19中的二极管35和光耦合器36配合工作，纳秒级快速转换为对地输出的低电平信号。

如图4所示，在本实施例中，过压保护电路包括第二电阻R2、稳压器10、第三电阻R3、分压器12和过压比较器14；第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端相连后作为过压保护电路的第一输入端并与瞬态电流取样电路的第一输出端连接；第二电阻R2的另一端与稳压器10的一端连接，稳压器10的另一端与过压比较器14的第6引脚连接，第三电阻R3的另一端分别与分压器12的一端、过压比较器14的第5引脚连接，分压器12的另一端接地；过压比较器14的第7引脚作为过压保护电路的输出端与功率开关电路的输入端连接，过压比较器14的第4引脚接地；过压比较器14的第6引脚作为过压保护电路的第二输入端并与过流保护电路的第二输出端连接。在本实施例中，过压保护电路的输入信号为负载电源电压信号，输出信号是采样到的基准电压阀值和负载电源电压阀值信号，负载电源电压由稳压器10产生基准电压，进行分压后与分压器12采样的负载电源电压信号输出给过压比较器14，采样到电压信号与基准电压信号及与过压比较器14输出信号相比较，输出去控制功率开关电路，过压比较器14的输入信号是基准电压阀值和负载电源电压阀值信号，还有过压比较器14输出的高低电平信号，输出信号为高低电平驱动信号；在本实施例中，过压保护电路为独立相同的两部分电路，即过压保护电路还包括图4中的第四电阻R4、稳压器11、第五电阻R5、分压器13和过压比较器15，其连接方式与第二电阻R2、稳压器10、第三电阻R3、分压器12和过压比较器14相同，能防止出现一级采样电路失效而不能达到本安输出，提高本安保护电路的安全系数。

如图5所示，功率开关电路包括功率开关1，功率开关1的一端分别与瞬态电流取样电路的第一输出端、过压保护电路的第一输出端连接；功率开关1的另一端与过流保护电路的输入端连接。本实施例中，功率开关电路受过压比较器14比较输出来的高低电平驱动信号接通或断开负载电路，功率开关电路的输入信号是高低电平驱动信号，输出控制负载电路的负载电流大小，功率开关1收到过压比较器14输出的高低电平信号，分别驱动相应的功率开关，来限制电流能量输出，在过流过压或短路情况下，快速切断负载电路的负载电流回路，或在过流过压或短路故障排除后，自动重启开通负载电路；该功率开关电路为独立相同的两部分，即还包括图5中的独立相同的功率开关2，以保证在其中一个损坏短路失效后，还能达到本安输出。

如图6所示，过流保护电路包括电流采样电阻R1、电流取样电压电阻R9、电流基准电压电阻R8和过流比较器4；电流采样电阻R1的一端与电流取样电压电阻R9的一端相连后作为过流保护电路的输入端，电流采样电阻R1的另一端与电流基准电压电阻R8的一端相连后作为过流保护电路的第一输出端并与负载电路的输入端连接；电流取样电压电阻R9的一端还连接过流比较器4的第3引脚，电流取样电压电阻R9的另一端接地；电流基准电压电阻R8的一端还连接过流比较器4的第2引脚，电流基准电压电阻R8的另一端接地；过流比较器4的第1引脚连接与过压保护电路的第二输入端连接，过流比较器4的第4引脚接地。本实施例中，过流保护电路的输入信号是基准电流电压值和负载电流电压值，控制输出信号是高低电平信号，电流取样电压电阻R9对从电流采样电阻R1的一端取样到的电流电压信号进行分压处理，电流基准电压电阻R8对从电流采样电阻R1的另一端取样到的负载电流信号经过分压处理，送到过流比较器4的输入端，进行对负载电流的动态比较输出控制，若超过设置的负载电流阀值后，过流比较器4输出高低电平信号去控制过压比较器14；过流保护电路分为相同的两部分电路，还包括图6所示的电流取样电压电阻R11、电流基准电压电阻R10和过流比较器5，其连接方式与电流采样电阻R1、电流取样电压电阻R9、电流基准电压电阻R8和过流比较器4的连接方式相同，如一路出现控制失效，输出依然能达到本安输出，提高本安保护系数。

在本实施例中，如图7所示，负载电路包括本安保护输出端子30和负载34，本安保护输出端子30的第1引脚连接过流保护电路的第一输出端，本安保护输出端子的第3引脚连接负载34的一端，负载34的另一端连接本安保护输出端子30的第4引脚，本安保护输出端子30的第2引脚连接软启动电路的第一输入端。

如图8和图9所示，软启动电路包括软启动功率开关17和软启动控制电路16；软启动功率开关17的第1引脚作为软启动电路的第一输入端与负载电路的输出端连接；软启动功率开关17的第2引脚作为软启动电路的输出端连接电源负极；软启动控制电路16的一端作为软启动电路的第二输入端连接触发及延时控制电路的第一输出端，软启动控制电路16的另一端连接软启动功率开关17的第3引脚；软启动控制电路16包括电阻R14、二极管37和电容C1，电阻R14和二极管37并联后连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地。本实施例中，软启动电路的输入信号是可重触发延时后的高低电平信号，输出信号是电压控制信号，软启动电路收到触发及延时控制电路的可重触发延时后的高低电平信号经过软启动控制电路16，去控制软启动功率开关17，使本安保护电路输出能量从最小值平滑的增大到额定输出值；具体的，正常状态下，触发及延时控制电路输入高电平，驱动软启动功率开关17闭合；当触发及延时控制电路输入低电平时，软启动控制电路16的电容C1端电压经过二极管37小阻抗回路进入触发及延时控制电路，快速放电使软启动功率开关17驱动电压拉低，关断负载电路，当触发及延时控制电路输入高电平时，二极管37截止，电流经过电阻R14再到电容C1的高阻抗回路，电容C1两端电压缓慢变高，即输出到软启动功率开关17，控制电压也缓慢变高，使软启动功率开关17缓慢闭合，达到快关断和慢开启的功能。

如图10至图12所示，触发及延时控制电路包括单稳态触发器21、第六电阻R6、延时控制电路22和电平转换及驱动电路18；单稳态触发器21的第5引脚与第六电阻R6的一端相连作为触发及延时控制电路的输入端并与瞬态电流取样电路的第二输出端连接；单稳态触发器21的第2引脚与延时控制电路22的一端连接，延时控制电路22的另一端接地；单稳态触发器21的第1引脚接地；单稳态触发器21的第7引脚与软启动电路的第二输入端连接；单稳态触发器21的第6引脚与电平转换及驱动电路18的一端连接，电平转换及驱动电路18的另一端与功率开关电路的输入端连接，电平转换及驱动电路18设有接地端；单稳态触发器21的第16引脚与第六电阻R6的另一端连接；所述延时控制电路22包括电阻R17和电容C2，电阻R17的一端分别连接单稳态触发器21的第2引脚和电容C2的一端，电容C2的另一端接地；所述电平转换及驱动电路18包括电阻R15、电阻R16和三极管38。触发及延时控制电路的输入信号是对地的电压控制信号,输出信号是可重触发延时后的两种反相高低电平信号，触发及延时控制电路接收瞬态电流取样电路的隔离转换的电压信号，进行信号控制、处理及延时输出，经过信号电平转换及驱动功率开关电路，另外还输出信号控制电源能量输入大小，单稳态触发器21接收隔离转换后的对地电压控制信号，对其进行锁存延时处理后输出，经过电平转换及驱动电路18信号转换后再去驱动功率开关电路，另外，延时控制电路22可对单稳态触发器21的信号进行延时调整，设置可重触发延时时间；单稳态触发器21同时也输出另一反向信号，来驱动软启动电路；具体的，电平转换及驱动电路18对单稳态触发器21输出信号进行电阻分压后驱动三极管38，进行相位及电平转换后，输出控制功率开关电路；触发及延时控制电路为独立的两路，如图10所示，触发延时控制电路还包括单稳态触发器24、第七电阻R7、延时控制电路23和电平转换及驱动电路25，其连接方式与单稳态触发器21、第六电阻R6、延时控制电路22和电平转换及驱动电路18的连接方式相同，即为双重的控制电路，增加电路控制的可靠性，另外，单稳态触发器24还连接有软启信号隔离电路26，软启信号隔离电路26包括一个二极管。

如图13所示，功率开关电路的输入端和功率开关电路的输出端之间并联有第一辅助电流回路；第一辅助电流回路包括电阻R12，电阻R12的一端与功率开关电路的输入端连接，电阻R12的另一端与功率开关电路的输出端连接；软启动电路的第一输入端与软启动电路的输出端之间连接并联有第二辅助电流回路；第二辅助电流回路包括电阻R13，电阻R13的一端与软启动电路的第一输入端连接，电阻R13的另一端与软启动电路的输出端连接。本实施例中，第一辅助电流回路是并于功率开关电路两端，也和负载电路构成闭合回路，第一辅助电流回路是分流到的负载电路小电流通路，当保护电路过压、过流或电路保护动作后，负载电路只能通过第一辅助电流回路和第二辅助电流回路为负载34提供小电流，目的是给控制电路提供一个闭环的负载小电流，使过流控制器4能准确的判断负载34的电流情况，若过流或短路故障排除，就自动软启动恢复额定功率输出，若过流或短路故障继续存在，功率开关电路继续切断负载电路的负载电流回路。

本实施例中，过压保护电路、功率开关电路、过流保护电路和触发及延时控制电路均设为双重电路；触发及延时控制电路连接有第一控制电源28；过压保护电路和过流保护电路均连接有第二控制电源27；第一控制电源28的输入端和第二控制电源27的输入端均连接电源的电源输入端子29。第一控制电源28和第二控制电源27提供各控制芯片电源供电，其输入信号电源电压，输出信号是各控制芯片的额定工作电压，电源输入电源输入端子29经过第一控制电源28电源电压转换后提供单稳态触发器21和单稳态触发器24控制电路的电源电压，另外经过第二控制电源27电源电压转换后提供过压比较器14和过压比较器15、过流比较器4和过流比较器5的电源供电电压。

Claims (6)

1.一种多重的过流过压本安保护电路，包括电源、过压保护电路、功率开关电路、过流保护电路、负载电路，其特征在于，还包括瞬态电流取样电路、软启动电路和触发及延时控制电路；

所述瞬态电流取样电路能抑制瞬态冲击电流，限制负载电路的电流突变，还能通过控制触发及延时控制电路去控制功率开关电路和软启动电路从而断开或接通负载电路；

所述触发及延时控制电路能对瞬态电流取样电路输出的电压控制信号进行锁存及延时处理后控制功率开关电路和软启动电路；

所述软启动电路能接收触发及延时控制电路的高低电平信号，将高电压信号在一定时间内从最小值缓慢达到最大值来驱动接通负载电路，还能在接受到低电压信号时快速断开负载电路，实现慢开启和快关断功能；

所述过压保护电路能保护负载电路不受过电压损坏；过流保护电路能实时检测负载电路是否过流或短路；功率开关电路能控制接通或断开负载电路；

所述瞬态电流取样电路的输入端与电源的正极连接，瞬态电流取样电路的第一输出端与功率开关电路的输入端连接，瞬态电流取样电路的第一输出端还与过压保护电路的第一输入端连接；

过压保护电路的输出端与功率开关电路的输入端连接；

功率开关电路的输出端与过流保护电路的输入端连接；

过流保护电路的第一输出端与负载电路的输入端连接；过流保护电路的第二输出端与过压保护电路的第二输入端连接；

负载电路的输出端与软启动电路的第一输入端连接；

软启动电路的输出端连接电源的负极；

触发及延时控制电路的第一输出端与软启动电路的第二输入端连接，触发及延时控制电路的第二输出端与功率开关电路的输入端连接；触发及延时控制电路的输入端与瞬态电流取样电路的第二输出端连接；

所述瞬态电流取样电路包括电感器20和电流信号隔离转换电路19，电感器20的一端和电流信号隔离转换电路19的一端相连后作为瞬态电流取样电路的输入端并与电源的正极连接；电感器20的另一端和电流信号隔离转换电路19的另一端相连后作为瞬态电流取样电路的第一输出端并分别与功率开关电路的第一输入端和过压保护电路的输入端连接；所述电流信号隔离转换电路19包括并联的二极管35和光耦合器36，光耦合器36的输出端与触发及延时控制电路的输入端连接；

所述软启动电路包括软启动功率开关17和软启动控制电路16；软启动功率开关17的第1引脚作为软启动电路的第一输入端与负载电路的输出端连接；软启动功率开关17的第2引脚作为软启动电路的输出端连接电源负极；软启动控制电路16的一端作为软启动电路的第二输入端连接触发及延时控制电路的第一输出端，软启动控制电路16的另一端连接软启动功率开关17的第3引脚；所述软启动控制电路16包括电阻R14、二极管37和电容C1，电阻R14和二极管37并联后连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地；

所述触发及延时控制电路包括单稳态触发器21、第六电阻R6、延时控制电路22和电平转换及驱动电路18；单稳态触发器21的第5引脚与第六电阻R6的一端相连作为触发及延时控制电路的输入端并与瞬态电流取样电路的第二输出端连接；单稳态触发器21的第2引脚与延时控制电路22的一端连接，延时控制电路22的另一端接地；单稳态触发器21的第1引脚接地；单稳态触发器21的第7引脚与软启动电路的第二输入端连接；单稳态触发器21的第6引脚与电平转换及驱动电路18的一端连接，电平转换及驱动电路18的另一端与功率开关电路的输入端连接，电平转换及驱动电路18设有接地端；单稳态触发器21的第16引脚与第六电阻R6的另一端连接；所述延时控制电路22包括电阻R17和电容C2，电阻R17的一端分别连接单稳态触发器21的第2引脚和电容C2的一端，电容C2的另一端接地；所述电平转换及驱动电路18包括电阻R15、电阻R16和三极管38。

2.如权利要求1所述的多重的过流过压本安保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括第二电阻R2、稳压器10、第三电阻R3、分压器12和过压比较器14；第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端相连后作为过压保护电路的第一输入端并与瞬态电流取样电路的第一输出端连接；第二电阻R2的另一端与稳压器10的一端连接，稳压器10的另一端与过压比较器14的第6引脚连接，第三电阻R3的另一端分别与分压器12的一端、过压比较器14的第5引脚连接，分压器12的另一端接地；过压比较器14的第7引脚作为过压保护电路的输出端与功率开关电路的输入端连接，过压比较器14的第4引脚接地；过压比较器14的第6引脚作为过压保护电路的第二输入端并与过流保护电路的第二输出端连接。

3.如权利要求1所述的多重的过流过压本安保护电路，其特征在于，所述功率开关电路包括功率开关1，功率开关1的一端分别与瞬态电流取样电路的第一输出端、过压保护电路的第一输出端连接；功率开关1的另一端与过流保护电路的输入端连接。

4.如权利要求1所述的多重的过流过压本安保护电路，其特征在于，所述过流保护电路包括电流采样电阻R1、电流取样电压电阻R9、电流基准电压电阻R8和过流比较器4；电流采样电阻R1的一端与电流取样电压电阻R9的一端相连后作为过流保护电路的输入端，电流采样电阻R1的另一端与电流基准电压电阻R8的一端相连后作为过流保护电路的第一输出端并与负载电路的输入端连接；电流取样电压电阻R9的一端还连接过流比较器4的第3引脚，电流取样电压电阻R9的另一端接地；电流基准电压电阻R8的一端还连接过流比较器4的第2引脚，电流基准电压电阻R8的另一端接地；过流比较器4的第1引脚连接与过压保护电路的第二输入端连接，过流比较器4的第4引脚接地。

5.如权利要求1所述的多重的过流过压本安保护电路，其特征在于，所述功率开关电路的输入端和功率开关电路的输出端之间并联有第一辅助电流回路；所述第一辅助电流回路包括电阻R12，电阻R12的一端与功率开关电路的输入端连接，电阻R12的另一端与功率开关电路的输出端连接；所述软启动电路的第一输入端与软启动电路的输出端之间连接并联有第二辅助电流回路；所述第二辅助电流回路包括电阻R13，电阻R13的一端与软启动电路的第一输入端连接，电阻R13的另一端与软启动电路的输出端连接。

6.如权利要求1至5任一权利要求所述的多重的过流过压本安保护电路，其特征在于，所述过压保护电路、功率开关电路、过流保护电路和触发及延时控制电路均设为双重电路；所述触发及延时控制电路连接有第一控制电源28；所述过压保护电路和过流保护电路均连接有第二控制电源27；所述第一控制电源28的输入端和第二控制电源27的输入端均连接电源正极。