CN216387198U - 过流检测电路和设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过流检测电路和设备，该过流检测电路包括：供电电路、信号控制电路、信号控制开关、过流指示电路。其中供电电路的输出端连接信号控制开关的输入极，用于向信号控制开关输出负载电流。信号控制电路的输出端连接信号控制开关的控制极，用于向信号控制开关输出控制信号以控制流经信号控制开关的电流大小。过流指示电路的输入端与信号控制开关的输出极连接，用于检测流经信号控制开关的电流，并在流经信号控制开关的电流超过预设电流阈值时输出过流检测信号，该过流检测信号用于指示流经信号控制开关的电流过大。这样就可以基于过流检测信号来判断是否发生过流，从而可以及时地调整控制信号，减小电流，以避免损坏负载或电路中其他组成部分。

Description

过流检测电路和设备

技术领域

本实用新型涉及一种电路，尤其是涉及过流检测电路和设备。

背景技术

实际应用中，常需要使用一定大小的电流来驱动电池阀、继电器、发光二极管等负载。对于不同的负载，所需要使用的电流大小也不一样。

现有技术可通过控制脉冲宽度调制(PWM，Pulse width modulation)信号的频率和占空比，来加大和减小流过负载的电流，如图1所示，使用受控制的PWM 信号来控制场效应管(MOSFET，MOS)的GS(栅极和源极)之间的电压大小，从而控制MOS管的DS(漏极和源极)之间的电流大小，这样便可得到受PWM信号控制大小的电流。这种大小可变的电流可用于驱动电磁阀、继电器、发光二极管等负载。但在加大电流的过程中，无法判断电流是否过大，电流一旦过大(过流)到超过负载的额定工作电流时，就有可能损坏负载或电路中其他组成部分，因此应避免这种情况的发生。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可检测电路中是否存在过流的过流检测电路和设备。

一种过流检测电路，所述过流检测电路包括：供电电路、信号控制电路、信号控制开关、过流指示电路；

所述供电电路的输出端连接所述信号控制开关的输入极，用于向所述信号控制开关输出负载电流；

所述信号控制电路的输出端连接所述信号控制开关的控制极，用于向所述信号控制开关输出控制信号，其中，控制信号用于控制流经所述信号控制开关的电流大小；

所述过流指示电路的输入端与所述信号控制开关的输出极连接，用于检测流经所述信号控制开关的电流，并在流经所述信号控制开关的电流超过预设电流阈值时输出过流检测信号，所述过流检测信号用于指示流经所述信号控制开关的电流超过所述预设电流阈值。

在其中一个实施例中，所述供电电路包括插接件、VCC端、二极管；

所述插接件的第一端与所述VCC端连接，所述插接件的第二端为所述供电电路的输出端；

所述二极管的阴极与所述插接件的第一端连接，所述二极管的阳极与所述插接件的第二端连接。

在其中一个实施例中，所述插接件连接负载。

在其中一个实施例中，所述信号控制电路包括信号输入端、第一电阻、第二电阻，所述信号输入端用于生成控制信号；

所述第一电阻的第一端与所述信号输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地；

所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端的连接点与所述信号控制开关的控制极连接。

在其中一个实施例中，所述过流指示电路包括电流取样模块和滞回比较器；

所述电流取样模块的第一端与所述信号控制开关的输出极连接，所述电流取样模块的第二端接地，用于对流经所述信号控制开关的电流进行采样；

所述滞回比较器的电压输入端与所述电流取样模块的第一端和所述信号控制开关的输出极的连接点连接，所述滞回比较器的电压输出端输出所述过流检测信号，用于检测流经所述电流取样模块的电压，并在流经所述电流取样模块的电压超过预设电压阈值时输出过流检测信号。

在其中一个实施例中，所述电流取样模块包括若干个并联的电流取样电阻。

在其中一个实施例中，所述滞回比较器包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；

所述第三电阻的第一端连接VDD端，所述第三电阻的第二端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端接地；

所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端和所述第五电阻的第一端的连接点连接，所述第四电阻的第二端与所述运算放大器的负向输入端连接。

所述第六电阻的第一端为所述滞回比较器的电压输入端，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端输出所述过流检测信号；

所述运算放大器的正向输入端与所述第六电阻的第二端和所述第七电阻的第一端的连接点连接。

在其中一个实施例中，所述滞回比较器还包括电容；

所述电容的第一端与所述第七电阻的第一端连接，所述电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述信号控制开关为MOS管，所述输入极为所述MOS 管的漏极，所述控制极为所述MOS管的栅极，所述输出极为所述MOS管的源极。

一种过流检测设备，包括负载和如上述的过流检测电路，所述负载和所述过流检测电路连接。

本实用新型提供了一种过流检测电路和设备，该过流检测电路包括：供电电路、信号控制电路、信号控制开关、过流指示电路。其中供电电路的输出端连接信号控制开关的输入极，用于向信号控制开关输出负载电流。信号控制电路的输出端连接信号控制开关的控制极，用于向信号控制开关输出控制信号以控制流经信号控制开关的电流大小。过流指示电路的输入端与信号控制开关的输出极连接，用于检测流经信号控制开关的电流，并在流经信号控制开关的电流超过预设电流阈值时输出过流检测信号，该过流检测信号用于指示流经信号控制开关的电流过大。这样就可以基于过流检测信号来判断是否发生过流，从而可以及时地调整控制信号，减小电流，以避免损坏负载或电路中其他组成部分。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为现有技术中由受控制的PWM信号控制电流大小的电路示意图；

图2为在一实施例中过流检测电路的示意图；

图3为在一实施例中过流检测电路的示意图；

图4为一个具体应用场景中的过流检测电路；

图5为一个实施例中过流检测设备的示意图。

附图标记：过流检测设备010、过流检测电路011、负载012、供电电路100、插接件CN1、二极管D1、信号控制电路200、第一电阻R1、第二电阻R2、信号控制开关300、过流指示电路400、电流取样模块410、运算放大器U1、第三电阻R5、第四电阻R6、第五电阻R7、第六电阻R8、第七电阻R9和电容C1。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在一实施方式中，如图2所示，该过流检测电路包括：供电电路100、信号控制电路200、信号控制开关300和过流指示电路400。参见图5，该过流检测电路011应用于如图5所示的过流检测设备010中，该过流检测设备010中负载012 和过流检测电路011连接，用于检测流经负载012的电流是否超过负载012所能承受的最大电流。

其中，供电电路100的输出端连接信号控制开关300的输入极，用于向信号控制开关300输出负载电流。该负载电流也就是供电电路100连接不同负载时所能输出的电流，该负载可以是电池阀、继电器、发光二极管等。不同的负载所需的负载电流大小不一样，只有当负载电流小于负载所能承受的最大电流时，负载才能正常工作。

信号控制电路200的输出端连接信号控制开关300的控制极，用于向信号控制开关300输出控制信号以控制流经信号控制开关300的电流大小。从而也就调整了流经负载的电流大小，以驱动负载正常工作。

而过流指示电路400的输入端与信号控制开关300的输出极连接，用于检测流经信号控制开关300的电流，并在流经信号控制开关300的电流超过预设电流阈值时输出过流检测信号，该过流检测信号用于指示流经信号控制开关300的电流超过预设电流阈值。也就是说通过过流指示电路400可反馈电路中是否出现过流的状况。

上述该过流检测电路中，供电电路的输出端连接信号控制开关的输入极，用于向信号控制开关输出负载电流。信号控制电路的输出端连接信号控制开关的控制极，用于向信号控制开关输出控制信号以控制流经信号控制开关的电流大小。过流指示电路的输入端与信号控制开关的输出极连接，用于检测流经信号控制开关的电流，并在流经信号控制开关的电流超过预设电流阈值时输出过流检测信号，该过流检测信号用于指示流经信号控制开关的电流过大。这样就可以基于过流检测信号来判断是否发生过流，从而可以及时地调整控制信号，减小电流，以避免损坏负载或电路中其他组成部分。

在另一实施方式中，如图3所示，过流检测电路的信号控制开关300选用 MOS管，该MOS管的漏极(D极)与供电电路100的输出端连接，该MOS管的栅极(G极)与信号控制电路200的输出端连接，该MOS管的源极(S极) 与过流指示电路400的输入端连接。因此可以通过调整控制信号的电压大小来调整MOS管的GS之间的电压大小，从而控制MOS管的DS之间的电流大小，最终可得到受控制信号控制大小的电流。

进一步的，如图3所示，该供电电路100包括插接件CN1、VCC端、二极管D1。其中，插接件CN1的第一端与VCC端连接，接入供电电压，插接件CN1 的第二端为供电电路100的输出端，与MOS管的D极连接。该插接件CN1是连接两个有源器件的器件，用于传输电流或信号，可以与电池阀、继电器、发光二极管等负载连接。此外，供电电路100中二极管D1的阴极与插接件CN1的第一端连接，二极管D1的阳极与插接件CN1的第二端连接，二极管D1允许单向导通，在供电电路100中起到整流的作用。

进一步的，如图3所示，信号控制电路200包括信号输入端、第一电阻R1、第二电阻R2。其中第一电阻R1的第一端与信号输入端连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端接地。第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端的连接点与MOS管的G极连接。信号输入端生成PWM控制信号，而接入MOS管G极的电压为第二电阻R2两端的电压，通过增大或减小信号输入端生成的PWM信号的电压，也能同步增大或减小输入MOS管G极的电压，继而控制MOS管的DS之间的电流大小。

进一步的，过流指示电路400包括电流取样模块410和滞回比较器；电流取样模块410的第一端与MOS管的S极连接，电流取样模块410的第二端接地，由于电流取样模块410与MOS管和供电电路100之间为串联关系，因此电流取样模可以对流经MOS管的电流进行采样，而该采样电流的大小也等于供电电路 100输出的负载电流的大小。

具体的来说，电流取样模块410由若干个电阻组成。可以理解的是，随着流过电阻的电流增大，电阻上需要承受的发热功率也增大，而为了尽可能减少取样电阻的发热功耗，将这若干个电阻并联。可以是如图3所示的，将两个电阻并联，也可以是将更多的电阻并联。

滞回比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路，以确定它们之间的大小关系。本实施例中，滞回比较器的电压输入端与电流取样模块410 的第一端和MOS管的S极的连接点连接，从而将流经电流取样模块410的电压输入滞回比较器，与预设电压阈值进行比较。并且滞回比较器的电压输出端可输出过流检测信号，该过流检测信号在流经电流取样模块410的电压超过预设电压阈值时输出。

具体的，如图3所示，该滞回比较器为正向滞回比较器，如果输入的流经电流取样模块410的电压大于预设电压阈值，输出高电平，反之输出低电平。该滞回比较器具体包括运算放大器U1、第三电阻R5、第四电阻R6、第五电阻R7、第六电阻R8和第七电阻R9。其中第三电阻R5的第一端连接VDD端，接入运算放大器U1的工作电压，第三电阻R5的第二端与第五电阻R7的第一端连接，第五电阻R7的第二端接地。第四电阻R6的第一端与第三电阻R5的第二端和第五电阻R7的第一端的连接点连接，第四电阻R6的第二端与运算放大器U1的负向输入端连接。第六电阻R8的第一端为滞回比较器的电压输入端，第六电阻R8 的第二端与第七电阻R9的第一端连接，第七电阻R9的第二端与运算放大器U1 的输出端连接，运算放大器U1的输出端输出过流检测信号。运算放大器U1的正向输入端与第六电阻R8的第二端和第七电阻R9的第一端的连接点连接。此外，该滞回比较器还包括一个电容C1，该电容C1的第一端与第七电阻R9的第一端连接，电容C1的第二端接地。该电容C1通交隔直，能在滞回比较器中起到滤波的作用。

在整个过流检测过程中，首先需设定滞回比较器的正向电压阈值Vth1(其中一个预设电压阈值)，考虑到不同负载所需的电流不同，设定流过负载的最大电流为Imax，根据欧姆定律，Imax和电流取样模块410的总阻值相乘即可得到电流取样模块410两端的最大电压值Vmax，将Vmax设定为出滞回比较器的正向电压阈值Vth1。

当PWM信号控制流经MOS管的电流由小到大变化时，滞回比较器的输入电压Vi也随之增大，当Vi增大到等于滞回比较器的正向电压阈值Vth1时，滞回比较器的输出端，由0V电压翻转为接近滞回比较器供电电压VDD的高电平电压Vout，此时指示流经MOS管的为过流信号。也即表示滞回比较器输出高电平Vout时表示流经MOS管的电流超过负载允许流过的最大电流，实现了过流检测功能。

当滞回比较器输出高电平Vout提示过流时，可以通过减小PWM信号的电压大小，来减小流过MOS管的电流，此时，流入滞回比较器的输入电流Vi随之减小，当Vi减小到滞回比较器的负向电压阈值Vth2(另一个预设电压阈值)时，滞回比较器的输出端，由电压接近比较器供电电压VDD的高电平电压Vout翻转为0V，同时，表明流经MOS管的电流在负载允许的最大电流范围内。其中，该负向电压阈值Vth2为正向电压阈值Vth1的相反值。

对于一般的过流检测电路来说，流过MOS管的电流值在检测阈值附近波动时，输出的过流检测信号就会响应干扰，不停的输出和撤销过流检测信号。而滞回比较器的正向电压阈值Vth1和负向电压阈值Vth2之间的差值为滞回比较器的回差。由于回差的存在，流过MOS管的电流值在检测阈值附近波动范围要超过回差才会被响应，从而使得本过流检测电路具有一定的抗干扰性。

可选的，如图4所示，该图为一个具体应用场景中过流检测电路。其中该供电电路100的VCC端为12V，二极管D1选用1N4007。信号控制电路200中第一电阻R1的阻值为100R、第二电阻R2的阻值为10K。MOS管选用CJ3400A。电流取样模块410内包括两个电阻R3、R4，均选用1206，阻值为2R，误差为 1％。滞回比较器中的运算放大器U1选用LMV321，工作电压VDD为5V。第三电阻R5的阻值为62k、第四电阻R6的阻值为10K、第五电阻R7的阻值为1k、第六电阻R8的阻值为1k，第七电阻R9的阻值为68k。电容C1的容量为100NF。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种过流检测电路，其特征在于，所述过流检测电路包括：供电电路、信号控制电路、信号控制开关和过流指示电路；

所述供电电路的输出端连接所述信号控制开关的输入极，用于向所述信号控制开关输出负载电流；

所述信号控制电路的输出端连接所述信号控制开关的控制极，用于向所述信号控制开关输出控制信号，其中，所述控制信号用于控制流经所述信号控制开关的电流大小；

所述过流指示电路的输入端与所述信号控制开关的输出极连接，用于检测流经所述信号控制开关的电流，并在流经所述信号控制开关的电流超过预设电流阈值时输出过流检测信号，所述过流检测信号用于指示流经所述信号控制开关的电流超过所述预设电流阈值。

2.根据权利要求1所述的过流检测电路，其特征在于，所述供电电路包括插接件、VCC端、二极管；

所述插接件的第一端与所述VCC端连接，所述插接件的第二端为所述供电电路的输出端；

所述二极管的阴极与所述插接件的第一端连接，所述二极管的阳极与所述插接件的第二端连接。

3.根据权利要求2所述的过流检测电路，其特征在于，所述插接件连接负载。

4.根据权利要求1所述的过流检测电路，其特征在于，所述信号控制电路包括信号输入端、第一电阻、第二电阻，所述信号输入端用于生成控制信号；

所述第一电阻的第一端与所述信号输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地；

所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端的连接点与所述信号控制开关的控制极连接。

5.根据权利要求1所述的过流检测电路，其特征在于，所述过流指示电路包括电流取样模块和滞回比较器；

所述电流取样模块的第一端与所述信号控制开关的输出极连接，所述电流取样模块的第二端接地，用于对流经所述信号控制开关的电流进行采样；

所述滞回比较器的电压输入端与所述电流取样模块的第一端和所述信号控制开关的输出极的连接点连接，所述滞回比较器的电压输出端输出所述过流检测信号，用于检测流经所述电流取样模块的电压，并在流经所述电流取样模块的电压超过预设电压阈值时输出过流检测信号。

6.根据权利要求5所述的过流检测电路，其特征在于，所述电流取样模块包括若干个并联的电流取样电阻。

7.根据权利要求5所述的过流检测电路，其特征在于，所述滞回比较器包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；

所述第三电阻的第一端连接VDD端，所述第三电阻的第二端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端接地；

所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端和所述第五电阻的第一端的连接点连接，所述第四电阻的第二端与所述运算放大器的负向输入端连接；

所述第六电阻的第一端为所述滞回比较器的电压输入端，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端输出所述过流检测信号；

所述运算放大器的正向输入端与所述第六电阻的第二端和所述第七电阻的第一端的连接点连接。

8.根据权利要求7所述的过流检测电路，其特征在于，所述滞回比较器还包括电容；

所述电容的第一端与所述第七电阻的第一端连接，所述电容的第二端接地。

9.根据权利要求1所述的过流检测电路，其特征在于，所述信号控制开关为MOS管，所述输入极为所述MOS管的漏极，所述控制极为所述MOS管的栅极，所述输出极为所述MOS管的源极。

10.一种过流检测设备，其特征在于，包括负载和如权利要求1-9任一项所述的过流检测电路，所述负载和所述过流检测电路连接。

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