CN217307245U - 一种具有锁存功能的过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有锁存功能的过流保护电路，包括依次连接的反馈控制模块、主控开关模块和电流检测模块，反馈控制模块用于接收电流检测模块的信号并控制主控开关模块的通断，主控开关模块与电源相连并为电流检测模块所在的负载线路供电，且主控开关模块控制电源的通断，电流检测模块用于检测负载线路的电流并将信号传递至反馈控制模块,反馈控制模块与主控开关之间还设置有锁存单元，锁存单元用于锁存电流检测模块输出至反馈控制模块的控制信号；优点是通过三极管基级和发射极的PN结属性加检测电阻来实现过流信号的智能触发，代替成本较高的比较器加微控制器方案，不论从成本，响应时间还是可靠性具有极大的优势。

Description

一种具有锁存功能的过流保护电路

技术领域

本实用新型涉及过流保护领域，具体涉及一种具有锁存功能的过流保护电路。

背景技术

过电流保护是指当电流超过预定最大值时，使保护装置动作的一种保护方式。当流过被保护原件中的电流超过预先整定的某个数值时，保护装置启动，使断路器跳闸或给出报警信号。如果不设置过流保护装置，在一些电路中一旦出现电流因为短路或元器件异常导致电流过大时，容易出现烧坏元器件的情况，尤其是在一些对电流变化反应灵敏的电路，严重时甚至会因电流过大导致火灾事故的发生，因此过流保护电路的设置时有必要的。而现有的过流保护装置对大电流的变化响应较为准确，但对于相对稍小的过电流响应较慢甚至无法检测，这种现象就容易导致只有在短路或电流变化较大的情况下过流保护装置才能起作用，若需要等待电流升至较高后才起作用的话，在电流上高过程中一些对电流反应灵敏的元器件会被击穿烧坏。同时现有的过流保护电路再使用过程中存在分离不可靠现象,即过流保护响应后,控制开关与负载电路的分离不彻底。因此需要一种反应灵敏，且可对控制进行锁存确保断开彻底的过流保护电路。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种使用简单可靠，低成本，低延时，过流阈值可调且过流故障发生时可快速切断负载电源并自动锁存的过流保护电路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有锁存功能的过流保护电路，包括依次连接的反馈控制模块、主控开关模块和电流检测模块，所述的反馈控制模块用于接收电流检测模块的信号并控制主控开关模块的通断，所述的主控开关模块与电源相连并为电流检测模块所在的负载线路供电，且所述主控开关模块控制电源的通断，所述的电流检测模块用于检测负载线路的电流并将信号传递至反馈控制模块,所述的反馈控制模块与主控开关之间还设置有锁存单元，所述的锁存单元用于锁存电流检测模块输出至反馈控制模块的控制信号。

更进一步地，所述的电源包括与正极相连的电源线和与负极相连接的接地线，所述的主控开关包括第一效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的源极与电源线，所述第一场效应管的栅极与第一电阻的一端、第二电阻的一端均相连接，第一电阻的另一端与电源相连接，第二电阻的另一端与第二场效应管的漏极相连接，所述的第二场效应管的源极与接地线相连接，所述第二场效应管的栅极与反馈控制模块相连接，所述第一场效应管的漏极与电流检测模块相连接。

更进一步地，所述的反馈控制模块包括第一三极管，所述的第一三极管的集电极与第二场效应管的栅极极相连接，所述第一三极管的发射极与接地线相连接，所述的第一三极管的集电极还通过第三电阻与电源线相连接，所述第一三极管的基极通过第四电阻与电流检测模块相连接。

更进一步地，所述的电流检测模块包括检测电阻和第二三极管，所述的第二三极管的发射极与检测电阻的一端、第一场效应管的漏极均相连接，第二三极管的基极与检测电阻的另一端相连接，所述检测电阻的另一端还与负载相连接，所述的第二三极管的集电极与第五电阻的一端相连，第五电阻的一端还与第四电阻相连接，第五电阻的另一端与接地线相连接。

更进一步地，所述的锁存单元包括第三三极管和第四三极管，所述的第三三极管的基极与第一三极管的集电极、第二场效应管的栅极均相连接，第三三极管的发射极通过第六电阻与电源线相连接，第三三极管的集电极通过第七电阻与接地线相连接，第四三极管的基极与第三三极管的集电极相连接，第四三极管的发射极与接地线相连接，所述第四三极管的集电极与第三三极管的基极相连接。

本实用新型的优点是通过较少低成本的分立元器件实现快速响应，过流阈值可调的过流保护及自锁功能，可应用于不同场合的不同电流需求。通过三极管基级和发射极的PN 结属性加检测电阻来实现过流信号的智能触发，代替成本较高的比较器加微控制器方案，不论从成本，响应时间还是可靠性具有极大的优势。通过一个简单的检测电阻实现电流检测灵敏性以及过流阈值大小的可调性，代替需要额外的参考电压源及参考电流源、可调性差、应用场景局限的比较器加MCU方案。通过增加自锁模块，可以将电流检测模块检测到的过流信号反馈至反馈控制模块，继而传递至自锁模块将主开关锁定在过流关断状态，从而保障主控开关模块的可靠断开，将负载线路与电源部分彻底断开，有效提高安全性以及可靠性，避免负载线路中电流过大反向作用于电源，导致事故发生。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理框图；

图2为本实用新型的电路连接原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

一种具有锁存功能的过流保护电路，包括依次连接的反馈控制模块、主控开关模块和电流检测模块，反馈控制模块用于接收电流检测模块的信号并控制主控开关模块的通断，主控开关模块与电源相连并为电流检测模块所在的负载线路供电，且所述主控开关模块控制电源的通断，电流检测模块用于检测负载线路的电流并将信号传递至反馈控制模块,反馈控制模块与主控开关之间还设置有锁存单元，锁存单元用于锁存电流检测模块输出至反馈控制模块的控制信号。

上述的电源包括与正极相连的电源线和与负极相连接的接地线，主控开关包括第一效应管和第二场效应管M2，所述第一场效应管M1的源极与电源线，所述第一场效应管M1的栅极与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端均相连接，第一电阻R1的另一端与电源相连接，第二电阻R2的另一端与第二场效应管M2的漏极相连接，第二场效应管M2的源极与接地线相连接，所述第二场效应管M2的栅极与反馈控制模块相连接，所述第一场效应管M1的漏极与电流检测模块的检查电阻的一端相连接。

上述反馈控制模块包括第一三极管Q1，第一三极管Q1的集电极与第二场效应管M2的栅极极相连接，所述第一三极管Q1的发射极与接地线相连接，第一三极管Q1的集电极还通过第三电阻R3与电源线相连接，所述第一三极管Q1的基极通过第四电阻R4与电流检测模块第二三极管Q2的集电极相连接。

上述电流检测模块包括检测电阻R6和第二三极管Q2，第二三极管Q2的发射极与检测电阻R6的一端、第一场效应管M1的漏极均相连接，第二三极管Q2的基极与检测电阻R6的另一端相连接，所述检测电阻R6的另一端还与负载相连接，第二三极管Q2的集电极与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的一端还与第四电阻R4相连接，第五电阻R5的另一端与接地线相连接。

上述锁存单元包括第三三极管Q3和第四三极管Q4，第三三极管Q3的基极与第一三极管Q1的集电极、第二场效应管M2的栅极均相连接，第三三极管Q3的发射极通过第六电阻R6与电源线相连接，第三三极管Q3的集电极通过第七电阻R7与接地线相连接，第四三极管Q4的基极与第三三极管Q3的集电极相连接，第四三极管Q4的发射极与接地线相连接，所述第四三极管Q4的集电极与第三三极管Q3的基极相连接。

本实用新型的电源与主控开关模块之间还设置有滤波电感，滤波电感L1的一端与电源V1相连接，所述滤波电感L1的另一端与第一场效应管M1的源极相连接，所述滤波电感L1的一端通过第一电容C1与接地线相连接，所述滤波电感L1的另一端通过第二电容C2与接地线相连接；通过滤波单元的设置可对电源电压进行优化平稳，有效提高电源的质量，使得电压输出更加平稳，从而降低正常工作情况下与主控电路相连接的负载电路中电流的波动，从而提高电流检测模块的可靠性。

本实用新型的工作原理为：初始正常工作状态时，负载电路的电流正常，检测电阻R6的电压较小，使得第二二极管处于截止状态，此时第一三极管Q1通过第四电阻R4、第五电阻R5直接与接地线相连接，此时第一三极管Q1同样处于截止状态，与此同时，第三三极管Q3的基极通过第三电阻R3与电源线相连接，发射极通过第六电阻R6与电源线相连接，因此第三三极管Q3处于截止状态，第四电阻R4的基极通过第七电阻R7与接地线相连，同样处于截止状态。

初始状态下，第二场效应管M2的栅极通过第三电阻R3与电源线相连电压被上拉至电源电压，第二场效应管M2的栅源极电压大于栅源极门限电压，因此第二场效应管M2的漏极和源极导通；同时第一电阻R1和第二电阻R2进行分压，分压后第一电阻R1的电压作用于第一场效应管M1的栅极，并大于第一场效应管M1的栅源极门限电压，使得第一场效应管M1的漏极和源极导通，电源线通过第一场效应管M1的源极、漏极向外输出电压。

当负载线路出现对地短路或设备故障时，即负载线路中的电流迅速增加时，检测电阻R6两端的压降变大，作用在第二三极管Q2发射极和基极的电压增大，当其压降大于0.7V时，经过反应时间第二三极管Q2进入饱和区导通，此时第五电阻R5两端的电压近似于电源电压；此时通过第四电阻R4与第五电阻R5相连的第一三极管Q1的基极电压增大，此时第一三极管Q1的Vbe将达到0.7V，第一三极管Q1进入饱和区，此时第一三极管Q1导通，第二场效应管M2的栅极将被下拉至地，使得第二场效应管M2进入到截止区域。在第一三极管Q1导通的同时，锁存单元工作，即第三三极管Q3的基极与接地线相连，电压被下拉至地，此时第三三极管Q3的发射极通过第六电阻R6与电源线相连接，使得第三三极管Q3进入饱和区导通，同时由于第六电阻R6、第七电阻R7的分压使得第四三极管Q4的基极电压升高，从而驱使第四三极管Q4导通。当第二场效应管M2进入截止状态头，第一场效应管M1同样进入到截止状态，此时负载线路中的电流负荷迅速降至零，检测电阻R6两端的压降减小，使得第二三极管Q2进入截止状态，进而使得第一三极管Q1的基极通过第四电阻R4、第五电阻R5下拉至接地，第一三极管Q1进入到截止状态；由于锁存单元的响应，此时第三三极管Q3的基极通过第四三极管Q4的集电极和发射极保持接地，第三三极管Q3的发射极通过第六电阻R6与电源线相连接，从而保障第三三极管Q3的导通。与此同时由于第三三极管Q3的导通确保了第四三极管Q4的导通，即相互作用实现信号的自动锁存，从而可靠地保障了第二场效应管M2的栅极与接地线相连接，使得第一场效应管M1的可靠断开，实现过流保护。

以上所述实施例仅为本实用新型的优选实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干的变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有锁存功能的过流保护电路，其特征在于，包括依次连接的反馈控制模块、主控开关模块和电流检测模块，所述的反馈控制模块用于接收电流检测模块的信号并控制主控开关模块的通断，所述的主控开关模块与电源相连并为电流检测模块所在的负载线路供电，且所述主控开关模块控制电源的通断，所述的电流检测模块用于检测负载线路的电流并将信号传递至反馈控制模块,所述的反馈控制模块与主控开关之间还设置有锁存单元，所述的锁存单元用于锁存电流检测模块输出至反馈控制模块的控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种具有锁存功能的过流保护电路，其特征在于，所述的电源包括与正极相连的电源线和与负极相连接的接地线，所述的主控开关包括第一效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的源极与电源线，所述第一场效应管的栅极与第一电阻的一端、第二电阻的一端均相连接，第一电阻的另一端与电源相连接，第二电阻的另一端与第二场效应管的漏极相连接，所述的第二场效应管的源极与接地线相连接，所述第二场效应管的栅极与反馈控制模块相连接，所述第一场效应管的漏极与电流检测模块相连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有锁存功能的过流保护电路，其特征在于，所述的反馈控制模块包括第一三极管，所述的第一三极管的集电极与第二场效应管的栅极极相连接，所述第一三极管的发射极与接地线相连接，所述的第一三极管的集电极还通过第三电阻与电源线相连接，所述第一三极管的基极通过第四电阻与电流检测模块相连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有锁存功能的过流保护电路，其特征在于，所述的电流检测模块包括检测电阻和第二三极管，所述的第二三极管的发射极与检测电阻的一端、第一场效应管的漏极均相连接，第二三极管的基极与检测电阻的另一端相连接，所述检测电阻的另一端还与负载相连接，所述的第二三极管的集电极与第五电阻的一端相连，第五电阻的一端还与第四电阻相连接，第五电阻的另一端与接地线相连接。

5.根据权利要求3所述的一种具有锁存功能的过流保护电路，其特征在于，所述的锁存单元包括第三三极管和第四三极管，所述的第三三极管的基极与第一三极管的集电极、第二场效应管的栅极均相连接，第三三极管的发射极通过第六电阻与电源线相连接，第三三极管的集电极通过第七电阻与接地线相连接，第四三极管的基极与第三三极管的集电极相连接，第四三极管的发射极与接地线相连接，所述第四三极管的集电极与第三三极管的基极相连接。

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