CN210780065U - 一种过载保护电路及过载保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及过载保护技术领域，公开了一种过载保护电路及过载保护装置。过载保护电路包括第一开关电路、偏置电路、第二开关电路以及采样电路，采样电路用于为偏置电路提供采样电压，使得偏置电路根据采样电压输出第一偏置电压或第二偏置电压；当偏置电路输出第一偏置电压时，使得第二开关电路工作在关断状态，从而使得第一开关电路工作在导通状态；当偏置电路输出第二偏置电压时，使得第二开关电路工作在导通状态并输出第三偏置电压，从而使得第一开关电路工作在关断状态，以断开所述电流信号的输出回路。本实用新型能够在负载出现过载或短路时及时切断电源与负载之间的电能传输通路，从而提高系统的稳定性和可靠性。

Description

一种过载保护电路及过载保护装置

技术领域

本实用新型涉及过载保护技术领域，特别是涉及一种过载保护电路及过载保护装置。

背景技术

目前，为了应对过载、短路等异常情况，通常在供电电源与负载之间接入熔断器或短路器，然而这些器件在异常消失后不能自动恢复正常工作，恢复正常工作只能通过人工干预来完成，从而影响负载正常工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种过载保护电路及过载保护装置，其能够对过载、短路等异常发生时做出及时反应。

在第一方面，本实用新型实施例提供了一种过载保护电路，包括：

第一开关电路；

采样电路，与所述第一开关电路连接，当所述第一开关电路工作在导通状态时，电压源输出的电流信号依次流经所述第一开关电路与所述采样电路，使得所述采样电路产生采样电压；

偏置电路，与所述采样电路连接，当所述采样电压落入正常电压范围内时，所述偏置电路输出第一偏置电压，当所述采样电压落入异常电压范围内时，所述偏置电路输出第二偏置电压；

第二开关电路，分别与所述偏置电路和所述第一开关电路连接，用于当所述偏置电路输出第一偏置电压时，工作在关断状态，使得所述第一开关电路工作在导通状态；所述第二开关电路还用于当所述偏置电路输出第二偏置电压时，工作在导通状态并输出第三偏置电压，使得所述第一开关电路工作在关断状态，以断开所述电流信号的输出回路。

可选地，所述采样电路包括第一电阻，所述采样电路包括第一电阻，所述第一电阻的一端分别与所述第一开关电路和所述第二开关电路连接，所述第一电阻的另一端接地。

可选地，所述第一开关电路包括一NMOS管，所述NMOS管的源极与所述第一电阻的一端连接，所述NMOS管的漏极用于与电压源连接，所述NMOS管的栅极与所述第二开关电路连接。

可选地，所述第二开关电路包括第二电阻和第一NPN三极管，所述第二电阻的一端用于与外接电源连接，所述第二电阻的另一端与所述第一NPN三极管的集电极、所述第一NPN三极管的基极连接，所述第一NPN三极管的发射极与所述第一电阻的一端连接。

可选地，所述第三开关电路包括第三电阻和第二NPN三极管，所述第三电阻的一端用于与所述外接电源连接，所述第三电阻的另一端与所述第二NPN三极管的集电极连接，所述第二NPN三极管的基极与所述第一NPN三极管的基极连接，所述第二NPN三极管的发射极用于与基准电压电路连接。

可选地，所述第一NPN三极管与所述第二NPN三极管的参数相同。

可选地，所述过载保护电路还包括基准电压电路，所述基准电压电路与所述第二开关电路连接，所述基准电压电路用于向所述第二开关电路提供所述预设基准电压。

可选地，所述基准电压电路包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻的一端用于与所述外接电源连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端接地。

可选地，所述第四电阻和所述第五电阻的阻值是可调的。

在第二方面，本实用新型实施例还提供了一种过载保护装置，包括所述的过载保护电路。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供的过载保护电路中，偏置电路对采样电路产生的电压进行采样，根据采样电压输出第一偏置电压或第二偏置电压，第二开关电路根据第一偏置电压和预设基准电压，使得第一开关电路工作在关断状态，第二开关电路还根据第二偏置电压和预设基准电压，输出第三偏置电压，为第一开关电路提供电压偏置，使得第一开关电路工作在关断状态，以断开所述电流信号的输出回路。本实用新型能够在出现过载、短路等异常情况时及时切断电源与负载之间的电能传输通路，从而提高系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种过载保护电路的原理框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种过载保护电路的结构框图；

图3是本实用新型实施例提供的一种过载保护电路的电路结构图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的一种过载保护电路的原理框图。如图1所示，所述过载保护电路200接在电压源100与负载300之间，在本实施例中，所述电压源100作为一种供电电源，用于为所述负载300提供能满足其正常工作需求的电能，所述过载保护电路200用于控制所述电压源100与所述负载300之间的电能传输通路，其先对所述电压源100流进所述负载300的电流进行采样，判断所述电流是否处于正常范围内，若所述电流出现异常时，迅速做出反应并执行保护动作，断开所述电压源100与所述负载300之间的通路，从而提高系统的稳定性和可靠性。

请参阅图2，图2为本实用新型实施例提供的一种过载保护电路的结构框图。如图2所示，所述过载保护电路200包括第一开关电路210、采样电路220、偏置电路230、基准电压电路240以及第二开关电路250。

其中，所述第一开关电路210、采样电路220、偏置电路230和第二开关电路250依次连接，第二开关电路250还与第一开关电路210连接，基准电压电路240与所述第二开关电路250连接。

具体地，所述第一开关电路210工作在导通状态时，所述电源100输出的电流信号依次流经所述第一开关电路210与所述采样电路220以使得所述采样电路220产生采样电压；

所述偏置电路230用于采样所述采样电压并判断所述采样电压落入正常电压范围内还是落入异常电压范围内，当所述采样电压落入正常电压范围内时，所述偏置电路输出第一偏置电压，当所述采样电压落入异常电压范围内时，所述偏置电路输出第二偏置电压；

所述基准电压电路240用于为所述第二开关电路250提供预设基准电压；

所述第二开关电路250用于根据所述第一偏置电压，工作在关断状态，根据所述第二偏置电压时，工作在导通状态并输出第三偏置电压；

所述第一开关电路210用于根据所述第三偏置电压，由导通状态变为关断状态，以断开所述电流信号的输出回路。

为了详细阐述本实施例，下面结合图3进行阐述，请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供的一种过载保护电路的电路结构图。如图3所示，NMOS管M1作为开关器件，以控制所述电压源100流入所述NMOS管M1的电流；第一电阻R1作为采样电阻，与所述NMOS管M1连接，以产生采样电压；第一NPN三极管Q1用于当所述采样电压落入正常电压范围内时，输出第一偏置电压，用于当所述采样电压落入异常电压范围内时，输出第二偏置电压；基准电压电路通过第四电阻R4和第五电阻R5分压作用产生预设基准电压；第二NPN三极管Q2根据所述预设基准电压和所述第一偏置电压，使得所述NMOS管M1工作在关断状态，所述第二NPN三极管Q2还根据所述预设基准电压和所述第二偏置电压，输出第三偏置电压，使得所述NMOS管M1工作在导通状态，从而控制所述电流的传输。

其中，所述第一NPN三极管Q1与第二NPN三极管Q2的参数是相同的；所述第四电阻R4和所述第五电阻R5的阻值是可调的，以根据具体地工作场合合理地设置所述预设基准电压。

具体地，所述过载保护电路200的工作原理如下：

NMOS管M1导通(正常时)：此时所述电流比较小，即此时所述采样电压落入正常电压范围内，所述第一NPN三极管Q1输出所述第一偏置电压，所述第一偏置电压等于所述采样电压与所述第一NPN三极管Q1的发射结导通压降之和，若使所述第二NPN三极管Q2导通，所述第一偏置电压大于或等于所述预设基准电压与其发射结导通压降之和，由于所述第一NPN三极管Q1与所述第二NPN三极管Q2的参数是相同的，其发射结导通压降近似相等，因此当采样电压落入正常电压范围内时，例如所述采样电压小于所述预设基准电压，由于第一偏置电压小于预设基准电压与其发射结导通压降之和，因此所述第二NPN三极管Q2达不到导通条件而处于关断状态，其集电极电压被上拉至VCC，从而使得所述NMOS管M1达到导通条件而处于正常导通状态；

NMOS管M1由导通变为关断(异常时)：当所述电流达到一定值，即此时所述采样电压落入异常电压范围内，所述第一NPN三极管Q1输出所述第二偏置电压，所述第二偏置电压等于当前所述采样电压与所述第一NPN三极管Q1的发射结导通压降之和，因此当采样电压落入异常电压范围内时，例如所述采样电压大于或等于所述预设基准电压，如前所述，由于第二偏置电压大于或等于预设基准电压与其发射结导通压降之和，因此所述第二NPN三极管Q2达到导通条件而由关断状态变为导通状态并输出第三偏置电压，所述第三偏置电压几乎等于所述预设基准电压，从而使得所述NMOS管M1达不到导通条件而由正常导通状态变为关断状态；

NMOS管M1由关断变为导通(正常时)：当所述电流的值回落，即此时所述采样电压再次落入正常电压范围内，如前所述，所述第二NPN三极管Q2由导通状态变为关断状态，所述NMOS管M1由关断状态变为导通状态；

如此循环往复。

在本实施例中，所述过载保护电路200先对流入所述负载300的电流进行采样并判断所述电流是否处于正常范围内，若所述电流出现异常，迅速做出反应并执行保护动作，断开所述电压源100与所述负载300之间的通路，而当异常消失后，自动恢复所述负载300正常工作。

本实用新型还提供了一种过载保护装置，包括如权利要求1至9所述的过载保护电路，所述过载保护装置连接在电源与负载之间，用于当发生过载、短路等异常情况时，以及时断开所述电源与所述负载之间的电能传输通路。

在本实施例中，由于所述过载保护装置没有采用比较器、AD数模转换器等集成电路器件，仅由分立器件搭建而成，结构简单，成本低，反应速度快，且能够有效地起到过载或短路保护的作用。

最后要说明的是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且在本实用新型的思路下，上述各技术特征继续相互组合，并存在如上所述的本实用新型不同方面的许多其它变化，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种过载保护电路，其特征在于，包括：

第一开关电路；

采样电路，与所述第一开关电路连接，当所述第一开关电路工作在导通状态时，电压源输出的电流信号依次流经所述第一开关电路与所述采样电路，使得所述采样电路产生采样电压；

偏置电路，与所述采样电路连接，当所述采样电压落入正常电压范围内时，所述偏置电路输出第一偏置电压，当所述采样电压落入异常电压范围内时，所述偏置电路输出第二偏置电压；

第二开关电路，分别与所述偏置电路和所述第一开关电路连接，用于当所述偏置电路输出第一偏置电压时，工作在关断状态，使得所述第一开关电路工作在导通状态；所述第二开关电路还用于当所述偏置电路输出第二偏置电压时，工作在导通状态并输出第三偏置电压，使得所述第一开关电路工作在关断状态，以断开所述电流信号的输出回路。

2.根据权利要求1所述的过载保护电路，其特征在于，所述采样电路包括第一电阻，所述第一电阻的一端分别与所述第一开关电路和所述偏置电路连接，所述第一电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的过载保护电路，其特征在于，所述第一开关电路包括一NMOS管，所述NMOS管的源极与所述第一电阻的一端连接，所述NMOS管的漏极用于与电压源连接，所述NMOS管的栅极与所述第二开关电路连接。

4.根据权利要求3所述的过载保护电路，其特征在于，所述偏置电路包括第二电阻和第一NPN三极管，所述第二电阻的一端用于与外接电源连接，所述第二电阻的另一端与所述第一NPN三极管的集电极、所述第一NPN三极管的基极连接，所述第一NPN三极管的发射极与所述第一电阻的一端连接。

5.根据权利要求4所述的过载保护电路，其特征在于，所述第二开关电路包括第三电阻和第二NPN三极管，所述第三电阻的一端用于与所述外接电源连接，所述第三电阻的另一端与所述第二NPN三极管的集电极连接，所述第二NPN三极管的基极与所述第一NPN三极管的基极连接，所述第二NPN三极管的发射极用于与基准电压电路连接。

6.根据权利要求5所述的过载保护电路，其特征在于，所述第一NPN三极管与所述第二NPN三极管的参数相同。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的过载保护电路，其特征在于，所述电路还包括基准电压电路，所述基准电压电路与所述第二开关电路连接，所述基准电压电路用于向所述第二开关电路提供预设基准电压。

8.根据权利要求7所述的过载保护电路，其特征在于，所述基准电压电路包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻的一端用于与外接电源连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端接地。

9.根据权利要求8所述的过载保护电路，其特征在于，所述第四电阻和所述第五电阻的阻值是可调的。

10.一种过载保护装置，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的过载保护电路。

Images