CN113690845A - 电源输出保护控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电源输出保护控制装置，包括：电流检测电路，用于对直流电源的输出电流进行检测并向控制电路输出电流检测信号；电压检测电路，用于对直流电源输出的电压进行检测并输出电压检测信号至控制电路；所述控制电路，用于接收电压检测信号和电流检测信号，并在过压或者过流时向开关电路输出关断控制命令；开关电路，其电源输入端连接于电流检测电路的输出端，其电源输出端向负载供电，用于接收控制电路输出的关断控制命令执行关断操作；电源电路，其输入端连接于直流电源的输出端，其输出端向控制电路以及开关电路提供工作用电；能够对直流电的电流和电压进行准确检测，并且在过流或者过压时能够迅速执行断电保护功能。

Description

电源输出保护控制装置

技术领域

本发明涉及一种电源控制装置，尤其涉及一种电源输出保护控制装置。

背景技术

在矿用电源中，需要输出直流电为直流电负载提供工作用电，但是，直流电在供电过程中需要保持直流电的稳定可靠，从而才能保证负载的用电安全，现有技术中，虽然具有一些过压过流检测保护功能，但是，现有技术的过压过流保护装置相应速度慢，而且在关断时具有较大火花，从而存在严重安全隐患。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电源输出保护控制装置，能够对直流电的电流和电压进行准确检测，并且在过流或者过压时能够迅速执行断电保护功能，并且在断电过程中具有较小的关断火花，从而确保用电安全。

本发明提供的一种电源输出保护控制装置，包括电流检测电路、开关电路、电压检测电路、控制电路以及电源电路；

所述电流检测电路，其电源输入端连接于直流电源的输出端，其电源输出端连接于开关电路的电源输入端，用于对直流电源的输出电流进行检测并向控制电路输出电流检测信号；

所述电压检测电路，用于对直流电源输出的电压进行检测并输出电压检测信号至控制电路；

所述控制电路，其电流检测输入端连接于电流检测电路，其电压检测输入端连接于电压检测电路，用于接收电压检测信号和电流检测信号，并在过压或者过流时向开关电路输出关断控制命令；

所述开关电路，其电源输入端连接于电流检测电路的输出端，其电源输出端向负载供电，用于接收控制电路输出的关断控制命令执行关断操作；

所述电源电路，其输入端连接于直流电源的输出端，其输出端向控制电路以及开关电路提供工作用电。

进一步，所述电流检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C3、电容C7以及控制芯片U1；

所述电阻R1为电流检测电阻，电阻R1的一端作为电流检测电路的电源输入端连接于直流电源的输出端，电阻R1的另一端作为电流检测电路的电源输出端；

控制芯片U1为LT6108芯片，控制芯片U1的8引脚通过电阻R3连接于电阻R1与直流电源的输出端之间的公共连接点，控制芯片U1的7引脚连接于电阻R1与直流电源的输出端之间的公共连接点，电阻R2的一端连接于电阻R1与直流电源的输出端之间的公共连接点，电阻R2的另一端通过电阻R4接地，电阻R2和电阻R4的公共连接点连接于控制芯片U1的2引脚，控制芯片U1的1引脚连接于电阻R1作为电流检测电路作为输出端的一端，控制芯片U1的6引脚通过电阻R5和电阻R6串联后接地，电阻R5和电阻R6之间的公共连接点连接于控制芯片U1的5引脚，控制芯片U1的5引脚通过电容C7接地，控制芯片U1的6引脚通过电容C3接地，控制芯片U1的4引脚接地，控制芯片U1的3引脚作为电流检测电路的检测输出端。

进一步，所述开关电路包括PMOS管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R14、电阻R15、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2、二极管D4以及二极管D3；

所述PMOS管Q1的源极作为开关电路的电源输入端，PMOS管Q1的漏极作为开关电路的电源输出端，PMOS管Q1的源极与稳压管ZD1的负极连接，稳压管ZD1的正极连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极通过电阻R8连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极与电容C5的一端连接，电容C5的另一端通过电阻R9连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极通过电容C4连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R10连接于二极管D2的正极，二极管D2的负极连接于三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极作为开关电路的第一控制输入端连接于控制电路，三极管Q4的基极通过电阻R15连接于二极管D4的负极，二极管D4的正极连接于电源电路的输出端；

三极管Q2为P型三极管，三极管Q2的发射极连接于PMOS管Q1的源极，三极管Q2的集电极连接于PMOS管Q1的栅极，三极管Q2的发射极通过电阻R7连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的基极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极通过电阻R11连接于三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极作为开关电路的第二控制输入端连接于控制电路，三极管Q3的基极通过电阻R14连接于二极管D3的负极，二极管D3的正极连接于电源电路的输出端，三极管Q3的集电极还与二极管D10的负极连接，二极管D10的正极作为开关电路的第三控制端连接于电压检测电路的第一输出端。

进一步，所述电压检测电路包括电阻R16、电阻R17、电阻R20、电阻R19、二极管D6、电容C10以及电容C11；

电阻R16的一端连接于直流电源的输出端，电阻R16的另一端通过电阻R17连接于电阻R20的一端，电阻R20的另一端接地，电阻R16和电阻R17的公共连接点通过电容C10接地，电阻R16和电阻R17的公共连接点与二极管D6的负极连接，二极管D6的正极连接于电阻17和电阻R20之间的公共连接点，电阻17和电阻R20之间的公共连接点通过电容C11接地，电阻17和电阻R20之间的公共连接点与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端作为电压检测电路的检测输出端，电阻R16和电阻R17的公共连接点作为电压检测电路的第一输出端。

进一步，所述电源电路包括电容C8、三极管Q5、电阻R12、电阻R13、稳压管ZD2以及电容C9、三极管Q5的集电极作为电源电路的输入端，三极管Q5的发射极通过电阻R13和电容C9串联后接地，电容C9和电阻R13之间的公共连接点作为电源电路的输出端，三极管Q5的集电极通过电容C8接地，三极管Q5的集电极通过电阻R12连接于三极管Q5的基极，三极管Q5的基极与稳压管ZD2的负极连接，稳压管ZD2的正极接地。

进一步，所述控制电路为PPS3701芯片；

控制电路的4引脚为电压检测信号输入端，控制电路的3引脚为电流检测信号输入端，控制电路的6引脚与开关电路的第一控制输入端连接，控制电路的1引脚与开关电路的第二控制输入端连接。

本发明的有益效果：通过本发明，能够对直流电的电流和电压进行准确检测，并且在过流或者过压时能够迅速执行断电保护功能，并且在断电过程中具有较小的关断火花，从而确保用电安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：

本发明提供的一种电源输出保护控制装置，包括电流检测电路、开关电路、电压检测电路、控制电路以及电源电路；

所述电流检测电路，其电源输入端连接于直流电源的输出端，其电源输出端连接于开关电路的电源输入端，用于对直流电源的输出电流进行检测并向控制电路输出电流检测信号；

所述电压检测电路，用于对直流电源输出的电压进行检测并输出电压检测信号至控制电路；

所述控制电路，其电流检测输入端连接于电流检测电路，其电压检测输入端连接于电压检测电路，用于接收电压检测信号和电流检测信号，并在过压或者过流时向开关电路输出关断控制命令；

所述开关电路，其电源输入端连接于电流检测电路的输出端，其电源输出端向负载供电，用于接收控制电路输出的关断控制命令执行关断操作；

所述电源电路，其输入端连接于直流电源的输出端，其输出端向控制电路以及开关电路提供工作用电；通过上述结构，能够对直流电的电流和电压进行准确检测，并且在过流或者过压时能够迅速执行断电保护功能，并且在断电过程中具有较小的关断火花，从而确保用电安全。

本实施例中，所述电流检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C3、电容C7以及控制芯片U1；

所述电阻R1为电流检测电阻，电阻R1的一端作为电流检测电路的电源输入端连接于直流电源的输出端，电阻R1的另一端作为电流检测电路的电源输出端；

控制芯片U1为LT6108芯片，控制芯片U1的8引脚通过电阻R3连接于电阻R1与直流电源的输出端之间的公共连接点，控制芯片U1的7引脚连接于电阻R1与直流电源的输出端之间的公共连接点，电阻R2的一端连接于电阻R1与直流电源的输出端之间的公共连接点，电阻R2的另一端通过电阻R4接地，电阻R2和电阻R4的公共连接点连接于控制芯片U1的2引脚，控制芯片U1的1引脚连接于电阻R1作为电流检测电路作为输出端的一端，控制芯片U1的6引脚通过电阻R5和电阻R6串联后接地，电阻R5和电阻R6之间的公共连接点连接于控制芯片U1的5引脚，控制芯片U1的5引脚通过电容C7接地，控制芯片U1的6引脚通过电容C3接地，控制芯片U1的4引脚接地，控制芯片U1的3引脚作为电流检测电路的检测输出端。电阻R1既作为电流检测电路，还能够为后续的开关电路起到限压限流的作用，通过上述结构，能够准确的检测直流电的电流信号并输出，其中，在电阻R1的输入侧还设置有电容C1，在电阻R1的输出侧还设置有电容C2，如图2所示，用于滤波以及削峰。

本实施例中，所述开关电路包括PMOS管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R14、电阻R15、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2、二极管D4以及二极管D3；

所述PMOS管Q1的源极作为开关电路的电源输入端，PMOS管Q1的漏极作为开关电路的电源输出端，PMOS管Q1的源极与稳压管ZD1的负极连接，稳压管ZD1的正极连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极通过电阻R8连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极与电容C5的一端连接，电容C5的另一端通过电阻R9连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极通过电容C4连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R10连接于二极管D2的正极，二极管D2的负极连接于三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极作为开关电路的第一控制输入端连接于控制电路，三极管Q4的基极通过电阻R15连接于二极管D4的负极，二极管D4的正极连接于电源电路的输出端；

三极管Q2为P型三极管，三极管Q2的发射极连接于PMOS管Q1的源极，三极管Q2的集电极连接于PMOS管Q1的栅极，三极管Q2的发射极通过电阻R7连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的基极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极通过电阻R11连接于三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极作为开关电路的第二控制输入端连接于控制电路，三极管Q3的基极通过电阻R14连接于二极管D3的负极，二极管D3的正极连接于电源电路的输出端，三极管Q3的集电极还与二极管D10的负极连接，二极管D10的正极作为开关电路的第三控制端连接于电压检测电路的第一输出端，通过上述结构，能够在控制电路输出控制命令时及时作出关断操作，从而在过压或者过流时执行断电保护，相应速度快，而且关断火花小，具有良好的工作稳定性和安全性，其具体原理在下述中详细说明。

本实施例中，所述电压检测电路包括电阻R16、电阻R17、电阻R20、电阻R19、二极管D6、电容C10以及电容C11；

电阻R16的一端连接于直流电源的输出端，电阻R16的另一端通过电阻R17连接于电阻R20的一端，电阻R20的另一端接地，电阻R16和电阻R17的公共连接点通过电容C10接地，电阻R16和电阻R17的公共连接点与二极管D6的负极连接，二极管D6的正极连接于电阻17和电阻R20之间的公共连接点，电阻17和电阻R20之间的公共连接点通过电容C11接地，电阻17和电阻R20之间的公共连接点与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端作为电压检测电路的检测输出端，电阻R16和电阻R17的公共连接点作为电压检测电路的第一输出端，通过上述结构，能够为控制电路提供稳定的电压检测信号，而且，还能够为开关电路提供一个电压信号给三极管Q2，从而确保负载用电的安全性。

本实施例中，所述电源电路包括电容C8、三极管Q5、电阻R12、电阻R13、稳压管ZD2以及电容C9、三极管Q5的集电极作为电源电路的输入端，三极管Q5的发射极通过电阻R13和电容C9串联后接地，电容C9和电阻R13之间的公共连接点作为电源电路的输出端，三极管Q5的集电极通过电容C8接地，三极管Q5的集电极通过电阻R12连接于三极管Q5的基极，三极管Q5的基极与稳压管ZD2的负极连接，稳压管ZD2的正极接地，通过上述结构，能够为提供稳定的工作用电给控制电路以及开关电路，其中，电源电路在输入时还设置有一个二极管D5，如图2所示。

本实施例中，所述控制电路为PPS3701芯片；

控制电路的4引脚为电压检测信号输入端，控制电路的3引脚为电流检测信号输入端，控制电路的6引脚与开关电路的第一控制输入端连接，控制电路的1引脚与开关电路的第二控制输入端连接，其中，控制电路的5引脚为电源端连接于电源电路的输出端，上述控制电路的电路结构简单，成本低廉，并且还能够确保控制的稳定性与准确性。

下面进一步对本发明的工作原理做出进一步详细说明：

当由直流点输入时，流经电阻R1，然后进入到开关电路中，并且通过二极管D5进入到电源电路中，电源电路进行稳压后，向三极管Q3和三极管Q4的基极提供直流电；

由于开关电路电容C5和电容C4的存在，从而此时对电容C4和C5充电，PMOS管Q1不导通，同时，电流检测电路进行电流信号采样并输入到控制电路中，控制电路的3引脚接收电流检测信号，同时控制电路接收电压检测信号，并判断当前电流以及当前电压是否大于设定值，如是，则控制电路的6引脚输出高电平，1引脚均输出低电平，此时，三极管Q4截止，三极管Q3导通，三极管Q2导通，从而使得PMOS管处于关断状态，如果电压和电压均正常，此时，即不存在过流或者过压状态，则控制电路的6引脚输出低电平，1引脚输出高电平，三极管Q4导通，三极管Q3由于基极与发射极之间不存在偏置电压，则三极管Q3截止，三极管Q2截止，当电容C4和电容C5的电压达到PMOS管Q1的反向偏置电压时，PMOS管Q1导通，从而开关电路向后续负载供电。

在工作过程中，如果控制电路监测到存在过流或者过压时，控制电路首先由1引脚输出低电平，使得三极管Q3导通，从而三极管Q2导通，从而使得PMOS管Q1截止，并且控制电路的6引脚输出高电平，使得三极管Q4截止，从而使得PMOS管处于稳定的关断状态。

在电压检测电路中，电阻R16和电阻R17的公共连接点还向三极管Q3的集电极提供一个电压信号，此电压信号在电流检测模块的输入电压和电流正常时用于维持三极管Q2截止，防止Q2发生误动作，从而确保整个系统的稳定性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种电源输出保护控制装置，其特征在于：包括电流检测电路、开关电路、电压检测电路、控制电路以及电源电路；

所述电流检测电路，其电源输入端连接于直流电源的输出端，其电源输出端连接于开关电路的电源输入端，用于对直流电源的输出电流进行检测并向控制电路输出电流检测信号；

所述电压检测电路，用于对直流电源输出的电压进行检测并输出电压检测信号至控制电路；

所述控制电路，其电流检测输入端连接于电流检测电路，其电压检测输入端连接于电压检测电路，用于接收电压检测信号和电流检测信号，并在过压或者过流时向开关电路输出关断控制命令；

所述开关电路，其电源输入端连接于电流检测电路的输出端，其电源输出端向负载供电，用于接收控制电路输出的关断控制命令执行关断操作；

所述电源电路，其输入端连接于直流电源的输出端，其输出端向控制电路以及开关电路提供工作用电。

2.根据权利要求1所述电源输出保护控制装置，其特征在于：所述电流检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C3、电容C7以及控制芯片U1；

所述电阻R1为电流检测电阻，电阻R1的一端作为电流检测电路的电源输入端连接于直流电源的输出端，电阻R1的另一端作为电流检测电路的电源输出端；

控制芯片U1为LT6108芯片，控制芯片U1的8引脚通过电阻R3连接于电阻R1与直流电源的输出端之间的公共连接点，控制芯片U1的7引脚连接于电阻R1与直流电源的输出端之间的公共连接点，电阻R2的一端连接于电阻R1与直流电源的输出端之间的公共连接点，电阻R2的另一端通过电阻R4接地，电阻R2和电阻R4的公共连接点连接于控制芯片U1的2引脚，控制芯片U1的1引脚连接于电阻R1作为电流检测电路作为输出端的一端，控制芯片U1的6引脚通过电阻R5和电阻R6串联后接地，电阻R5和电阻R6之间的公共连接点连接于控制芯片U1的5引脚，控制芯片U1的5引脚通过电容C7接地，控制芯片U1的6引脚通过电容C3接地，控制芯片U1的4引脚接地，控制芯片U1的3引脚作为电流检测电路的检测输出端。

3.根据权利要求1所述电源输出保护控制装置，其特征在于：所述开关电路包括PMOS管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R14、电阻R15、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2、二极管D4以及二极管D3；

所述PMOS管Q1的源极作为开关电路的电源输入端，PMOS管Q1的漏极作为开关电路的电源输出端，PMOS管Q1的源极与稳压管ZD1的负极连接，稳压管ZD1的正极连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极通过电阻R8连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极与电容C5的一端连接，电容C5的另一端通过电阻R9连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极通过电容C4连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R10连接于二极管D2的正极，二极管D2的负极连接于三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极作为开关电路的第一控制输入端连接于控制电路，三极管Q4的基极通过电阻R15连接于二极管D4的负极，二极管D4的正极连接于电源电路的输出端；

三极管Q2为P型三极管，三极管Q2的发射极连接于PMOS管Q1的源极，三极管Q2的集电极连接于PMOS管Q1的栅极，三极管Q2的发射极通过电阻R7连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的基极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极通过电阻R11连接于三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极作为开关电路的第二控制输入端连接于控制电路，三极管Q3的基极通过电阻R14连接于二极管D3的负极，二极管D3的正极连接于电源电路的输出端，三极管Q3的集电极还与二极管D10的负极连接，二极管D10的正极作为开关电路的第三控制端连接于电压检测电路的第一输出端。

4.根据权利要求1所述电源输出保护控制装置，其特征在于：所述电压检测电路包括电阻R16、电阻R17、电阻R20、电阻R19、二极管D6、电容C10以及电容C11；

电阻R16的一端连接于直流电源的输出端，电阻R16的另一端通过电阻R17连接于电阻R20的一端，电阻R20的另一端接地，电阻R16和电阻R17的公共连接点通过电容C10接地，电阻R16和电阻R17的公共连接点与二极管D6的负极连接，二极管D6的正极连接于电阻17和电阻R20之间的公共连接点，电阻17和电阻R20之间的公共连接点通过电容C11接地，电阻17和电阻R20之间的公共连接点与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端作为电压检测电路的检测输出端，电阻R16和电阻R17的公共连接点作为电压检测电路的第一输出端。

5.根据权利要求1所述电源输出保护控制装置，其特征在于：所述电源电路包括电容C8、三极管Q5、电阻R12、电阻R13、稳压管ZD2以及电容C9、三极管Q5的集电极作为电源电路的输入端，三极管Q5的发射极通过电阻R13和电容C9串联后接地，电容C9和电阻R13之间的公共连接点作为电源电路的输出端，三极管Q5的集电极通过电容C8接地，三极管Q5的集电极通过电阻R12连接于三极管Q5的基极，三极管Q5的基极与稳压管ZD2的负极连接，稳压管ZD2的正极接地。

6.根据权利要求1所述电源输出保护控制装置，其特征在于：所述控制电路为PPS3701芯片；

控制电路的4引脚为电压检测信号输入端，控制电路的3引脚为电流检测信号输入端，控制电路的6引脚与开关电路的第一控制输入端连接，控制电路的1引脚与开关电路的第二控制输入端连接。

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