CN203367969U - 一种数据机的过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种数据机的过流保护电路，包括检测电路中是否出现过压电流的判断电路，所述判断电路连接有接收判断电路信号的控制电路，所述控制电路还分别连接有检测负载状态的负载检测电路，接收控制电路信号进行报警的报警电路，根据控制电路信号对负载电路进行通断的通断电路，以及接收控制电路单位时间内电压异常的次数的软件控制端。本实用新型采用简单的电阻采样电流值，即实现通电线路中的过流判断，控制电路与软件控制系统连接后，可以自由设定过流判别电路的保护电压值，确保了电子电路或电子设备的安全工作。

Description

一种数据机的过流保护电路

技术领域

本实用新型涉及电学领域，具体涉及一种通过防止电流过大而对数据机造成破坏的过流保护电路。

背景技术

现在电子电路方面，对数据系统的过流保护已经是一种常态措施，以确保系统可靠稳定运行，并防止过流电压破坏电路而导致设备受损。

现有技术中电路上的过流防护电路仅是针对某个输入点进行防止，设置的过流保护范围较窄，对于一些突变范围较大的电流防范措施不完善。此外现有技术在针对过压电流时，常用手段一般是对大电流进行分流并断开相应线路，等大电流过去后再启动相应线路，这种方案针对较长时间内发生一次的电流波动比较有利，但如果这种大电流的波动处于频发状态，那么这种对线路频繁通断的动作就会影响设备的正常使用。

实用新型内容

为解决现有技术的数据系统中电流过压保护电路范围较窄以及短期内频繁通断线路的问题，本实用新型提供一种电流过压保护电路，具体方案如下：一种数据机的过流保护电路，包括检测供电线路中是否出现异常的判断电路，其特征在于，所述判断电路连接有接收判断电路信号的控制电路，所述控制电路4还分别连接有检测负载状态的负载检测电路，接收控制电路信号进行报警的报警电路，根据控制电路信号对供电线路进行通断的通断电路，以及接收控制电路信号及向控制电路发送控制信号的软件控制端。

为检测供电线路上是否出现电路异常：所述判断电路包括信号放大电路和对比判断电路，信号放大电路包括共模放大器U1，其对流经电阻或负载的电流进行采样，并将采集到的电流值转化为差模电压值，然后进一步转化为共模电压值并输出至对比判断电路，对比判断电路包括运算放大器U2，在运算放大器U2的同相输出端和电源正极输出端并联电阻R7和电容C1后与信号放大电路连接运算放大器U2的输出端通过电阻R8与控制电路连接，运算放大器将共模电压值与设定的参考值相比较，然后将比较结果通过高、低电平值形式输出到控制电路。

为避免负载故障后供电线路还为其供电：所述负载检测电路包括依次串联的电阻R16、三极管Q6、电阻R17、三极管Q7、三极管Q8和电阻R18，其中电阻R16的一端分别负载和控制电路连接，另一端与三极管Q6的基极连接，三极管Q6的发射极通过二极管D2与控制电路连接，基电极通过电阻R17与三极管Q7的发射极连接，三极管Q7的基极与三极管Q8的基电极连接，三极管Q8的基极与供电线路的负极连接，在三极管Q7基电极和三极管Q8的发射极分别连接电阻R18、电阻R19后接地，负载检测电路6检测负载状态并向控制电路发送负载故障及负载故障恢复的信号。

为及时通知用户电路异常：所述报警电路5接收控制电路的报警指示信号后发出报警，所述报警电路包括三极管Q5，三极管Q5的基极与控制电路连接，集电极通过电阻R14与蜂鸣器连接，发射极为备用电源引脚。

为控制供电线路通断：所述通断电路包括光电隔离电路和开关电路，其中光电隔离电路包括一个四端光电耦合器IC，在光电耦合器IC的二极管一端通过并联的电阻R20和电容C4与控制电路连接，光电耦合器IC根据电路中的电平信号高低导通另一端的三极管，三极管将导通后的信号经过串联的电容C3和电阻R22后发送到开关电路，所述开关电路包括场效应管P-MOS，场效应管P-MOS的栅极与光电隔离电路连接，漏极和源极分别与供电线路的正极和负极连接，在场效应管P-MOS的栅极端并联有电阻R23和稳压二极管ZD，并联电阻R23和稳压二极管ZD的另一端串联有电阻R24、电容C5和二极管D3，然后连接到VSS地端。

为实现外接信号接收及内部信号传输：所述控制电路接收判断电路和负载检测电路的信号，并根据处理结果向通断电路发送信号，同时控制电路将接收的各信号发送到软件控制端并接收软件控制端的反馈信息，控制电路包括依次串联的三级管Q3、二极管D1、电阻R13、三极管Q4和电阻R15，其中在二极管D1的两端分别并联一个电阻R11、电阻R12，三极管Q3的发射极与检测电路连接，集电极与负载检测电路连接，基极与二极管D1连接；三极管Q4的集电极与电阻R13连接，发射极分别与电阻R15电阻、报警电路、通断电路连接，基极连接高电平；电阻R15的输出端与软件控制端连接。

本实用新型采用简单的电阻采样电流值，即实现通电线路中的过流判断，控制电路与软件控制系统连接后，可以自由设定过流判别电路的保护电压值，确保了电子电路或电子设备的安全工作。本实用新型通过控制模块实现对短期内过流次数统计，通过负载检测电路能够获取负载的状态，并在负载出现问题时能够切断通电线路的供电，在负载长时间短路时，能够保持供电线路的关闭状态，因此无论短路多长时间都不会导致设备损坏，在解决报警信号及相关故障后，在不需要断电的情况下即可恢复正常工作状态，做到了使设备在运转过程中免维护、免人工干预，既降低了人工的成本又极大地提高劳动生产率。

附图说明

图1本实用新型的电路结构示意图；

附图中标号说明：1-供电线路、2-软件控制端、3-判断电路、4-控制电路、5-报警电路、6-负载检测电路、7-通断电路。

具体实施方式

如图1所示，本实用新的型数据机的过流保护电路，包括检测供电线路1中是否出现异常的判断电路3，其特征在于，所述判断电路3连接有接收判断电路信号的控制电路4，所述控制电路4还分别连接有检测负载状态的负载检测电路6，接收控制电路信号进行报警的报警电路5，根据控制电路信号对供电线路进行通断的通断电路7，以及接收控制电路信号及向控制电路发送控制信号的软件控制端2。

在本方案中控制电路4作为整个电路信号接收和处理单位，同时控制电路能够接收软件控制端发送过来的软件指令，使整个过流保护电路能够被控制和监控，本实用新型过流保护电路能够针对短期内电流过压频繁发生而使设备不断进行断开或引流动作，而导致相关设备寿命降低以及影响设备正常工作的现象，进行报警和处理，同时对负载出现问题时供电线路1还在为负载供电，而导致负载带电的现象能够进行处理，以保证维护人员的安全并降低损害的进一步发生。正常工作时，判断电路3能够检测出供电线路1上的电流异常现象，并将此信号通过高、低电平的形式发送给控制电路电路4，控制电路4接收信号后根据预设的保护电压值进行对比，并将比对结果通过高、低信号的形式发送给通断电路7，通断电路7根据高、低电平信号接通负载的供电线路1，控制电路4同时能够接收软件控制系统的信号并通过通断电路对供电线路进行关断，软件控制端连接的监控系统能够根据一定时间内由控制电路4发送的信号，判断出是否出现短期内频繁发生电流异常的现象，从而发出指令通过控制电路4关断供电线路1，同时控制报警电路5发出报警信号，以便对线路故障原因进行检测，控制电路接收的负载检测电路信号也通过软件控制端发送到监控系统，以便用户能够随时掌握负载的异常，并及时做出相应指示。

为及时获取供电线路上的电流变化，所述判断电路3包括信号放大电路和对比判断电路，信号放大电路包括共模放大器U1，其对流经电阻或负载的电流进行采样，并将采集到的电流值转化为差模电压值，然后进一步转化为共模电压值并输出至对比判断电路，对比判断电路包括运算放大器U2，在运算放大器U2的同相输出端和电源正极输出端并联电阻R7和电容C1后与信号放大电路连接运算放大器U2的输出端通过电阻R8与控制电路4连接，运算放大器将共模电压值与设定的参考值相比较，然后将比较结果通过高、低电平值形式输出到控制电路4。如图1所示，其中共模放大器U1的1、5、8管脚一起接到VSS地端，2、3管脚接到检测电阻或要检测的负载两端，4、7管脚分别连接-15V和+15电源端，6管脚连接到对比判断电路的电阻R17和号电容C1的共用端。运算放大器U2的反向输出端连接到VREF设定电压值输入处。

为便于了解负载状态，本实用新型的所述负载检测电路6包括依次串联的电阻R16、三极管Q6、电阻R17、三极管Q7、三极管Q8和电阻R18，其中电阻R16的一端分别负载和控制电路4连接，另一端与三极管Q6的基极连接，三极管Q6的发射极通过二极管D2与控制电路4连接，基电极通过电阻R17与三极管Q7的发射极连接，三极管Q7的基极与三极管Q8的基电极连接，三极管Q8的基极与供电线路1的负极连接，在三极管Q7基电极和三极管Q8的发射极分别连接电阻R18、电阻R19后接地，负载检测电路6检测负载状态并向控制电路4发送负载故障及负载故障恢复的信号。其中负载检测电路6工作时，电阻R9两端的电压随供电线路上的电压值增大而增大，供电线路中的高电平电压是恒定的，所以三极管Q1发射极的电压就变小，使得三极管Q1发射极和基极的电压相差不大，不能形成足够的基极电流，故三极管Q1截止，此时三极管Q1没有基极电压，促使三极管Q2的基极电压大于发射极电压，于是三极管Q2导通，由于三极管Q1截止，三极管Q7会因为其基极电压降低而导通，开关管也会截止关断输出，达到过流保护关断输出的目的。

为了避免一旦关断输出后，由于没有电流存在，过流保护电路的保护功能再次自动打开输出，如果此时负载故障情况没有排除，则又会重复前面处理过程，使供电线路始终处于过流—保护—过流的状态，最终会损坏设备或影响正常工作，为避免这个现象，在三极管Q1截止后，没有输出导致三极管Q6的基极电压消失，三极管Q6就会处于导通状态，导通后的三极管Q4就会在电阻R11、二极管D2、三极管Q6、电阻R17、三极管Q7和电阻R19上形成电流，而且因为三极管Q3导通后其发射极和基极电压是恒定的0.6V，所以这个电流还是恒定的，形成一个标准的恒流源电路，正因为这个恒流源电路的存在，使得即使在没有大电流输出的情况下通断电路的开关管也不会轻易地打开，从而达到持续保护的效果，此时由于三极管Q3和三极管Q6的导通，还是会有高压通过三极管Q3和三极管Q6输出，但是因为三极管Q3的输出端分别串联了电阻R20和电阻R16，其产生约0.6毫安的电流，所以对电路的状态没有影响，也正因为这个0.6毫安电流的存在，使得恒流源一直存在，持续起保护作用。一旦外部短路情况真正撤消，那么这个0.6毫安的电流也就不存在了，恒流源的电流也撤消，使三极管Q2截止、三极管Q1导通，此时开关管也导通，于是可以恢复到正常的工作状态。

为方便用户及时获取当前电路状态信息，本实用新型的所述报警电路5接收控制电路4的报警指示信号后发出报警，所述报警电路5包括三极管Q5，三极管Q5的基极与控制电路4连接，集电极通过电阻R14与蜂鸣器连接，发射极为备用电源引脚。蜂鸣器的1接5V电源，2脚与电阻R14连接。报警电路5在接到控制电路4的高电平信号时导通三极管Q5，进行报警。

为方便供电线路的控制，本实用新型的所述通断电路7包括光电隔离电路和开关电路，其中光电隔离电路包括一个四端光电耦合器IC，在光电耦合器IC的二极管一端通过并联的电阻R20和电容C4与控制电路连接，光电耦合器IC根据电路中的电平信号高低导通另一端的三极管，三极管将导通后的信号经过串联的电容C3和电阻R22后发送到开关电路，所述开关电路包括场效应管P-MOS，场效应管P-MOS的栅极与光电隔离电路连接，漏极和源极分别与供电线路1的正极和负极连接，在场效应管P-MOS的栅极端并联有电阻R23和稳压二极管ZD，并联电阻R23和稳压二极管ZD的另一端串联有电阻R24、电容C5和二极管D3，然后连接到VSS地端。工作时，光电耦合电路中的电阻R7与光电耦合器IC的输入下端管脚以及电容C4和电阻R20的一端连接在一起。光电耦合电路IC的输入端上管脚和5V电源端、电容C3、电阻R20的一端相连接。光电耦合器IC的输出端下端与-15V电源连在一起，光电耦合器IC的输出端上端和关断电路的电阻R22连接。在场效应管P-MOS的1管脚和3管脚连接到要关断的电路，在电子电路系统或电子设备过流时以及短路故障时及时关断。

为实现信号的接收和传输，本实用新型的所述控制电路4接收判断电路3和负载检测电路6的信号，并根据处理结果向通断电路7发送信号，同时控制电路4将接收的各信号发送到软件控制端并接收软件控制端的反馈信息，控制电路4包括依次串联的三级管Q3、二极管D1、电阻R13、三极管Q4和电阻R15，其中在二极管D1的两端分别并联一个电阻R11、电阻R12，三极管Q3的发射极与检测电路连接，集电极与负载检测电路6连接，基极与二极管D1连接；三极管Q4的集电极与电阻R13连接，发射极分别与电阻R15电阻、报警电路5、通断电路7连接，基极连接高电平；电阻R15的输出端与软件控制端连接。

在软件控制端向控制电路4输出关闭控制信号时，此关闭控制信号为高电平，即开路状态，此时三极管Q4基极没有电流产生，故处于截止状态，因此电阻R13上也没有电流产生，其两端电压相等，同样地，电阻R12、二极管D1、电阻R11两端的电压也相同，那么三极管Q3基极和发射极两端的电压相等，没有电流产生，所以三极管Q3处于截止状态，这样一来三极管Q2基极电压为0V，所以三极管Q2也截止，对应三极管Q1和开关管均处于导通，一旦关闭控制信号被拉低为0V，三极管Q4导通，有电流产生，电流经过电阻R11、二极管D1、电阻R13、三极管Q4、电阻R15、控制信号输入端形成电流回路，促使三极管Q3也导通，此时三极管Q2的基极会有一个高电压产生，使三极管Q2也导通，此时三极管Q1的基极电压会变大，使三极管Q1截止，进而向通断电路7输出的信号也停止，从而关断输出。

本实用新型的软件控制端与具体的监控系统连接，监控系统通过相应的软件系统了解电路中各种状态，同时根据需要通过过流保护电路对设备的供电线路进行控制。本实用新型电路中的三极管Q1、Q3、Q6、Q7为PNP型三极管，而三极管Q2、Q4、Q5、Q8为NPN型三极管。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (5)

1.一种数据机的过流保护电路，包括检测供电线路（1）中是否出现异常的判断电路3，其特征在于，所述判断电路（3）连接有接收判断电路信号的控制电路（4），所述控制电路（4）还分别连接有检测负载状态的负载检测电路（6），接收控制电路信号进行报警的报警电路5，根据控制电路信号对供电线路进行通断的通断电路（7），以及接收控制电路信号及向控制电路发送控制信号的软件控制端（2），所述控制电路（4）接收判断电路（3）和负载检测电路（6）的信号，并根据处理结果向通断电路（7）发送信号，同时控制电路（4）将接收的各信号发送到软件控制端并接收软件控制端的反馈信息，控制电路（4）包括依次串联的三级管Q3、二极管D1、电阻R13、三极管Q4和电阻R15，其中在二极管D1的两端分别并联一个电阻R11、电阻R12，三极管Q3的发射极与检测电路（4）连接，集电极与负载检测电路（6）连接，基极与二极管D1连接；三极管Q4的集电极与电阻R13连接，发射极分别与电阻R15电阻、报警电路（5）、通断电路（7）连接，基极连接高电平；电阻R15的输出端与软件控制端连接。

2.如权利要求1所述的一种数据机的过流保护电路，其特征在于，所述判断电路（3）包括信号放大电路和对比判断电路，信号放大电路包括共模放大器U1，其对流经电阻或负载的电流进行采样，并将采集到的电流值转化为差模电压值，然后进一步转化为共模电压值并输出至对比判断电路，对比判断电路包括运算放大器U2，在运算放大器U2的同相输出端和电源正极输出端并联电阻R7和电容C1后与信号放大电路连接运算放大器U2的输出端通过电阻R8与控制电路（4）连接，运算放大器将共模电压值与设定的参考值相比较，然后将比较结果通过高、低电平值形式输出到控制电路（4）。

3.如权利要求1所述的一种数据机的过流保护电路，其特征在于，所述负载检测电路（6）包括依次串联的电阻R16、三极管Q6、电阻R17、三极管Q7、三极管Q8和电阻R18，其中电阻R16的一端分别负载和控制电路（4）连接，另一端与三极管Q6的基极连接，三极管Q6的发射极通过二极管D2与控制电路（4）连接，基电极通过电阻R17与三极管Q7的发射极连接，三极管Q7的基极与三极管Q8的基电极连接，三极管Q8的基极与供电线路（1）的负极连接，在三极管Q7基电极和三极管Q8的发射极分别连接电阻R18、电阻R19后接地，负载检测电路6检测负载状态并向控制电路94)发送负载故障及负载故障恢复的信号。

4.如权利要求1所述的一种数据机的过流保护电路，其特征在于，所述报警电路（5）接收控制电路（4）的报警指示信号后发出报警，所述报警电路（5）包括三极管Q5，三极管Q5的基极与控制电路（4）连接，集电极通过电阻R14与蜂鸣器连接，发射极为备用电源引脚。

5.如权利要求1所述的一种数据机的过流保护电路，其特征在于，所述通断电路（7）包括光电隔离电路和开关电路，其中光电隔离电路包括一个四端光电耦合器IC，在光电耦合器IC的二极管一端通过并联的电阻R20和电容C4与控制电路（4）连接，光电耦合器IC根据电路中的电平信号高低导通另一端的三极管，三极管将导通后的信号经过串联的电容C3和电阻R22后发送到开关电路，所述开关电路包括场效应管P-MOS，场效应管P-MOS的栅极与光电隔离电路连接，漏极和源极分别与供电线路1的正极和负极连接，在场效应管P-MOS的栅极端并联有电阻R23和稳压二极管ZD，并联电阻R23和稳压二极管ZD的另一端串联有电阻R24、电容C5和二极管D3，然后连接到VSS地端。

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