CN112993933A - 一种自恢复保护电路及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自恢复保护电路及装置，属于电子技术领域，其中自恢复控制电路用于检测供电电路的信号并控制供电控制电路的通断自恢复，包括电流采样电路、第一比较器电路和复位控制自恢复电路，当供电电路处于过流状态时，第一比较器电路输出过流信号并进行电平自锁定，立即控制供电控制电路断开，进行过流保护；接着以第一延时控制第一比较器电路进入复位退出电平自锁定，随后复位控制自恢复电路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态，同时复位控制自恢复电路以第三延时缓慢开启供电控制电路，实现自恢复供电，此外，电路通过调节元件参数保证电路在恢复供电之前已经恢复电路检测，提高整个电路系统的安全性与稳定性。

Description

一种自恢复保护电路及装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种自恢复保护电路及装置。

背景技术

在很多低压供电的应用场合，要求电路在负载故障时，具有过流保护或短路保护的功能，且为了确保负载故障结束时能及时自行恢复供电，因此要求保护电路具备自恢复特性，传统做法是限流电阻或采用自恢复保险丝的方法，但是在功率稍大的场合，限流电阻发热严重且容易烧毁，产生火花，而自恢复保险丝更多应用于限流，产生热损耗较大，当出现短路时因响应较慢，容易出现大电流引起器件损坏无法恢复。

现有的技术中通过采用比较器等器件来实现过流时保护电路自恢复的功能，但在电路恢复供电之前，未对供电电路进行检测，若供电电路在恢复供电前后突然出现负载故障、过流或者其他意外情况时，不能及时发现，导致电路存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中自恢复保护电路存在的不足，实现在自恢复供电之前已经恢复过流检测，提高整个电路系统的安全性与稳定性，且解决采用数字电路来设计保护电路时带来的搭建不方便、成本较高、难度较大的问题。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

提供一种自恢复保护电路，包括:供电电路，向负载提供供电；供电控制电路，用于控制供电电路的通断；自恢复控制电路，用于检测供电电路的信号并控制供电控制电路的通断自恢复，所述自恢复控制电路包括:

电流采样电路,用于对供电电路的供电电流进行采集，同时将采集到的供电电流转换为电压，输出等效供电电流的电压V0到第一比较器；

第一比较器电路，用于接收所述等效供电电流的电压V0并判断供电电路是否处于过流状态，当供电电路处于过流状态时，第一比较器电路电平翻转自锁定，并控制供电控制电路断开；

复位控制自恢复电路，用于当第一比较器电路进行电平自锁定时，以第一延时控制第一比较器电路进入复位状态；当第一比较器电路进入复位状态后，复位控制自恢复电路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态，同时复位控制自恢复电路以第三延时开启供电控制电路；其中，所述进入复位状态为第一比较器电路退出电平自锁定状态，所述退出复位状态为第一比较器电路恢复检测供电电路的信号；

所述以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态的完成时间点早于所述以第三延时开启供电控制电路的完成时间点。

优选地，所述第一比较器电路包括：

第一比较器，用于判断所述等效供电电流的电压V0与第一参考电压Vref1的大小，并输出第一比较信号V1；

自锁定电路，用于当等效供电电流的电压V0大于第一参考电压Vref1时，将第一比较器的输出锁定为高电平；

所述自锁定电路包括第八电阻R8,所述第八电阻R8连接在第一比较器的正向输入端和输出端之间。

优选地，所述复位控制自恢复电路包括依次连接的：

第一充放电电路，包括第一电容C1，第一电容C1根据所述第一比较信号V1的电平状态对进行充放电；

第二比较器电路，包括第二比较器，所述第二比较器根据电容C1的电压Vc1与第二参考电压Vref2的大小，并输出第二比较信号V2；

第二充放电电路，包括第二电容C2，第二电容C2根据所述第二比较信号V2的电平进行充放电；

比较复位电路，根据第二电容C2的电压Vc2大小，控制第一比较器电路进入或退出复位状态。

优选地，所述第二充放电电路采用并联电容结构，所述并联电容结构采用：

第一并联电容结构，包括第十一电阻R11、第十二电阻R12和第二电容C2，所述第十一电阻R11的一端与第二比较器的供电端连接，所述第十一电阻R11的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端接地，所述第十二电阻R12的一端与第二比较器的输出端连接，第十二电阻R12的另一端连接至第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点上，第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接；

或采用第二并联电容结构，包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第二电容C2和第三二极管D3，所述第十一电阻R11的一端与第二比较器的输出端连接，所述第十一电阻R11的另一端与第三二极管D3的输出端连接，第三二极管D3的输入端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端接地，所述第十二电阻R12的一端与第二比较器的输出端连接，第十二电阻R12的另一端连接至第三二极管D3和第二电容C2连接的公共点上，第三二极管D3和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接。

优选地，所述第二充放电电路采用串联电容结构，所述第二充放电电路还包括第十二电阻R12，所述第十二电阻R12的一端与第二比较器电路的输出端连接，第十二电阻R12的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与所述比较复位电路连接。

优选地，所述第一充放电电路包括第七电阻R7和第一电容C1，所述第七电阻R7的一端与所述第一比较器的输出端连接，所述第七电阻R7的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地，第七电阻R7和第一电容C1连接的公共点分别与第二比较器电路的输入端、供电控制电路连接。

优选地，所述供电控制电路包括依次连接的电平转换电路和供电开关电路；

所述供电电路处于过流状态时，控制供电控制电路断开包括：

第一比较器电路输出锁定的高电平信号，所述电平转换电路接收所述高电平信号并控制供电开关电路断开；

第一充放电电路放电并向电平转换电路输出Vc1，当Vc1大于电平转换电路的驱动电压时，所述电平转换电路控制供电开关电路断开；

所述复位控制自恢复电路以第三延时开启供电控制电路包括：

第一充放电电路放电并向电平转换电路输出Vc1，当Vc1小于电平转换电路的驱动电压时，电平转换电路断开并控制供电开关电路闭合；

所述供电开关电路包括串联在供电电路上的开关管Q1。

优选地，所述电平转换电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第四电阻R4、第五电阻R5、第三三极管Q3和第六电阻R6，第一二极管D1的输入端与第一比较器COMP1的输出端连接，所述第一二极管D1的输出端与第五电阻R5的输入端连接，第五电阻R5的输出端与第三三极管Q3的基极连接，第五电阻R5和第一三极管Q1连接的公共点与第三三极管Q3的发射极之间连接第六电阻R6，第三三极管Q3的集电极与第四电阻R4的输入端连接，第四电阻R4的输出端与供电开关电路连接；所述第二二极管D2的一端连接在第七电阻R7和第一电容C1的公共连接点上，第二二极管D2的另一端连接在所述第一二极管D1和第五电阻R5的公共连接点上。

优选地，所述供电开关电路还包括第一电阻R1、第三电阻R3、第二电阻R2、第三电容C3和第二三极管Q2，所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接，所述开关管Q1的源极和第二三极管Q2的基极之间串联有第一电阻R1和第三电阻R3，第一电阻R1和第三电阻R3的公共连接点与第二三极管Q2的发射极连接，所述开关管Q1的栅极与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接地，所述开关管Q1与第二电阻R2连接的公共点与第二三极管Q2的集电极连接，所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接，所述第三电容C3的一端与开关管Q1的栅极连接，第三电容C3的另一端与开关管Q1的输入端连接。

本发明还提供一种装置，该装置连接在供电电路上，所述装置包括以上所述的一种自恢复保护电路。

需要进一步说明的是，上述系统各选项对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

（1）当供电电路处于过流状态时，第一比较器电路输出过流信号并进行电平自锁定，立即控制供电控制电路断开，进行过流保护，过流响应快，及时保障电路负载的安全，且电平锁定能够保持供电控制电路在一定时间内处于断开状态，防止电路突然恢复供电带来的危险；接着以第一延时控制第一比较器电路进入复位状态退出电平自锁定，随后复位控制自恢复电路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态，恢复电流检测判断功能，同时复位控制自恢复电路以第三延时缓慢开启供电控制电路，实现缓慢自恢复供电。本发明电路通过调节元件参数保证电路在恢复供电之前已经恢复过流检测，提高整个电路系统的安全性与稳定性。

（2）第一充放电电路可调节C1的充放电时间，第二充放电电路可调节C2的充放电时间，且第一充放电电路和第二充放电电路之间通过第二比较电路连接，两个充放电电路的充放电时间可以相互影响，借此调节系统自恢复供电的周期及恢复对供电电路的检测周期。

（3）本发明第二充放电电路可采用串联电容结构，利用串联第二电容C2的隔直作用，输出的Vc2为脉冲信号，使第四三极管Q4的导通过程也具备脉冲特性，而不需要第二电容C2的充放电过程和C1的放电过程遵循严格的时序关系，串联电容的脉冲特性可自然完成第一比较器电路的复位、自恢复检测，只要控制第一电容C1的充电时间来调节复位时间，即可实现自恢复供电的过程的调节。

（4）电平转换电路中第一二极管D1、第二二极管D2组成选择电路，形成或门逻辑，当其中任意一个二极管通电且第三三极管Q3的输入电压V3达到第三三极管Q3的驱动电压，就能使第三三极管Q3导通，只有当第一电容C1电压基本放完，不足以驱动第三三极管Q3时，才驱动开关管Q1打开恢复供电进入下一个检测周期，这样可以确保每个周期的恢复间隔时间足够长，有效降低检测频率，降低损耗，同时还可以确保在恢复供电之前，检测电路已经恢复检测状态。

（5）供电开关电路包括多个电阻和第三电容C3，调节电阻和第三电容C3的参数，可改变开关管Q1的关断/开通速度，当过流时，使得开关管Q1快速关断，供电电路立即断开，需要自恢复供电时，开关管Q1可以缓慢打开，供电电路缓慢自恢复供电，提高整个电路系统的安全性与稳定性。

（6）本发明复位控制自恢复电路采用简单的电子元器件搭建，相比采用数字电路来进行自恢复供电控制来说，本发明的电路搭建方便、成本低、容易实现。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3为本发明实施例3的电路图；

图4为本发明实施例4、5的电路图；

图5为本发明保护电路的工作流程图；

图6为本发明模拟自恢复周期的示意图；

图7为本发明实施例6的电路图；

图8为本发明实施例7的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明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。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明通过第一比较器电路输出过流信号并进行电平自锁定，立即控制供电控制电路断开，进行过流保护，过流响应快，及时保障电路负载的安全，且电平锁定能够保持供电控制电路在一定时间内处于断开状态，防止电路突然恢复供电带来的危险；接着以第一延时控制第一比较器电路进入复位状态退出电平自锁定，不检测供电电路的信号，随后复位控制自恢复电路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态，同时复位控制自恢复电路以第三延时缓慢开启供电控制电路，实现缓慢自恢复供电。在不使用限流电阻或采用自恢复保险丝的情况下，实现保护电路的自恢复，且采用电子元器件搭建电流检测及保护电路，并可调节元件参数实现周期性的恢复供电检测，直到故障消除时完全恢复供电。电路结构简单，安全可靠，热损耗非常低。

实施例1

在一示例性实施例中，如图1所示，提供一种自恢复保护电路，包括:

供电电路，向负载提供供电；供电控制电路，用于控制供电电路的通断；自恢复控制电路，用于检测供电电路的信号并控制供电控制电路的通断自恢复，所述自恢复控制电路包括:

电流采样电路,用于对供电电路的供电电流进行采集，同时将采集到的供电电流转换为电压，输出等效供电电流的电压V0到第一比较器；

第一比较器电路，用于接收所述等效供电电流的电压V0并判断供电电路是否处于过流状态，当供电电路处于过流状态时，第一比较器电路电平翻转自锁定，并控制供电控制电路断开；

复位控制自恢复电路，用于当第一比较器电路进行电平自锁定时，以第一延时控制第一比较器电路进入复位状态；当第一比较器电路进入复位状态后，复位控制自恢复电路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态，同时复位控制自恢复电路以第三延时开启供电控制电路；其中，所述进入复位状态为第一比较器电路退出电平自锁定状态，所述退出复位状态为第一比较器电路恢复检测供电电路的信号；

所述以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态的完成时间点早于所述以第三延时开启供电控制电路的完成时间点。

具体地，供电电路正常工作时，电流采样电路保持对供电电路的供电电流进行采集，将采集到的供电电流转换为电压并输出等效供电电流的电压V0，第一比较器电路接收等效供电电流的电压V0，根据等效供电电流的电压V0的大小，判断供电电路是否处于过流状态；

当等效供电电流的电压V0过大时，第一比较器电路判断供电电路处于过流状态，立即输出过流信号并锁定该信号状态并将锁定的过流信号输出给供电控制电路，控制供电控制电路断开，当供电控制电路断开时，供电电路立即断开，实现及时过流保护。由于供电电路断开之后，供电电流会消失，导致第一比较器电路输入的电压为0，第一比较器电路的输出为“非过流”控制信号，让供电控制电路立即又重新连接，供电电路重新供电，达不到过流保护的效果，因此，需要在过流保护时将第一比较器电路的输出锁定为过流信号。

当第一比较器电路进行电平自锁定时，供电电路为断开状态且无法恢复，因此，首先以第一延时控制第一比较器电路进入复位状态，即第一比较器电路退出电平自锁定状态为后续的自恢复检测做准备。

当第一比较器电路进入复位状态后，先后让电路自恢复检测和供电，一方面复位控制自恢复电路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态，恢复对供电电路的检测状态，同时复位控制自恢复电路以第三延时开启供电控制电路，所述以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态的完成时间点早于所述以第三延时开启供电控制电路的完成时间点，保证在电路自恢复供电之前已经开始了检测，避免恢复供电后突然过流或者电路故障而未及时发现造成危害。

实施例2

在实施例1的基础上，提供一种自恢复保护电路，如图2所示，所述第一比较器电路包括：

第一比较器，用于判断所述等效供电电流的电压V0与第一参考电压Vref1的大小，并输出第一比较信号V1；

自锁定电路，用于当电压V0大于第一参考电压Vref1时，将第一比较器的输出锁定为高电平；

所述复位控制自恢复电路包括依次连接的：

第一充放电电路，包括第一电容C1，第一电容C1根据所述第一比较信号V1的电平状态进行充放电；

第二比较器电路，包括第二比较器，所述第二比较器根据电容C1的电压Vc1与第二参考电压Vref2的大小，并输出第二比较信号V2；

第二充放电电路，包括第二电容C2，第二电容C2根据所述第二比较信号V2的电平进行充放电；

比较复位电路，根据第二电容C2的电压Vc2大小，控制第一比较器电路进入或退出复位状态。

进一步地，调节第一充放电电路和第二充放电电路的充放电时间，使得所述第二充放电电路放电至Vc2小于比较复位电路的驱动电压的完成时间点早于Vc1小于供电控制电路的驱动电压的完成时间点。

实施例3

基于实施例2，该实施例提供自恢复控制电路的具体结构图，所述第二充放电电路采用第一并联电容结构，结合其他部分电路的具体结构对本发明的技术方案作出说明。

具体地，如图3所示，虚线框1表示电流采样电路，电流采样电路可以采用霍尔传感器或采样电阻等方式对供电电路进行电流采样。

虚线框2表示第一比较器电路，其中，自锁定电路包括第八电阻R8,所述第八电阻R8连接在第一比较器的正向输入端和输出端之间。第一比较器COMP1的负向输入端输入第一参考电压Vref1,第一比较器COMP1的供电引脚接电源电压VCC,第一比较器COMP1的另一个引脚接地，当过流时，等效供电电流的电压V0大于第一参考电压Vref1，第一比较器COMP1输出过流信号即高电平信号，并通过第八电阻R8对该高电平信号进行锁定，防止第一比较器COMP1的电平无限翻转。

进一步地，第一比较器电路还包括第十电阻R10，第十电阻R10连接在电源电压VCC与第一比较器COMP1的输出端之间，形成第一比较器COMP1的上拉电阻，第一比较器COMP1采用OC输出。

虚线框5表示第一充放电电路，第一充放电电路包括第七电阻R7和第一电容C1，所述第七电阻R7的一端与所述第一比较器的输出端连接，所述第七电阻R7的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地，第七电阻R7和第一电容C1连接的公共点分别与第二比较器电路的输入端、供电控制电路连接。

进一步地，第七电阻R7与第一比较器的输出端连接的公共点处电压为V1，第七电阻R7和第一电容C1连接的公共点处电压为Vc1,过流时，第一比较器COMP1锁定并输出第一比较信号V1，第一充放电电路利根据所述第一比较信号V1的电平对电容C1进行Vc1大小的充放电，向外输出Vc1。

虚线框6表示第二比较器电路包括一个第二比较器COMP2，第二比较器COMP2的供电引脚接电源电压VCC,第二比较器COMP2的另一个引脚接地，第二比较器COMP2的正向输入端输入Vc1，第二比较器COMP2的负向输入端输入第二参考电压Vref2。

虚线框7表示第二充放电电路，包括第十一电阻R11、第十二电阻R12和第二电容C2，所述第十一电阻R11的一端与第二比较器COMP2的供电端连接，所述第十一电阻R11的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端接地，所述第十二电阻R12的一端与第二比较器COMP2的输出端连接，第十二电阻R12的另一端连接至第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点上，第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接。

进一步地，如图3所示，第十一电阻R11为充电电阻，第十二电阻R12为放电电阻，实际设计中，使用较大的充电电阻，让第二充放电电路实现较慢充电，让第一比较器电路较慢进入复位状态，使用较小的放电电阻，让第二充放电电路较快放电，让第一比较器电路较快退出复位状态，恢复检测，保证在恢复供电之前恢复检测。

图中第十一电阻R11连接在第二比较器COMP2的供电端与第二比较器COMP2的输出端之间，形成第二比较器COMP2的上拉电阻，第二比较器COMP2采用OC输出。过流时，第二充放电电路向外输出Vc2。

虚线框8表示比较复位电路，比较复位电路包括一个稳压管Z1和第四三极管Q4,稳压管Z1一端连接到第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点上，另一端与第四三极管Q4的基极连接，第四三极管Q4的发射极接地，第四三极管Q4的集电极连接到第八电阻R8与第一比较器的正向输入端连接的公共点上。

具体地，电路工作的第一阶段，当过流时，第一比较器COMP1输出为高电的第一比较信号V1平并锁定，一方面向供电控制电路输出控制信号，立即关断电路，另一方面第一比较信号V1对第一电容C1充电，当Vc1大于Vref2时，第二比较器COMP2输出高电平信号对第二电容C2进行充电，当Vc2达到稳压管Z1和第四三极管Q4的驱动电压时，第四三极管Q4导通，由于发射极接地，第四三极管Q4将第一比较器COMP1的正向输入拉低（钳位至0），处于复位状态，不对电路进行检测，同时输出低电平信号。

第二阶段，当第一比较器COMP1处于复位状态时，输出低电平，第一电容C1进行放电，Vc1分别输出至第二比较器COMP2和供电控制电路，由于Vc1对供电控制电路的供电，使得其保持控制供电电路断开的状态。当Vc1小于Vref2时，第二电容C2放电，当Vc2低于稳压管Z1和第四三极管Q4的驱动电压时，第四三极管Q4断开，第一比较器COMP1的正向输入端恢复为高阻状态，恢复检测。

第三阶段，当Vc1低于供电控制电路的驱动电压时，供电控制电路控制供电电路恢复供电，其中调节两个充放电电路中元件的参数，调控充放电的时间和幅值，保证恢复供电之前已经进行检测。

进一步地，所述供电控制电路包括依次连接的电平转换电路和供电开关电路；所述当供电电路处于过流状态时，第一比较器电路进行电平自锁定，并控制供电控制电路断开包括：

第一比较器电路输出锁定的高电平信号，所述电平转换电路接收所述高电平信号并控制供电开关电路断开；

所述复位控制自恢复电路以第三延时开启供电控制电路包括：

第一充放电电路放电并向电平转换电路输出Vc1，当Vc1小于电平转换电路的驱动电压时，电平转换电路断开并控制供电开关电路闭合；

如图3所示，所述供电开关电路包括串联在供电电路上的开关管Q1，通过开关管Q1的关断来控制供电电路的通断。

实施例4

在实施例3的基础上，提供一种自恢复保护电路，给出电平转换电路的具体电路结构，具体地，如图4所示，虚线框3表示电平转换电路，包括第一二极管D1、第二二极管D2、第四电阻R4、第五电阻R5、第三三极管Q3和第六电阻R6，第一二极管D1的输入端与第一比较器COMP1的输出端连接，所述第一二极管D1的输出端与第五电阻R5的输入端连接，第五电阻R5的输出端与第三三极管Q3的基极连接，第五电阻R5和第一三极管Q1连接的公共点与第三三极管Q3的发射极之间连接第六电阻R6，第三三极管Q3的集电极与第四电阻R4的输入端连接，第四电阻R4的输出端与供电开关电路连接；所述第二二极管D2的一端连接在第七电阻R7和第一电容C1的公共连接点上，第二二极管D2的另一端连接在所述第一二极管D1和第五电阻R5的公共连接点上。

进一步地，第一二极管D1、第二二极管D2组成选择电路，其工作时形成或门逻辑，当其中任意一个二极管通电且第三三极管Q3的输入电压V3达到第三三极管Q3的驱动电压VQ3，就能导通第三三极管Q3，使得开关管Q1保持关闭。只有当第一电容C1电压基本放完时，不足以驱动第三三极管Q3，才驱动开关管Q1打开恢复供电进入下一个检测周期，这样可以确保每个周期电容的充电时间足够长，有效降低检测频率，降低损耗。

实施例5

在实施例4的基础上，给出供电开关电路的具体电路结构，具体地，如图4所示，虚线框4表示供电开关电路，所述供电开关电路还包括第一电阻R1、第三电阻R3、第二电阻R2、第三电容C3和第二三极管Q2，所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接，所述开关管Q1的源极和第二三极管Q2的基极之间串联有第一电阻R1和第三电阻R3，第一电阻R1和第三电阻R3的公共连接点与第二三极管Q2的发射极连接，所述开关管Q1的栅极与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接地，所述开关管Q1与第二电阻R2连接的公共点与第二三极管Q2的集电极连接，所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接，所述第三电容C3的一端与开关管Q1的栅极连接，第三电容C3的另一端与开关管Q1的输入端连接。

进一步地，调节电阻和第三电容C3的参数，可改变开关管Q1的关断/开通速度，改变R1的阻值可改变开关管Q1关断速度，实现快速关断；开关管Q1栅极通过R2拉低，自行开通，改变R2可改变开关管Q1开通速度，实现缓慢打开，给负载供电，提高整个电路系统的安全性与稳定性。改变电阻的阻值在一定程度上可以对自恢复供电的周期进行调节。

进一步地，如图5所示为自恢复保护电路的工作流程示意图，其中Vbe表示第四三极管Q4的基极电压，Vz1表示稳压管Z1的电压,VQ3表示第三三极管Q3的基极电压,V3表示输出给第三三极管Q3的电压。

结合图4与图5说明保护电路的工作过程，第三三极管Q3导通时，第二三极管Q2导通，控制开关管Q1断开，在供电电路关断后，Vc1通过第二二极管D2为第三三极管Q3续流，保证开关管Q1保持关断。当Vc1低于Vref2时，还能保证第三三极管Q3导通。

当Vc1低于第三三极管Q3的驱动电压时，开关管Q1栅极通过第二电阻R2拉低，自行开通，给负载供电，进入下一个电流检测保护周期。

进一步地，第二充放电电路使用大电阻充电，小电阻放电，充电慢，放电快，实际中，第二电容C2的放电速度要比第一电容C1快，保证Vc1让Q3翻转之前，第二电容C2放电到Q4翻转。

进一步地，如图6所示，仿真模拟过流保护阈值1.5A，t1时刻前负载正常，电路正常供电，t1时刻，负载测模拟故障出现过流，电路立即保护停止输出，供电电路断开，经过时间T，在t2时刻恢复供电，负载仍然故障，电路立即保护停止输出，直到t3时刻，故障消除，电路恢复供电并保持供电。调节第一充放电电路以及第二充放电电路的充放电时间，对时间T进行调节，进而控制自恢复供电及检测的时间。

实施例6

在以上实施例的基础上，提供一种自恢复保护电路，所述第二充放电电路采用第二并联电容结构。

具体地，如图7所示，第二充放电电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第二电容C2和第三二极管D3，所述第十一电阻R11的一端与第二比较器的输出端连接，所述第十一电阻R11的另一端与第三二极管D3的输出端连接，第三二极管D3的输入端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端接地，所述第十二电阻R12的一端与第二比较器的输出端连接，第十二电阻R12的另一端连接至第三二极管D3和第二电容C2连接的公共点上，第三二极管D3和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接。

进一步地，第十二电阻R12是充电电阻，第十一电阻R11和第三二极管D3串联形成放电回路。

进一步地，如图7所示，第一比较器COMP1采用推挽输出，取消上拉电阻R10，第二比较器COMP2采用推挽输出，将第二比较器COMP2上的R11去掉，利用R12作为充电电容，同时在R12上并联二极管、电阻等元件串联组成快速放电电路。

比较器使用推挽输出，输出电阻小，所以能够驱动大的负载，第一比较器COMP1通过输出高电平/低电平直接驱动第一二极管D1第二二极管D2的工作，第二比较器COMP2输出高电平/低电平直接驱动稳压管和第三三级管Q3的工作，提高效率。

实施例7

在以上实施例的基础上，该实施例提供一种第二充放电电路采用串联电容结构的自恢复保护电路的具体结构图。

具体地，如图8所示，所述第二充放电电路包括第二电容C2、第十二电阻R12，所述比较复位电路包括第三二极管D3和第四三极管Q4；所述第十二电阻R12的输入端与第二比较器COMP2的输出端连接，第十二电阻R12的输出端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与第三二极管D3的输出端连接，第三二极管D3的输入端与第四三极管Q4的发射极连接，第四三极管Q4的基极连接到第二电容C2和第三二极管D3连接的公共点上。

当所述第二充放电电路为RC串联时，第二电容C2快速充电至充满或者第二比较器COMP2输出翻转为低电平时，所述比较复位电路控制第一比较器电路退出复位状态；其中，所述第二电容C2为隔直电容，第二电容C2以输出脉冲信号的形式向比较复位电路输出Vc2。

具体地，第二比较器COMP输出高电平时，通过第十二电阻R12、第四三极管Q4的基极给第二电容C2充电，一旦第二电容C2开始充电，第四三极管Q4就导通，第一比较器COMP1复位；当第二电容C2电压充满或者第二比较器COMP2输出翻转为低电平时，第四三极管Q4自动就关断，第一比较器COMP1的正向输入端恢复高阻检测状态。

本实施例中第二电容C2的取值可以较小，第二电容C2能够很快充满，第四三极管Q4相应的由导通状态变为关断状态，即第一比较器电路快速由复位不检测状态变为恢复检测状态。当第二比较器COMP2输出低电平时，第二电容C2放电，进入下一周期准备状态。由于在第一充放电电路进入放电状态之前，第一比较器电路已经快速变为恢复检测状态，此时，只需调节第一充放电电路控制电路恢复供电即可。

进一步地，第二充放电电路利用串联C2的隔直作用，输出的Vc2为脉冲信号，使第四三极管Q4的导通过程也具备脉冲特性，而不需要C2的充放电过程和C1的放电过程同前RC并联的实施例一样遵循严格的时序关系，只要控制C1的参数即可自然完成第一比较器电路的复位、自恢复检测和自恢复供电的过程的调节。

实施例8

本发明还提供一种装置，所述装置包括以上实施例所述的一种自恢复保护电路。该装置可以作为负载连接在供电电路上，也可以作为单独的具有过流检测和保护功能的装置，任何包含有一种自恢复保护电路中对现有技术做出贡献的部分的装置均包含在本装置的保护范围中。

以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自恢复保护电路，包括:供电电路，向负载提供供电；供电控制电路，用于控制供电电路的通断；自恢复控制电路，用于检测供电电路的信号并控制供电控制电路的通断自恢复，其特征在于：

所述自恢复控制电路包括:

电流采样电路,用于对供电电路的供电电流进行采集，同时将采集到的供电电流转换为电压，输出等效供电电流的电压V0到第一比较器；

第一比较器电路，用于接收所述等效供电电流的电压V0并判断供电电路是否处于过流状态，当供电电路处于过流状态时，第一比较器电路电平翻转自锁定，并控制供电控制电路断开；

复位控制自恢复电路，用于当第一比较器电路进行电平自锁定时，以第一延时控制第一比较器电路进入复位状态；当第一比较器电路进入复位状态后，复位控制自恢复电路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态，同时复位控制自恢复电路以第三延时开启供电控制电路；其中，所述进入复位状态为第一比较器电路退出电平自锁定状态，所述退出复位状态为第一比较器电路恢复检测供电电路的信号；

所述以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态的完成时间点早于所述以第三延时开启供电控制电路的完成时间点。

2.根据权利要求1所述的一种自恢复保护电路，其特征在于：所述第一比较器电路包括：

第一比较器，用于判断所述等效供电电流的电压V0与第一参考电压Vref1的大小，并输出第一比较信号V1；

自锁定电路，用于当等效供电电流的电压V0大于第一参考电压Vref1时，将第一比较器的输出锁定为高电平；

所述自锁定电路包括第八电阻R8,所述第八电阻R8连接在第一比较器的正向输入端和输出端之间。

3.根据权利要求2所述的一种自恢复保护电路，其特征在于：所述复位控制自恢复电路包括依次连接的：

第一充放电电路，包括第一电容C1，第一电容C1根据所述第一比较信号V1的电平状态进行充放电；

第二比较器电路，包括第二比较器，所述第二比较器根据电容C1的电压Vc1与第二参考电压Vref2的大小，并输出第二比较信号V2；

第二充放电电路，包括第二电容C2，第二电容C2根据所述第二比较信号V2的电平进行充放电；

比较复位电路，根据第二电容C2的电压Vc2大小，控制第一比较器电路进入或退出复位状态。

4.根据权利要求3所述的一种自恢复保护电路，其特征在于：

所述第二充放电电路采用并联电容结构，所述并联电容结构采用：

第一并联电容结构，包括第十一电阻R11、第十二电阻R12和第二电容C2，所述第十一电阻R11的一端与第二比较器的供电端连接，所述第十一电阻R11的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端接地，所述第十二电阻R12的一端与第二比较器的输出端连接，第十二电阻R12的另一端连接至第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点上，第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接；

或采用第二并联电容结构，包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第二电容C2和第三二极管D3，所述第十一电阻R11的一端与第二比较器的输出端连接，所述第十一电阻R11的另一端与第三二极管D3的输出端连接，第三二极管D3的输入端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端接地，所述第十二电阻R12的一端与第二比较器的输出端连接，第十二电阻R12的另一端连接至第三二极管D3和第二电容C2连接的公共点上，第三二极管D3和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接。

5.根据权利要求3所述的一种自恢复保护电路，其特征在于：

所述第二充放电电路采用串联电容结构，所述第二充放电电路还包括第十二电阻R12，所述第十二电阻R12的一端与第二比较器电路的输出端连接，第十二电阻R12的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与所述比较复位电路连接。

6.根据权利要求3所述的一种自恢复保护电路，其特征在于：

所述第一充放电电路包括第七电阻R7和第一电容C1，所述第七电阻R7的一端与所述第一比较器的输出端连接，所述第七电阻R7的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地，第七电阻R7和第一电容C1连接的公共点分别与第二比较器电路的输入端、供电控制电路连接。

7.根据权利要求3所述的一种自恢复保护电路，其特征在于：所述供电控制电路包括依次连接的电平转换电路和供电开关电路；

所述供电电路处于过流状态时，控制供电控制电路断开包括：

第一比较器电路输出锁定的高电平信号，所述电平转换电路接收所述高电平信号并控制供电开关电路断开；

第一充放电电路放电并向电平转换电路输出Vc1，当Vc1大于电平转换电路的驱动电压时，所述电平转换电路控制供电开关电路断开；

所述复位控制自恢复电路以第三延时开启供电控制电路包括：

第一充放电电路放电并向电平转换电路输出Vc1，当Vc1小于电平转换电路的驱动电压时，电平转换电路断开并控制供电开关电路闭合；

所述供电开关电路包括串联在供电电路上的开关管Q1。

8.根据权利要求7所述的一种自恢复保护电路，其特征在于：所述电平转换电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第四电阻R4、第五电阻R5、第三三极管Q3和第六电阻R6，第一二极管D1的输入端与第一比较器COMP1的输出端连接，所述第一二极管D1的输出端与第五电阻R5的输入端连接，第五电阻R5的输出端与第三三极管Q3的基极连接，第五电阻R5和第一三极管Q1连接的公共点与第三三极管Q3的发射极之间连接第六电阻R6，第三三极管Q3的集电极与第四电阻R4的输入端连接，第四电阻R4的输出端与供电开关电路连接；所述第二二极管D2的一端连接在第七电阻R7和第一电容C1的公共连接点上，第二二极管D2的另一端连接在所述第一二极管D1和第五电阻R5的公共连接点上。

9.根据权利要求7所述的一种自恢复保护电路，其特征在于：所述供电开关电路还包括第一电阻R1、第三电阻R3、第二电阻R2、第三电容C3和第二三极管Q2，所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接，所述开关管Q1的源极和第二三极管Q2的基极之间串联有第一电阻R1和第三电阻R3，第一电阻R1和第三电阻R3的公共连接点与第二三极管Q2的发射极连接，所述开关管Q1的栅极与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接地，所述开关管Q1与第二电阻R2连接的公共点与第二三极管Q2的集电极连接，所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接，所述第三电容C3的一端与开关管Q1的栅极连接，第三电容C3的另一端与开关管Q1的输入端连接。

10.一种装置，连接在供电电路上，其特征在于：所述装置包括权利要求1-9中任意一项所述的一种自恢复保护电路。

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