CN205450857U - 一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路，包括：第一电阻，第四电阻和第一三极管，第二三极管；第一三极管发射极连接电路电源端和第一电阻的一端，基极连接第一电阻的另一端和第二三极管的发射极，集电极连接第四电阻的一端和第二三极管的基极，第二三极管集电极连接电路负载端和第四电阻的另一端。仅采用2只通用小功率三极管及一些中小功率电阻构成，同时解决了主动式电流限制电路泄漏电流大、结构复杂，和被动式电流限制电路滞回区间大，受温度影响大的问题，提供了一种拓扑无支路泄露电流，无保护电流滞回区间，保护电流阈值受使用环境温度影响小的主动式电流限制电路。

Description

一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路

技术领域

本实用新型涉及一种主动式电流限制电路。

背景技术

电流限制电路因电流限制电路常被置于电压源及负载之间，因其可在负载异常或者后级电路短路时避免电源，电气连接及负载由于通过的电流过大而损害特点被广泛应用于实际电路中，目前常用的电流限制电路可分为主动式和被动式两种。

被动式具有电路简单、制作成本低的优点，但是被动式电流限制电路却存在触发其进入保护状态的电流要远高于使其退出保护状态的电流，即保护电流滞回区间过大且不可调整和保护电流的阈值受使用环境温度影响大的缺点。相较于被动式电流限制电路(尤指利用正温度系数热敏电阻实现的电流限制电路)电流滞回区间过大的问题，主动式电流控制电路由于不依赖于温度变化来限制电流的特点避免了被动式电流限制电路电流滞回区间过大的问题。然而，主动式电流控制电路依旧存在泄露电流较大，不适合对待机电流要求非常严格的应用场合，电路结构复杂，成本较高的缺点。

面对被动式电流限制电路保护电流滞回区间过大且不可调整，被动式电流限制电路泄漏电流大且结构复杂的问题，在当前的电流限制电路结构中迫切需要一种可解决上述问题的，电流滞回区间小，泄漏电流小的简单电路结构以满足实际生产应用。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种拓扑无支路泄露电流，无保护电流滞回区间，电路结构简单的无支路泄漏电流的主动式电流限制电路。

本实用新型所述的一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路，包括：第一电阻，第四电阻和第一三极管，第二三极管；第一三极管发射极连接电路电源端和第一电阻的一端，基极连接第一电阻的另一端和第二三极管的发射极，集电极连接第四电阻的一端和第二三极管的基极，第二三极管集电极连接电路负载端和第四电阻的另一端。

本实用新型所述的一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路，在整个电路系统的工作电流改变时，流经第一电阻的电流改变导致第一三极管发射极与基极间的电压改变，第一三极管及第二三极管的工作状态改变，电流限制电路将限制整个电路系统的工作电流的变化，当负载电阻降为0时，整个电路系统的工作电流将由电流限制电路的参数和特性决定使之保持在一个稳定值附近，避免了负载异常或者后级电路短路时电流过大对电源，负载及电气连接造成的损害，保障了电路系统安全。由于该种电流结构利用三极管的工作特性实现对整个电路系统的工作电流的实时限制，保护电流滞回区间小，解决了被动式电流限制电路保护电流滞回区间过大且不可调整的问题。并且，由于该种电路仅有一个输入和一个输出端，电流限制电路本身没有对电源负极的电流通路，所有流入保护电路的电流I都将从保护电路流出而且流入负载，区别于现有主动式电流限制电路本身有对电源负极的电流通路的结构，解决了目前主动式电流限制电路存在较大的泄漏电流的问题。实现了一种无支路泄露电流，保护电流滞回区间小的电路拓扑结构。且其整个电路由两个通用小功率三极管及几个中小功率电阻构成，电路结构也极其简单，成本极低。

附图说明

图1是一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路的典型电路结构示意图。

图2是一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路的典型应用连接示意图。

图3是一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路的优化电路结构示意图。

图4是一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路中的第二电阻R2和第三电阻R3的取值对短路瞬间冲击电流的限制作用对比图。

具体实施方式

如图1所示，一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路，包括第一电阻R1，第四电阻R4和第一三极管Q1，第二三极管Q2；第一三极管Q1发射极e连接保护电路的输入端INPUT和第一电阻R1的一端，基极b连接第一电阻R1的另一端和第二三极管Q2的发射极e，集电极c连接第四电阻R4的一端和第二三极管Q2的基极b，第二三极管Q2集电极c连接保护电路的输出端OUTPUT和第四电阻R4的另一端。其中第一三极管Q1，第二三极管Q2均为PNP型三极管。

如图1和图2所示，在典型电路结构中，第一电阻R1的阻值选定为10Ω，第四电阻R4的阻值选定为1500Ω，以此为该电路的典型应用介绍此实用新型的工作原理。负载正常工作时，PNP型三极管Q2的eb两极的压降大于PN结的导通电压，从而使，第二三极管Q2的eb两端的PN结导通，由于第二三极管Q2的放大特性，在第二三极管Q2的发射极e到集电极c就会有一个电流，在典型应用中，由于负载电阻的量值要远大于第一电阻R1的值，且Q2工作于饱和导通的状态，从Q2的发射极e流向集电极c的电流主要取决于负载的电阻。此时Q1由于eb两极的压降小于PN结的导通电压，从Q1的发射极e流向集电极c并流向第四电阻R4的电流非常小，不足以使第二三极管Q2由于eb两极的压降减少而退出饱和导通的状态。后级电路的电阻降低至触发保护电路工作时(出现于负载异常或者电气连接短路等情况)，后级电路的电阻从正常状态降低，流经第一电阻R1的电流就会随之上升，从而导致第一三极管Q1由于eb两极的压降达到PN结的导通压降之上，此时从第一三极管Q1的发射极e流向集电极c并流向第三电阻R4的电流将快速增加，从而降低了经第二三极管Q2的发射极e，基极b的电流，导致第二三极管Q2退出饱和导通或接近饱和导通的状态，进入放大状态。如果后级电路的电阻降低至0，流经保护电路的电流将完全由电路自己本身的参数和特性所决定，保持在一个稳定的值附近，并且由于在典型应用中此保护电路是串接在电压源的正极之后的，所以流经此保护电路的电流的量值亦等于电源的输出电流的量值。本实用新型中第一三极管Q1的主要作用是与第四电阻R4组合，在需要限制电流时降低第一三极管Q1的发射极e及基极b之间的电压差，第一电阻R4的阻值越高，在后级电路短路时此电流限制电路的短路输出电流越低；第一电阻R1的对保护电流的设定起主要作用，增大其电阻值可降低保护电流的阈值，反之提高保护电流的阈值。在实际应用中，可将第一电阻R1的阻值限定为2Ω至20Ω，避免保护电流的阀过低影响电路正常工作或保护电流的阀过高，未起到保护电源，负载和连接电气的作用。第四电阻R4用于调整在后级电路正常情况下第二三极管Q2的饱和深度及与第一电阻R1协同调整后级电路短路时该保护电路的输出电流。第四电阻R4的电阻的取值范围一般为200Ω至5000Ω，若第四电阻R4的阻值小于200Ω则可能导致在后级电路短路时此电流限制电路的短路输出电流过大，不能真正起到保护电源，负载和连接电气的作用；而第四电阻R4的阻值大于5000Ω虽然可以使后级电路短路时此电流限制电路的短路输出电流值更小，却可能导致电流限制电路工作能耗过大，做此限定则可将在后级电路短路时此电流限制电路的短路输出电流限定在合理范围内，避免使用中出现上述情况。

如图3所示，本实用新型所述的一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路，还包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2串联于第一电阻R1与第一三极管Q1基极b间，第三电阻R3连接于第四电阻R4与第二三极Q2管基极b间。在该电路中增加第二电阻R2和第三电阻R3可以显著的限制但负载端OUTPUT端口电压急剧下降，减小负载急剧变小时流经电路即负载的冲击电流。如图4所示，当负载电阻从正常状态急剧降低时，由于实际三极管Q1和Q2寄生电容的影响，如果没有第二电阻R2和第三电阻R3的限制，在非常短暂的时间内，会出现非常大的经第一电阻Q1的发射极e，基极b，第二电阻Q2的发射极e流向Q2的集电极c以及经Q1的发射极e，集电极c，Q2的基极b流向Q2的发射极e的电流，如图4图所示。在实际应用中，譬如在印刷电路板上，印刷电路板上寄生电容会增加这个电流幅度和持续时间。这个电流的危害性在于可能引发寄生振荡以及电磁噪声。对比如图4图中第二电阻R2与第三电阻R3为1mΩ和第二电阻R2与第三电阻R3为500Ω时的冲击电流变化情况，第二电阻R2与第三电阻R3对冲击电流起限定作用，且R2和R3的电阻值越小，对上述的冲击电流的限制作用越弱。但是，实际应用中适宜将 R2和R3的电阻值限制为0 Ω至2000 Ω，因为当R2和R3的电阻值大于2000 Ω时，电路的正常输出电流会变小，影响电路的正常工作，不适宜实际应用。

Claims (3)

1.一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路，其特征在于：包括第一电阻，第四电阻和第一三极管，第二三极管；第一三极管发射极连接电路电源端和第一电阻的一端，基极连接第一电阻的另一端和第二三极管的发射极，集电极连接第四电阻的一端和第二三极管的基极，第二三极管集电极连接电路负载端和第四电阻的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路，其特征在于：所述的第一三极管及第二三极管为PNP型三极管。

3.根据权利要求1所述的一种无支路泄漏电流的主动式电流限制电路，其特征在于：所述电路还包括第二电阻和第三电阻，第二电阻串联于第一电阻与第一三极管基极间，第三电阻连接于第四电阻与第二三极管基极间。