CN113746063A - 一种保护电路及电路保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种保护电路及电路保护装置。一种保护电路包括：控制单元、欠压保护单元、过压保护单元和过流保护单元；控制单元为第一MOS管，第一MOS管的源极连接电流输入端，第一MOS管的漏极连接被保护的用电负载，用于控制用电负载的接通与关断；欠压保护单元由第一电阻与第一稳压二极管串联后连接至第一MOS管的栅极构成；过压保护单元由第二电阻与第二稳压二极管串联后连接至三极管的基极构成；过流保护单元由第二MOS管、第四电阻和可控硅组成。解决保险丝功能单一、响应慢、响应不精确和不可恢复的问题，实现过压、欠压、过流过温及短路保护功能，提高响应速度和精确度的效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电路技术，尤其涉及一种保护电路及电路保护装置。
背景技术
保险丝(fuse)也被称为电流保险丝，IEC127标准将它定义为“熔断体(fuse-link)”，主要将其安置在电路中，使各个用电回路中承载的电流限制在一个安全的范围内。当电路发生故障或异常时，保险丝会在电流异常升高到一定的高度和热度时，自身熔断而切断电流，从而起到保护电路和用电设备的作用。
目前较为常用的保险丝为保险管，温度保险丝，PPTC等，熔断式保险丝存在功能单一、响应慢、响应不精确和不可恢复的的缺点。
发明内容
本发明提供一种保护电路及电路保护装置，以实现过压、欠压、过流过温及短路保护功能，提高响应速度和精确度的效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种保护电路，包括：控制单元、欠压保护单元、过压保护单元和过流保护单元；
所述控制单元为第一MOS管，所述第一MOS管的源极连接电流输入端，所述第一MOS管的漏极连接被保护的用电负载，用于控制用电负载的接通与关断；
所述欠压保护单元由第一电阻与第一稳压二极管串联后连接至所述第一MOS管的栅极构成，用于在电路电压低于所述第一MOS管的阈值电压和所述第一稳压二极管的击穿电压之和时，断开所述第一MOS管保护所述用电负载；
所述过压保护单元由第二电阻与第二稳压二极管串联后连接至三极管的基极构成，用于在电路电压大于第二稳压二极管与三极管的饱和电压之和时，断开所述第一MOS管保护所述用电负载；
所述过流保护单元由第二MOS管、第四电阻和可控硅组成，用于在所述第四电阻的电压大于所述第二MOS管的阈值电压时，所述第二MOS管的源极和栅极接通，触发所述可控硅导通，从而短路所述第一MOS管保护所述用电负载。
可选的，所述三极管的发射极与所述第一MOS管的源极连接，所述三极管的集电极连接至所述第一MOS管的栅极。
可选的，所述第二MOS管的栅极通过第五电阻连接至第四电阻的输出端，所述第二MOS管的源极和第四电阻的输入端共同接电源输入端，第二MOS管的漏极通过第三电阻连接至所述可控硅的控制极，所述第四电阻作为采样电阻。
可选的，所述可控硅的阴极与所述第一稳压二极管的输入端连接，在所述过流保护单元的可控硅导通时，将保护电路的电流通过所述第一稳压二极管和串联的所述第一电阻接地。
可选的，所述第四电阻采用正温度敏感电阻，当保护电路的温度超过预设温度时，所述第四电阻的阻值增加，所述第四电阻两端的电压随阻值的增加而增加。
可选的，所述第一MOS管为PMOS管。
可选的，所述第二MOS管为PMOS管。
可选的，所述三极管为PNP三极管。
可选的，还包括双向瞬态抑制二极管，所述双向瞬态抑制二极管的一端与第一MOS管的漏极连接，另一端接地。
第二方面，本发明实施例还提供一种电路保护装置，包括第一方面任一项所述的保护电路，所述电路保护装置连接在用电负载的正极与电源的正极之间。
本发明实施例通过第一MOS管控制保护电路的回路，第一MOS管的源极连接电流输入端，第一MOS管的漏极连接被保护的用电负载，用于控制用电负载的接通与关断，欠压保护单元由第一电阻与第一稳压二极管串联后连接至第一MOS管的栅极构成，过压保护单元由第二电阻与第二稳压二极管串联后连接至三极管的基极构成，过流保护单元由第二MOS管、第四电阻和可控硅组成，欠压保护单元、过压保护单元和过流保护单元分别对用电负载进行欠压、过压和过流保护，解决保险丝功能单一、响应慢、响应不精确和不可恢复的问题，实现过压、欠压、过流过温及短路保护功能，提高响应速度和精确度的效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种保护电路的电路示意图。
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。
图1为本发明实施例提供的一种保护电路的电路示意图，如图1所示，一种保护电路，包括：控制单元1、欠压保护单元2、过压保护单元3和过流保护单元4；
所述控制单元1为第一MOS管Q1，所述第一MOS管Q1的源极S连接电流输入端，所述第一MOS管Q1的漏极D连接被保护的用电负载5，用于控制保护电路5的接通与关断；
所述欠压保护单元2由第一电阻R1与第一稳压二极管D1串联后连接至所述第一MOS管Q1的栅极G构成，用于在保护电路电压低于所述第一MOS管Q1的阈值电压和所述第一稳压二极管D1的击穿电压之和时，断开所述第一MOS管Q1保护所述用电负载5；
所述过压保护单元3由第二电阻R2与第二稳压二极管D2串联后连接至三极管Q3的基极B构成，用于在保护电路电压大于第二稳压二极管D2与三极管Q3的饱和电压之和时，断开所述第一MOS管Q1保护所述用电负载5；
所述过流保护单元4由第二MOS管Q2、第四电阻R4和可控硅Q4组成，用于在所述第四电阻R4的电压大于所述第二MOS管Q2的阈值电压时，所述第二MOS管Q2的源极S和栅极G接通，触发所述可控硅Q4导通，从而短路所述第一MOS管Q1保护所述用电负载。
在直流设备供电入口需要设置保护电路用于过压、过流、短路等防护，保护电路连接在电源和负载之间，对用电负载进行保护。当电源输入电压低于第一MOS管Q1的阈值电压和第一稳压二极管D1的击穿电压之和时，此时电源提供的电压低于额定电压，为了保护用电负载中的电器设备和工艺质量，欠压保护单元2动作，断开第一MOS管Q1保护用电负载5。其中，所述第一MOS管Q1为PMOS管。
可选的，所述三极管Q3的发射极E与所述第一MOS管Q1的源极S连接，所述三极管Q3的集电极C连接至所述第一MOS管Q1的栅极G。当电源输入电压大于第二稳压二极管D2的临界击穿电压与三极管Q3的击穿临界电压之和时，触发保护电路的过压保护单元3，三极管Q3的发射极E和集电极C导通，将所述第一MOS管Q1短路，电流通过所述第一稳压二极管D1和串联的所述第一电阻R1接地，从而对用电负载5实现过压保护。其中，所述三极管Q3为PNP三极管。三极管Q3的开关响应速度即电路过压保护判断的速度，一般在10uS以内，提高了过压保护的判断速度，并且判断结果比常规电阻丝更精确。
过流保护单元4中的第四电阻为采样电阻，所述第二MOS管Q2的栅极G通过第五电阻R5连接至第四电阻R4的输出端，所述第二MOS管Q2的源极S和第四电阻R4的输入端共同接电源输入端，第四电阻R4两端电压即为第二MOS管Q2的GS电压，当第四电阻R4的电压达到第二MOS管Q2的阀值电压时，则触发过流保护单元4动作。第二MOS管Q2的漏极D通过第三电阻R3连接至所述可控硅Q4的控制极G，所述可控硅Q4的阴极K与所述第一稳压二极管D1的输入端连接，在所述过流保护单元4动作时，可控硅Q4导通，将保护电路的电流通过所述第一稳压二极管D1和串联的所述第一电阻R1接地，对用电负载5实现过流保护。其中，所述第二MOS管Q2为PMOS管。本实施例的保护电路没有常规电阻丝发热再熔断的过程，反应更快，且控制更精确。
可选的，还包括双向瞬态抑制二极管D3，所述双向瞬态抑制二极管D3的一端与第一MOS管Q1的漏极D连接，另一端接地。
第一MOS管Q1的漏极D与用电负载5连接，在保护电路受到瞬态高能量冲击时，双向瞬态抑制二极管D3能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护用电负载中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。
可选的，所述第四电阻R4采用正温度敏感电阻，当保护电路的温度超过预设温度时，所述第四电阻R4的阻值增加，所述第四电阻R4两端的电压随阻值的增加而增加。
当保护电路的温度过高时，第四电阻R 4的电阻增加，第四电阻R 4两端的电压也随之升高，过流保护单元动作，断开对用电负载的供电，进一步达到过流保护的效果。
本发明实施例通过第一MOS管控制保护电路的回路，第一MOS管的源极连接电流输入端，第一MOS管的漏极连接被保护的用电负载，用于控制用电负载的接通与关断，欠压保护单元由第一电阻与第一稳压二极管串联后连接至第一MOS管的栅极构成，过压保护单元由第二电阻与第二稳压二极管串联后连接至三极管的基极构成，过流保护单元由第二MOS管、第四电阻和可控硅组成，欠压保护单元、过压保护单元和过流保护单元分别对用电负载进行欠压、过压和过流保护，解决保险丝功能单一、响应慢、响应不精确和不可恢复的问题，实现过压、欠压、过流过温及短路保护功能，提高响应速度和精确度的效果。
在上述是实施例的基础上，另一实施例还包括一种电路保护装置，包括上述实施例中任一项的保护电路，所述电路保护装置连接在用电负载的正极与电源的正极之间。示例性的，用电负载可以为汽车影音电子设备前端，电脑电源入口等。在实际使用过程中，可以通过调节采样电阻R4的阻值来调整过流保护的阈值，以适应不同用电负载的过流保护要求。
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 (10)
1.一种保护电路，其特征在于，包括：控制单元、欠压保护单元、过压保护单元和过流保护单元；
所述控制单元为第一MOS管，所述第一MOS管的源极连接电流输入端，所述第一MOS管的漏极连接被保护的用电负载，用于控制用电负载的接通与关断；
所述欠压保护单元由第一电阻与第一稳压二极管串联后连接至所述第一MOS管的栅极构成，用于在保护电路电压低于所述第一MOS管的阈值电压和所述第一稳压二极管的击穿电压之和时，断开所述第一MOS管保护所述用电负载；
所述过压保护单元由第二电阻与第二稳压二极管串联后连接至三极管的基极构成，用于在保护电路电压大于第二稳压二极管与三极管的饱和电压之和时，断开所述第一MOS管保护所述用电负载；
所述过流保护单元由第二MOS管、第四电阻和可控硅组成，用于在所述第四电阻的电压大于所述第二MOS管的阈值电压时，所述第二MOS管的源极和栅极接通，触发所述可控硅导通，从而短路所述第一MOS管保护所述用电负载。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述三极管的发射极与所述第一MOS管的源极连接，所述三极管的集电极连接至所述第一MOS管的栅极。
3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第二MOS管的栅极通过第五电阻连接至第四电阻的输出端，所述第二MOS管的源极和第四电阻的输入端共同接电源输入端，第二MOS管的漏极通过第三电阻连接至所述可控硅的控制极，所述第四电阻作为采样电阻。
4.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述可控硅的阴极与所述第一稳压二极管的输入端连接，在所述过流保护单元的可控硅导通时，将保护电路的电流通过所述第一稳压二极管和串联的所述第一电阻接地。
5.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述第四电阻采用正温度敏感电阻，当保护电路的温度超过预设温度时，所述第四电阻的阻值增加，所述第四电阻两端的电压随阻值的增加而增加。
6.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第一MOS管为PMOS管。
7.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第二MOS管为PMOS管。
8.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述三极管为PNP三极管。
9.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，还包括双向瞬态抑制二极管，所述双向瞬态抑制二极管的一端与第一MOS管的漏极连接，另一端接地。
10.一种电路保护装置，包括权利要求1-9任一项所述的保护电路，其特征在于，所述电路保护装置连接在用电负载的正极与电源的正极之间。
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