CN218648566U - 一种带有过压过流保护的软启动模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于红外热像仪的带有过压过流保护的软启动模块，本模块串接在红外热像仪的供电电源上，红外热像仪的供电电源连接到本模块的电源输入端，本模块的电源输出端连接到红外热像仪的电源输入接口。本模块内部含有过压、过流保护的软启动电路，保护红外热像仪不会因为过压、过流而损坏，内部的软开关电路可以避免红外热像仪在上电瞬间产生浪涌电流，不会造成系统中其它设备的复位、重启、死机等，减少对系统中其它设备的影响。

Description

一种带有过压过流保护的软启动模块

技术领域

本实用新型涉及供电保护领域，具体是一种带有过压过流保护的软启动模块，具体可应用于红外热成像机芯的保护。

背景技术

由于红外热像仪内部都含有红外热成像机芯，这种热成像机芯的价格都较为昂贵，如果输入电压超过其允许的最大电压，会造成热成像机芯的不可逆损坏。另一方面，如果热像仪出现故障时不能及时断开电源的话，也会造成热成像机芯的烧毁，导致巨大的经济损失。另外，由于红外热像仪内部含有电机的驱动电路，这种情况下往往采用容值较大的电解电容，导致容性较高，上电瞬间会产生大的浪涌电流，会造成系统中其它设备的复位、重启，严重时会导致其它设备的死机。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种用于红外热像仪的带有过压过流保护的软启动模块，一方面可以在过压、过流的情况下对红外热像仪提供保护，另一方面可以避免红外热像仪上电瞬间产生大的浪涌电流，减少红外热像仪对系统中其它设备的影响。

为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种带有过压过流保护的软启动模块，包括过压检测及MOS管开关电路、MOS管软开关电路、电流采集及电压放大电路、电压比较电路和逻辑自锁控制电路，过压检测及MOS管开关电路与电源输入相连，MOS管软开关电路连接于过压检测及MOS管开关电路与输出电源之间，电流采集及电压放大电路与输出电源相连，用于采集输出电源线上的电流，电压比较电路与电流采集及电压放大电路相连，电压比较电路的输出端与逻辑自锁控制电路输入端相连，逻辑自锁控制电路连接MOS管软开关电路。

进一步的，过压检测及MOS管开关电路包括电阻R1、稳压二极管D1、三极管Q4、MOS管Q1，输入电源分为三路，一路经电阻R1、稳压二极管D1接地，稳压二极管D1的正极接地、负极接电阻R1，一路经电阻R1、电阻R5连接至三极管Q4的基极，一路连接至三极管Q4的发射极和MOS管Q1的源极，三极管Q4的集电极连接MOS管Q1的栅极并通过电阻R7接地，MOS管Q1的漏极连接至MOS软开关电路。

电流采集及电压放大电路包括采样电阻R16、电阻R14、电阻R15、电阻R18、运放U3，采样电阻R16用于采集电源输出的电流，经过R16后转换为电压，采样电阻R16一端连接电源输出并经电阻R14连接至运放U3的正相输入端，采样电阻R16另一端接地，电阻R15一端接地，电阻R15另一端连接至运放U3的反相输入端，电阻R18连接于U3的反相输入端与输出端之间，运放U3的输出端连接至电压比较电路的输入端。

进一步的，电压比较电路包括电阻R17、电阻R19、电压比较器U2，电压比较器U2的正相输入端连接运放U3的输出端，电阻R17、电阻R19串联在电源VCC与地之间，电阻R17、电阻R19之间的接点连接至电压比较器U2的反相输入端，电压比较U2的输出端连接逻辑自锁控制电路。

进一步的，逻辑自锁控制电路包括电阻R11、三极管Q5、电阻R4、电阻R6、三极管Q3、电阻R10、光电耦合器U1，电压比较器U2的输出端经电阻R11连接至三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极经电阻R4连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接电源VCC，三极管Q3的集电极经电阻R10连接至光电耦合器U1的输入端1，电阻R6连接在三极管Q5的基极与三极管Q3的集电极之间，光耦耦合器U1的输入端2、三极管Q5的发射极接地，光电耦合器的输出端3接地，光电耦合器的输出端4连接MOS管软开关电路。

进一步的，MOS管软开关电路包括电阻R8、电阻R12、电阻R3、电阻R9、三极管Q6、电容C1、MOS管Q2，电源VCC经电阻R8连接至光电耦合器U1的输出端4，光电耦合器U1的输出端4又经过电阻R12连接至三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极经电阻R9、R3连接至MOS管Q2的源极，电阻R9、R3之间的接点连接至MOS管Q2的栅极， MOS管的漏极连接输出电源，电容C1连接在MOS管Q2的栅极与源极之间。

进一步的，本模块用于红外热像仪。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种用于红外热像仪的带有过压过流保护的软启动模块，一方面可以在过压、过流的情况下对红外热像仪提供保护，另一方面可以避免红外热像仪上电瞬间产生大的浪涌电流，减少红外热像仪对系统中其它设备的影响。本实用新型大部分元器件采用分立器件搭建，方案简单可靠，成本较低。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本实用新型所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做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。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

实施例1

本实施例公开一种用于红外热像仪的带有过压过流保护的软启动模块，如图1所示，电源输入端、过压检测及MOS管开关电路、电流采集及电压放大电路、电压比较电路、逻辑自锁控制电路、MOS管软开关电路、电源输出端。

电源输入端用于连接到红外热像仪的外部供电电源；

过压检测及MOS管开关电路用于检测输入电压是否超过电压设置值，超过设置值时，通过MOS管断开输入电源，从而保护红外热像仪；

电流采集及电压放大电路用于采集输出电源线上的电流，再将采集的电流转换为电压，再进行电压值的放大；

电压比较电路用于判断电压是否超过设定的参考值，进而控制后级的逻辑自锁控制电路；

逻辑自锁控制电路用于控制后级的MOS管软开关电路，并且具有自锁功能。当热像仪发生过流时，后级MOS管会切断电源输出，由于电路有自锁功能，能避免切断电源之后电路再次工作，只有当用户排除过流故障且重新上电后，电源才会正常输出。

MOS管软开关电路采用P沟道MOS管，一方面用于控制在过流时断开输出电源，另一方面利用MOS管控制电流的缓慢上升，防止浪涌冲击电流的产生；

电源输出端用于连接到红外热像仪的电源输入接口，进而给红外热像仪供电。

如图2所示，各电路的结构及工作原理为：

电源输入端为J1，电源输出端为J2。

过压检测及MOS管开关电路包括电阻R1、稳压二极管D1、电阻R5、PNP型三极管Q4、电阻R2、电阻R7、P沟道MOS管Q1。输入电源分为三路，一路经电阻R1、稳压二极管D1接地，稳压二极管D1的正极接地、负极接电阻R1，一路经电阻R1、电阻R5连接至三极管Q4的基极，一路连接至三极管Q4的发射极和MOS管Q1的源极，三极管Q4的集电极连接MOS管Q1的栅极并通过电阻R7接地，MOS管Q1的漏极连接至MOS软开关电路，电阻R2连接在MOS管Q2的源极与三极管Q4的集电极之间。工作原理：当输入电压在正常范围内时，稳压二极管D1没有反向击穿，D1中无电流流过，三极管Q4基极电压与发射极电压相等，三极管Q4不导通，过压检测电路不工作，MOS管Q1正常导通，有电源输出；而当输入过压时，稳压二极管D1导通，三极管Q4基极电压小于发射极电压，三极管Q4导通，MOS管Q1关断，无电源输出，进而保护红外热像仪。

电流采集及电压放大电路包括采样电阻R16、电阻R14、电阻R15、电容C2、电阻R18、运放U3、电容C3。采样电阻R16一端连接电源输出并经电阻R14连接至运放U3的正相输入端，采样电阻R16另一端接地，电阻R15一端接地，电阻R15另一端连接至运放U3的反相输入端，电阻R18连接于U3的反相输入端与输出端之间，运放U3的输出端连接至电压比较电路的输入端，电容C2一端连接运放U3的正相输入端，另一端接地，电容C3一端连接运放U3的输出端，另一端接地。工作原理：采样电阻R16用于采集电源输出的电流，经过R16后转换为电压，由于采样电阻采集的电压较小，采用运放U3将采集后电压进行放大，电压放大倍数为（1+（R18/R15）），通过电阻R18、R15可以灵活的设置电压放大倍数，方便和过流参考电压进行比较。电容C2及C3用于滤除干扰，防止误触发。

电压比较电路包括电阻R17、电阻R19、电压比较器U2、电阻R13、电容C4，电压比较器U2的正相输入端连接运放U3的输出端，电阻R17、电阻R19串联在电源VCC与地之间，电阻R17、电阻R19之间的接点连接至电压比较器U2的反相输入端，电压比较U2的输出端连接逻辑自锁控制电路，电阻 R13一端连接电压比较器U2的输出端，另一端接电源VCC，电容C4一端连接电压比较器U2的输出端，另一端接地。工作原理：电阻R17和R19用来设定过流保护的电压参考值。当过流时，运放U3输出的电压值高于参考值，比较器U2输出高电平，驱动后面的逻辑自锁控制电路导通，进而控制MOS管软开关电路，使MOS管Q2关闭电源输出；不过流时，MOS管Q2正常导通，给红外热像仪供电。

逻辑自锁控制电路包括电阻R11、NPN三极管Q5、电阻R4、电阻R6、PNP三极管Q3、电阻R10、光电耦合器件U1。电压比较器U2的输出端经电阻R11连接至三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极经电阻R4连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接电源VCC，三极管Q3的集电极经电阻R10连接至光电耦合器U1的输入端1，电阻R6连接在三极管Q5的基极与三极管Q3的集电极之间，光耦耦合器U1的输入端2、三极管Q5的发射极接地，光电耦合器的输出端3接地，光电耦合器的输出端4连接MOS管软开关电路。工作原理：当输出过流时，U2输出高电平，三极管Q5、Q3导通，光电耦合器件U1导通，三极管Q6不导通，进而控制MOS管Q2关断电源输出。其中，R11、R4、Q5、R6、Q3构成自锁电路，当过流后Q5、Q3会一直保持导通，后级的MOS管Q2一直处于断开状态，直至用户排除过流故障且重新上电后，Q2才会正常输出电源。

MOS管软开关电路包括电阻R8、电阻R12、电阻R3、电阻R9、NPN三极管Q6、电容C1、P沟道MOS管Q2。电源VCC经电阻R8连接至光电耦合器U1的输出端4，光电耦合器U1的输出端4又经过电阻R12连接至三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极经电阻R9、R3连接至MOS管Q2的源极，电阻R9、R3之间的接点连接至MOS管Q2的栅极， MOS管的漏极连接输出电源，电容C1连接在MOS管Q2的栅极与源极之间。工作原理：当过流时，电压比较电路中的U2输出高电平，逻辑自锁控制电路中的三极管Q5、Q3导通，光电耦合器件U1导通，三极管Q6不导通，MOS管Q2关断电源输出，进而不给红外热像仪供电。其中，电容C1和电阻R9用来平缓电压变化，使得MOS管Q2的栅极和源极的电压缓慢变化，进而使MOS管Q2逐渐导通，控制输出电流的缓慢上升，达到扼制浪涌电流的目的。

本实施例所述模块串接在红外热像仪的供电电源上，红外热像仪的供电电源连接到本模块的电源输入端，本模块的电源输出端连接到红外热像仪的电源输入接口。本模块内部含有过压、过流保护的软启动电路，保护红外热像仪不会因为过压、过流而损坏，内部的软开关电路可以避免红外热像仪在上电瞬间产生浪涌电流，不会造成系统中其它设备的复位、重启、死机等，减少对系统中其它设备的影响。

以上描述的仅是本实用新型的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本实用新型做出的改进和替换，属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有过压过流保护的软启动模块，其特征在于：包括过压检测及MOS管开关电路、MOS管软开关电路、电流采集及电压放大电路、电压比较电路和逻辑自锁控制电路，过压检测及MOS管开关电路与电源输入相连，MOS管软开关电路连接于过压检测及MOS管开关电路与输出电源之间，电流采集及电压放大电路与输出电源相连，用于采集输出电源线上的电流，电压比较电路与电流采集及电压放大电路相连，电压比较电路的输出端与逻辑自锁控制电路输入端相连，逻辑自锁控制电路连接MOS管软开关电路。

2.根据权利要求1所述的带有过压过流保护的软启动模块，其特征在于：过压检测及MOS管开关电路包括电阻R1、稳压二极管D1、三极管Q4、MOS管Q1，输入电源分为三路，一路经电阻R1、稳压二极管D1接地，稳压二极管D1的正极接地、负极接电阻R1，一路经电阻R1、电阻R5连接至三极管Q4的基极，一路连接至三极管Q4的发射极和MOS管Q1的源极，三极管Q4的集电极连接MOS管Q1的栅极并通过电阻R7接地，MOS管Q1的漏极连接至MOS软开关电路。

3.根据权利要求1所述的带有过压过流保护的软启动模块，其特征在于：电流采集及电压放大电路包括采样电阻R16、电阻R14、电阻R15、电阻R18、运放U3，采样电阻R16用于采集电源输出的电流，经过R16后转换为电压，采样电阻R16一端连接电源输出并经电阻R14连接至运放U3的正相输入端，采样电阻R16另一端接地，电阻R15一端接地，电阻R15另一端连接至运放U3的反相输入端，电阻R18连接于U3的反相输入端与输出端之间，运放U3的输出端连接至电压比较电路的输入端。

4.根据权利要求3所述的带有过压过流保护的软启动模块，其特征在于：电压比较电路包括电阻R17、电阻R19、电压比较器U2，电压比较器U2的正相输入端连接运放U3的输出端，电阻R17、电阻R19串联在电源VCC与地之间，电阻R17、电阻R19之间的接点连接至电压比较器U2的反相输入端，电压比较U2的输出端连接逻辑自锁控制电路。

5.根据权利要求4所述的带有过压过流保护的软启动模块，其特征在于：逻辑自锁控制电路包括电阻R11、三极管Q5、电阻R4、电阻R6、三极管Q3、电阻R10、光电耦合器U1，电压比较器U2的输出端经电阻R11连接至三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极经电阻R4连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接电源VCC，三极管Q3的集电极经电阻R10连接至光电耦合器U1的输入端1，电阻R6连接在三极管Q5的基极与三极管Q3的集电极之间，光耦耦合器U1的输入端2、三极管Q5的发射极接地，光电耦合器的输出端3接地，光电耦合器的输出端4连接MOS管软开关电路。

6.根据权利要求5所述的带有过压过流保护的软启动模块，其特征在于：MOS管软开关电路包括电阻R8、电阻R12、电阻R3、电阻R9、三极管Q6、电容C1、MOS管Q2，电源VCC经电阻R8连接至光电耦合器U1的输出端4，光电耦合器U1的输出端4又经过电阻R12连接至三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极经电阻R9、R3连接至MOS管Q2的源极，电阻R9、R3之间的接点连接至MOS管Q2的栅极， MOS管的漏极连接输出电源，电容C1连接在MOS管Q2的栅极与源极之间。

7.根据权利要求1-6任一项所述的带有过压过流保护的软启动模块，其特征在于：本模块用于红外热像仪。

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