CN210156904U - 车用电源短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其是一种车用电源短路保护电路，包括第一开关管、第一电阻、第一二极管、第二开关管、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二二极管，第一开关管分别与车用电源和负载连接，第二开关管分别与第一开关管和地端连接，第二开关管的第一端通过第三电阻外接有高电平信号产生端，第三电阻远离第二开关管的一端和第二二极管的阳极顺次串接形成用于截止第二开关管的短路保护通路，并通过第二二极管的阴极旁接于第一开关管和负载的连接通路。本实用新型在以两个开关管以及钳位二极管组合的基础上，增加将电位拉至更低的分压结构，使整体性能更稳定，并以充放电方式启动电路，启动延时短，避免无法导通低阻抗负载的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其是一种车用电源短路保护电路。
背景技术
随着汽车工业的发展，车内用电产品越来越多，如电动天窗、电动中滑门、电动后尾门、摇窗机和摄像头等，给乘客提供了更具有人性化的乘车环境，在增加车内用电产品的同时，车内电器的用电安全必将成为重要的考虑问题；其中尤为显著的问题是短路或过载导致电源或电器烧毁，现有技术方案一般采用保险丝或集成IC电路进行防护，但是保险丝的防护过程具有一定的延迟时间，短路或过载期间容易损坏电路的其他器件，集成IC电路虽然电路结构简单且可靠，但是成本较高。
中国专利(公开号为CN107147071A)公开了一种车用电源短路保护电路，请参照图1所示，包括三端稳压模块、负载电流检测电阻、保护电阻、第一限流电阻、第二限流电阻、第一三极管、第二三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管，负载端短路时，第二三极管处于截止状态，从而第一三极管也处于截止状态；当汽车用电负载处于电路极限参数范围内，第二三极管和第一二极管都工作于各自的状态，输出电压也正常，车用电源短路保护电路具有自恢复功能。该短路保护电路可快速解决负载端短路或过载的问题，但仍存在不足：(1)存在结构性缺陷，若负载为低阻抗负载，电路上电后第二三极管，负载与电阻R3分压不足以使三极管Q2导通，电路一直处于保护状态；(2)若负载前还接有其他容性负载，电源通过电阻R3和二极管D4给负载电容充电，在电容充电到一定电压前电路处于保护状态无法输出。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有车用电源短路保护电路难以在低成本的基础上兼顾快速且不影响控制电路性能地降低电路故障风险的缺陷。
为实现上述目的，本实用新型提供一种车用电源短路保护电路，包括：
第一开关管Q1、第一电阻R1和第一二极管D1，第一开关管Q1的第三端与车用电源连接，第一开关管Q1的第二端通过第一二极管D1与负载连接，第一开关管Q1的第一端通过第一电阻R1与所述车用电源连接；
第二开关管Q2、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二二极管D2，第二开关管Q2的第三端通过第二电阻R2与第一开关管Q1的第一端连接，第二开关管Q2的第二端接地，第二开关管Q2的第一端通过第四电阻R4与其第三端电性连通，第二开关管Q2的第一端通过第三电阻R3外接有高电平信号产生端EN，第三电阻R3远离第二开关管Q2的一端和第二二极管D2的阳极顺次串接形成用于截止第二开关管Q2的短路保护通路，并通过第二二极管D2的阴极旁接于第一开关管Q1和车用电源的连接通路上。
作为优选，第一开关管Q1为PNP型晶体三极管或P通道场效应管，第二开关管Q2为NPN型晶体三极管或N通道场效应管。
进一步的，车用电源短路保护电路还包括第一电容C1、第五电阻R5和第六电阻R6，所述高电平信号产生端EN、第六电阻R6、第一电容C1和第二开关管Q2的第一端顺次串接形成充放导通支路，高电平信号产生端EN还通过第五电阻R5连接于第三电阻R3远离第二开关管Q2的一端上。
进一步的，第三电阻R3和第四电阻R4之间的阻值之比为2:1。
作为优选，高电平信号产生端EN为微处理器。
作为优选，第一开关管Q1的第二端与第一二极管D1的连接通路上串接有自恢复保险管F1。
作为优选，第一二极管D1的阴极旁接有反向接地的第三二极管D3。
本实用新型的有益效果：在以两个开关管以及钳位二极管组合的基础上，增加将电位拉至更低的分压结构，使整体性能更稳定，并以充放电方式启动电路，启动延时短，避免无法导通低阻抗负载的问题。
附图说明
图1：现有技术车用电源短路保护电路的原理示意图。
图2：本实用新型车用电源短路保护电路的原理示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实用新型公开一种车用电源短路保护电路。
请参照图2所示，为本实用新型一较佳实施例，该车用电源短路保护电路包括第一开关管Q1、第一电阻R1和第一二极管D1，第一开关管Q1的第三端与车用电源连接，第一开关管Q1的第二端通过第一二极管D1与负载连接，第一开关管Q1的第一端通过第一电阻R1与车用电源连接；还包括第二开关管Q2、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二二极管D2，第二开关管Q2的第三端通过第二电阻R2与第一开关管Q1的第一端连接，第二开关管Q2的第二端接地，第二开关管Q2的第一端通过第四电阻R4与其第三端电性连通，第二开关管Q2的第一端通过第三电阻R3外接有高电平信号产生端EN，第三电阻R3远离第二开关管Q2的一端和第二二极管D2的阳极顺次串接形成用于截止第二开关管Q2的短路保护通路，并通过第二二极管D2的阴极旁接于第一开关管Q1和车用电源的连接通路上。
需要说明的是，第一开关管Q1可以是PNP型晶体三极管或P通道场效应管，第二开关管Q2为NPN型晶体三极管或N通道场效应管。第一开关管Q1和第二开关管Q2是晶体三极管，第一开关管Q1和第二开关管Q2的第一端可以为基极，第二端可以为集电极，第三端可以为发射极；如果第一开关管Q1和第二开关管Q2是场效应管，第一开关管Q1和第二开关管Q2的第一端可以为栅极，第二端可以为漏极，第三端可以为源极。
为了解决短路保护电路可能导通时间过长或无法导通的情况，还包括第一电容C1、第五电阻R5和第六电阻R6，高电平信号产生端EN、第六电阻R6、第一电容C1和第二开关管Q2的第一端顺次串接形成充放导通支路，高电平信号产生端EN还通过第五电阻R5连接于第三电阻R3远离第二开关管Q2的一端上。具体地，车用电源输入至保护电路后，高电平信号产生端EN总是输出足以让第二开关管Q2导通的高电平信号，高电平信号经充放导通支路后导通第二开关管Q2，实现快速导通短路保护电路的效果。
本车用电源短路保护电路的原理具体为：
车用电源输入且负载正常导通时，高电平信号(本实施例使用微处理器产生高电平信号，微处理器在车用电源输入后工作)通过冲放导通支路导通第二开关管Q2，第一开关管Q1在其第一端为低电平情况下导通，车用电源通过第一开关管Q1输出至负载。
当负载短路时(负载在通电前短路或工作时突然短路)，高电平信号产生端EN通过充放导通支路强制导通第二开关管Q2，此时短路保护电路的输出端电压为0V，负载与其旁侧的第二二极管D2电位差增大，第二二极管D2将第三电阻R3与第五电阻R5的公共节点A点电压拉低至第二开关管Q2导通电压(0.7V)以下，再经过第三电阻R3和第四电阻R4的分压作用下(本实施例中，第三电阻R3和第四电阻R4之间的阻值之比为2:1)，第二三极管的第一端的实际电压只有A点电压的三分之一左右(约为0.23V)，第二三极管的第一端电压值远低于第二三极管的导通电压(大于0.5V或0.7V)，第二开关管Q2截止，第一开关管Q1在其第一端为高电平情况下截止，车用电源无法输出至负载，从第二开关管Q2导通再截止，从而影响第一开关管Q1截止的时间很短(在0.5mS～5mS之间，与第一电容C1的容值相关)，即使在负载通电前短路也不会损坏车载电源，从而起到了快速短路保护的作用。
在上述实施例的基础上，第一开关管Q1的第二端与第一二极管D1的连接通路上串接有自恢复保险管F1，避免负载端过流输入；第一二极管D1的阴极旁接有反向接地的第三二极管D3，其作用是在短路保护电路输出端形成用于泄放过量测试脉冲负压以及感性负载反向自感电动势的泄放回路。
综上所述，本实用新型提供的车用电源短路保护电路在以两个开关管以及钳位二极管组合的基础上，增加将电位拉至更低的分压结构，使整体性能更稳定且成本较低，并以充放电方式启动电路，启动延时短，避免无法导通低阻抗负载的问题，具有进步意义。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种车用电源短路保护电路，其特征在于，包括：
第一开关管Q1、第一电阻R1和第一二极管D1，所述第一开关管Q1的第三端与所述车用电源连接，第一开关管Q1的第二端通过第一二极管D1与负载连接，第一开关管Q1的第一端通过第一电阻R1与所述车用电源连接；
第二开关管Q2、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二二极管D2，所述第二开关管Q2的第三端通过第二电阻R2与第一开关管Q1的第一端连接，第二开关管Q2的第二端接地，第二开关管Q2的第一端通过第四电阻R4与其第三端电性连通，第二开关管Q2的第一端通过第三电阻R3外接有高电平信号产生端EN，第三电阻R3远离第二开关管Q2的一端和第二二极管D2的阳极顺次串接形成用于截止第二开关管Q2的短路保护通路，并通过第二二极管D2的阴极旁接于第一开关管Q1和负载的连接通路上。
2.根据权利要求1所述的车用电源短路保护电路，其特征在于，所述第一开关管Q1为PNP型晶体三极管或P通道场效应管，所述第二开关管Q2为NPN型晶体三极管或N通道场效应管。
3.根据权利要求2所述的车用电源短路保护电路，其特征在于，还包括第一电容C1、第五电阻R5和第六电阻R6，所述高电平信号产生端EN、第六电阻R6、第一电容C1和第二开关管Q2的第一端顺次串接形成充放导通支路，高电平信号产生端EN还通过第五电阻R5连接于第三电阻R3远离第二开关管Q2的一端上。
4.根据权利要求3所述的车用电源短路保护电路，其特征在于，所述第三电阻R3和第四电阻R4之间的阻值之比为2:1。
5.根据权利要求1所述的车用电源短路保护电路，其特征在于，所述高电平信号产生端EN为微处理器。
6.根据权利要求1所述的车用电源短路保护电路，其特征在于，所述第一开关管Q1的第二端与第一二极管D1的连接通路上串接有自恢复保险管F1。
7.根据权利要求1所述的车用电源短路保护电路，其特征在于，所述第一二极管D1的阴极旁接有反向接地的第三二极管D3。
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| CN113595025A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-11-02 | 国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司 | 一种应用于高压取电电源的自恢复保险管自启动电路 |
| TWI818657B (zh) * | 2022-08-03 | 2023-10-11 | 華碩電腦股份有限公司 | 供電電路與具有該供電電路之電子裝置 |
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| CN112952745B (zh) * | 2021-04-16 | 2024-05-14 | 阳光电源股份有限公司 | 一种光伏系统及其短路保护方法和装置、逆变器 |
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