CN204681072U

CN204681072U - 过流保护电路

Info

Publication number: CN204681072U
Application number: CN201520332285.9U
Authority: CN
Inventors: 殷时蓉; 姬伟超; 傅艳
Original assignee: Chongqing Jiaotong University
Current assignee: Chongqing Jiaotong University
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2025-05-21

Abstract

本实用新型涉及一种过流保护电路，包括：电流检测单元，用于检测主电路的电流，将主电路的电流转换为电压信号并输出；控制处理单元，其输入端与所述电流检测单元连接，用于根据电流检测单元输出的电压信号与设定的安全阈值进行比较，并根据比较结果输出控制命令；通断单元，其命令输入端与所述控制处理单元连接且通断单元设置于主电路，用于根据控制处理单元输出的控制命令控制主电路的通断，能够根据设备的主电路的电流大小准确控制主电路的关断与导通，对设备的主电路形成有效保护，无需人为干预,且多项保护参数可调，灵活性高，适应性强。

Description

过流保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种保护电路，尤其涉及一种过流保护电路。

背景技术

随着科技的进步，用电设备在生活中使用越来越广泛，由于在用电设备的使用过程中，往往由于设备的主电路的自身原因或者负载原因造成电流过大，电流过大如果不加以保护控制，一方面造成设备自身的损坏，另一方面容易引起火灾等，从而使得人身安全以及公共财产受到巨大的威胁，现有技术中，对于设备电路的保护往往设置有过流保护、过载保护等电路，但是现有技术当设备电路出现故障后，往往过流保护或者过载保护电路直接将设备的电流引向接地端进行保护，然而这种方式对保护电路自身具有较大冲击，使用寿命大大缩短，而且现有技术中，需要等待故障排除后，人为的恢复主电路的工作，使用不便，而且现有的过流保护电路通用性低，针对不同的设备需要设计不同的保护电路。

因此，需要提出一种新的过流保护电路，能够根据设备的主电路的电流大小准确控制主电路的关断与导通，对设备的主电路形成有效保护，无需人为干预，同时能够适应较为广泛的电流保护范围和场合，具有较高的灵活性和通用性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种过流保护电路，能够根据设备的主电路的电流大小准确控制主电路的关断与导通，对设备的主电路形成有效保护，无需人为干预，同时能够适应较为广泛的电流保护范围和场合，具有较高的灵活性和通用性。

本实用新型提供的一种过流保护电路，包括：

电流检测单元，用于检测主电路的电流，将主电路的电流转换为电压信号并输出；

控制处理单元，其输入端与所述电流检测单元连接，用于根据电流检测单元输出的电压信号与设定的安全阈值进行比较，并根据比较结果输出控制命令；

通断单元，其命令输入端与所述控制处理单元连接且通断单元设置于主电路，用于根据控制处理单元输出的控制命令控制主电路的通断。

进一步，所述电流检测单元至少包括用于将电流信号转换为电压信号的电阻R1，电阻R1的一端连接于主电路，另一端接地，电阻R1与主电路连接的一端作为输出端。

进一步，所述电流检测单元还包括电容C1、电阻R2以及稳压管DW1，所述电容C1的一端连接于电阻R1与主电路连接的公共点，另一端接地，所述电阻R2的一端连接于电阻R1与主电路连接的公共点，另一端作为电流检测单元的输出端，所述稳压管DW1的负极连接于电阻R2作为输出端的一端，稳压管DW1的正极接地。

进一步，所述控制处理单元包括放大电路、与放大电路输出端连接的比较模块、与比较模块的输出端连接的处理电路，所述放大电路的输入端与电流检测单元的输出端连接，处理电路的输出端与通断单元的命令输入端连接。

进一步，所述放大电路包括放大器U1、电阻R3以及电位器RW1，所述放大器U1的同相输入端与电流检测单元的输出端连接，放大器U1的反相端通过电位器RW1接地，电位器RW1的动触头接地，所述放大器U1的反相端还通过电阻R3与放大器U1的输出端连接，所述放大器U1的输出端作为放大电路的输出端。

进一步，所述比较模块包括两个结构相同的两个比较电路，且两个比较电路形成并联结构，比较电路的输入端与放大电路的输出端连接，比较电路的输出端与处理电路的输入端连接。

进一步，所述比较电路包括电阻R4、比较器U2以及电位器RW2，所述比较器U2的同相端作为比较电路的输入端并与放大电路的输出端连接，电阻R4的一端接电源，另一端通过电位器RW2接地，电阻R4和电位器RW2的公共连接点与比较器U2的反相端连接，电位器RW2的动触头接地，比较器U2的输出端作为比较电路的输出端。

进一步，所述通断单元包括稳压管DW2、电阻R10、三极管Q1、电阻R11以及继电器J1，所述稳压管DW2的负极与控制处理单元的命令输出端连接，稳压管DW2的正极通过电阻R10与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端通过继电器J1的线圈接电源，继电器J1的开关设置于主电路。

进一步，所述通断单元还包括电容C4、二极管D1以及电阻R5，所述电容C4的一端与三极管Q1的集电极连接，电容C4的另一端与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与三极管Q1的发射极连接，所述电阻R5的两端分别连接于二极管D1的正极和负极。

进一步，所述处理电路包括处理芯片U4、电阻R8、电阻R7、电阻R9、电容C2、电容C3以及电位器RW4，处理芯片U4为CD4098，处理芯片U4的4引脚通过电阻R8与比较电路的输出端连接，电阻R8与比较电路输出端的公共连接点通过电容C2和电阻R7接地，处理芯片U4的1引脚通过通过电容C3、电阻R9和电位器RW3串联后接电源，电位器RW3的动触头接地，处理芯片的2引脚连接于电容C3和电阻R9的公共连接点，处理芯片U4的3引脚、5引脚以及16引脚接电源，处理芯片U4的6引脚为处理电路的输出端。

本实用新型的有益效果：本实用新型的过流保护电路，能够根据设备的主电路的电流大小准确控制主电路的关断与导通，对设备的主电路形成有效保护，多项保护参数可调，灵活性高，适应性强。

工作稳定可靠，能够有效避免设备的主电路关断过程中对本实用新型造成冲击，延长使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

图1为本实用新型的原理框图，图2为本实用新型的电路原理图，本实用新型提供的一种过流保护电路，包括：

通断单元，其命令输入端与所述控制处理单元连接且通断单元设置于主电路，用于根据控制处理单元输出的控制命令控制主电路的通断，能够根据设备的主电路的电流大小准确控制主电路的关断与导通，对设备的主电路形成有效保护，无需人为干预，同时能够适应较为广泛的电流保护范围和场合，具有较高的灵活性和通用性。

本实施例中，所述电流检测单元至少包括用于将电流信号转换为电压信号的电阻R1，电阻R1的一端连接于主电路，另一端接地，电阻R1与主电路连接的一端作为输出端。

本实施例中，所述电流检测单元还包括电容C1、电阻R2以及稳压管DW1，所述电容C1的一端连接于电阻R1与主电路连接的公共点，另一端接地，所述电阻R2的一端连接于电阻R1与主电路连接的公共点，另一端作为电流检测单元的输出端，所述稳压管DW1的负极连接于电阻R2作为输出端的一端，稳压管DW1的正极接地，通过这种结构，能够对采样的电压信号进行滤波并输出稳定的采样电压，利于后续的控制处理。

本实施例中，所述控制处理单元包括放大电路、与放大电路输出端连接的比较模块、与比较模块的输出端连接的处理电路，所述放大电路的输入端与电流检测单元的输出端连接，处理电路的输出端与通断单元的命令输入端连接。

本实施例中，所述放大电路包括放大器U1、电阻R3以及电位器RW1，所述放大器U1的同相输入端与电流检测单元的输出端连接，放大器U1的反相端通过电位器RW1接地，电位器RW1的动触头接地，所述放大器U1的反相端还通过电阻R3与放大器U1的输出端连接，所述放大器U1的输出端作为放大电路的输出端，通过这种结构，能够对采集的电压信号进行放大处理，并且通过电位器RW1的作用，能够调整放大增益，提高适应性。

本实施例中，所述比较模块包括两个结构相同的两个比较电路，且两个比较电路形成并联结构，比较电路的输入端与放大电路的输出端连接，比较电路的输出端与处理电路的输入端连接，其中，所述比较电路包括电阻R4、比较器U2以及电位器RW2，所述比较器U2的同相端作为比较电路的输入端并与放大电路的输出端连接，电阻R4的一端接电源，另一端通过电位器RW2接地，电阻R4和电位器RW2的公共连接点与比较器U2的反相端连接，电位器RW2的动触头接地，比较器U2的输出端作为比较电路的输出端，另一个比较电路与上述的比较电路的电路结构相同，由比较器U3、电阻R6以及电位器RW3组成，通过上述的结构，能够大大提高本实用新型的工作稳定性，只要其中一个比较电路输出高电平(亦或是低电平，需要根据具体的情况进行设定，本实施例中采用比较器输出高电平的方式)，处理芯片U1即输出控制命令，控制主电路断开，其中，两个比较电路中预存有相同的安全阈值，当然，该安全阈值可以通过电位器RW2和RW3进行调节，以提高适应性。

本实施例中，所述通断单元包括稳压管DW2、电阻R10、三极管Q1、电阻R11以及继电器J1，所述稳压管DW2的负极与控制处理单元的命令输出端连接，稳压管DW2的正极通过电阻R10与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端通过继电器J1的线圈接电源，继电器J1的开关设置于主电路，通过这种结构，能够稳定地控制主电路的通断，确保本实用新型稳定可靠地执行保护动作。

本实施例中，所述通断单元还包括电容C4、二极管D1以及电阻R5，所述电容C4的一端与三极管Q1的集电极连接，电容C4的另一端与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与三极管Q1的发射极连接，所述电阻R5的两端分别连接于二极管D1的正极和负极，通过这种结构，使得三极管Q1具有较小的关断电压以及电流应力，一方面减小了关断期间的损耗，另一方面，能够对三极管Q1进行有效地保护，提高稳定性，尤其是对于关断瞬间主电路产生的瞬时尖峰电压具有明显的削弱作用，保护效果好。

本实施例中，所述处理电路包括处理芯片U4、电阻R8、电阻R7、电阻R9、电容C2、电容C3以及电位器RW4，处理芯片U4为CD4098，处理芯片U4的4引脚通过电阻R8与比较电路的输出端连接，电阻R8与比较电路输出端的公共连接点通过电容C2和电阻R7接地，处理芯片U4的1引脚通过电容C3、电阻R9和电位器RW3串联后接电源，电位器RW3的动触头接地，处理芯片的2引脚连接于电容C3和电阻R9的公共连接点，处理芯片U4的3引脚、5引脚以及16引脚接电源，处理芯片U4的6引脚为处理电路的输出端，当电阻R1检测电流信号后并转换为电压信号输出到放大电路中进行放大，然后由比较模块进行比较处理，如果放大后的电压大于比较模块中设定的安全阈值(两个比较电路的结构相同，设定安全阈值也是相同的)，任一比较电路输出高电平，并通过电容C2和电阻R7形成的RC滤波器滤波后，输入到处理芯片U4中，处理芯片U4在电压信号的上升沿触发，其中，处理芯片U4的稳态为0，暂态为1,暂态的持续时间为1s，当然，暂态的持续时间可以通过电位器RW4进行设定，从而使得本实用新型具有更强的适应能力，当处理芯片U4收到比较模块输出的电平的一个上升沿时，处理芯片U4输出高电平使三极管Q1导通，继电器J1得电使得主电路断开，当处理芯片U4输出的高电平持续1s后，三极管Q1转为关断状态，主电路恢复工作，因此，无需认为地干预，本实用新型进入到下一个保护循环中，因此，如果主电路的电流持续大于安全阈值，那么，处理芯片U1就连续处于触发状态，通断单元就持续断开，直至故障排除，当然，在通断单元中还设置有指示器LS，其中，指示器LS连接于三极管Q1的发射极与地之间，指示器LS可以采用声光报警器或者LED指示灯，能够对当前主电路状态进行指示，起到良好的告警作用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种过流保护电路，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述过流保护电路，其特征在于：所述电流检测单元至少包括用于将电流信号转换为电压信号的电阻R1，电阻R1的一端连接于主电路，另一端接地，电阻R1与主电路连接的一端作为输出端。

3.根据权利要求2所述过流保护电路，其特征在于：所述电流检测单元还包括电容C1、电阻R2以及稳压管DW1，所述电容C1的一端连接于电阻R1与主电路连接的公共点，另一端接地，所述电阻R2的一端连接于电阻R1与主电路连接的公共点，另一端作为电流检测单元的输出端，所述稳压管DW1的负极连接于电阻R2作为输出端的一端，稳压管DW1的正极接地。

4.根据权利要求1所述过流保护电路，其特征在于：所述控制处理单元包括放大电路、与放大电路输出端连接的比较模块、与比较模块的输出端连接的处理电路，所述放大电路的输入端与电流检测单元的输出端连接，处理电路的输出端与通断单元的命令输入端连接。

5.根据权利要求4所述过流保护电路，其特征在于：所述放大电路包括放大器U1、电阻R3以及电位器RW1，所述放大器U1的同相输入端与电流检测单元的输出端连接，放大器U1的反相端通过电位器RW1接地，电位器RW1的动触头接地，所述放大器U1的反相端还通过电阻R3与放大器U1的输出端连接，所述放大器U1的输出端作为放大电路的输出端。

6.根据权利要求4所述过流保护电路，其特征在于：所述比较模块包括两个结构相同的两个比较电路，且两个比较电路形成并联结构，比较电路的输入端与放大电路的输出端连接，比较电路的输出端与处理电路的输入端连接。

7.根据权利要求6所述过流保护电路，其特征在于：所述比较电路包括电阻R4、比较器U2以及电位器RW2，所述比较器U2的同相端作为比较电路的输入端并与放大电路的输出端连接，电阻R4的一端接电源，另一端通过电位器RW2接地，电阻R4和电位器RW2的公共连接点与比较器U2的反相端连接，电位器RW2的动触头接地，比较器U2的输出端作为比较电路的输出端。

8.根据权利要求1所述过流保护电路，其特征在于：所述通断单元包括稳压管DW2、电阻R10、三极管Q1、电阻R11以及继电器J1，所述稳压管DW2的负极与控制处理单元的命令输出端连接，稳压管DW2的正极通过电阻R10与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端通过继电器J1的线圈接电源，继电器J1的开关设置于主电路。

9.根据权利要求8所述过流保护电路，其特征在于：所述通断单元还包括电容C4、二极管D1以及电阻R5，所述电容C4的一端与三极管Q1的集电极连接，电容C4的另一端与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与三极管Q1的发射极连接，所述电阻R5的两端分别连接于二极管D1的正极和负极。

10.根据权利要求9所述过流保护电路，其特征在于：所述处理电路包括处理芯片U4、电阻R8、电阻R7、电阻R9、电容C2、电容C3以及电位器RW4，处理芯片U4为CD4098，处理芯片U4的4引脚通过电阻R8与比较电路的输出端连接，电阻R8与比较电路输出端的公共连接点通过电容C2和电阻R7接地，处理芯片U4的1引脚通过电容C3、电阻R9和电位器RW3串联后接电源，电位器RW3的动触头接地，处理芯片的2引脚连接于电容C3和电阻R9的公共连接点，处理芯片U4的3引脚、5引脚以及16引脚接电源，处理芯片U4的6引脚为处理电路的输出端。