CN112068633B - 浪涌电流保护电路和固态继电器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种浪涌电流保护电路和固态继电器，该浪涌电流保护电路包括隔离电源电路、开关驱动电路、参考电压输出电路和恒流输出电路；开关驱动电路用于根据隔离电源电路输出的电压生成第一控制信号并从其输出端输出，参考电压输出电路用于生成参考电压并从其输出端输出；恒流输出电路用于根据第一控制信号和参考电压限制负载电流。本发明实施例提供的技术方案通过恒流输出电路来限制负载电流，当负载突变或电容性负载切换时导致负载电流大于负载限制电流时，恒流输出电路根据开关驱动电路输出的第一控制信号和参考电压将负载电流稳定在负载限制电流值，能够对负载电流进行精准限制，以防止系统发生过流。

Description

浪涌电流保护电路和固态继电器

技术领域

本发明实施例涉及浪涌保护技术领域，尤其涉及一种浪涌电流保护电路和固态继电器。

背景技术

在机载、舰载配电系统中，普遍存在直流负载的切换现象。固态继电器以及固态功率控制器因其小体积、高可靠和长寿命等优点，正在逐渐代替传统的电磁继电器被广泛应用于军用机载、舰载配电系统中。

机载、舰载配电系统的负载侧通常存在电容性负载上电或负载突变，电容性负载上电和负载突变时配电系统会出现浪涌电流，导致系统电源保护性熔断，或者电源电压异常波动。目前，机载、舰载配电系统中应对电容性负载上电和负载突变而导致的浪涌电流主要采用过电流保护、负载串电阻启动、开关缓接通或者几种固态开关组合的形式，但是现有技术均不能实现对负载电流的精准控制，保护形式较为固定。

发明内容

本发明实施例提供一种浪涌电流保护电路和固态继电器，以实现对负载电流的峰值进行精准限制，并保证负载电流稳定。

第一方面，本发明实施例提供了一种浪涌电流保护电路，包括：隔离电源电路、开关驱动电路、参考电压输出电路和恒流输出电路；

所述隔离电源电路用于为所述参考电压输出电路和所述开关驱动电路提供电源电压；

所述开关驱动电路的第一输入端与所述隔离电源电路的第一电源输出端电连接，所述开关驱动电路的第二输入端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述开关驱动电路用于根据所述隔离电源电路输出的电压生成第一控制信号并从其输出端输出；

所述参考电压输出电路的第一输入端与所述隔离电源电路的第一电源输出端电连接，所述参考电压输出电路的第二输入端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述参考电压输出电路用于生成参考电压并从其输出端输出；

所述恒流输出电路的第一控制端与所述开关驱动电路的输出端电连接，所述恒流输出电路的第二控制端与所述参考电压输出电路的输出端电连接，所述恒流输出电路的第一输出端和第二输出端均与负载电连接，所述恒流输出电路用于根据所述第一控制信号和所述参考电压限制负载电流。

可选地，还包括保护控制电路和状态反馈电路，所述开关驱动电路还包括第一反馈端和第二反馈端；

所述状态反馈电路的第一输入端与所述开关驱动电路的第一反馈端电连接，所述状态反馈电路的第二输入端与所述开关驱动电路的第二反馈端电连接，所述状态反馈电路的第一输出端与所述保护控制电路的第一输入端电连接，所述状态反馈电路的第二输出端与所述保护控制电路的第二输入端电连接，所述保护控制电路的输出端与所述隔离电源电路的控制端电连接，所述保护控制电路用于在所述状态反馈电路的输出电压达到触发条件时输出第二控制信号，以切断所述隔离电源电路。

可选地，所述参考电压输出电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一稳压器；

所述第一电阻的第一端与所述隔离电源电路的第一电源输出端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一稳压器的第一端电连接，所述第一稳压器的第三端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第一稳压器的第二端与所述第一电阻的第二端电连接；

所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述第二电阻的第二端通过所述第三电阻与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第二电阻的第二端与所述恒流输出电路的第二控制端电连接。

可选地，所述开关驱动电路包括第四电阻、二极管、第五电阻和三极管；

所述第四电阻的第一端与所述隔离电源电路的第一电源输出端电连接，所述第四电阻的第二端与所述二极管的第一端电连接，所述二极管的第二端与所述第五电阻的第一端电连接，所述第五电阻的第二端与所述恒流输出电路的第一控制端电连接，所述三极管的第一端与所述第四电阻的第二端电连接，所述三极管的第二端与所述第五电阻的第二端电连接，所述三极管的第三端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接。

可选地，所述状态反馈电路包括光电耦合器和电容；

所述光电耦合器的第一输入端与所述开关驱动电路的第一反馈端电连接，所述光电耦合器的第二输入端与所述开关驱动电路的第二反馈端电连接，所述光电耦合器的第一输出端与所述保护控制电路的第一输入端电连接，所述光电耦合器的第二输出端与所述保护控制电路的第二输入端电连接，所述电容的第一端与所述光电耦合器的第一输出端电连接，所述电容的第二端与所述光电耦合器的第二输出端电连接。

可选地，所述恒流输出电路包括第一晶体管、第六电阻和第二稳压器；

所述第一晶体管的第一端与所述开关驱动电路的输出端电连接，所述第一晶体管的第二端与负载电连接，所述第一晶体管的第三端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第二稳压器的第一端与所述第一晶体管的第一端电连接，所述第二稳压器的第二端与所述参考电压输出电路的输出端电连接，所述第二稳压器的第三端与所述第六电阻的第二端电连接，所述第六电阻的第一端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第六电阻的第二端与负载电连接。

可选地，所述恒流输出电路包括第二晶体管、第三晶体管、第七电阻和第三稳压器；

所述第二晶体管的第一端与所述开关驱动电路的输出端电连接，所述第二晶体管的第二端与负载电连接，所述第二晶体管的第三端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第三晶体管的第一端与所述开关驱动电路的输出端电连接，所述第三晶体管的第二端与负载电连接，所述第三晶体管的第三端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接；

所述第三稳压器的第一端与所述第二晶体管的第一端电连接，所述第三稳压器的第二端与所述参考电压输出电路的输出端电连接，所述第三稳压器的第三端与所述第七电阻的第二端电连接，所述第七电阻的第一端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第七电阻的第二端与负载电连接。

可选地，所述第二控制信号包括延时关断信号或延时关断再延时导通信号。

可选地，所述触发条件为所述状态反馈电路的输出电压大于或等于所述保护控制电路的预设电压。

第二方面，本发明实施例还提供了一种固态继电器，该固态继电器包括本发明任意实施例所提供的浪涌电流保护电路。

本发明实施例提供一种浪涌电流保护电路和固态继电器，本发明实施例提供的浪涌保护电路包括隔离电源电路、开关驱动电路、参考电压输出电路和恒流输出电路；隔离电源电路用于为参考电压输出电路和开关驱动电路提供电源电压；开关驱动电路的第一输入端与隔离电源电路的第一电源输出端电连接，开关驱动电路的第二输入端与隔离电源电路的第二电源输出端电连接，开关驱动电路用于根据隔离电源电路输出的电压生成第一控制信号并从其输出端输出；参考电压输出电路的第一输入端与隔离电源电路的第一电源输出端电连接，参考电压输出电路的第二输入端与隔离电源电路的第二电源输出端电连接，参考电压输出电路用于生成参考电压并从其输出端输出；恒流输出电路的第一控制端与开关驱动电路的输出端电连接，恒流输出电路的第二控制端与参考电压输出电路的输出端电连接，恒流输出电路的第一输出端和第二输出端均与负载电连接，恒流输出电路用于根据第一控制信号和参考电压限制负载电流。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案通过恒流输出电路来限制负载电流，当负载突变或电容性负载切换时导致负载电流大于负载限制电流时，恒流输出电路根据开关驱动电路输出的第一控制信号和参考电压将负载电流稳定在负载限制电流值，能够对负载电流进行精准限制，以防止系统发生过流。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种浪涌电流保护电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种浪涌电流保护电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种浪涌电流保护电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种浪涌电流保护电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种浪涌电流保护电路的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种浪涌电流保护电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

正如背景技术所述，目前，采用固态继电器的机载、舰载配电系统中应对电容性负载上电和负载突变而导致的浪涌电流主要采用过电流保护、负载串电阻启动、开关缓接通或者几种固态开关组合的形式。这些浪涌电流限制方式都存在一定不足，主要表现在：

1、采用过电流保护的固态继电器无法对系统浪涌电流的峰值进行限制，只对电流是否超过设定值和是否超过设定过电流时间进行判断，若超过设定电流和设定时间则由固态继电器切断电源，控制系统开路。

2、采用负载串联电阻启动的固态继电器一般采用分段工作方式，上电初期的几十毫秒时间内采用串联电阻的旁路开关对负载进行限电流启动，几十毫秒后接通主开关短路旁路开关，负载无限制启动。这种方式通常出现的问题是旁路开关串联电阻较小时无法有效限制电流尖峰，串联电阻较大时容性负载充电时间常数大，几十毫秒后负载电压与电源电压差距仍然较大，主开关接通时浪涌电流远高于预期目标。另外主开关接通后负载突变导致的浪涌电流无法得到限制。

3、采用开关缓接通的固态继电器，通常是在负载上电的过程中通过串联电阻或电阻与电容的组合的方式使开关管驱动不足，得以缓慢接通。这种方式使固态开关工作在放大区，对上电过程短时间内浪涌电流有一定限制作用，但随着固态开关趋向饱和导通，电流限制功能逐渐失效。这种固态开关的正常负载切换时间通常高于10ms，另外开关接通后负载突变导致的浪涌电流同样无法得到限制。

4、几种固态开关的组合方式，需要多个独立的驱动电源，工作时序控制复杂，接通、关断时间长，也无法对负载电流的峰值精准控制。

为了克服上述现有技术的不足，本发明实施例提供一种浪涌电流保护电路和固态继电器，本发明实施例提供的浪涌保护电路包括隔离电源电路、开关驱动电路、参考电压输出电路和恒流输出电路；隔离电源电路用于为参考电压输出电路和开关驱动电路提供电源电压；开关驱动电路的第一输入端与隔离电源电路的第一电源输出端电连接，开关驱动电路的第二输入端与隔离电源电路的第二电源输出端电连接，开关驱动电路用于根据隔离电源电路输出的电压生成第一控制信号并从其输出端输出；参考电压输出电路的第一输入端与隔离电源电路的第一电源输出端电连接，参考电压输出电路的第二输入端与隔离电源电路的第二电源输出端电连接，参考电压输出电路用于生成参考电压并从其输出端输出；恒流输出电路的第一控制端与开关驱动电路的输出端电连接，恒流输出电路的第二控制端与参考电压输出电路的输出端电连接，恒流输出电路的第一输出端和第二输出端均与负载电连接，恒流输出电路用于根据第一控制信号和参考电压限制负载电流。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案通过恒流输出电路来限制负载电流，当负载突变或电容性负载切换时导致负载电流大于负载限制电流时，恒流输出电路根据开关驱动电路输出的第一控制信号和参考电压将负载电流稳定在负载限制电流值，能够对负载电流进行精准限制，以防止系统发生过流。

图1为本发明实施例提供的一种浪涌电流保护电路的结构示意图。本发明实施例提供的浪涌电流保护电路适用于固态继电器以及固态功率控制器的内部，用于对固态继电器或固态功率控制器负载切换时产生的浪涌电流进行限制。参考图1，浪涌电流保护电路包括：隔离电源电路10、开关驱动电路20、参考电压输出电路30和恒流输出电路40；隔离电源电路10用于为参考电压输出电路30和开关驱动电路20提供电源电压；开关驱动电路20的第一输入端B1与隔离电源电路10的第一电源输出端A1电连接，开关驱动电路20的第二输入端B2与隔离电源电路10的第二电源输出端A2电连接，开关驱动电路20用于根据隔离电源电路10输出的电压生成第一控制信号CS1并从其输出端B3输出；参考电压输出电路30的第一输入端E1与隔离电源电路10的第一电源输出端A1电连接，参考电压输出电路30的第二输入端E2与隔离电源电路10的第二电源输出端A2电连接，参考电压输出电路30用于生成参考电压Vref并从其输出端E3输出；恒流输出电路40的第一控制端F1与开关驱动电路20的输出端B3电连接，恒流输出电路40的第二控制端F2与参考电压输出电路30的输出端E3电连接，恒流输出电路40的第一输出端F3和第二输出端F4均与负载100电连接，恒流输出电路40用于根据第一控制信号CS1和参考电压Vref限制负载电流。

具体地，隔离电源电路10为整个浪涌电流保护电路的电源，其中，第一电源输出端A1可以为电源正极，第二电源输出端A2可以为电源负极。当隔离电源电路10的输出电压(即第一电源输出端A1和第二电源输出端A2之间的电压)为高电平时，如10V～15V，参考电压输出电路30输出参考电压Vref至恒流输出电路40的第二控制端F2，以为恒流输出电路40提供偏置参考电压。开关驱动电路20在隔离电源电路10的高电平输出电压作用下，生成第一控制信号CS1以控制恒流输出电路40导通。当隔离电源电路10的输出电压变为低电平时，如，低电平为小于1V的电压，开关驱动电路20处于截止状态，无法输出第一控制信号CS1至恒流输出电路40，恒流输出电路40关断。

负载100可以为电容性负载或电感性负载，也可以为纯阻性负载。负载电流从恒流输出电路40的第一输出端F3流经第二输出端F4，当负载电流小于负载限制电流时，恒流输出电路40根据参考电压输出电路30输出的参考电压Vref维持正常导通状态。当电容性负载上电或者负载100发生突变时，负载电流增大至负载限制电流，由于此时开关驱动电路20仍然输出第一控制信号CS1，恒流输出电路40根据参考电压输出电路30输出的参考电压Vref的大小确定自身通过的最大电流值，将负载电流维持在负载限制电流，使得负载电流不再增大，达到限制负载突变时产生的浪涌电流的目的。

本发明实施例提供的浪涌保护电路通过隔离电源电路为整个浪涌保护电路提供电源电压，开关驱动电路根据隔离电源电路输出的电源电压生成第一控制信号并输出至恒流输出电路的第一控制端，恒流输出电路的第二控制端接收参考电压输出电路输出的参考电压，并根据第一控制信号和参考电压控制负载电流恒定。相对于现有技术，本发明实施例提供的技术方案通过恒流输出电路来限制负载电流，当负载突变或电容性负载上电时导致负载电流大于负载限制电流时，恒流输出电路根据开关驱动电路输出的第一控制信号和参考电压将负载电流稳定在负载限制电流值，以防止系统发生过流。

可选地，当负载突变或电容性负载上电时导致负载电流大于负载限制电流时，恒流输出电路能够将负载电流维持在负载限制电流不变，与此同时，本发明实施例提供的浪涌电流保护电路还具备保护性关断的功能，以保护电路中的器件不被损坏。图2为本发明实施例提供的另一种浪涌电流保护电路的结构示意图，参考图2，在上述技术方案的基础上，本发明实施例提供的浪涌电流保护电路还包括保护控制电路50和状态反馈电路60，开关驱动电路20还包括第一反馈端B4和第二反馈端B5；状态反馈电路60的第一输入端G1与开关驱动电路20的第一反馈端B4电连接，状态反馈电路60的第二输入端G2与开关驱动电路20的第二反馈端B5电连接，状态反馈电路60的第一输出端G3与保护控制电路50的第一输入端H1电连接，状态反馈电路60的第二输出端G4与保护控制电路50的第二输入端H2电连接，保护控制电路50的输出端H3与隔离电源电路10的控制端A3电连接，保护控制电路50用于在状态反馈电路60的输出电压达到触发条件时输出第二控制信号CS2，以切断隔离电源电路10。

具体地，当负载电流小于负载限制电流时，恒流输出电路40在第一控制信号CS1和参考电压Vref的作用下，保持导通状态；且开关驱动电路20的第一反馈端B4和第二反馈端B5之间的电压低于状态反馈电路60的开启电压，状态反馈电路60的输出电压不足以驱动保护控制电路50工作，保护控制电路50不会发送第二控制信号CS2至隔离电源电路10的控制端A3，隔离电源电路10正常输出电源电压。当电容性负载切换或负载100突变时，负载电流增大至负载限制电流值，恒流输出电路40根据第一控制信号CS1和参考电压Vref将负载电流限制在负载限制电流，使得负载电流不再增大；同时，开关驱动电路20的第一反馈端B4和第二反馈端B5之间的电压大于状态反馈电路60的开启电压，状态反馈电路60工作，当状态反馈电路60的输出电压达到保护控制电路50的触发条件时，保护控制电路50生成第二控制信号CS2，以控制隔离电源电路10断开，实现浪涌电流保护电路的保护性关断。其中，触发条件可以是状态反馈电路60的输出电压大于或等于保护控制电路50的设定电压。如果在状态反馈电路60的输出电压达到保护控制电路50的触发条件之前，负载电流下降至负载限制电流以下，恒流输出电路40的第一控制端F1的电平恢复为高电平，在该高电平的作用下，恒流输出电路40工作在正常导通状态。开关驱动电路20的第一反馈端B4和第二反馈端B5之间的电压低于状态反馈电路60的开启电压，状态反馈电路60的输出电压不足以驱动保护控制电路50工作，保护控制电路50不会发送第二控制信号CS2至隔离电源电路10的控制端A3，隔离电源电路10正常输出电源电压。

本发明实施例提供的技术方案对负载电流(浪涌电流)的峰值进行闭环控制，当负载电流低于负载限制电流时，恒流输出电路正常导通，保护控制电路不被触发，隔离电源电路为浪涌电流保护电路提供电源电压；当负载电流大于或等于负载限制电流时，控制恒流输出电路工作在恒流输出状态，将负载电流维持在负载限制电流，使得负载电流不再增大，同时保护控制电路被触发导通生成第二控制信号，控制隔离电源电路断开，实现浪涌电流保护电路的保护性关断，防止恒流输出电路因过功率而烧毁。

作为本发明实施例的另一种可选实施方式，图3为本发明实施例提供的另一种浪涌电流保护电路的结构示意图，其中，图3示出了参考电压输出电路的具体结构。在上述各技术方案的基础上，参考图3，参考电压输出电路30包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一稳压器U1；第一电阻R1的第一端与隔离电源电路10的第一电源输出端A1电连接，第一电阻R1的第二端与第一稳压器U1的第一端a1电连接，第一稳压器U1的第三端a3与隔离电源电路10的第二电源输出端A2电连接，第一稳压器U1的第二端a2与第一电阻R1的第二端电连接；第二电阻R2的第一端与第一电阻R1的第二端电连接，第二电阻R2的第二端通过第三电阻R3与隔离电源电路10的第二电源输出端A2电连接，第二电阻R2的第二端与恒流输出电路40的第二控制端F2电连接。

具体地，隔离电源电路10的第一电源输出端A1经第一电阻R1和第一稳压器U1以及第二电源输出端A2形成第一条通路，隔离电源电路10的第一电源输出端A1经第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3以及第二电源输出端A2形成第二条通路，其中第二电阻R2和第三电阻R3为分压电阻，隔离电源电路10输出的电压经过电阻分压后输出参考电压Vref至恒流输出电路40的第二控制端F2，恒流输出电路40根据第一控制信号CS1和参考电压Vref的大小确定自身通过的最大电流，也即负载限制电流，以实现限制负载电流的目的，第一稳压器U1用于保持参考电压Vref的稳定。

可选地，图4为本发明实施例提供的另一种浪涌电流保护电路的结构示意图，参考图4，在上述各技术方案的基础上，开关驱动电路20包括第四电阻R4、二极管D1、第五电阻R5和三极管Q1；第四电阻R4的第一端与隔离电源电路10的第一电源输出端A1电连接，第四电阻R4的第二端与二极管D1的第一端电连接，二极管D1的第二端与第五电阻R5的第一端电连接，第五电阻R5的第二端与恒流输出电路40的第一控制端F1电连接，三极管Q1的第一端与第四电阻R4的第二端电连接，三极管Q1的第二端与第五电阻R5的第二端电连接，三极管Q1的第三端与隔离电源电路10的第二电源输出端电连接。

具体地，当隔离电源电路10的输出电压为高电平时，如10V～15V，开关驱动电路20通过依次串联的第四电阻R4、二极管D1和第五电阻R5为恒流输出电路40的第一控制端F1提供第一控制信号CS1，其中，第一控制信号CS1的电平为高电平，接近隔离电源电路10的输出电压10V～15V。三极管Q1用于在隔离电源电路10的输出电压为低电平时为恒流输出电路40的第一控制端F1提供放电通路。

可选地，图5为本发明实施例提供的另一种浪涌电流保护电路的结构示意图，在上述各技术方案的基础上，参考图5，恒流输出电路40包括第一晶体管M1、第六电阻R6和第二稳压器U2；第一晶体管M1的第一端与开关驱动电路20的输出端B3电连接，第一晶体管M1的第二端与负载100电连接，第一晶体管M1的第三端与隔离电源电路10的第二电源输出端A2电连接，第二稳压器U2的第一端b1与第一晶体管M1的第一端电连接，第二稳压器U2的第二端b2与参考电压输出电路30的输出端E3电连接，第二稳压器U2的第三端b3与第六电阻R6的第二端电连接，第六电阻R6的第一端与隔离电源电路10的第二电源输出端A2电连接，第六电阻R6的第二端与负载100电连接。

以图5所示的浪涌电流保护电路的结构具体说明本发明实施例所提供的技术方案的具体工作原理。具体地，隔离电源电路10用于为整个浪涌电流保护电路提供电源电压，当隔离电源电路10的输出电压为高电平时，如10V～15V，参考电压输出电路30通过第一电阻R1、第一稳压器U1以及第二电阻R2和第三电阻R3的分压结构为第二稳压器U2的第二端b2提供参考电压Vref。第六电阻R6为采样电阻，恒流输出电路40根据第六电阻R6上的电压来调节自身的工作状态。在第一晶体管M1导通之前，第六电阻R6两端的电压降很小(如小于1uV)，因此，第二稳压器U2的第二端b2和第三端b3之间的电压小于其内部的基准电压，导致第二稳压器U2的第一端b1和第三端b3之间为高阻状态。同时，隔离电源电路10的输出电压经开关驱动电路20为第一晶体管M1的第一端提供第一控制信号CS1，该第一控制信号CS1为高电平，接近10V～15V。由于第二稳压管U2呈现高阻态，在第一控制信号CS1的作用下，第一晶体管M1快速导通，其中，导通时间小于1ms。当隔离电源电路10的输出电压变为低电平时(如小于1V)，二极管D1反偏，第一晶体管M1的第一端的电压通过三极管Q1快速放电，以保证第一晶体管M1能够安全可靠的关断。其中，放电电阻为(R1+R2+R3+R4)/(1+β)，β为三极管Q1的放大倍数。负载电流从负载流经第一晶体管M1的第二端、第三端和第六电阻R6，再流回到负载100以形成电流回路，当负载电流小于负载限制电流时，第六电阻R6两端的电压降与参考电压Vref之和小于第二稳压器U2的内部基准电压，第二稳压器U2的第一端b1和第三端b3之间维持高阻态，在第一控制信号CS1的作用下，第一晶体管M1的第一端的电位为高电平，第一晶体管M1快速导通，此时，第一晶体管M1处于饱和导通状态。当负载发生突变或容性负载上电时，导致负载电流增大并达到负载限制电流值，第六电阻R6两端的电压增大，使得第六电阻R6两端的电压与参考电压Vref之和达到第二稳压器U2内部的基准电压，第二稳压器U2的第一端b1和第三端b3之间变为低阻态，由于分压的作用，使得第一晶体管M1的第一端的电压降低至第一晶体管M1的预夹断电压(如2V～4V)，第一晶体管M1处于预夹断状态，负载电流维持在负载限制电流值不变，从而实现对负载电流的限制。通过调节第二电阻R2和第三电阻R3的分压比例可以对负载限制电流值进行调节，有利于提高负载切换的灵活性。

需要说明的是，第一晶体管M1也可以为多个并联的结构，第一晶体管M1为N沟道MOS管，也可以为IGBT，作为优选实施方式，本发明实施例以一个第一晶体管M1为例进行说明，并不是对此进行限制。

可选地，继续参考图5，状态反馈电路60包括光电耦合器N1和电容C1；光电耦合器N1的第一输入端G1与开关驱动电路20的第一反馈端B4电连接，光电耦合器N1的第二输入端G2与开关驱动电路20的第二反馈端B5电连接，光电耦合器N1的第一输出端G3与保护控制电路50的第一输入端H1电连接，光电耦合器N1的第二输出端G4与保护控制电路50的第二输入端H2电连接，电容C1的第一端与光电耦合器N1的第一输出端G3电连接，电容C1的第二端与光电耦合器N1的第二输出端G4电连接。

具体地，在第一晶体管M1饱和导通时，二极管D1和第五电阻R5串联产生的电压降小于光电耦合器N1的导通电压，光电耦合器N1的输出电流很小，从而使得电容C1两端的电压较低，不能达到保护控制电路50的触发条件，因此，保护控制电路50不动作。当负载突变时，负载电流增大至负载限制电流，第一晶体管M1工作在预夹断状态，同时，二极管D1和第五电阻R5串联产生的电压降增大，且大于光电耦合器N1的导通电压，光电耦合器N1导通并向电容C1充电，经过一定时间延时后，如5ms，电容C1两端的电压达到保护控制电路50的触发条件，保护控制电路50生成第二控制信号CS2至隔离电源电路10的控制端A3，从而切断隔离电源电路10，使得浪涌电流保护电路保护性关断。

可选地，第二控制信号CS2包括延时关断信号或延时关断再延时导通信号。当电容C1两端的电压达到保护控制电路50的触发条件时，保护控制电路50生成的第二控制信号CS2可以为延时关断信号，也就是说，在第二控制信号CS2的作用下，经过一段延时时间后，直接切断隔离电源电路10。保护控制电路50生成的第二控制信号CS2也可以为延时关断再延时导通信号，即，在第二控制信号CS2的作用下，经过一段延时时间后，先切断隔离电源电路10，再经过一段延时时间后，导通隔离电源电路10，如果此时负载电流仍大于负载限制电流，则保护控制电路50继续输出第二控制信号CS2至隔离电源电路10，以切断隔离电源电路10，直到负载电流小于负载限制电流。

如果在电容C1两端的电压未达到保护控制电路50的触发条件之前，负载电流就已经下降到负载限制电流值以下，则第六电阻R6两端的电压相应的降低，且第六电阻R6两端的电压与参考电压Vref之和小于第二稳压器U2内部的基准电压，第二稳压器U2的第一端b1和第三端b3之间恢复至高阻态，第一晶体管M1的第一端的电平也恢复至高电平，第一晶体管M1重新饱和导通，二极管D1和第五电阻R5串联产生的电压小于光电耦合器N1的导通电压，电容C1进行放电，保护控制电路50不动作。

需要说明的是，本发明实施例中的光电耦合器N1为光电池输出型，避免使用额外的电源进行供电，有利于减小浪涌电流保护电路的体积。当然，在其他实施例中，光电耦合器N1也可以为三极管输出型，本发明实施例对此不作任何限制。

本发明实施例提供的技术方案通过恒流输出电路来限制负载电流，当负载突变或电容性负载上电时导致负载电流大于负载限制电流时，恒流输出电路根据开关驱动电路输出的第一控制信号和参考电压将负载电流稳定在负载限制电流值，以防止系统发生过流。且恒流输出电路的工作状态(即第一晶体管的工作状态)被准确反馈至保护控制电路，保护控制电路根据恒流输出电路的工作状态延时动作，防止第一晶体管过功率烧毁。

可选地，图6为本发明实施例提供的另一种浪涌电流保护电路的结构示意图，参考图6，与图5所示电路不同的是，图6所示的恒流输出电路40包括第二晶体管M2、第三晶体管M3、第七电阻R7和第三稳压器U3；第二晶体管M2的第一端与开关驱动电路20的输出端B3电连接，第二晶体管M2的第二端与负载100电连接，第二晶体管M2的第三端与隔离电源电路10的第二电源输出端A2电连接，第三晶体管M3的第一端与开关驱动电路20的输出端B3电连接，第三晶体管M3的第二端与负载100电连接，第三晶体管M3的第三端与隔离电源电路10的第二电源输出端A2电连接；第三稳压器U3的第一端c1与第二晶体管M2的第一端电连接，第三稳压器U3的第二端c2与参考电压输出电路30的输出端E3电连接，第三稳压器U3的第三端c3与第七电阻R7的第二端电连接，第七电阻R7的第一端与隔离电源电路10的第二电源输出端A2电连接，第七电阻R7的第二端与负载100电连接。

具体地，第二晶体管M2和第三晶体管M3并联连接，用以增强对负载100的驱动能力。图6所示的浪涌电流保护电路的结构与图5所示的浪涌电流保护电路相同的部分可以参考对图5的相关描述，在此不再赘述。

可选地，本发明实施例还提供了一种固态继电器，包括本发明任意实施例所提供的浪涌电流保护电路，因此本发明实施例提供的固态继电器也具备本发明任意实施例所描述的有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种浪涌电流保护电路，其特征在于，包括：隔离电源电路、开关驱动电路、参考电压输出电路和恒流输出电路；

所述隔离电源电路用于为所述参考电压输出电路和所述开关驱动电路提供电源电压；

所述开关驱动电路的第一输入端与所述隔离电源电路的第一电源输出端电连接，所述开关驱动电路的第二输入端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述开关驱动电路用于根据所述隔离电源电路输出的电压生成第一控制信号并从其输出端输出；

所述参考电压输出电路的第一输入端与所述隔离电源电路的第一电源输出端电连接，所述参考电压输出电路的第二输入端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述参考电压输出电路用于生成参考电压并从其输出端输出；

所述恒流输出电路的第一控制端与所述开关驱动电路的输出端电连接，所述恒流输出电路的第二控制端与所述参考电压输出电路的输出端电连接，所述恒流输出电路的第一输出端和第二输出端均与负载电连接，所述恒流输出电路用于根据所述第一控制信号和所述参考电压限制负载电流；

所述浪涌电流保护电路还包括保护控制电路和状态反馈电路，所述开关驱动电路还包括第一反馈端和第二反馈端；

所述状态反馈电路的第一输入端与所述开关驱动电路的第一反馈端电连接，所述状态反馈电路的第二输入端与所述开关驱动电路的第二反馈端电连接，所述状态反馈电路的第一输出端与所述保护控制电路的第一输入端电连接，所述状态反馈电路的第二输出端与所述保护控制电路的第二输入端电连接，所述保护控制电路的输出端与所述隔离电源电路的控制端电连接，所述保护控制电路用于在所述状态反馈电路的输出电压达到触发条件时输出第二控制信号，以切断所述隔离电源电路。

2.根据权利要求1所述的浪涌电流保护电路，其特征在于，所述参考电压输出电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一稳压器；

所述第一电阻的第一端与所述隔离电源电路的第一电源输出端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一稳压器的第一端电连接，所述第一稳压器的第三端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第一稳压器的第二端与所述第一电阻的第二端电连接；

所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述第二电阻的第二端通过所述第三电阻与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第二电阻的第二端与所述恒流输出电路的第二控制端电连接。

3.根据权利要求1所述的浪涌电流保护电路，其特征在于，所述开关驱动电路包括第四电阻、二极管、第五电阻和三极管；

所述第四电阻的第一端与所述隔离电源电路的第一电源输出端电连接，所述第四电阻的第二端与所述二极管的第一端电连接，所述二极管的第二端与所述第五电阻的第一端电连接，所述第五电阻的第二端与所述恒流输出电路的第一控制端电连接，所述三极管的第一端与所述第四电阻的第二端电连接，所述三极管的第二端与所述第五电阻的第二端电连接，所述三极管的第三端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接。

4.根据权利要求1所述的浪涌电流保护电路，其特征在于，所述状态反馈电路包括光电耦合器和电容；

所述光电耦合器的第一输入端与所述开关驱动电路的第一反馈端电连接，所述光电耦合器的第二输入端与所述开关驱动电路的第二反馈端电连接，所述光电耦合器的第一输出端与所述保护控制电路的第一输入端电连接，所述光电耦合器的第二输出端与所述保护控制电路的第二输入端电连接，所述电容的第一端与所述光电耦合器的第一输出端电连接，所述电容的第二端与所述光电耦合器的第二输出端电连接。

5.根据权利要求1所述的浪涌电流保护电路，其特征在于，所述恒流输出电路包括第一晶体管、第六电阻和第二稳压器；

所述第一晶体管的第一端与所述开关驱动电路的输出端电连接，所述第一晶体管的第二端与负载电连接，所述第一晶体管的第三端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第二稳压器的第一端与所述第一晶体管的第一端电连接，所述第二稳压器的第二端与所述参考电压输出电路的输出端电连接，所述第二稳压器的第三端与所述第六电阻的第二端电连接，所述第六电阻的第一端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第六电阻的第二端与负载电连接。

6.根据权利要求1所述的浪涌电流保护电路，其特征在于，所述恒流输出电路包括第二晶体管、第三晶体管、第七电阻和第三稳压器；

所述第二晶体管的第一端与所述开关驱动电路的输出端电连接，所述第二晶体管的第二端与负载电连接，所述第二晶体管的第三端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第三晶体管的第一端与所述开关驱动电路的输出端电连接，所述第三晶体管的第二端与负载电连接，所述第三晶体管的第三端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接；

所述第三稳压器的第一端与所述第二晶体管的第一端电连接，所述第三稳压器的第二端与所述参考电压输出电路的输出端电连接，所述第三稳压器的第三端与所述第七电阻的第二端电连接，所述第七电阻的第一端与所述隔离电源电路的第二电源输出端电连接，所述第七电阻的第二端与负载电连接。

7.根据权利要求1所述的浪涌电流保护电路，其特征在于，所述第二控制信号包括延时关断信号或延时关断再延时导通信号。

8.根据权利要求1所述的浪涌电流保护电路，其特征在于，所述触发条件为所述状态反馈电路的输出电压大于或等于所述保护控制电路的预设电压。

9.一种固态继电器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的浪涌电流保护电路。

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