CN206834719U

CN206834719U - 限流保护装置

Info

Publication number: CN206834719U
Application number: CN201720543830.8U
Authority: CN
Inventors: 孟庆辉; 范必双; 刘志龙
Original assignee: HUNAN TUOTIAN ENERGY SAVING CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUNAN TUOTIAN ENERGY SAVING CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2018-01-02
Anticipated expiration: 2027-05-16

Abstract

本实用新型公开了限流保护装置，其PMOS管的S极、D极与负载支路串联连接；电流检测电路分别与负载支路上的采样电阻、过流比较电路连接；过流比较电路的输出端与逻辑电路连接，逻辑电路与触发延时电路连接；触发延时电路的输出端与PMOS管的G极连接。当电流检测电路的输出电压小于过流比较电路的基准电压时，过流比较电路输出高电平，逻辑电路输出低电平；触发延时电路输出低电平驱动PMOS管导通并保持；当输出电压大于过流比较电路的基准电压时，过流比较电路输出低电平，逻辑电路输出高电平；触发延时电路置位使PMOS管关闭，同时触发延时电路延时后翻转复位使PMOS管再次开通，完成一个周期的动作。本实用降低了开关器件功耗、提高了电路安全性和可靠性。

Description

限流保护装置

技术领域

本实用新型涉及电路保护领域，特别涉及限流保护装置。

背景技术

工业应用中，过流及短路保护是保证各电路系统稳定可靠工作的前提。当电路系统出现过流或者短路故障时，是否能快速响应保护，并反馈MCU进行相应的处理，实现软件及硬件双重保护；且在故障解除后，使电路及时恢复运行，是评价系统可靠性、安全性及智能化的关键因素。

常规的过流及短路保护电路，在持续过流或短路状态时，因开关器件频繁动作，功率器件开关损耗过大，容易引起元件热损坏，导致电路可靠性和安全性降低，带来安全隐患。若在保护逻辑中加入延时恢复电路，在进入短路后过流保护电路触发，进入延时恢复，开关器件关断时间加长，持续短路过程中降低开关频率，避免开关损耗偏大而损坏器件。或过流保护电路采用自锁电路，当过流及短路发生后永久封锁输出，故障排除后，系统无法恢复正常工作，需要重新上电触发才能使电路正常工作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种降低开关器件损耗、开关器件在电路故障排除后能自动恢复工作的限流保护装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

限流保护装置，包括电流检测电路、过流比较电路、逻辑电路、触发延时电路、PMOS管，

所述PMOS管的S极、D极与负载支路串联连接；

所述电流检测电路输入端与负载支路上的采样电阻连接，输出端与过流比较电路连接，电流检测电路用于检测负载支路上的电流信号并放大处理为电压信号输入到过流比较电路；

所述过流比较电路的输出端与逻辑电路连接，所述逻辑电路与触发延时电路连接；

所述触发延时电路的输出端与PMOS管的G极连接；

当电流检测电路的输出电压小于过流比较电路的基准电压时，过流比较电路输出高电平，逻辑电路输出低电平；触发延时电路输出低电平驱动PMOS管导通，触发延时电路保持低电平输出；

当电流检测电路的输出电压大于过流比较电路的基准电压时，过流比较电路输出低电平，逻辑电路输出高电平；触发延时电路输出高电平使PMOS管关闭。

进一步地，所述触发延时电路包括触发器、电阻、二极管、电容，所述逻辑电路的输出端与触发器的S端连接，所述触发器R端与二极管正极、电容正极共同连接，所述电容负极接地；所述二极管的负极与触发器的输出端连接，所述电阻与二极管并联连接；所述触发器的输出端与PMOS管的G极连接。

进一步地，所述逻辑电路包括取反三极管、控制三极管、MCU、电阻，所述MCU的输出端与控制三极管的B极连接，所述控制三极管的C极串联电阻后与电源正极连接，所述过流比较电路的输出端与取反三极管的B极连接，取反三极管的C极串联电阻后与电源正极连接；所述取反三极管的E极、控制三极管的E极并联连接并与电容负极连接。

进一步地，所述过流比较电路包括比较器、分压电阻，所述电流检测电路的输出端与比较器的反相输入端连接；所述比较器的同相输入端与两分压电阻共同连接；其中一分压电阻的另一端与比较器的接地端连接；另一分压电阻的另一端与电源正极连接。

进一步地，所述取反三极管、控制三极管均为NPN型。

进一步地，所述触发器为RS触发器。

采用上述技术方案，由于使用了电流检测电路、过流比较电路、逻辑电路、触发延时电路、PMOS管等技术特征。将PMOS管与负载串联连接，电流检测电路与负载支路上的采样电阻连接，并将电流信号放大处理后输出电压信号与过流比较电路进行电压比较。当电流检测电路的输出电压小于过流比较电路的基准电压时，过流比较电路输出高电平，逻辑电路输出低电平；触发延时电路输出低电平驱动PMOS管导通；同时触发延时电路保持低电平输出，使得PMOS管处于导通状态，保证负载支路处于导通状态。当电流检测电路的输出电压大于过流比较电路的基准电压时，过流比较电路输出低电平，逻辑电路输出高电平；触发延时电路置位输出高电平使PMOS管关闭；当电流检测电路监测到采样电阻上的电流为零时，电流检测电路的输出电压小于过流比较电路的基准电压，触发延时电路中电阻和电容控制延时时间，在触发延时电路置位后一段时间后使电路复位，并输出低电平驱动PMOS管导通。当负载支路恢复正常时，PMOS管将一直处于导通状态。

附图说明

图1为本实用新型电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1所示，限流保护装置，包括电流检测电路1、过流比较电路2、逻辑电路3、触发延时电路4、PMOS管5。

将PMOS管5的S极、D极与负载支路串联连接；

将电流检测电路1输入端与负载支路上的采样电阻6连接，输出端与过流比较电路2连接，电流检测电路1用于检测负载支路上的电流信号并放大处理为电压信号输入到过流比较电路2。过流比较电路2的输出端与逻辑电路3连接，逻辑电路3与触发延时电路4连接。触发延时电路4的输出端与PMOS管5的G极连接。当电流检测电路1的输出电压小于过流比较电路2的基准电压时，过流比较电路2输出高电平，逻辑电路3输出低电平；触发延时电路4输出低电平驱动PMOS管5导通，触发延时电路4保持低电平输出，使得PMOS管5一直处于导通状体，保证负载支路的电路处于正常工作状态。当电流检测电路1的输出电压大于过流比较电路2的基准电压时，过流比较电路2输出低电平，逻辑电路3输出高电平；触发延时电路4输出高电平使PMOS管5关闭，降低PMOS管5的损耗。

触发延时电路4包括触发器7、电阻8、二极管9、电容10，逻辑电路3的输出端与触发器7的S端连接，触发器7的R端与二极管9的正极、电容10正极共同连接，将电容10的负极接地，二极管9的负极与触发器7的输出端连接，将电阻8与二极管9并联连接；将触发器7的输出端与PMOS管5的G极连接。

逻辑电路3包括取反三极管11、控制三极管12、MCU13、以及电阻(14、15、16)，将MCU13的输出端与控制三极管12的B极连接，控制三极管12的C极串联电阻14和电阻15后与电源VCC正极连接，将过流比较电路2的输出端与取反三极管11的B极连接，取反三极管11的C极串联电阻16后与电源正极VCC连接；将取反三极管11的E极、控制三极管12的E极并联连接并与电容10负极连接。过流比较电路2包括比较器17、以及分压电阻18、19，将电流检测电路1的输出端与比较器17的反相输入端连接；将比较器17的同相输入端与两分压电阻18、19共同连接；其中分压电阻18的另一端与比较器17的接地端连接；另一分压电阻19的另一端与电源VCC正极连接。

为了进一步降低成本，具体实施过程中取反三极管11、控制三极管12均为NPN型。触发器7为RS触发器。

本实用新型的控制过程和工作状态如下：

一、正常工作及响应保护工作状态

正常工作时，三级管控制三极管12处于关闭状态；电流检测电路1对采样电阻6进行采样，将经过放大处理后的电压信号送入过流比较电路2进行比较，由于采样的电压信号低于过流比较电路2的分压电阻18、19的分压，比较器1717输出高电平，驱动取反三级管11的B极，取反三极管11导通，输出低电平到触发器7的S端，此时，触发器7的输出为不定状态，电阻20与电阻8对电容10进行充电，当电容10充满电，触发器7的R端检测到高电平，触发器7响应输入，立即输出低驱动信号控制PMOS管5，PMOS管5导通，负载正常工作。同时，二极管9对电容10进行放电，触发器7的R端变为低电平，触发器7处于保持状态，维持PMOS管5的导通。

当出现过流或者短路故障时，经过放大处理后的电流的采样电压信号，高于分压电阻18与分压电阻19的分压，比较器17输出低电平，取反三极管11关闭，触发器7的S端由低电平变为高电平，触发器7立即输出驱动高电平信号至PMOS管5，PMOS管5立即关闭，负载停止工作。

此时，由于PMOS管5已经关闭，采样电阻6没有电流、电流检测电路1上的差分电压输出为0，与分压电阻18、分压电阻19分压的基准电压比较后，比较器17输出高电平，取反三极管11导通，触发器7的S端由高电平变为低电平，触发器7的R端，由输出端Q及PMOS管5的上拉电阻20和电阻8对电容10进行充电，当电容10充满电时，触发器7的R端变为高电平，触发器7输出端Q由高电平变为低电平，则PMOS管5导通，负载继续工作。

在过流及短路情况下，PMOS管5间歇导通，有效的降低了开关器件的功率损耗。

二、逻辑控制工作状态：

控制三极管12与比较器17输出端组成与门，通过MCU13可控制取反三极管11的工作状态，从而控制PMOS管5的工作状态。当控制三极管12导通时，比较器17的输出被强制拉低，取反三极管11处于关闭状态，取反三极管11输出为高电平，则触发器7输出高电平，PMOS管5关闭，负载停止工作。

出现过流或短路故障时，MCU13检测到触发器7输出电平变化，通过控制三极管12的B极，使取反三极管11关闭，触发器7输出高电平，使PMOS管5关闭。

对于一些具有自恢复及自诊断功能的负载，出现过流或短路故障后，能自动恢复正常，MCU13通过控制信号，间隔一段时间，开启一次触发，直至负载过流或短路故障排除，从而达到了保护智能化，降低功耗的目的。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims

1.限流保护装置，其特征在于，包括电流检测电路、过流比较电路、逻辑电路、触发延时电路、PMOS管，

所述PMOS管的S极、D极与负载支路串联连接；

所述电流检测电路输入端与负载支路上的采样电阻连接，电流检测电路输出端与过流比较电路连接，电流检测电路用于检测负载支路上的电流信号并放大处理为电压信号输入到过流比较电路；

所述触发延时电路的输出端与PMOS管的G极连接；

2.根据权利要求1所述的限流保护装置，其特征在于，所述触发延时电路包括触发器、电阻、二极管、电容，所述逻辑电路的输出端与触发器的S端连接，所述触发器R端与二极管正极、电容正极共同连接，所述电容负极接地；所述二极管的负极与触发器的输出端连接，所述电阻与二极管并联连接；所述触发器的输出端与PMOS管的G极连接。

3.根据权利要求2所述的限流保护装置，其特征在于，所述逻辑电路包括取反三极管、控制三极管、MCU、电阻，所述MCU的输出端与控制三极管的B极连接，所述控制三极管的C极串联电阻后与电源正极连接，所述过流比较电路的输出端与取反三极管的B极连接，取反三极管的C极串联电阻后与电源正极连接；所述取反三极管的E极、控制三极管的E极并联连接并与电容负极连接。

4.根据权利要求3所述的限流保护装置，其特征在于，所述过流比较电路包括比较器、分压电阻，所述电流检测电路的输出端与比较器的反相输入端连接；所述比较器的同相输入端与两分压电阻共同连接；其中一分压电阻的另一端与比较器的接地端连接；另一分压电阻的另一端与电源正极连接。

5.根据权利要求4所述的限流保护装置，其特征在于，所述取反三极管、控制三极管均为NPN型。

6.根据权利要求5所述的限流保护装置，其特征在于，所述触发器为RS触发器。