CN201364514Y - 一种间歇式过流保护串联稳压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种间歇式过流保护串联稳压电路，包括串联在电源输入端Vin和电源输出端Vout之间的电流取样电路(1)和调整电路(2)，还包括并联在电源输出端Vout与地之间的电压取样电路(6)；电流取样电路的输入端和输出端分别与限流放大电路(3)和限流比较电路(4)的两个输入端连接；限流放大电路的输出端与调整电路的调整输入端连接；限流比较电路的输出端经定时电路(5)与调整电路的调整输入端连接；电压取样电路的输出端与调整电路的调整输入端连接。本实用新型结合了限流型保护和截止型保护的优点，过流保护既具有低功耗又具有限流启动和自恢复功能，性能上优于目前常用的保护电路。

Description

一种间歇式过流保护串联稳压电路

技术领域

本实用新型涉及一种稳压电路，特别是一种间歇式过流保护串联稳压电路。

背景技术

常用的串联稳压电路过电流保护方式主要有：限流型、减流型和截止型三种。限流型的特点是：负载电流达到限流值，稳压电源进入恒流状态限制负载电流在限流值。其最大缺点是：在过流保护状态下，串联稳压调整管将承受限流值电流与输入电源电压所产生的损耗。这将使稳压电源的成本、体积和重量增加、可靠性降低；减流型的特点是：进入过流保护状态后，输出电压随输出电流而减小，可使调整管的损耗即使在过流保护时也不至于过大，其典型应用如三端集成稳压器，这种过流保护方式尽管在诸多场合下使用，但在全载恒流特性和大多数模拟及数字电路的电源特性下可能会产生“锁定”效应，即输出电压被锁定在低于正常稳压值的低电压上不能正常启动；截止型的特点是：当负载电流达到限流值时，过流保护电路使稳压电源进入截止状态，并不再恢复，是稳压电源和负载得到有效保护。其优点是：这时调整管的功耗为零。而其最大缺点是：冲击型负载时容易误动作使稳压电源进入过流保护状态而不能自动恢复。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种间歇式过流保护串联稳压电路，使串联稳压电源的过流保护既具有象限流型保护那样的启动和自动恢复特性，又应有象截止型保护那样的低功耗。

本实用新型的技术方案：一种间歇式过流保护串联稳压电路，包括串联在电源输入端Vin和电源输出端Vout之间的电流取样电路和调整电路，还包括并联在电源输出端Vout与地之间的电压取样电路；电流取样电路的输入端和输出端分别与限流放大电路和限流比较电路的两个输入端连接；限流放大电路的输出端与调整电路的调整输入端连接；限流比较电路的输出端经定时电路与调整电路的调整输入端连接；电压取样电路的输出端与调整电路的调整输入端连接。

上述的间歇式过流保护串联稳压电路中，所述调整电路的调整输入端与地之间设有补偿电路。

前述的间歇式过流保护串联稳压电路中，所述电流取样电路由电阻R1构成，电阻R1的前端为输入端与电源输入端Vin连接，电阻R1的后端为输出端与调整电路的输入端连接。

前述的间歇式过流保护串联稳压电路中，所述调整电路包括调整管T1和调整驱动器IC4，调整管T1的发射极为调整电路的输入端与电流取样电路的输出端连接，调整管T1的集电极为调整电路的输出端与电源输出端Vout连接，调整管T1的基极与调整驱动器IC4的输出端连接；调整驱动器IC4的输入端与电源输入端Vin连接，调整驱动器IC4的控制端为调整电路的调整输入端与限流放大电路的输出端连接。

前述的间歇式过流保护串联稳压电路中，所述限流放大电路包括放大偏置电源B1和限流放大器IC1；限流放大器IC1的同相输入端与电流取样电路的输出端连接，限流放大器IC1的反相输入端经放大偏置电源B1与电源输入端Vin连接；限流放大器IC1的输出端与调整电路的控制端连接。

前述的间歇式过流保护串联稳压电路中，所述限流比较电路包括比较偏置电源B2和限流比较器IC2；限流比较器IC2的同相输入端与电流取样电路的输出端连接，限流比较器IC2的反相输入端经比较偏置电源B2与电源输入端Vin连接；限流比较器IC2的输出端与定时电路的输入端连接。

前述的间歇式过流保护串联稳压电路中，所述定时电路包括开关管T2和定时器IC5；开关管T2的集电极为定时电路的输出端与调整电路的调整输入端连接，开关管T2的发射极接地，开关管T2的基极与定时器IC5的输出端连接，定时器IC5的输入端为定时电路的输入端与限流比较电路的输出端连接；定时器IC5的控制端与地之间并联有电阻R4和电容C1。

前述的间歇式过流保护串联稳压电路中，所述电压取样电路包括比较放大器IC3；比较放大器IC3的同相输入端经基准电源B3接地，比较放大器IC3的反相输入端分别经电阻R2和电阻R3与电源输出端Vout和地连接；电源输出端Vout与地之间并联有电容C2。

前述的间歇式过流保护串联稳压电路中，所述补偿电路包括连接在调整电路调整输入端与地之间的电容C3；调整电路调整输入端与地之间串联有电容C4和电阻R5。

与现有技术相比，本实用新型结合了限流型保护和截止型保护的优点，过流保护既具有低功耗又具有限流启动和自恢复功能，性能上优于目前常用的保护电路。本实用新型的间歇式过流保护串联稳压电路在电源上电时，以限流保护方式启动，以确保在冲击型负载时能顺利启动。稳压电源正常工作后，如出现过流则限流比较电路先进入限流保护状态，以消除瞬时冲击电流的影响。如在限定时间内仍处于过流状态，则限流比较电路认定为故障过流并进入截止型保护状态。过一定时间后(如限流保护限时的30～50倍的时间)，重新恢复限流保护状态。如此时负载恢复正常，则稳压电源正常启动，如过流保护故障依旧，则限流比较电路再一次进入截止型保护状态，周而复始。在这种过流保护状态下，调整管的损耗为限流型的1/30～1/50；定时电路定时检测负载过电流是否解除，一旦检测负载电流小于限流保护值，即恢复正常输出电压。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型的电气原理图。

附图中的标记为：1-电流取样电路，2-调整电路，3-限流放大电路，4-限流比较电路，5-定时电路，6-电压取样电路，7-补偿电路。

原理图中的电气元件用文字名称+代号名称表示，如电容C3，其中电容是文字名称，C3是代号名称，文字名称+代号名称构成电气元件的完整名称。不属于附图标记。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的一种间歇式过流保护串联稳压电路作进一步的详细说明，但并不作为对本实用新型做任何限制的依据。

实施例。本实用新型的间歇式过流保护串联稳压电路的结构框图如图1所示。电路包括串联在电源输入端Vin和电源输出端Vout之间的电流取样电路1和调整电路2，还包括并联在电源输出端Vout与地之间的电压取样电路6；电流取样电路1的输入端和输出端分别与限流放大电路3和限流比较电路4的两个输入端连接；限流放大电路3的输出端与调整电路2的调整输入端连接；限流比较电路4的输出端经定时电路5与调整电路2的调整输入端连接；电压取样电路6的输出端与调整电路2的调整输入端连接。所述调整电路2的调整输入端与地之间设有补偿电路7。

各电路的原理如图2所示，其中：所述电流取样电路1由电阻R1构成，电阻R1的前端为输入端与电源输入端Vin连接，电阻R1的后端为输出端与调整电路2的输入端连接。

调整电路2包括调整管T1和调整驱动器IC4，调整管T1的发射极为调整电路2的输入端与电流取样电路1的输出端连接，调整管T1的集电极为调整电路2的输出端与电源输出端Vout连接，调整管T1的基极与调整驱动器IC4的输出端连接；调整驱动器IC4的输入端与电源输入端Vin连接，调整驱动器IC4的控制端为调整电路2的调整输入端与限流放大电路3的输出端连接。

限流放大电路3包括放大偏置电源B1和限流放大器IC1；限流放大器IC1的同相输入端与电流取样电路1的输出端连接，限流放大器IC1的反相输入端经放大偏置电源B1与电源输入端Vin连接；限流放大器IC1的输出端与调整电路2的控制端连接。

限流比较电路4包括比较偏置电源B2和限流比较器IC2；限流比较器IC2的同相输入端与电流取样电路1的输出端连接，限流比较器IC2的反相输入端经比较偏置电源B2与电源输入端Vin连接；限流比较器IC2的输出端与定时电路5的输入端连接。

定时电路5包括开关管T2和定时器IC5；开关管T2的集电极为定时电路5的输出端与调整电路2的调整输入端连接，开关管T2的发射极接地，开关管T2的基极与定时器IC5的输出端连接，定时器IC5的输入端为定时电路5的输入端与限流比较电路4的输出端连接；定时器IC5的控制端与地之间并联有电阻R4和电容C1。

电压取样电路6包括比较放大器IC3；比较放大器IC3的同相输入端经基准电源B3接地，比较放大器IC3的反相输入端分别经电阻R2和电阻R3与电源输出端Vout和地连接；电源输出端Vout与地之间并联有电容C2。

补偿电路7包括连接在调整电路2调整输入端与地之间的电容C3；调整电路2调整输入端与地之间串联有电容C4和电阻R5。

本实施例的工作原理如下：

限流放大器IC1设置为120mV偏置电压(该电压可调)，限流放大器IC1输入端电压低于120mV，限流放大器IC1不工作，本实用新型的稳压电源工作在稳压状态。当负载过流或短路时，通过调整电路2的调整驱动器IC4、调整管T1及电流取样电阻R1的闭环控制，使限流放大器IC1的同相输入端与限流放大器IC1的反相输入端之间电压在120mV，即限制调整管T1输入电流(近似为输出电流)是Io＝120mV/R1，也就是输出电流将由限流放大器IC1限制设置值。限流比较器IC2设置为90mV偏置电压，与限流放大器IC1共用输入端。由于限流比较器IC2偏置电压比限流放大器偏置电压低30mV，确保了限流比较器IC2先于限流放大器IC1动作，以确保间隙式过流保护功能的实现。一旦限流比较器IC2输入端电压差大于90mV，即出现过流时限流比较器IC2输出由原来的高电位转变为低电位，定时器IC5开始工作，稳压电源进入过流保护状态。当过电流解除后，限流比较器IC2输入端电压差小于90mV，限流比较器IC2输出高电位将定时器IC5封锁，这时稳压电源工作在正常稳压状态。当受限流比较器IC2控制的定时器IC5工作后，定时器IC5内部的恒流源向电容C1充电，在电容C1的充电电压低于1.7V时，定时器IC5输出低电位不控制稳压电源的工作状态，稳压电源工作在限流状态，当电容C1的充电电压达到1.7V时，定时器IC5内部的恒流源关断，电容C1通过与其并联的电阻R4放电，定时器IC5输出高电位驱动开关管T2导通，使调整驱动器IC4截止，将调整管T1关断，稳压电源工作在截止状态，当放电电压降低到0.8V时，定时器IC5内部恒流源重新对电容C1充电并输出低电位使开关管T2关断，稳压电源重新工作在限流状态。如负载持续过电流或短路，稳压电源的这种限流截止状态将周而复始的循环，当负载过电流解除后，稳压电源将恢复正常稳压工作状态。

Claims (9)

1.一种间歇式过流保护串联稳压电路，包括串联在电源输入端(Vin)和电源输出端(Vout)之间的电流取样电路(1)和调整电路(2)，还包括并联在电源输出端(Vout)与地之间的电压取样电路(6)；其特征在于：电流取样电路(1)的输入端和输出端分别与限流放大电路(3)和限流比较电路(4)的两个输入端连接；限流放大电路(3)的输出端与调整电路(2)的调整输入端连接；限流比较电路(4)的输出端经定时电路(5)与调整电路(2)的调整输入端连接；电压取样电路(6)的输出端与调整电路(2)的调整输入端连接。

2.根据权利要求1所述的间歇式过流保护串联稳压电路，其特征在于：所述调整电路(2)的调整输入端与地之间设有补偿电路(7)。

3.根据权利要求2所述的间歇式过流保护串联稳压电路，其特征在于：所述电流取样电路(1)由电阻(R1)构成，电阻(R1)的前端为输入端与电源输入端(Vin)连接，电阻(R1)的后端为输出端与调整电路(2)的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的间歇式过流保护串联稳压电路，其特征在于：所述调整电路(2)包括调整管(T1)和调整驱动器(IC4)，调整管(T1)的发射极为调整电路(2)的输入端与电流取样电路(1)的输出端连接，调整管(T1)的集电极为调整电路(2)的输出端与电源输出端(Vout)连接，调整管(T1)的基极与调整驱动器(IC4)的输出端连接；调整驱动器(IC4)的输入端与电源输入端(Vin)连接，调整驱动器(IC4)的控制端为调整电路(2)的调整输入端与限流放大电路(3)的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的间歇式过流保护串联稳压电路，其特征在于：所述限流放大电路(3)包括放大偏置电源(B1)和限流放大器(IC1)；限流放大器(IC1)的同相输入端与电流取样电路(1)的输出端连接，限流放大器(IC1)的反相输入端经放大偏置电源(B1)与电源输入端(Vin)连接；限流放大器(IC1)的输出端与调整电路(2)的控制端连接。

6.根据权利要求5所述的间歇式过流保护串联稳压电路，其特征在于：所述限流比较电路(4)包括比较偏置电源(B2)和限流比较器(IC2)；限流比较器(IC2)的同相输入端与电流取样电路(1)的输出端连接，限流比较器(IC2)的反相输入端经比较偏置电源(B2)与电源输入端(Vin)连接；限流比较器(IC2)的输出端与定时电路(5)的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的间歇式过流保护串联稳压电路，其特征在于：所述定时电路(5)包括开关管(T2)和定时器(IC5)；开关管(T2)的集电极为定时电路(5)的输出端与调整电路(2)的调整输入端连接，开关管(T2)的发射极接地，开关管(T2)的基极与定时器(IC5)的输出端连接，定时器(IC5)的输入端为定时电路(5)的输入端与限流比较电路(4)的输出端连接；定时器(IC5)的控制端与地之间并联有电阻(R4)和电容(C1)。

8.根据权利要求7所述的间歇式过流保护串联稳压电路，其特征在于：所述电压取样电路(6)包括比较放大器IC3；比较放大器IC3的同相输入端经基准电源B3接地，比较放大器IC3的反相输入端分别经电阻R2和电阻R3与电源输出端Vout和地连接；电源输出端Vout与地之间并联有电容C2。

9.根据权利要求2～8任一权利要求所述的间歇式过流保护串联稳压电路，其特征在于：所述补偿电路(7)包括连接在调整电路(2)调整输入端与地之间的电容C3；调整电路(2)调整输入端与地之间串联有电容C4和电阻R5。

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