CN206673557U - 一种电力仪表智能保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电力仪表智能保护电路。解决了现有电路在非短路情况下主开关管电压应力较大，需要采用大功率主开关管，提高成本的问题。电路包括电源输入端、负载端、主开关管，主开关管为PMOS管Q1，PMOS管Q1源极连接电阻R5后连接到电源输入端，漏极连接负载端，栅极通过连接电阻R4后接地，在PMOS管Q1上并接有检测电压是否达到过流、过载或短路保护阈值的采样电路，在采样电路与PMOS管Q1的栅极之间连接有在发生过载或短路时对PMOS管Q1进行关断的保护控制电路；本实用新型对非完全短路且又没有超过过流保护电流阈值时的输出情况下，直接关断主开关管输出以起到保护作用，同时解决了在恒流输出时，会在主开关管形成较高耐压功率的问题。

Description

一种电力仪表智能保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种电力设备，尤其涉及一种降低耐压功率、降低成本的电力仪表智能保护电路。

背景技术

在电力仪表上使用开关电路或者变压器电源分几路供电的情况下，需要防止模块电源部分短路或者过载，其电源需要能正常工作。目前很多保护电路通过限制功率输出，即恒流输出或者间隔性关断输出从而使电源能正常工作，不受短路或者重载情况的影响，其他几路电源可正常工作输出。然而现有电路只是针对短路进行保护，在非短路，重载电路的情况下，输出的开关管收电压应力比较大，即Pd较大，这使得需要采用大功率的主开关管，提高了成本。

发明内容

本实用新型主要解决了现有技术中在非短路情况下主开关管电压应力较大，需要采用大功率主开关管，提高了成本的问题，提供了一种降低耐压功率、降低成本的电力仪表智能保护电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电力仪表智能保护电路，包括电源输入端、负载端、主开关管，主开关管为PMOS管Q1，PMOS管Q1源极连接电阻R5后连接到电源输入端，PMOS管Q1漏极连接负载端，PMOS管Q1栅极通过连接电阻R4后接地，在PMOS管Q1上并接有检测电压是否达到过流、过载或短路保护阈值的采样电路，在采样电路与PMOS管Q1的栅极之间连接有在发生过载或短路时对PMOS管Q1进行关断的保护控制电路；采样电路包括电阻R1、电阻R2和三极管Q2，电阻R2一端与电源输入端连接，电阻R2另一端与电阻R1一端连接，电阻R2另一端与负载端连接，三极管Q2基极连接在电阻R1和电阻R2的连接点上，三极管Q2发射极与负载端连接；保护控制电路包括电阻R3和三极管Q3，电阻R3一端与三极管Q2集电极相连，电阻R3另一端与三极管Q3基极相连，三极管Q3发射极接电源，三极管Q3集电极连接在PMOS管Q1基极与电阻R4连接点上。

本实用新型通过采用电路检测电压是否达到过流、过载或短路保护阈值；电阻R4用于给PMOS管Q1开启；保护控制电路用力在发生过载或短路情况下关闭PMOS管Q1。当负载端短路时，即负载端接地，采样电路检测到电压超过保护阈值，通过保护控制电路对PMOS管Q1进行关断保护。当负载很小、过流或过载时，由于通过电阻R5的电流超过设定限流值，通过采样电路、保护控制电路对PMOS管Q1进行关断保护。当前级恒流小电流输出时，后极负载端没有完全短路，当PMOS管Q1的压降大于保护阈值时，通过保护控制电路对PMOS管Q1进行关断保护。

本实用新型可以对非完全短路且又没有超过过流保护电流阈值时的输出情况下，直接关断主开关管输出以起到保护作用，同时解决了在恒流输出时，会在主开关管形成较高耐压功率的问题。本实用新型主要检查电流通过限流电阻R5和主开关管的压降来调节是否处于过流或短路状态，即可以选用小功率贴片主开关管，降低了成本，性价比更高。

考虑到PMOS管Q1的Pd值，根据手册为1W，但设计要有余量，取0.5W，在输出电路不超过0.5A情况下，一般限流值设定为0.5A，要保护PMOS管Q1不损坏而关闭PMOS管Q1，引起电阻R1+R2上的总电压要在0.5W/0.5A=1V情况下关断，但实际只要电压大于0.7V，三极管Q2就导通，因此实际Pd为0.7V*0.5A=0.35W。即要求开关管Pd很小。电阻R1上即三极管Q2的导通电压0.7V，电阻R2起到限流负载电阻保护作用。

作为上述方案的一种优选方案，所述电源输入端采用13V电源，负载端采用12V负载模块。在进入保护状态时，电源输入端13V和负载端12V始终保持1V的压降，通过调节电阻R1、R2的阻值来设定保护状态解除调节。假如负载端高阻态要求大于10K阻抗，12V/10K=1.2mA，输出检测电阻R2为0.7V/0.0012=583R，电阻R2大于583R，即当负载电阻上的压降大于R2/（R2+负载电阻）*（13V-0.7V），电阻R5和PMOS管Q1上的压降小于关断阈值可正常输出。即通过调节电阻R5实现调节负载非完全短路负载阻值的保护功能。

作为上述方案的一种优选方案，所述三极管Q3发射极接电源为13V电源。通过导通三极管Q3，电阻R4用于给PMOS管Q1开启。

作为上述方案的一种优选方案，在电阻R4上并接有电容C1。本方案电容C1能在上电进行延时，保证PMOS管Q1先开始。

本实用新型的优点是可以对非完全短路且又没有超过过流保护电流阈值时的输出情况下，直接关断主开关管输出以起到保护作用，同时解决了在恒流输出时，会在主开关管形成较高耐压功率的问题。本实用新型主要检查电流通过限流电阻R5和主开关管的压降来调节是否处于过流或短路状态，即可以选用小功率贴片主开关管，降低了成本，性价比更高。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例：

本实施例一种电力仪表智能保护电路，如图1所示，包括电源输入端、负载端、主开关管，电源输入端采用13V电源，负载端采用12V负载模块，主开关管为PMOS管Q1，PMOS管Q1源极连接电阻R5后连接到电源输入端，PMOS管Q1漏极连接负载端，PMOS管Q1栅极通过连接电阻R4后接地，在PMOS管Q1上并接有检测电压是否达到过流、过载或短路保护阈值的采样电路，在采样电路与PMOS管Q1的栅极之间连接有在发生过载或短路时对PMOS管Q1进行关断的保护控制电路。

采样电路包括电阻R1、电阻R2和三极管Q2，电阻R2一端与电源输入端连接，电阻R2另一端与电阻R1一端连接，电阻R2另一端与负载端连接，三极管Q2基极连接在电阻R1和电阻R2的连接点上，三极管Q2发射极与负载端连接。

保护控制电路包括电阻R3和三极管Q3，电阻R3一端与三极管Q2集电极相连，电阻R3另一端与三极管Q3基极相连，三极管Q3发射极接电源，电源为13V电源，三极管Q3集电极连接在PMOS管Q1基极与电阻R4连接点上，在电阻R4上并接有电容C1。

在初始状态时，电源输入端+13V电压输入，电路通过电阻R2、R1和PMOS管Q1，当负载端在正常范围时，PMOS管Q1的导通阻抗很小，限流直接是I=0.7/R5，一般限流的值是先设定的，如0.5A。

当负载端短路时，即负载端接地，采样电路检测到电压超过保护阈值，通过保护控制电路对PMOS管Q1进行关断保护。

当负载很小、过流或过载时，由于通过电阻R5的电流超过设定限流值，通过采样电路、保护控制电路对PMOS管Q1进行关断保护。

当前级恒流小电流输出时，后极负载端没有完全短路，当PMOS管Q1的压降大于保护阈值时，通过保护控制电路对PMOS管Q1进行关断保护。

在进入保护状态时，电源输入端13V和负载端12V始终保持1V的压降，通过调节电阻R1、R2的阻值来设定保护状态解除调节。假如负载端高阻态要求大于10K阻抗，12V/10K=1.2mA，输出检测电阻R2为0.7V/0.0012=583R，电阻R2大于583R，即当负载电阻上的压降大于R2/（R2+负载电阻）*（13V-0.7V），电阻R5和PMOS管Q1上的压降小于关断阈值可正常输出。即通过调节电阻R5实现调节负载非完全短路负载阻值的保护功能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种电力仪表智能保护电路，包括电源输入端、负载端、主开关管，其特征在于：主开关管为PMOS管Q1，PMOS管Q1源极连接电阻R5后连接到电源输入端，PMOS管Q1漏极连接负载端，PMOS管Q1栅极通过连接电阻R4后接地，在PMOS管Q1上并接有检测电压是否达到过流、过载或短路保护阈值的采样电路，在采样电路与PMOS管Q1的栅极之间连接有在发生过载或短路时对PMOS管Q1进行关断的保护控制电路；采样电路包括电阻R1、电阻R2和三极管Q2，电阻R2一端与电源输入端连接，电阻R2另一端与电阻R1一端连接，电阻R2另一端与负载端连接，三极管Q2基极连接在电阻R1和电阻R2的连接点上，三极管Q2发射极与负载端连接；保护控制电路包括电阻R3和三极管Q3，电阻R3一端与三极管Q2集电极相连，电阻R3另一端与三极管Q3基极相连，三极管Q3发射极接电源，三极管Q3集电极连接在PMOS管Q1基极与电阻R4连接点上。

2.根据权利要求1所述的一种电力仪表智能保护电路，其特征是所述电源输入端采用13V电源，负载端采用12V负载模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种电力仪表智能保护电路，其特征是所述三极管Q3发射极接电源为13V电源。

4.根据权利要求1或2所述的一种电力仪表智能保护电路，其特征是在电阻R4上并接有电容C1。