CN110880736A - 一种基于双三极管正反馈的限流保护电路 - Google Patents

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孙永强
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Abstract

本发明创造提供一种基于双三极管正反馈的限流保护电路，由PNP及NPN三极管与分压电阻、滤波电容、采样电阻等组成限流保护电路；采用上述技术方案可以有效限制开关电路的工作电流，采用半导体器件，成本低，耐环境性强，可靠性高，为点火线圈开关电路提供了一种限流保护电路，防止开关电路核心器件长时间过流工作导致发热甚至烧坏，提高产品工作安全及可靠性。

Description

一种基于双三极管正反馈的限流保护电路
技术领域
本发明属于电气控制技术领域，涉及点火线圈开关电路电流控制，尤其涉及一种基于双三极管正反馈的限流保护电路。
背景技术
点火线圈作为发动机点火系统的重要组成部分，其功能是通过将直流电压转化为高压脉冲电，点燃发动机混合燃油气。点火线圈控制电路一般采用开环方式进行工作，PWM通过控制开关器件的导通与关断实现点火线圈输出高压脉冲，点燃发动机混合燃油气。在开关器件导通时，点火线圈电路电流逐渐增大，但负载及线圈磁特性的变化均会影响电流幅值，若没有限流保护电路，开关器件容易长时过流至电路烧毁。另考虑到点火线圈控制电路使用环境属于振动值高、高温(125℃以上)、空间受限等严酷环境，自带电流保护的IC芯片选择受限且抗干扰性差。因此需研制一种简单、耐环境性强的点火线圈限流保护电路，提高电路工作的安全及可靠性。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种应用于点火线圈开关电路的基于双三极管正反馈的限流保护电路。
本发明的技术方案为提供一种基于双三极管正反馈的限流保护电路，所述限流保护电路与开关器件、PWM输出端连接；所述开关器件包括驱动级1、输出级2和反馈级3；所述开关器件的输出级2与变压器T1连接，所述开关器件的驱动级1与PWM的输出端连接；
所述限流保护电路向所述开关器件反馈低电平信号，防止开关器件和变压器T1过流工作。
进一步地，所述限流保护电路包括NPN三极管Q2、PNP三极管Q1、电阻R3、电阻R4、电阻R2、电容C1、电容C2，
所述PWM的输出端与PNP三极管Q1的发射极、电容C1的一端连接；PNP三极管Q1的基极与电容C1的另一端、NPN三极管Q2的集电极连接；PNP三极管Q1的集电极与NPN三极管Q2的基极、电容C2的一端连接；NPN三极管Q2的发射极与电容C2的另一端连接；所述PNP三极管Q1的集电极、NPN三极管Q2的基极均与电阻R3、电阻R2的一端连接；电阻R3的另一端与NPN三极管Q2的发射极连接，并接地；电阻R2的另一端与开关器件的反馈级3、电阻R4的一端连接；所述电阻R4的另一端接地。
进一步地，所述限流保护电路还包括电阻R1，所述电阻R1的一端与开关器件的驱动级1连接，另一端与PWM的输出端连接。
进一步地，所述电阻R4的阻值小于所述电阻R2、电阻R3的阻值；电阻R2、电阻R3的阻值相同。
进一步地，所述电阻R4的阻值为mΩ级；电阻R2、电阻R3的阻值为(0～100)Ω；电阻R1的阻值为(100～200)Ω。
进一步地，所述电容C1、电容C2的量值为nf级。
进一步地，所述NPN三极管Q2、PNP三极管Q1选用0.7V硅管。
进一步地，所述开关器件选用场效应管。
本发明创造具有的优点和积极效果是：本发明是基于双三极管正反馈电路，当采样电阻上电压达到一定值时，NPN三极管Q2基极与发射级导通，NPN三极管Q2导通，从而触发PNP三极管Q1导通，PNP三极管Q1导通后会使NPN三极管Q2基极注入电流增加，加速NPN三极管Q2由导通状态向饱和状态过渡，构成正反馈回路，最终将PWM输出端直接短接到地，将开关器件驱动级1输入信号拉低，电路关断，实现电路限流保护功能。采用上述技术方案可以有效限制开关电路的工作电流，采用半导体器件，成本低，耐环境性强，可靠性高，为点火线圈开关电路提供了一种限流保护电路，防止开关电路核心器件长时间过流工作导致发热甚至烧坏，提高产品工作安全及可靠性。
附图说明
图1是一种基于双三极管正反馈的限流保护电路原理图。
具体实施方式
结合附图和具体实施方式对本发明创造的技术方案做进一步的说明。
本实施例，提供一种基于双三极管正反馈的限流保护电路，所述限流保护电路与开关器件、PWM输出端连接；所述开关器件包括驱动级1、输出级2和反馈级3；所述开关器件的输出级2与变压器T1连接，所述开关器件的驱动级1与PWM的输出端连接；所述限流保护电路向所述开关器件反馈低电平信号，防止开关器件和变压器T1过流工作。
进一步地，所述限流保护电路包括NPN三极管Q2、PNP三极管Q1、电阻R3、电阻R4、电阻R2、电容C1、电容C2。
图1是一种基于双三极管正反馈的限流保护电路原理图，如图1所示，Q1为PNP三极管，Q2为NPN三极管，电阻R1作为开关器件输入保护电阻，电阻R2和电阻R3采样电压分压电阻，电阻R4为开关电路采样电阻，C1、C2为滤波电容，防止三极管基射极间干扰触发。
本实施例，基于双三极管正反馈的限流保护电路的连接方式为：PWM输出信号与三极管Q1的发射极及滤波电容C1一端相连，PNP三极管Q1的基极与滤波电容C1的另一端及三极管Q2的集电极相连，PNP三极管Q1的集电极与三极管Q2的基极及滤波电容C2的一端相连，同时与分压电阻R2、R3的公共端相连，电阻R1的一端与开关器件的驱动级1相连，电阻R2与R4的公共端与开关器件的反馈级3相连，NPN三极管Q2的发射极、电阻R3与电阻R4公共端、C2的一端连接后与GND连接，电源VCC通过变压器与开关器件的输出级2相连。
进一步地，所述电阻R4的阻值小于所述电阻R2、电阻R3的阻值；电阻R2、电阻R3的阻值相同。所述电阻R4的阻值为mΩ级；电阻R2、电阻R3的阻值为(0～100)Ω；电阻R1的阻值为(100～200)Ω。所述电容C1、电容C2的量值为nf级。所述NPN三极管Q2、PNP三极管Q1选用0.7V硅管。所述开关器件选用场效应管。
本发明的工作原理：
在控制电路正常工作时，PWM输出端输出一定占空比的脉冲方波电压通过控制开关器件的导通与关断实现线圈能量的存储与转移，采样电阻R4上的电压经分压电阻R2、电阻R3分压后不足以触发NPN三极管Q2导通，限流保护电路不进行工作；当产品过载或线圈发生磁饱和问题时，采样电阻R4上电压增大，当采样电压经电阻R2、电阻R3分压后达到NPN三极管Q2基极与发射极导通电压时，NPN三极管Q2由截止状态向导通状态、饱和状态过渡，从而使PNP三极管Q1的发射极与基极之间存在压差，当电压差值达到PNP三极管Q1基极与发射极导通电压时，PNP三极管Q1导通，PNP三极管Q1导通后会使NPN三极管Q2基极注入电流增加，加速NPN三极管Q2由导通状态向饱和状态过渡，构成正反馈回路，最终将PWM输出端直接短接到地，将开关器件驱动级1输入信号拉低，电路关断，实现电路限流保护功能，避免开关器件及变压器过流工作烧毁电路。
点火线圈控制电路一般采用开环方式进行工作，PWM输出端通过控制开关器件的导通与关断实现点火线圈输出高压脉冲，点燃发动机混合燃油气。在开关器件导通时，点火线圈电路电流逐渐增大，但PWM输出端、负载的变化均会影响电流幅值，若没有限流保护电路，开关器件容易长时过流至电路烧毁。该发明为点火线圈开关电路中的限流保护电路，可以实现对开关电路电流限制，起到保护作用。
以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种基于双三极管正反馈的限流保护电路，其特征在于，所述限流保护电路与开关器件、PWM输出端连接；所述开关器件包括驱动级(1)、输出级(2)和反馈级(3)；所述开关器件的输出级(2)与变压器T1连接，所述开关器件的驱动级(1)与PWM的输出端连接；
所述限流保护电路向所述开关器件反馈低电平信号，防止开关器件和变压器T1过流工作，实现限流保护。
2.根据权利要求1所述的限流保护电路，其特征在于，所述限流保护电路包括NPN三极管Q2、PNP三极管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2；
所述PWM的输出端与PNP三极管Q1的发射极、电容C1的一端连接；PNP三极管Q1的基极与电容C1的另一端、NPN三极管Q2的集电极连接；PNP三极管Q1的集电极与NPN三极管Q2的基极、电容C2的一端连接；NPN三极管Q2的发射极与电容C2的另一端连接；所述PNP三极管Q1的集电极、NPN三极管Q2的基极均与电阻R3、电阻R2的一端连接；电阻R3的另一端与NPN三极管Q2的发射极连接，并接地；电阻R2的另一端与开关器件的反馈级(3)、电阻R4的一端连接；所述电阻R4的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的限流保护电路，其特征在于，所述限流保护电路还包括电阻R1，所述电阻R1的一端与开关器件的驱动级(1)连接，另一端与PWM的输出端连接。
4.根据权利要求2所述的限流保护电路，其特征在于，所述电阻R4的阻值小于所述电阻R2、电阻R3的阻值；电阻R2、电阻R3的阻值相同。
5.根据权利要求4所述的限流保护电路，其特征在于，所述电阻R4的阻值为mΩ级；电阻R2、电阻R3的阻值为0～100Ω；电阻R1的阻值为100～200Ω。
6.根据权利要求2所述的限流保护电路，其特征在于，所述电容C1、电容C2的量值为nf级。
7.根据权利要求2所述的限流保护电路，其特征在于，所述NPN三极管Q2、PNP三极管Q1选用0.7V硅管。
8.根据权利要求2所述的限流保护电路，其特征在于，所述开关器件选用场效应管。
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