CN219760636U - 一种电源输出限流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源输出限流保护电路，包括：限流保护回路，一端与板载电源输入端连接，另一端与输出电源端连接，输出电源端用以连接外接设备，限流保护回路用以提供高阻抗；正常输出回路，与限流保护回路并联，正常输出回路为低阻抗回路；在第一状态下，外接设备过载或短路，电流从板载电源输入端经过限流保护回路到输出电源端；在第二状态下，外接设备正常运行，电流从板载电源输入端经过正常输出回路到输出电源端；板载电源输入端还连接有过流控制电路的一端，过流控制电路的另一端连接正常输出回路，用以检测外接设备的状态，在外接设备过载或短路的状态下，切断正常输出回路。

Description

一种电源输出限流保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术领域，具体涉及一种电源输出限流保护电路。

背景技术

传统的电机驱动器对外输出电源一般接自恢复保险丝，在实际应用中，当外接设备有异常过电流时，电流流过自恢复保险丝，产生的热量使高分子有机聚合物膨胀，从而使自恢复保险丝的阻抗迅速上升限制电流输出；当异常过电流故障清除后，自恢复保险丝的高分子有机聚合物收缩至原先的形状重新将导电粒子联结起来，导电通道恢复，自恢复保险丝的阻抗又恢复到原来的低阻状态。但是电机驱动器在持续工作或过载运行时，其腔内温度持续升高，在极端的环境温度下，更是加剧了驱动器腔内温度的上升，这时自恢复保险丝受腔内温度的影响阻抗变大，电流输出被限制，这时即使外接设备无异常，由于输出电流被限制也会使其也无法正常工作。

所以目前通常会设置限流保护电路，而电路一般采用运放器或比较器，造成电路成本较高。

为了解决这一问题,中国专利公开了小电流输出限流保护电路(授权公告号CN212435354 U)，该专利技术能够通过两个PNP晶体管和一个电阻即可达到限流保护的目的，但是，将第五电阻位于第三晶体管的连接端处设置为控制端，在需要关闭输出时需将控制端接地，不能对外界设备的状态进行检测，同时也不能根据外接设备的状态做出及时响应。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电源输出限流保护电路，包括：限流保护回路，一端与板载电源输入端连接，另一端与输出电源端连接，所述输出电源端用以连接外接设备，所述限流保护回路用以提供高阻抗；正常输出回路，与所述限流保护回路并联，所述正常输出回路为低阻抗回路；在第一状态下，所述外接设备过载或短路，电流从所述板载电源输入端经过所述限流保护回路到所述输出电源端；在第二状态下，所述外接设备正常运行，电流从所述板载电源输入端经过正常输出回路到所述输出电源端；所述板载电源输入端还连接有过流控制电路的一端，所述过流控制电路的另一端连接所述正常输出回路，用以检测所述外接设备的状态，在所述外接设备过载或短路的状态下，切断所述正常输出回路。

优选的：所述板载电源输入端与所述限流保护回路之间连接有采样电阻R1，所述采样电阻R1串联有电阻R2和电阻R7。

优选的：所述限流保护回路包括多个串并联电阻，与所述采样电阻R1串联。

优选的：所述正常输出回路包括开关管Q2，所述开关管Q2与所述采样电阻R1串联。

优选的：所述开关管Q2的发射极连接所述采样电阻R1，集电极连接所述输出电源端，基极连接所述过流控制电路。

优选的：所述过流控制电路包括控制器MCU、开关管Q3和开光管Q1，所述开光管Q1的发射极连接所述板载电源输入端，基极通过所述电阻R7连接所述输出电源端，集电极连接所述开关管Q3的集电极。

优选的：所述开关管Q3的发射极接地，基极通过电阻R9与所述控制器MCU连接。

优选的：所述开关管Q3的基极还连接有电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端接地。

优选的：所述开关管Q3的集电极和所述开光管Q1的集电极之间连接有电阻R5。

优选的：多个所述串并联电阻包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R3和所述电阻R5并联，所述电阻R4和所述电阻R6并联，所述电阻R3和所述电阻R4串联。

本实用新型的技术效果和优点：

本实用新型提供的一种电源输出限流保护电路，通过限流保护回路一端连接板载电源输入端，另一端连接输出电源端，限流保护回路并联有正常输出回路，在外接设备过载或短路的情况下，电流从限流保护回路经过，限流保护回路的高阻抗起到限流的作用，在外接设备正常运行的情况下，电流从低阻的正常输出回路经过；同时还设置过流控制电路，针对输出短路或过载的情况，有双重保护，响应时间快，可靠性高，当过载或者短路故障移除后，能自动恢复正常输出，无需复位或更换易损器件，大大提高了限流保护电路的可靠性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的电路图。

图中：

1、板载电源输入端；2、限流保护回路；3、输出电源端；4、正常输出回路；5、过流控制电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

请参阅图1，在本实施例中提供一种电源输出限流保护电路，包括：限流保护回路2，一端与板载电源输入端1连接，另一端与输出电源端3连接，输出电源端3用以连接外接设备，限流保护回路2用以提供高阻抗；正常输出回路4，与限流保护回路2并联，正常输出回路4为低阻抗回路；在第一状态下，外接设备过载或短路，电流从板载电源输入端1经过限流保护回路2到输出电源端3，限流保护回路2的高阻抗起到限流的作用；在第二状态下，外接设备正常运行，电流从板载电源输入端1经过正常输出回路4到输出电源端3，在第二状态下，电流流经的回路是低阻抗的；板载电源输入端1还连接有过流控制电路5的一端，过流控制电路5的另一端连接正常输出回路4，用以检测外接设备的状态，在外接设备过载或短路的状态下，切断正常输出回路4，针对输出短路或过载的情况，设计有双重保护，并且响应时间快，可靠性高，当过载或者短路故障移除后，能自动恢复正常输出，无需复位或更换易损器件。

请参阅图2，板载电源输入端1与限流保护回路2之间连接有采样电阻R1，在本实施例中，在第一状态下，电流经过采样电阻R1输出给外接负载，为了减小输出压降，采样电阻R1取值要较小；采样电阻R1串联有电阻R2和电阻R7；限流保护回路2包括多个串并联电阻，与采样电阻R1串联，在本实施例中，多个串并联电阻包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，电阻R3和电阻R5并联，电阻R4和电阻R6并联，电阻R3和电阻R4串联；正常输出回路4包括开关管Q2，开关管Q2与采样电阻R1串联，具体为：开关管Q2的发射极连接采样电阻R1，集电极连接输出电源端3，基极连接过流控制电路5；过流控制电路5包括控制器MCU、开关管Q3和开光管Q1，开光管Q1的发射极连接板载电源输入端1，基极通过电阻R7连接输出电源端3，集电极通过电阻R5连接开关管Q3的集电极，开关管Q3的发射极接地，基极连接电阻R9和电阻R10的一端，电阻R9的另一端与控制器MCU连接，电阻R10的另一端接地。

在本实施例中，开关管Q1、开关管Q2和开关管Q3选用电流较大的功率管，优选为NPN管或PMOS管，且在本实施例中，输出电压范围为+5V～+12V，允许输出最大电流200mA，考虑到设计余量，要求开关管Q1、开关管Q2和开关管Q3的耐压大于30V，承受持续电流大于1A；一般NPN三极管的基极-射极开通门限电压为0.7V，所以为了降低输出压降，采样电阻R1取值很小，同时为了保证在过流或短路的情况下开关管Q1的有效开通，采样电阻R1取值应满足：R1<＝0.7/Iout，采样电阻R1优选阻值为5Ω，另外，为了起到限流的作用，所以电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6取值较大，在串并联后的阻值应满足R<＝Uout/Iout，优选阻值为600Ω。

本实用新型中限流保护回路2的工作原理是：

在第二状态下，外接设备正常运行，控制器MCU输出高电平，开关管Q3开通，输出开关Q2开通，电流经过采样电阻R1和开关管Q2输出给外接设备；此时流经采样电阻R1的电流在正常范围内，采样电阻R1两端的电压一直小于开关管Q1的基极-射极导通门限电压，开关管Q1一直处于关断状态。

在第一状态下，外接设备过载或者发生短路，流经输出开关管Q2和采样电阻R1的电流就会变大，那么采样电阻R1两端的电压就会上升，直至大于开关管Q1的基极-射极导通门限电压，开关管Q1开通；开关管Q1开通后，将开关管Q2的基极拉高，从而关闭开关管Q2，电流从原来从采样电阻R1流向开关管Q2的回路切换至采样电阻R1到限流保护回路2的流路，此时开关管Q2的基极-射极电压小于开通门限电压，开关管Q2处于关断状态，至此电流完全经采样电阻R1和电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6输出给外接设备，由于此时外接设备处于过载或者短路状态。

本实用新型中过流控制电路5的工作原理是：

第二状态下，外接设备正常运行，控制器MCU发出高电平来开通开关管Q3,通过开关管Q3来控制输出开关管Q2的基极，使其能正常输出，当发生过流或短路，即在第一状态下，输出电压降低，当控制器MCU检测到输出电压降低时，控制器MCU控制关闭开关管Q3，通过开关管Q3来关闭输出开关管Q2，从而使电流经采样电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6输出给外接设备。

当外接设备过载或者短路状态移除时，输出点电压和开关管Q1的基极电压将同时抬升，开关管Q1关闭，输出开关管Q2基极再次被拉低，输出开关管Q2开通，输出电流从原来的采样电阻R1到限流保护回路2流路切换回采样电阻R1到正常输出回路4的流路，从而恢复正常输出，过流保护可同时用于过载和短路保护。

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。本实用新型中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种电源输出限流保护电路，其特征在于，包括：

限流保护回路(2)，一端与板载电源输入端(1)连接，另一端与输出电源端(3)连接，所述输出电源端(3)用以连接外接设备，所述限流保护回路(2)用以提供高阻抗；

正常输出回路(4)，与所述限流保护回路(2)并联，所述正常输出回路(4)为低阻抗回路；

在第一状态下，所述外接设备过载或短路，电流从所述板载电源输入端(1)经过所述限流保护回路(2)到所述输出电源端(3)；

在第二状态下，所述外接设备正常运行，电流从所述板载电源输入端(1)经过正常输出回路(4)到所述输出电源端(3)；

所述板载电源输入端(1)还连接有过流控制电路(5)的一端，所述过流控制电路(5)的另一端连接所述正常输出回路(4)，用以检测所述外接设备的状态，在所述外接设备过载或短路的状态下，切断所述正常输出回路(4)。

2.根据权利要求1所述的一种电源输出限流保护电路，其特征在于，所述板载电源输入端(1)与所述限流保护回路(2)之间连接有采样电阻R1，所述采样电阻R1串联有电阻R2和电阻R7。

3.根据权利要求2所述的一种电源输出限流保护电路，其特征在于，所述限流保护回路(2)包括多个串并联电阻，与所述采样电阻R1串联。

4.根据权利要求2所述的一种电源输出限流保护电路，其特征在于，所述正常输出回路(4)包括开关管Q2，所述开关管Q2与所述采样电阻R1串联。

5.根据权利要求4所述的一种电源输出限流保护电路，其特征在于，所述开关管Q2的发射极连接所述采样电阻R1，集电极连接所述输出电源端(3)，基极连接所述过流控制电路(5)。

6.根据权利要求2所述的一种电源输出限流保护电路，其特征在于，所述过流控制电路(5)包括控制器MCU、开关管Q3和开光管Q1，所述开光管Q1的发射极连接所述板载电源输入端(1)，基极通过所述电阻R7连接所述输出电源端(3)，集电极连接所述开关管Q3的集电极。

7.根据权利要求6所述的一种电源输出限流保护电路，其特征在于，所述开关管Q3的发射极接地，基极通过电阻R9与所述控制器MCU连接。

8.根据权利要求7所述的一种电源输出限流保护电路，其特征在于，所述开关管Q3的基极还连接有电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端接地。

9.根据权利要求7所述的一种电源输出限流保护电路，其特征在于，所述开关管Q3的集电极和所述开光管Q1的集电极之间连接有电阻R5。

10.根据权利要求3所述的一种电源输出限流保护电路，其特征在于，多个所述串并联电阻包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R3和所述电阻R5并联，所述电阻R4和所述电阻R6并联，所述电阻R3和所述电阻R4串联。