CN209169930U - 一种电子保险丝电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子保险丝电路，属于保护电路技术领域。包括主电路（1）和控制电路（8），并与直流电源连接，其特征在于所述的主电路（1）包括电流检测电阻RSENSE（2）和开关电路（3），直流电源、电流检测电阻RSENSE（2）、开关电路（3）和负载依次连接；控制电路（8）包括电流检测电路（5）和电源电路（7），电流检测电路（5）分别与电源电路（7）、电流检测电阻RSENSE（2）和开关电路（3）连接。利用电流检测电路和电压检测电路结合实现电路电流和电压的高精度控制，当电路电流过大或者电源电压过小时，均能够正常起到切断电源的功能。

Description

一种电子保险丝电路

技术领域

本实用新型涉及保护电路技术领域，具体涉及一种电子保险丝电路。

背景技术

现有保险丝多利用发热熔断原理，熔断体部分是保险丝的核心，通过熔断体熔断时起到切断电流的作用，同一类、同一规格保险丝的熔体，材质要求相同、几何尺寸要求相同，加工工艺要求较高，而且现有的保险丝响应速度较慢，熔断电流大小难以控制到准确数值。现有的保险丝熔断后即报废，不能二次使用。

实用新型内容

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种电子保险丝电路，该保险丝电路能够准确控制关断电流大小和关断时间，而且在电压过低时同样能起到切断电源的作用。

一种电子保险丝电路，包括主电路和控制电路，并与直流电源连接，所述的主电路包括电流检测电阻RSENSE和开关电路，直流电源、电流检测电阻RSENSE、开关电路和负载依次连接；控制电路包括电流检测电路和电源电路，电流检测电路分别与电源电路、电流检测电阻RSENSE和开关电路连接。

进一步的，所述的控制电路还包括电压检测电路，电压检测电路分别与直流电源、电源电路和开关电路连接。

进一步的，所述的主电路中设有保护电路，保护电路分别与开关电路和负载连接。

进一步的，所述的开关电路采用场效应管，场效应管的栅极与电流检测电路连接，漏极与负载连接。

进一步的，所述的电源电路包括DC/DC降压电路和LDO降压电路，直流电源与DC/DC降压电路连接，DC/DC降压电路与LDO降压电路连接。

进一步的，所述的电源电路还包括电源保护滤波电路，电源保护滤波电路一端与直流电源连接，另一端连接DC/DC降压电路。

进一步的，所述的电流检测电路包括滤波电路、电平转换电路、电流检测芯片U1及外围电路，外围电路与电流检测芯片U1连接，电流检测电阻RSENSE两端通过滤波电路与电流检测芯片U1连接；电流检测芯片U1通过电平转换电路与开关电路连接。

进一步的，所述的电压检测电路包括分压滤波电路、光耦控制电路、光耦电路，分压滤波电路分别与直流电源和光耦控制电路连接，光耦电路分别与光耦控制电路和开关电路连接。

本实用新型具有的有益效果是：

1、利用电流检测电路，实现电流大于阈值后10μs进行关闭负载电源，同时可以调整电阻R4的值精确的设定电流的阈值，控制场效应管的栅极电压，实现电流阈值精确度高，响应速度快。

2、利用电源电压检测电路，实现当负载把电源电压瞬间拉到很低甚至0V时，电子保险丝电路仍然可以正常工作。

3、利用控制增强型场效应管的栅极电压开关负载的负极，实现电路内阻小，发热量小，价格低，面积小，容易集成。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构框图；

图2是本实用新型的主电路；

图3是本实用新型的电流检测电路；

图4是本实用新型的电压检测电路；

图5是本实用新型的电源电路；

其中：1-主电路；2-电流检测电阻RSENSE；3-开关电路；4-保护电路；5-电流检测电路；6-电压检测电路；7-电源电路；8-控制电路。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

一种电子保险丝电路，如图1所示，包括主电路1和控制电路8，其中主电路1包括直流电源接插件J1、负载接插件J2、电流检测电阻RSENSE 2、开关电路3和保护电路4，直流电源接插件J1、电流检测电阻RSENSE 2、开关电路3和保护电路4依次连接，最后连接负载接插件J2，直流电源通过直流电源接插件J1接入电路，负载通过负载接插件J2接入电路。控制电路8包括电流检测电路5、电压检测电路6和电源电路7，电源电路7给电流检测电路5和电压检测电路6供电。电流检测电路5与电流检测电阻RSENSE 2、电源电路7和开关电路3相连，电流检测电路5检测到流过电流检测电阻RSENSE 2的电流过大后控制开关电路3断开。电压检测电路6分别与直流电源、电源电路7和开关电路3相连，电压检测电路6检测到直流电源电压过低控制开关电路3断开。实现负载电流超出设定值时能够快速断开负载，且过流时的电压降低到时也能正常快速断开负载。

如图2所示，主电路1中的开关电路3采用场效应管Q1，具体采用N沟道增强型金氧半场效晶体管，该类场效应管一般包括栅极、源极和漏极。当栅极电压比源极电压高于一定阈值时，漏极和源极之间完全导通；当栅极电压和源极电压相等时，漏极和源极不导通。保护电路4包括二极管D1、二极管D2、二极管D3，二极管D1采用TVS二极管，二极管D2和二极管D3均采用续流二极管。直流电源正极通过二极管D1接地；二极管D2一端接电源正极，一端接场效应管漏极；二极管D3一端与负载J2相连，一端接地。保护电路4能够保护场效应管Q1，防止感性负载产生的感应电压而造成场效应管Q1的损坏，二极管D2、二极管D3保护场效应管Q1的漏极。电流检测电阻RSENSE 2检测流经负载的电流，将流经负载的电流转换为电压。根据场效应管Q1的栅极电压连通或者断开输入电源的负极和负载的负极。

如图3所示，本实用新型中的电流检测电路5包括滤波电路、电平转换电路、电流检测芯片U1及外围电路。电流检测芯片U1采用型号为INA300-Q1的汽车级过流保护、电流感测比较器芯片，该芯片是德州仪器 (TI)的电流感测芯片，其最大特点是响应时间快，仅为10μs，精度高，偏移电压漂移仅为0.5μV/℃，以上特点可以为本实用新型提供持续、可靠的信号。外围电路包括电阻R4、电阻R2、电容C1，电压VCC_5V经过电容C1滤波后接电流检测芯片U1的9脚，给电流检测芯片U1供电。电流检测芯片U1的6脚通过电阻R2上拉至电压VCC_5V，电流检测芯片U1的3脚通过电阻R4接地，用于调整最高限制电流的阈值。滤波电路包括电阻R1、电阻R3和电容C2，电流检测电阻RSENSE 2两端的差分电压信号经过电阻R1、电阻R3和电容C3滤波后分别连接到电流检测芯片U1的1脚和2脚。电平转换电路包括三极管Q2、三极管Q3、电阻R5和电阻R6，电流检测芯片U1的5脚与三极管Q2的基极相连，并通过电阻R5连接至电压VCC_5V，三极管Q2的集电极与三极管Q3的的基极相连并上拉至电压VCC_5V，三极管Q3集电极接场效应管Q1的栅极，三极管Q2和三极管Q3的发射极均接地，电流检测芯片U1的5脚发出的控制信号经过三极管Q2和三级管Q3电平从5V转换到10V，最后连接到场效应管Q1的栅极，控制场效应管Q1的关断和连通。

如图4所示，本实用新型中的电压检测电路6包括分压滤波电路、光耦控制电路、光耦电路，分压滤波电路包括稳压管D6、电阻R12、电阻R14和电容C9，光耦控制电路包括三极管Q4和电阻R11，光耦电路包括光耦U4、电阻R7和电阻R8；稳压管D6一端接直流电源，另一端通过电阻R12和R14接地，三极管Q4的基极连接电阻R12和R14的公共连接端并通过电容C9接地，三极管Q4的集电极通过电阻R11接光耦U4的2脚，三极管Q4的发射极接地。光耦U4的1脚和4脚分别接电压VCC_5V和电压VCC_10V，3脚通过电阻R8接地，通过电阻R7接场效应管Q1的栅极。直流电源经过稳压管D6降压、再经过R12、R14和C9分压滤波后连接到Q4的基极，控制Q4集电极的开关；Q4集电极的开关控制光耦U4的开关；光耦U4通过R7连接到场效应管Q1的栅极；通过调整R12和R14的值改变最低电压的阈值；R8用于光耦U4关断时把电压下拉到0V。

如图5所示，本实用新型中的电源电路7包括电源保护滤波电路、DC/DC降压电路和LDO降压电路，电源保护滤波电路包括二极管D4、电容C4和电容C5，二极管D4采用肖特基二极管，直流电源经过二极管D4，经过输入滤波电容C4和电容C5，连接到DC/DC降压电路，二极管D4用于输入电源电压瞬间变低时，电容C4的电压不会突变，保持系统正常运行，而且二极管D4能够防止系统快速掉电。DC/DC降压电路包括DC/DC降压芯片U2和DC/DC滤波电路，DC/DC降压芯片U2的型号是XLSEMI公司的XL7005A，DC/DC滤波电路包括续流二极管D5、功率电感L1、输出滤波电容C6、电容C3、电阻R9和电阻R10，DC/DC降压芯片U2经过续流二极管D5、功率电感L1和输出滤波电容C6，产生电压VCC_10V，电压VCC_10V通过电阻R9和电容C3接DC/DC降压芯片U2的3脚，并通过电阻R10接地。LDO降压电路包括输入滤波电容C7、LDO降压芯片U3和输出滤波电容C8，LDO降压芯片U3是EXAR公司的SPX1117M3-L-5-0，电压VCC_10V经过输入滤波电容C7接LDO降压芯片U3的3脚，LDO降压芯片U3的2脚通过滤波电容C8接地，并产生电压VCC_5V。

本实用新型的工作过程如下：

本实用新型中通过检测输入直流电源的电压和负载的电流，控制场效应管Q1的关断；当输入电源电压大于最低工作电压阈值，而且负载的电流小于最高电流阈值时，场效应管Q1的栅极是10V，场效应管的源极和漏极处于接通的状态，输入电源和负载处于连通状态；当负载的电流大于最高电流阈值时，场效应管的栅极锁住0V，场效应管Q1的源极和漏极锁住在关断的状态，输入电源和负载锁住在断开状态；当输入直流电源电压长时间低于最低工作电压阈值时，场效应管Q1的栅极电压是0V，场效应管的源极和漏极是关断的状态，输入电源和负载是断开状态；最低工作电压阈值可以通过调整电阻R12和电阻R14的阻值进行调节；最高电流阈值可以通过调整电阻R4的阻值进行调节。

Claims (8)

1.一种电子保险丝电路，包括主电路（1）和控制电路（8），并与直流电源连接，其特征在于所述的主电路（1）包括电流检测电阻RSENSE（2）和开关电路（3），直流电源、电流检测电阻RSENSE（2）、开关电路（3）和负载依次连接；控制电路（8）包括电流检测电路（5）和电源电路（7），电流检测电路（5）分别与电源电路（7）、电流检测电阻RSENSE（2）和开关电路（3）连接。

2.根据权利要求1所述的一种电子保险丝电路，其特征在于所述的控制电路（8）还包括电压检测电路（6），电压检测电路（6）分别与直流电源、电源电路（7）和开关电路（3）连接。

3.根据权利要求1所述的一种电子保险丝电路，其特征在于所述的主电路（1）中设有保护电路（4），保护电路（4）分别与开关电路（3）和负载连接。

4.根据权利要求1所述的一种电子保险丝电路，其特征在于所述的开关电路（3）采用场效应管Q1，场效应管Q1的栅极与电流检测电路（5）连接，漏极与负载连接。

5.根据权利要求1所述的一种电子保险丝电路，其特征在于所述的电源电路（7）包括DC/DC降压电路和LDO降压电路，直流电源与DC/DC降压电路连接，DC/DC降压电路与LDO降压电路连接。

6.根据权利要求5所述的一种电子保险丝电路，其特征在于所述的电源电路（7）还包括电源保护滤波电路，电源保护滤波电路一端与直流电源连接，另一端连接DC/DC降压电路。

7.根据权利要求1所述的一种电子保险丝电路，其特征在于所述的电流检测电路（5）包括滤波电路、电平转换电路、电流检测芯片U1及外围电路，外围电路与电流检测芯片U1连接，电流检测电阻RSENSE （2）两端通过滤波电路与电流检测芯片U1连接；电流检测芯片U1通过电平转换电路与开关电路（3）连接。

8.根据权利要求2所述的一种电子保险丝电路，其特征在于所述的电压检测电路（6）包括分压滤波电路、光耦控制电路、光耦电路，分压滤波电路分别与直流电源和光耦控制电路连接，光耦电路分别与光耦控制电路和开关电路（3）连接。