CN204391699U - 一种基于三极管的过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种过流保护电路，尤其涉及一种基于三极管的过流保护电路。该电路包括：输入过流保护模块和输出过流保护模块；输入过流保护模块和输出过流保护模块均包括输入端、输出端和地；输入过流保护模块还包括第一、第二电阻和第一、第二三极管；输出过流保护模块还包括第三、第四电阻和第三、第四三极管。本实用新型利用三极管的特性来进行限流，受外部环境影响小，限流效果好，同时，电路十分简单，所采用的器件价格也非常低廉，成本极低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种过流保护电路，尤其涉及一种基于三极管的过流保护电路。
背景技术
工业控制中常用到含有4～20mA电流输入输出的产品。其中大多用24V供电。用户在接线及使用时经常会将24V电源接到4～20mA输入输出端，导致器件损坏。同时，工业控制场合电磁干扰复杂，如浪涌、暂态过电压、静电等，这些干扰信号也会使输入输出端口的器件损坏。据统计，隔离器、安全栅的损坏，90%的不良均是端口器件损坏造成。
为了避免器件损坏，最常见的方式是在输入端口加过压、过流保护电路及过流、过压保护器件。
过压保护器件并联在端口二端，其器件大多为压敏电阻、TVS管等。
过流器件串联在回路中，器件大多为保险丝、PTC、可恢复保险丝、突波吸收器等。
这些过流保护器件使用起来均不少缺陷。比如，当采用的是保险丝时，过流时保险丝熔断，修理时需更换保险丝。在有些场合如高压配电场合，更换保险丝非常不方便。同时由于设置保险丝容量时需预留一些缺陷，往往保险丝还没起作用，端口其它器件已经损坏。
而PTC、可恢复保险丝为热敏器件，与保险丝相比较，除了可反复使用外，其存在的问题比保险丝更严重，即还受环境温度的影响。当这些产品被用到寒冷的北方时，被限制的电流阀值会发生较大的变化。经常出现端口器件损坏时PTC或可恢复保险丝还没有起作用的情况。
至于突波吸收器，则单价比较高，保护电流阀值差异大，这些因素限制了其被大量使用。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提出一种既能可靠的限流、成本又低廉的过流保护电路。
本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种基于三极管的过流保护电路，包括输入过流保护模块和输出过流保护模块；
所述输入过流保护模块和输出过流保护模块均包括输入端、输出端和地；其特征在于，所述输入过流保护模块还包括第一、第二电阻和第一、第二三极管；所述输入过流保护模块的输入端通过所述第一电阻与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极还与所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述地连接；所述输入过流保护模块的输入端还与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的基极连接，其节点通过所述第二电阻与地连接，所述第二三极管的发射极即是所述输入过流保护模块的输出端；
所述输出过流保护模块还包括第三、第四电阻和第三、第四三极管；所述输出过流保护模块的输入端通过第三电阻与所述第四三极管的发射极连接，同时所述输出过流保护模块的输入端还与所述第三三极管的发射极连接；所述第三电阻与所述第四三极管的发射极的连接节点连接所述第三三极管的基级；所述第四三极管的基极连接所述第三三极管的集电极，其连接节点通过第四电阻与所述第四三极管的集电极连接；所述第四三极管的集电极即是所述输出过流保护模块的输出端。
上述方案的进一步的改进在于：所述输入过流保护模块的输入端正向串联有第一二极管；所述输出过流保护模块的输出端正向串联有第二二极管。
上述方案的进一步的改进在于：所述输入过流保护模块的输入端与所述地之间连接有第一TVS管；所述输出过流保护模块的输出端第二TVS管；。
上述方案的进一步的改进在于：所述第二和第三电阻是可调电阻。
上述方案的进一步的改进在于：所述第一、第二、第三和第四三极管是2N5551或2N5401。
本实用新型提供的基于三极管的过流保护电路，在输入过流保护模块中以第二电阻作为取样电阻，当输出端输出的电流增加时，第二电阻上的电流也增加，第二电阻上压降也跟着增大，当超过第一三极管的导通电压时，第一三极管导通，导致第二三极管的基极电压降低，即流过第二三极管的基极电流降低，这样流过第二三极管集电极和发射极的电流将低，导致流过取样电阻上的电流降低，当这个过程达到平衡时，流过第二电阻上的最大电流被限制，以此达到限制输入电流的目的。在过流保护模块中以第三电阻为取样电阻，当第三电阻上的电流增大时，第三电阻上压降增大，当超过第三三极管的导通电压时，第四三极管的基极电压升高，即流过第四三极管的基极电流降低，这样流过第四三极管的电流将低，导致流过取样电阻上的电流降低，当这个过程达到平衡时，流过第三电阻上的最大电流被限制，即输出电流被限制，以此达到限流的目的。本实用新型利用三极管的特性来进行限流，受外部环境影响小，限流效果好，同时，电路十分简单，所采用的器件价格也非常低廉，成本极低。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型一个优选的实施例的输入过流保护模块电路结构示意图。
图2是本实用新型一个优选的实施例的输出过流保护模块电路结构示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例的基于三极管的过流保护电路如图1和图2所示，包括输入过流保护模块和输出过流保护模块；输入过流保护模块和输出过流保护模块均包括输入端、输出端和地，输入过流保护模块的输入端用以连接外部电源，输出端连接工控器件，用来限制外部电源输入工控器件的电流；而输出过流保护模块的输入端连接工控器件，输出端连接外部用电器件，用来限制由工控器件的输出电流。
输入过流保护模块如图1所示，还包括两只电阻R1和R2；两只三极管Q1和Q2。
输入过流保护模块的输入端通过电阻R1与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的集电极连接还与三极管Q2的基极连接，三极管Q1的发射极与地连接；输入端还与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与三极管Q1的基级连接，其节点通过电阻R2与地连接，三极管Q2的发射极即是输出端。
输入过流保护模块的输入端正向串联有一个防反接二极管D1，防止输入端外部线路接反。输入端与地之间连接有TVS管D2，用来作为过压保护。
输出过流保护模块如图2所示，还包括，电阻R3和R3；三极管Q3和Q4；输出过流保护模块的输入端通过电阻R3与三极管Q4的发射极连接，同时输出过流保护模块的输入端还与三极管Q3的发射极连接；电阻R3与三极管Q4的发射极的连接节点连接三极管Q3的基级；三极管Q4的基极连接三极管Q3的集电极，其连接节点通过电阻R4与三极管Q4的集电极连接；三极管Q4的集电极即是输出过流保护模块的输出端。
输出过流保护模块的输出端正向串联有一个防反接二极管D3，防止外部线路接反。输出端与地之间连接有TVS管D4，用来作为过压保护。
这样，在工作时，对于输入过流保护模块来说，电阻R2作为取样电阻，从输出端输出的电流增加时，电阻R2上的电流也增加，即R2上压降也跟着增加，当电阻R2上的压降超过三极管Q1的导通电压时，三极管Q1导通，这样，三极管Q2的基极处的电压就会降低，即流过三极管Q2的基极电流降低，这样流过三极管Q2集电极和发射极的电流将低，导致流过取样电阻R2上的电流降低，当这个过程达到平衡时，流过电阻R2上的最大电流被限制，以此达到限流的目的。
同样的，对于输出过流保护模块，电阻R3为取样电阻，当电阻R3上的电流增大时，压降也增大，当超过三极管Q3的导通电压时，Q4三极管的基极电压升高，即流过三极管Q4的基极电流降低，这样流过三极管Q4的电流将低，导致流过电阻R3上的电流降低，当这个过程达到平衡时，流过电阻R3上的最大电流被限制，即输出电流被限制，以此达到限流的目的。
通常，在限制电流是固定值时，可以将电阻R2和R3根据需要选取不同阻值的电阻，而当限制电流需要可调时，则可选用可调电阻作为采样电阻。
对于三级管Q1、 Q2、Q3和Q4，可以选VCBO、 VCEO电压比较大的三极管，比如2N5551和2N5401，这样对端口的EMC防护能力有一些好处。
本实用新型不局限于上述各实施例，凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于三极管的过流保护电路，包括输入过流保护模块和输出过流保护模块；
所述输入过流保护模块和输出过流保护模块均包括输入端、输出端和地；其特征在于，所述输入过流保护模块还包括第一、第二电阻和第一、第二三极管；所述输入过流保护模块的输入端通过所述第一电阻与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极还与所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述地连接；所述输入过流保护模块的输入端还与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的基极连接，其节点通过所述第二电阻与地连接，所述第二三极管的发射极即是所述输入过流保护模块的输出端；
所述输出过流保护模块还包括第三、第四电阻和第三、第四三极管；所述输出过流保护模块的输入端通过第三电阻与所述第四三极管的发射极连接，同时所述输出过流保护模块的输入端还与所述第三三极管的发射极连接；所述第三电阻与所述第四三极管的发射极的连接节点连接所述第三三极管的基级；所述第四三极管的基极连接所述第三三极管的集电极，其连接节点通过第四电阻与所述第四三极管的集电极连接；所述第四三极管的集电极即是所述输出过流保护模块的输出端。
2.根据权利要求1所述的基于三极管的过流保护电路，其特征在于：所述输入过流保护模块的输入端正向串联有第一二极管；所述输出过流保护模块的输出端正向串联有第二二极管。
3.根据权利要求1所述的基于三极管的过流保护电路，其特征在于：所述输入过流保护模块的输入端与所述地之间连接有第一TVS管；所述输出过流保护模块的输出端第二TVS管。
4.根据权利要求1所述的基于三极管的过流保护电路，其特征在于：所述第二和第三电阻是可调电阻。
5.根据权利要求1所述的基于三极管的过流保护电路，其特征在于：所述第一、第二、第三和第四三极管是2N5551或2N5401。
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|---|---|---|---|---|
| CN106211479A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-07 | 宁波耀泰电器有限公司 | 一种缓冲瞬时大电流的智能保护电路 |
| CN107157408A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-09-15 | 黄娉 | 一种基于物联网的行进能力强的智能清扫机器人 |
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