CN214376070U - 一种直流负载电流限幅电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种直流负载电流限幅电路，属于电子技术领域。该电路主要包括稳压芯片U1、运算放大器U2和U3、场效应管Q1和可调电阻RV1。运算放大器U2组成反相比例放大器，放大负载电流取样电阻送来的电压信号，运算放大器U3组成电压比较器，输出电压控制场效应管Q1的导通程度，最终控制场效应管Q1输出电压值，以限制直流负载电流不超过设定安全值。使用本实用新型，当负载异常时，其限制负载电流在设定安全值，而非断开负载供电，既保护了电源和负载，又保证了负载供电的连续性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直流负载电流限幅电路，属于电子技术领域。
背景技术
为了避免负载异常引发电源的元器件过流损坏，直流电源产品通常安装有负载过流保护电路，其一旦检测到负载过流，能自动断开负载的供电，以保护电源自身。但大多负载过流保护电路，一旦保护电路进入负载过流保护状态，即使负载已恢复正常，保护电路也不能恢复向负载供电。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提出一种直流负载电流限幅电路，当负载异常时，其限制负载电流在设定安全值，而非断开负载供电，既保护了电源和负载，又保证了负载供电的连续性。
具体技术方案如下：
一种直流负载电流限幅电路，该电路包括稳压芯片U1、运算放大器U2和U3、场效应管Q1、可调电阻RV1、电阻R1～R6、电源输出端口Vo+和Vo-，其中稳压芯片U1采用集成稳压芯片LM7806，其VI端接电源+VCC，GND端接地，VO端接运算放大器U2的正供电端、可调电阻RV1的一固定端、电阻R2和R3的一端；运算放大器U2采用OP07集成运算放大器，其负供电端接地，正相输入端接电阻R2的另一端和电阻R1的一端，反相输入端接电阻R3的另一端、电阻R4和R5的一端，输出端接电阻R5的另一端和运算放大器U3的反相输入端，电阻R1的另一端接地；运算放大器U3采用LM358集成运算放大器，其正供电端接电源+VCC，负供电端接地，正相输入端接可调电阻RV1的移动端，输出端接场效应管Q1的栅极，可调电阻RV1的另一固定端接地；场效应管Q1采用大功率PMOS管，其源极接电源+VCC，漏极接电源输出端口Vo+，电源输出端口Vo-接电阻R4的另一端和电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地。
本实用新型的有益效果为：提供一种直流负载电流限幅电路，当负载异常时，其限制负载电流在设定安全值，而非断开负载供电，既保护了电源和负载，又保证了负载供电的连续性。
附图说明
图1为本实用新型的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，一种直流负载电流限幅电路，该电路包括稳压芯片U1、运算放大器U2和U3、场效应管Q1、可调电阻RV1、电阻R1～R6、电源输出端口Vo+和Vo-，其中稳压芯片U1采用集成稳压芯片LM7806，其VI端接电源+VCC，GND端接地，VO端接运算放大器U2的正供电端、可调电阻RV1的一固定端、电阻R2和R3的一端；运算放大器U2采用OP07集成运算放大器，其负供电端接地，正相输入端接电阻R2的另一端和电阻R1的一端，反相输入端接电阻R3的另一端、电阻R4和R5的一端，输出端接电阻R5的另一端和运算放大器U3的反相输入端，电阻R1的另一端接地；运算放大器U3采用LM358集成运算放大器，其正供电端接电源+VCC，负供电端接地，正相输入端接可调电阻RV1的移动端，输出端接场效应管Q1的栅极，可调电阻RV1的另一固定端接地；场效应管Q1采用大功率PMOS管，其源极接电源+VCC，漏极接电源输出端口Vo+，电源输出端口Vo-接电阻R4的另一端和电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地。
使用时，直流电源的输出电压接至少电源+VCC，要求供电电压大于+8V，以保证稳压芯片U1稳定输出+6V电压。外接的直流负载RL接于电源输出端口Vo+和Vo-。电阻R6为50毫欧的电流采样电阻，其与直流负载RL串联，其两端电压差VR6正比于直流负载电流IRL的变化。
运算放大器U2负责将电阻R6送来的电压信号进行放大。有3路电压送给运算放大器U2的输入端，第1路为电阻R1和R2分压产生的+3V电压，送至正相输入端，第2路为+6V，经电阻R3送至反相输入端，第3路为电阻R6送来的正比于直流负载变化的电压，经电阻R4送至反相输入端。分别考虑各路输入电压对输出电压的贡献，对第1路+3V电压，运算放大器U2组成正相比例放大器，放大倍数为
对第2路和第3路电压，运算放大器U2组成反相比例放大器，放大倍数为分别等于
和
都为10倍。利用叠加定理，综合3路输入电压对输出电压的贡献，运算放大器U2的输出电压：
Vo＝3×21-6×10-VR6×10＝3-10×VR6＝3-10×R6×IRL＝3-10×0.05×IRL＝3-0.5×IRL
第1路+3V电压和第2路+6V电压的作用是使运算放大器U2的正相输入端、反相输入端和输出端的直流工作电压提升至+3V，以保证单电源供电下运算放大器U2工作于线性区。由式Vo＝3-0.5×IRL知，当直流负载电流IRL为0时，运算放大器U2输出电压Vo为+3V，而随着直流负载电流IRL上升，Vo则下降，当IRL＝1A时，Vo＝+2.5V。
运算放大器U3组成电压比较器，正相输入端接参考电压Vref，调节可调电阻RV1，可调节参考电压Vref的大小，反相输入端接运算放大器U2的输出电压Vo，输出端送出电压控制场效应管Q1的导通。
以设定安全值为1A为例，来说明电路工作过程。断开负载，通电，调节可调电阻RV1，使参考电压Vref＝+2.5V。接上负载，当负载较轻时，负载电流IRL小于1A，运算放大器U2输出电压Vo大于+2.5V，运算放大器U3的正相输入端电压低于反相输入端电压，运算放大器U3工作于非线性区，其输出低电平(约0V)，场效应管Q1饱和导通，直流负载RL获得正常供电。当负载异常(负载RL阻值变小)导致负载电流IRL逼近1A时，运算放大器U2输出电压Vo逼近+2.5V，运算放大器U3的净输入电压(正相输入端电压与反相输入端电压之差)逼近0V，使运算放大器U3进入线性放大区，其输出电压上升，使场效应管Q1由饱和区退回线性放大区，使场效应管Q1漏极输出电压下降，限制负载RL的电流继续上升，如此负反馈，使负载电流限制于1A以内。
Claims (1)
1.一种直流负载电流限幅电路，其特征是：该电路包括稳压芯片U1、运算放大器U2和U3、场效应管Q1、可调电阻RV1、电阻R1～R6、电源输出端口Vo+和Vo-，其中稳压芯片U1采用集成稳压芯片LM7806，其VI端接电源+VCC，GND端接地，VO端接运算放大器U2的正供电端、可调电阻RV1的一固定端、电阻R2和R3的一端；运算放大器U2采用OP07集成运算放大器，其负供电端接地，正相输入端接电阻R2的另一端和电阻R1的一端，反相输入端接电阻R3的另一端、电阻R4和R5的一端，输出端接电阻R5的另一端和运算放大器U3的反相输入端，电阻R1的另一端接地；运算放大器U3采用LM358集成运算放大器，其正供电端接电源+VCC，负供电端接地，正相输入端接可调电阻RV1的移动端，输出端接场效应管Q1的栅极，可调电阻RV1的另一固定端接地；场效应管Q1采用大功率PMOS管，其源极接电源+VCC，漏极接电源输出端口Vo+，电源输出端口Vo-接电阻R4的另一端和电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地。
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