CN117590054B - 一种模拟自动电流检测告警保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟自动电流检测告警保护装置，涉及电流检测技术领域，所述装置包括取样检波单元、低电流告警单元、高电流告警单元和高电流保护单元；所述取样检波单元用于对高电流保护单元保持供电避免脉冲开关出现连续开启和关闭状态；所述低电流告警单元用于监测电路低功耗负载状态：所述高电流告警单元用于监测电路高功耗负载状态：所述高电流保护单元用于使得电流恢复到初始电压范围。在低成本器件的选用下，通过使用变阻器、电容和电阻等元件组成多级放大器和反馈网络的形式，为高功率直流供电设备的安全使用提供了检测精度更高、响应更直接、使用更灵活的电流检测和调节方式，具有兼顾成本低廉和电流检测更快更准确优点和有益效果。

Description

一种模拟自动电流检测告警保护装置

技术领域

本发明涉及电流检测技术领域，具体涉及一种模拟自动电流检测告警保护装置。

背景技术

在当今高度电气化的社会中，电流检测保护技术在各种电力系统和电子设备中发挥着关键作用。然而，许多现有的电流检测保护技术在实际应用中面临着速度较慢和精度较低的问题，这对电力系统的稳定性和设备的安全性构成了潜在威胁。在当前电流检测保护系统中，电流异常事件可能在极短的时间内发生，例如短路或电力负载突变。然而一些传统的电流检测方法和设备响应较慢，导致在检测到问题并采取保护措施之间存在时间滞后。这种滞后可能导致设备受到损害，同时影响电力系统的可靠性。同时某些传感器和检测器可能在测量精度方面存在局限性，受到环境干扰、温度变化和设备老化等因素的影响。低精度的电流检测可能导致虚警或漏报，从而影响系统的可靠性和安全性。目前高精度的电流检测通常需要先进的传感器技术，这些传感器不仅价格昂贵，在处理高频率和高精度的电流数据时也需要强大的计算能力和先进的算法，这往往需要高性能的计算设备和复杂的软件，而且在维护和校准方面也需要额外的成本，需要更为经济高效的解决方案。

发明内容

本发明提供一种模拟自动电流检测告警保护装置，解决现有电流检测保护纯器件电路中检测速度和精度较差以及缺少简易低成本电路结构设计的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种模拟自动电流检测告警保护装置，所述装置包括取样检波单元、低电流告警单元、高电流告警单元和高电流保护单元；所述取样检波单元用于从DC输入中获取电流样本并将电流转换为电信号，对高电流保护单元保持供电避免脉冲开关出现连续开启和关闭状态；所述低电流告警单元用于监测电路低功耗负载状态，在设备启动的初始电压值低0.05mV处设定低电压告警值，当负载电压低于低电压告警值后通过告警电平输出负载过低警示：所述高电流告警单元用于监测电路高功耗负载状态，在设备功耗达到系统耗电的90%处设定高电压告警值，当负载电压达到高电压告警值后通过告警电平输出满载负荷警示：所述高电流保护单元用于当检测到电流超出需要所需电流的110%后关断供电系统，后通过取样检波单元供电使得电流恢复到初始电压范围。在传统的电流检测方法中，在不依赖成本较高的传感器检测设备的情况下，目前用来检测电流的装置响应均比较慢，导致在检测到问题并采取保护措施之间存在时间滞后。这种滞后可能导致设备受到损害，同时影响电力系统的可靠性。而更换传感器设备处理高频率和高精度的电流数据时，需要较强的计算能力和先进的算法，这往往需要高性能的计算设备和复杂的软件，在非复杂场景下不利于成本的节约。因此本发明提供一种模拟自动电流检测告警保护装置，解决现有电流检测保护纯电路中检测速度和精度较差和缺少简易低成本电路结构设计的问题。

进一步地，所述取样检波单元包括第三放大器U1B、第一变阻器RT1、第二变阻器RT2、第四电容C4和第五电容C5；

第一变阻器RT1的一端与第一电阻R1的一端、第三放大器U1B的同相输入端均连接至端点B1，且第一变阻器RT1的另一端设为接地端；所述第四电容C4的一端与第一电阻R1的另一端均连接至端点M1，并在端点M1上延伸设置第一直流端DC-1，且第四电容C4的另一端连接至第一变阻器RT1的接地端；所述第二变阻器RT2的一端与第二电阻R2的一端、第三放大器U1B的反相输入端均连接至端点B2，且第二变阻器RT2的另一端设为接地端；所述第五电容C5的一端与第二电阻R2的一端均连接至端点M2，并在端点M2上延伸设置第二直流端DC-2，且第五电容C5的另一端连接至第二变阻器RT2的接地端。

进一步地，还包括检波电阻RR，所述检波电阻RR的两端分别连接至端点M1和端点M2上。

进一步地，所述低电流告警单元包括第四放大器U2B、第八变阻器RT8、第九变阻器RT9、第十变阻器RT10、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第六二极管D06和低电流告警支路；

所述第二十电阻R20的一端与第八变阻器RT8的一端、第四放大器U2B的反相输入端均连接至端点D1，且第二十电阻R20的另一端连接至端点M1，第八变阻器RT8的另一端设为接地端；所述第二十一电阻R21的一端与第九变阻器RT9的一端、第四放大器U2B的同相输入端均连接至端点D2，且第二十一电阻R21的另一端连接至端点M2，第九变阻器RT9的另一端接地；所述第十变阻器RT10的一端连接至RT9的接地端，另一端与第二十二电阻R22的一端、第六二极管D06的阳极连接至同一点，且第二十二电阻R22的另一端连接至第四放大器U2B的输出端，第六二极管D06的阴极与低电流告警支路连接。

进一步地，所述高电流告警单元包括第二放大器U2A、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第五变阻器RT5、第六变阻器RT6、第七变阻器RT7、第五二极管D05、第三电容C3和高电流告警支路；

所述第五变阻器RT5的一端设为接地端，另一端与第十七电阻R17的一端、第二放大器U2A的反相输入端均连接至端点Cm2，且在第十七电阻R17的另一端端部设置第二直流端DC-2；所述第十九电阻R19的一端与第二放大器U2A的输出端连接，另一端与第七变阻器RT7的一端、第五二极管D05的阳极连接至同一点，且第七变阻器RT7的另一端接地，第五二极管D05的阴极与高电流告警支路连接；所述第六变阻器RT6的一端与第十八电阻R18的一端、第二放大器U2A的同相输入端均连接至端点Cm1，且第六变阻器RT6的另一端接地；所述第二放大器U2A的电源负极端连接至第五变阻器RT5的接地端，第二放大器U2A的电源正极端与所述第三电容C3的一端均连接至端点M3，第三电容C3的另一端接地，且在端点M3上延伸设置第一直流端DC-1。

进一步地，所述高电流保护单元包括导通电路和开关电路，所述导通电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第九电阻R9、第四二极管D04、第三变阻器RT3、第四变阻器RT4、第一放大器U1A和第二电容C2；

所述第六电阻R6的一端与第十八电阻R18的另一端均连接至端点M4，且在端点M4上延伸设置第一直流端DC-1；第六电阻R6的另一端与第三变阻器RT3的一端、第一放大器U1A的同相输入端均连接至端点A1，且第三变阻器RT3的另一端接地；所述第四变阻器RT4的一端与第七电阻R7的一端、第一放大器U1A的反相输入端均连接至端点A2，且在第七电阻R7的另一端端部设置第二直流端DC-2，所述第四变阻器RT4的另一端设为接地端；所述第一放大器U1A的电源负极端连接至第四变阻器RT4的接地端，第一放大器U1A的电源正极端与所述第二电容C2的一端均连接至端点M5，第二电容C2的另一端接地，且在端点M5上延伸设置第一直流端DC-1；所述第一放大器U1A的输出端与第九电阻R9、第四二极管D04的阳极顺次串联；所述第四二极管D04的阴极连接至第二支路和开关电路。

进一步地，所述第二支路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第八电阻R8、第一三极管D1、第二三极管D2、第一二极管D01、第二二极管D02、第三二极管D03和第一电容C1；

所述第八电阻R8的一端连接至第一放大器U1A的输出端，另一端连接至第一二极管D01的阳极；所述第一二极管D01的阴极与第一电容C1的一端、第二三极管D2的基极、第二二极管D02的阴极连接至同一点，且第一电容C1的另一端接地；所述第二三极管D2的发射极接地，集电极与第四电阻R4的一端连接；第四电阻R4的另一端与第三电阻R3的一端、第一三极管D1的基极连接至同一点，且第三电阻R3的另一端与第一三极管D1的发射极、第三放大器U1B的输出端连接至同一点；所述第二二极管D02的另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与第一三极管D1的集电极、第三二极管D03的阳极连接至同一点；所述第三二极管D03的阴极与第四二极管D04的阴极、开关电路连接至同一点；所述第一三极管D1为PNP型三极管，所述第二三极管D2为NPN型三极管。

进一步地，所述开关电路包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第三三极管D3、第四三极管D4和场效应管开关Q；

所述第三二极管D03的阴极与第四二极管D04的阴极、第十电阻R10的一端连接至同一点，第十电阻R10的另一端与第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端连接至同一点，且第十一电阻R11的另一端接地；第十二电阻R12的另一端连接至第三三极管D3的基极，且第三三极管D3的发射极接地，集电极与第十三电阻R13的一端、第十四电阻R14的一端连接至同一点；所述第十三电阻R13的另一端与第十五电阻R15的一端连接至端点M6；所述第十四电阻R14的另一端连接至第四三极管D4的基极，且第四三极管D4的发射极接地，集电极与第十五电阻R15的另一端、第十六电阻R16的一端连接至同一点；所述第十六电阻R16的另一端与场效应管开关Q的G极连接；所述场效应管开关Q的S极连接至端点M7，且所述端点M6与端点M7之间连接，在端点M7上设置第二直流端DC-2；在所述场效应管开关Q的D极设置负载端DC-3。

进一步地，所述第四电容C4和第五电容C5均为极性电容，且所述第四电容C4和第五电容C5均为阴极一端接地。

进一步地，所述第三三极管D3和第四三极管D4均为NPN型三极管。

本发明与现有技术相比，在低成本器件的选用下，通过使用变阻器、电容和电阻等元件组成多级放大器和反馈网络的形式，为高功率直流供电设备的安全使用提供了检测精度更高、响应更直接、使用更灵活的电流检测和调节方式，具有兼顾成本低廉和电流检测更快更准确优点和有益效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明流程框图；

图2为本发明电路结构总示意图；

图3为本发明取样检波单元的电路结构示意图；

图4为本发明低电流告警单元的电路结构示意图；

图5为本发明高电流告警单元的电路结构示意图；

图6为本发明高电流保护单元中导通电路第一支路的电路结构示意图；

图7为本发明高电流保护单元中导通电路第二支路的电路结构示意图；

图8为本发明高电流保护单元中开关支路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本实施例为一种模拟自动电流检测告警保护装置，所述装置包括取样检波单元、低电流告警单元、高电流告警单元和高电流保护单元；所述取样检波单元用于从DC输入中获取电流样本并将电流转换为电信号，对高电流保护单元保持供电避免脉冲开关出现连续开启和关闭状态；所述低电流告警单元用于监测电路低功耗负载状态，在比设备启动的初始电压值低0.05mV处设定低电压告警值，当负载电压低于低电压告警值后通过告警电平输出负载过低警示：所述高电流告警单元用于监测电路高功耗负载状态，在设备功耗达到系统耗电的90%处设定高电压告警值，当负载电压达到高电压告警值后通过告警电平输出满载负荷警示：所述高电流保护单元用于当检测到电流超出需要所需电流的110%后关断供电系统，后通过取样检波单元供电使得电流恢复到初始电压范围。

其中，所述取样检波单元包括第三放大器U1B、第一变阻器RT1、第二变阻器RT2、第四电容C4和第五电容C5；第一变阻器RT1的一端与第一电阻R1的一端、第三放大器U1B的同相输入端均连接至端点B1，且第一变阻器RT1的另一端设为接地端；所述第四电容C4的一端与第一电阻R1的另一端均连接至端点M1，并在端点M1上延伸设置第一直流端DC-1，且第四电容C4的另一端连接至第一变阻器RT1的接地端；所述第二变阻器RT2的一端与第二电阻R2的一端、第三放大器U1B的反相输入端均连接至端点B2，且第二变阻器RT2的另一端设为接地端；所述第五电容C5的一端与第二电阻R2的一端均连接至端点M2，并在端点M2上延伸设置第二直流端DC-2，且第五电容C5的另一端连接至第二变阻器RT2的接地端。

进一步地，作为一种可行的实施方式，所述取样检波单元还包括检波电阻RR，所述检波电阻RR的两端分别连接至端点M1和端点M2上。

进一步地，所述低电流告警单元包括第四放大器U2B、第八变阻器RT8、第九变阻器RT9、第十变阻器RT10、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第六二极管D06和低电流告警支路；所述第二十电阻R20的一端与第八变阻器RT8的一端、第四放大器U2B的反相输入端均连接至端点D1，且第二十电阻R20的另一端连接至端点M1，第八变阻器RT8的另一端设为接地端；所述第二十一电阻R21的一端与第九变阻器RT9的一端、第四放大器U2B的同相输入端均连接至端点D2，且第二十一电阻R21的另一端连接至端点M2，第九变阻器RT9的另一端接地；所述第十变阻器RT10的一端连接至RT9的接地端，另一端与第二十二电阻R22的一端、第六二极管D06的阳极连接至同一点，且第二十二电阻R22的另一端连接至第四放大器U2B的输出端，第六二极管D06的阴极与低电流告警支路连接。

进一步地，所述高电流告警单元包括第二放大器U2A、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第五变阻器RT5、第六变阻器RT6、第七变阻器RT7、第五二极管D05、第三电容C3和高电流告警支路；

所述第五变阻器RT5的一端设为接地端，另一端与第十七电阻R17的一端、第二放大器U2A的反相输入端均连接至端点Cm2，且在第十七电阻R17的另一端端部设置第二直流端DC-2；所述第十九电阻R19的一端与第二放大器U2A的输出端连接，另一端与第七变阻器RT7的一端、第五二极管D05的阳极连接至同一点，且第七变阻器RT7的另一端接地，第五二极管D05的阴极与高电流告警支路连接；所述第六变阻器RT6的一端与第十八电阻R18的一端、第二放大器U2A的同相输入端均连接至端点Cm1，且第六变阻器RT6的另一端接地；所述第二放大器U2A的电源负极端连接至第五变阻器RT5的接地端，第二放大器U2A的电源正极端与所述第三电容C3的一端均连接至端点M3，第三电容C3的另一端接地，且在端点M3上延伸设置第一直流端DC-1。

进一步地，所述高电流保护单元包括导通电路和开关电路，所述导通电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第九电阻R9、第四二极管D04、第三变阻器RT3、第四变阻器RT4、第一放大器U1A和第二电容C2；

所述第六电阻R6的一端与第十八电阻R18的另一端均连接至端点M4，且在端点M4上延伸设置第一直流端DC-1；第六电阻R6的另一端与第三变阻器RT3的一端、第一放大器U1A的同相输入端均连接至端点A1，且第三变阻器RT3的另一端接地；所述第四变阻器RT4的一端与第七电阻R7的一端、第一放大器U1A的反相输入端均连接至端点A2，且在第七电阻R7的另一端端部设置第二直流端DC-2，所述第四变阻器RT4的另一端设为接地端；所述第一放大器U1A的电源负极端连接至第四变阻器RT4的接地端，第一放大器U1A的电源正极端与所述第二电容C2的一端均连接至端点M5，第二电容C2的另一端接地，且在端点M5上延伸设置第一直流端DC-1；所述第一放大器U1A的输出端与第九电阻R9、第四二极管D04的阳极顺次串联；所述第四二极管D04的阴极连接至第二支路和开关电路。

进一步地，所述第二支路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第八电阻R8、第一三极管D1、第二三极管D2、第一二极管D01、第二二极管D02、第三二极管D03和第一电容C1；

所述第八电阻R8的一端连接至第一放大器U1A的输出端，另一端连接至第一二极管D01的阳极；所述第一二极管D01的阴极与第一电容C1的一端、第二三极管D2的基极、第二二极管D02的阴极连接至同一点，且第一电容C1的另一端接地；所述第二三极管D2的发射极接地，集电极与第四电阻R4的一端连接；第四电阻R4的另一端与第三电阻R3的一端、第一三极管D1的基极连接至同一点，且第三电阻R3的另一端与第一三极管D1的发射极、第三放大器U1B的输出端连接至同一点；所述第二二极管D02的另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与第一三极管D1的集电极、第三二极管D03的阳极连接至同一点；所述第三二极管D03的阴极与第四二极管D04的阴极、开关电路连接至同一点；所述第一三极管D1为PNP型三极管，所述第二三极管D2为NPN型三极管。

进一步地，所述开关电路包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第三三极管D3、第四三极管D4和场效应管开关Q；

所述第三二极管D03的阴极与第四二极管D04的阴极、第十电阻R10的一端连接至同一点，第十电阻R10的另一端与第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端连接至同一点，且第十一电阻R11的另一端接地；第十二电阻R12的另一端连接至第三三极管D3的基极，且第三三极管D3的发射极接地，集电极与第十三电阻R13的一端、第十四电阻R14的一端连接至同一点；所述第十三电阻R13的另一端与第十五电阻R15的一端连接至端点M6；所述第十四电阻R14的另一端连接至第四三极管D4的基极，且第四三极管D4的发射极接地，集电极与第十五电阻R15的另一端、第十六电阻R16的一端连接至同一点；所述第十六电阻R16的另一端与场效应管开关Q的G极连接；所述场效应管开关Q的S极连接至端点M7，且所述端点M6与端点M7之间连接，在端点M7上设置第二直流端DC-2；在所述场效应管开关Q的D极设置负载端DC-3。

其中，作为一种可行的实施方式，所述第四电容C4和第五电容C5均为极性电容，且所述第四电容C4和第五电容C5均为阴极一端接地。所述第三三极管D3和第四三极管D4均为NPN型三极管。

工作时，所述低电流告警支路和高电流告警支路为目标检测电子设备中的相应电路。电源通过第四电容C4和第五电容C5组成的电流取样网络进行取样，当电流通过第四电容C4和第五电容C5时，第四电容C4和第五电容C5内的极性电压也随之变化。所述第一变阻器RT1和第二变阻器RT2用于通过阻值调整进行实时电压分压和调整电流敏感度。所述第四电容C4和第五电容C5除了用于直接取样电流，还也能够与对电流进行初步滤波以消除高频噪声。通过第一电阻R1、第二电阻R2、第一变阻器RT1、第二变阻器RT2组成的检波网络，将B1点电压调节至系统的初始电流，比B2点的电压高出0.05V，此时通过第三放大器U1B计算比较后7脚输出高电平，用于后期的保护生效造成不断打开与关断现象的脉冲波造成安全事故而设计。在端点M1和M2上分别延伸设置了第一直流端DC-1和第二直流端DC-2，主要用于提供直流电平，以确保电路在工作时具有适当的直流偏置。所述检波电阻RR被用作信号采样的手段，使得在电路中可以获取一个小的、代表性的电流或电压样本，同时用于测量取样检波单元中的电流电压强度。

电路中的第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第八变阻器RT8、第九变阻器RT9组成的低电流告警单元，其中第二十电阻R20和第二十一电阻R21分别与第八变阻器RT8和第九变阻器RT9连接，将电路划分为两个部分，分别与端点D1和D2相连，第二十电阻R20、第二十一电阻R21用于设置电压分压网络，所述第八变阻器RT8、第九变阻器RT9用于调整电路的电流分布，从而直接影响端点D1和D2的电压水平。第四放大器U2B用于检测D1和D2之间的电压差异，进行比较运算，并输出相应的信号。在低电流告警过程中，U2B可能通过对D1和D2的电压进行计算比较，并在电子电器设备功耗较低时输出高电平。第二十二电阻R22连接到U2B的输出端，与第十变阻器RT10和第六二极管D06共同形成一个电路分支，用于调整告警电平的输出范围；而第六二极管D06用于将经过第二十二电阻R22调整的告警电平输出到低电流告警支路。将D1点电压调节在目标电子电器设备开机后，在常规耗电状态下调节至比D2点的电压低0.05mV，当整个电子电器设备常规功耗稍低时通过第四放大器U2B进行计算比较后7脚输出高电平，通过第二十二电阻R22与第十变阻器RT10将输出电压调节到所需的电平范围后通过第六二极管D06输出，实现告警电平输出以做出功耗过低的警示，以提示设备常规单元由故障，由于低电流不会造成安全事故因此不会出现保护状态。

在高电流告警单元中，第五变阻器RT5的一端连接到电路的接地端，另一端与第十七电阻R17和第二放大器U2A的反相输入端连接至端点Cm2，第五变阻器RT5用于调整Cm2点的电压，影响低电流告警的触发条件。第十七电阻R17用于影响Cm2点电压的参考值，通过调整第二直流端DC-2的直流电流以调整低电流告警的触发阈值。第十九电阻R19用于影响第二放大器U2A的反馈电路，与第七变阻器RT7和第五二极管D05一起构成一个反馈网络，调整第二放大器U2A的增益。第五二极管D05还用于控制告警电平的输出，用于直接实现告警信号的产生。第六变阻器RT6用于调整电路的电流分布以影响Cm1点的电压水平。所述第二放大器U2A用于比较端点Cm1和端点Cm2之间的电压差异，进行计算比较，并在电子电器设备功耗达到系统耗电的90%时输出高电平，输出的高电平通过R10和RT7将电压调节到所需的范围，然后通过D05输出，实现告警电平输出。所述第一直流端DC-1用于为电路提供直流偏置。当目标电子电器设备耗电电流的90%，将Cm1点电压调节为与Cm2点的电压一致，此时整个电子电器设备功耗达到系统耗电的90%时，第二放大器U2A通过计算比较后1脚输出高电平，并通过第十电阻R10与第七变阻器RT7将输出电压调节到所需的电平范围后通过第五二极管D05输出，实现告警电平输出以做出功耗达到满载负荷的警示，当电流进一步增大保护装置将进入下一步保护工作模式。

第六电阻R6和第十八电阻R18连接至端点M4，形成一个电流检波网络的一部分，用于检测电流并传递给放大器进行进一步处理。第三变阻器RT3和第四变阻器RT4连接至端点A2和A1，通过组成的电流检波网络用于调整电路的电流分布，检测电流并传递给放大器进行进一步处理。第一放大器U1A的同相输入端连接到端点A2，反相输入端连接到端点A1，电源负极端连接至RT4的接地端，电源正极端与第二电容C2连接至端点M5，通过组成的电流检波网络，第一放大器U1A对端点A1和A2的电压进行比较，当系统电流超过110%时，第一放大器U1A的输出1脚输出高电平。第九电阻R9和第四二极管D04串联连接到第一放大器U1A的输出端，第四二极管D04的阴极连接至第二支路和开关电路。当第一放大器U1A输出高电平时，通过第九电阻R9和第四二极管D04实现了高电平的输出以用于驱动开关电路的控制元件。第二电容C2和第一直流端DC-1连接至端点M5，第一直流端DC-1连接至端点M4，提供电路的直流偏置，确保电路在工作时具有适当的直流偏置。

第八电阻R8与第一放大器U1A的输出端连接，形成充电储能网络，将电压传递给第一二极管D01的阳极，第一二极管D01的阴极与第一电容C1和第二三极管D2的基极、第二二极管D02的阴极连接，形成充电储能网络。在本实施例中，作为一种可行的实施方式，将第一电容C1设为极性电容，其负极连接在接地端。第二支路中的第八电阻R8连接至第一放大器U1A的输出端，作为充电储能网络的一部分。第一电容C1通过接收充电储能网络的电压进行充电储能。第二三极管D2在电路中充当开关，当第一电容C1充电到一定程度，第二三极管D2导通，使得下一部分电路中的第一三极管D1导通。第四电阻R4连接至第二三极管D2的集电极，第三电阻R3与第一三极管D1的基极连接，形成一部分电流检测网络。当第一三极管D1导通时，第三放大器U1B的输出通过第二二极管D02对第一电容C1进行充电。

更多地，所述第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12构成了电流控制网络，与第三二极管D03和第四三极管D4一起用于控制场效应管开关Q的导通和截止。第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16用于设置电流控制的阈值和调整电路参数，具体实施中的作用与目标电子设备或电路的电流控制网络相关。第三三极管D3和第四三极管D4是电流控制网络中的开关元件，通过调整电流控制网络的工作状态来影响场效应管开关Q的导通和截止。当电流超过系统正常工作电流的110%时，第三三极管D3导通，第四三极管D4截止，实现对电流的控制。所述场效应管开关Q的G极通过R16与电流控制网络相连接，用于接收控制信号；D极连接至负载端DC-3，实际上是负责连接负载端与电源端的开关；S极连接至端点M7，通过场效应管开关Q的导通和截止实现DC-2到DC-3的连接和断开，实现对电子电器设备的保护性供电关闭。在本实施例中，为了便于具体运用，所述场效应管开关Q选用耗尽型P沟道绝缘栅场效应管。

工作时，通过第六电阻R6、第七电阻R7、第三变阻器RT3、第四变阻器RT4组成的大电流检波网络，将端点A1处的电压通过第三变阻器RT3调节至超出系统的最大工作电流110%，此时与A2点的电压相同，单系统工作电流超过系统正常工作电流的110%时，通过第一放大器U1A进行计算比较后1脚输出高电平，此时第一放大器U1A的1脚输出的电压沿第一支路进行输出，通过第九电阻R9和第四二极管D04驱动D3导通将D4截止，最终让开关电路的场效应管开关Q处于截止，实现DC-2到DC-3断开，无法供电，实现对电子电器设备的保护性供电关闭；第二支路的电压通过第八电阻R8、第一二极管D01及第一电容C1组成的充电储能网络将第二三极管D2导通后将第一三极管D1导通，第三放大器U1B的7脚输出的电压通过第一三极管D1、第五电阻R5、第二二极管D02对第一电容C1进行充电，同时第三U1B放大器的7脚输出的电压沿途通过第一三极管D1、第三二极管D03、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12驱动D3导通将D4截止，最终让开关电路的场效应管开关Q处于截止, 实现第二直流端DC-2到负载端DC-3断开，无法供电，实现对电子电器设备的保护性供电关闭。该功能的主要作用是当检测到电流超出需要所需电流的110%后关断供电系统后电流就恢复到初始电压范围，若不采用该电路，此时开关Q就会处于不断的脉冲开关状态损坏后级的电子电器设备，加入该电路后出现故障后将排除故障后的设备进行重启后方可正常工作，完全保护了电子电器设备的安全及消除了火灾的隐患。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种模拟自动电流检测告警保护装置，其特征在于，所述装置包括：

取样检波单元：用于从DC输入中获取电流样本并将电流转换为电信号，对高电流保护单元保持供电避免脉冲开关出现连续开启和关闭状态；

低电流告警单元：用于监测电路低功耗负载状态，在设备启动的初始电压值低0.05mV处设定低电压告警值，当负载电压低于低电压告警值后通过告警电平输出负载过低警示；

高电流告警单元：用于监测电路高功耗负载状态，在设备功耗达到系统耗电的90%处设定高电压告警值，当负载电压达到高电压告警值后通过告警电平输出满载负荷警示；

高电流保护单元：用于当检测到电流超出需要所需电流的110%后关断供电系统，后通过取样检波单元供电使得电流恢复到初始电压范围；

所述取样检波单元包括第三放大器U1B、第一变阻器RT1、第二变阻器RT2、第四电容C4和第五电容C5；

第一变阻器RT1的一端与第一电阻R1的一端、第三放大器U1B的同相输入端均连接至端点B1，且第一变阻器RT1的另一端设为接地端；所述第四电容C4的一端与第一电阻R1的另一端均连接至端点M1，并在端点M1上延伸设置第一直流端DC-1，且第四电容C4的另一端连接至第一变阻器RT1的接地端；所述第二变阻器RT2的一端与第二电阻R2的一端、第三放大器U1B的反相输入端均连接至端点B2，且第二变阻器RT2的另一端设为接地端；所述第五电容C5的一端与第二电阻R2的一端均连接至端点M2，并在端点M2上延伸设置第二直流端DC-2，且第五电容C5的另一端连接至第二变阻器RT2的接地端；

所述低电流告警单元包括第四放大器U2B、第八变阻器RT8、第九变阻器RT9、第十变阻器RT10、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第六二极管D06和低电流告警支路；

所述第二十电阻R20的一端与第八变阻器RT8的一端、第四放大器U2B的反相输入端均连接至端点D1，且第二十电阻R20的另一端连接至端点M1，第八变阻器RT8的另一端设为接地端；所述第二十一电阻R21的一端与第九变阻器RT9的一端、第四放大器U2B的同相输入端均连接至端点D2，且第二十一电阻R21的另一端连接至端点M2，第九变阻器RT9的另一端接地；所述第十变阻器RT10的一端连接至RT9的接地端，另一端与第二十二电阻R22的一端、第六二极管D06的阳极连接至同一点，且第二十二电阻R22的另一端连接至第四放大器U2B的输出端，第六二极管D06的阴极与低电流告警支路连接；

所述高电流告警单元包括第二放大器U2A、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第五变阻器RT5、第六变阻器RT6、第七变阻器RT7、第五二极管D05、第三电容C3和高电流告警支路；

所述第五变阻器RT5的一端设为接地端，另一端与第十七电阻R17的一端、第二放大器U2A的反相输入端均连接至端点Cm2，且在第十七电阻R17的另一端端部设置第二直流端DC-2；所述第十九电阻R19的一端与第二放大器U2A的输出端连接，另一端与第七变阻器RT7的一端、第五二极管D05的阳极连接至同一点，且第七变阻器RT7的另一端接地，第五二极管D05的阴极与高电流告警支路连接；所述第六变阻器RT6的一端与第十八电阻R18的一端、第二放大器U2A的同相输入端均连接至端点Cm1，且第六变阻器RT6的另一端接地；所述第二放大器U2A的电源负极端连接至第五变阻器RT5的接地端，第二放大器U2A的电源正极端与所述第三电容C3的一端均连接至端点M3，第三电容C3的另一端接地，且在端点M3上延伸设置第一直流端DC-1；

所述高电流保护单元包括导通电路和开关电路，所述导通电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第九电阻R9、第四二极管D04、第三变阻器RT3、第四变阻器RT4、第一放大器U1A和第二电容C2；

所述第六电阻R6的一端与第十八电阻R18的另一端均连接至端点M4，且在端点M4上延伸设置第一直流端DC-1；第六电阻R6的另一端与第三变阻器RT3的一端、第一放大器U1A的同相输入端均连接至端点A1，且第三变阻器RT3的另一端接地；所述第四变阻器RT4的一端与第七电阻R7的一端、第一放大器U1A的反相输入端均连接至端点A2，且在第七电阻R7的另一端端部设置第二直流端DC-2，所述第四变阻器RT4的另一端设为接地端；所述第一放大器U1A的电源负极端连接至第四变阻器RT4的接地端，第一放大器U1A的电源正极端与所述第二电容C2的一端均连接至端点M5，第二电容C2的另一端接地，且在端点M5上延伸设置第一直流端DC-1；所述第一放大器U1A的输出端与第九电阻R9、第四二极管D04的阳极顺次串联；所述第四二极管D04的阴极连接至第二支路和开关电路；

所述第二支路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第八电阻R8、第一三极管D1、第二三极管D2、第一二极管D01、第二二极管D02、第三二极管D03和第一电容C1；

所述第八电阻R8的一端连接至第一放大器U1A的输出端，另一端连接至第一二极管D01的阳极；所述第一二极管D01的阴极与第一电容C1的一端、第二三极管D2的基极、第二二极管D02的阴极连接至同一点，且第一电容C1的另一端接地；所述第二三极管D2的发射极接地，集电极与第四电阻R4的一端连接；第四电阻R4的另一端与第三电阻R3的一端、第一三极管D1的基极连接至同一点，且第三电阻R3的另一端与第一三极管D1的发射极、第三放大器U1B的输出端连接至同一点；所述第二二极管D02的另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与第一三极管D1的集电极、第三二极管D03的阳极连接至同一点；所述第三二极管D03的阴极与第四二极管D04的阴极、开关电路连接至同一点；所述第一三极管D1为PNP型三极管，所述第二三极管D2为NPN型三极管。

2.根据权利要求1所述的一种模拟自动电流检测告警保护装置，其特征在于，还包括检波电阻RR，所述检波电阻RR的两端分别连接至端点M1和端点M2上。

3.根据权利要求1所述的一种模拟自动电流检测告警保护装置，其特征在于，所述开关电路包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第三三极管D3、第四三极管D4和场效应管开关Q；

所述第三二极管D03的阴极与第四二极管D04的阴极、第十电阻R10的一端连接至同一点，第十电阻R10的另一端与第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端连接至同一点，且第十一电阻R11的另一端接地；第十二电阻R12的另一端连接至第三三极管D3的基极，且第三三极管D3的发射极接地，集电极与第十三电阻R13的一端、第十四电阻R14的一端连接至同一点；所述第十三电阻R13的另一端与第十五电阻R15的一端连接至端点M6；所述第十四电阻R14的另一端连接至第四三极管D4的基极，且第四三极管D4的发射极接地，集电极与第十五电阻R15的另一端、第十六电阻R16的一端连接至同一点；所述第十六电阻R16的另一端与场效应管开关Q的G极连接；所述场效应管开关Q的S极连接至端点M7，且所述端点M6与端点M7之间连接，在端点M7上设置第二直流端DC-2；在所述场效应管开关Q的D极设置负载端DC-3。

4.根据权利要求1所述的一种模拟自动电流检测告警保护装置，其特征在于，所述第四电容C4和第五电容C5均为极性电容，且所述第四电容C4和第五电容C5均为阴极一端接地。

5.根据权利要求3所述的一种模拟自动电流检测告警保护装置，其特征在于，所述第三三极管D3和第四三极管D4均为NPN型三极管。