CN220401419U - 一种限流保护电路及装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及限流保护电路及装置，包括NPN三极管，NPN三极管的C极电连接用电设备，NPN三极管的E极与第一电阻的一端电连接，第一电阻的另一端接地，NPN三极管的B极与第二电阻的一端以及第三电阻的一端电连接，第二电阻的另一端电连接控制NPN三极管通断的控制输出端，第三电阻的另一端与第一电阻背离NPN三极管的E极的一端电连接；限流保护电路还包括监测NPN三极管的C极的电压的电压监测单元；本设计通过实时监测三极管C极电压，依靠电压值来判断接入的电器设备是否出现过载或者短路，当出现过载或者短路时可以及时控制断开三极管，能有效起到保护作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及保护电路技术领域，更具体地说，涉及一种限流保护电路及装置。
背景技术
在许多产品上，都会提供一个可控电源给到用户接一些电器设备，如果该电器设备功率过大或者发生短路时，往往会损坏我们自己的产品。本发明要解决的问题是限制流过用户接入的电器设备的电流，当设备功率过大或者设备电源短路时，能及时地断开电源，以保护我们的产品和用户的设备；
现有的限流保护电路，如图1所示，起限流作用的是PPTC保险丝F2，当接线端子外接的电器设备电流过大后，F2会断开。此设计中电流过大时，断开时间较久，通常为几百毫秒以上；保险管的最大工作电流和过载电流相差较大，中间区域电流不好把控；当触发限流保护后，无法反馈给产品系统；需要一种改善上述问题的限流保护电路。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种限流保护电路，还提供了一种限流保护装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种限流保护电路，其中，包括NPN三极管，所述NPN三极管的C极电连接用电设备，所述NPN三极管的E极与第一电阻的一端电连接，第一电阻的另一端接地，所述NPN三极管的B极与第二电阻的一端以及第三电阻的一端电连接，所述第二电阻的另一端电连接控制所述NPN三极管通断的控制输出端，所述第三电阻的另一端与所述第一电阻背离所述NPN三极管的E极的一端电连接；所述限流保护电路还包括监测所述NPN三极管的C极的电压的电压监测单元。
本实用新型所述的限流保护电路，其中，所述电压监测单元包括进行电压识别的单片机和为单片机的监测端进行分压限流保护的分压限流电路。
本实用新型所述的限流保护电路，其中，所述分压限流电路包括第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述第四电阻的一端与所述NPN三极管的C极电连接，所述第五电阻的一端与所述第一电阻背离所述NPN三极管的E极的一端电连接，所述第四电阻的另一端和所述第五电阻的另一端均与所述第六电阻的一端电连接，所述第六电阻的另一端与所述单片机电连接。
一种限流保护装置，其中，所述限流保护装置上设置有如上述的限流保护电路。
本实用新型的有益效果在于：本设计通过实时监测三极管C极电压，依靠电压值来判断接入的电器设备是否出现过载或者短路，当出现过载或者短路时可以及时控制断开三极管，能有效起到保护作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：
图1是现有限流保护电路电路图；
图2是本实用新型较佳实施例的限流保护电路电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
本实用新型较佳实施例的限流保护电路，如图2所示，包括NPN三极管Q1，NPN三极管Q1的C极电连接用电设备，NPN三极管Q1的E极与第一电阻R37的一端电连接，第一电阻R37的另一端接地，NPN三极管Q1的B极与第二电阻R25的一端以及第三电阻R29的一端电连接，第二电阻R25的另一端电连接控制NPN三极管Q1通断的控制输出端，第三电阻R29的另一端与第一电阻R37背离NPN三极管Q1的E极的一端电连接；限流保护电路还包括监测NPN三极管Q1的C极的电压的电压监测单元。
本申请中，起限流作用的是R25、R37、Q1，假设Q1的hFE为100，“24V控制输出”的高电平为3.3V，则通过接线端子的最大电流I与高电平3.3V的关系为：
(hFE+1)/hFE*I*R37+0.7V+I/hFE*R25＝3.3V；
即(100+1)/100*I*R37+0.7V+I/100*R25＝3.3V；
即I＝(3.3-0.7)/(1.01*R37+R25/100)；
虽然理论上可以实现限流为I，但是当接入电器设备短路时，加载在R37上的电压为UR37＝I*R37，加载在Q1的CE极电压为UCE＝24V-UR37，此时Q1的功率为PQ1＝I*UCE。
通过上述公式计算，短路时PQ1通常会变得很大，正常工作时远远不需要那么大功率的三极管，且大功率三极管价格昂贵。
本设计通过实时监测三极管C极电压，电压判断接入电器设备过载或者短路，从而及时断开三极管；
由于C极电压可能会到达24V，所以需要第四电阻R60、第五电阻R61、第六电阻R20分压限流后才能输入到单片机进行处理，能做到在三极管烧坏前及时断开三极管，则可以选择功率更低的三极管。
假如我们选择的三极管为0.25W，当三极管C极电压大于(I*R37+0.25W/I)时，应及时断开三极管，故限流保护点可设在三极管C极为(I*R37+0.25W/I)。通过单片机定时器，设置每隔一段时间(通常几毫秒)检测一次电压，当“电压检测”的电压大小大于(I*R37+0.25W/I)*R61/(R60+R61)时，立刻置“24V控制输出”为低电平，从而关断三极管，保护外接设备和三极管不被烧坏。从短路(过流)到断开三极管，通常只要几毫秒，通过加大检测频率，可以实现更快断开三极管，达到微秒级别，更能有效起到保护作用。
一种限流保护装置，其中，限流保护装置上设置有如上述的限流保护电路。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种限流保护电路，其特征在于，包括NPN三极管，所述NPN三极管的C极电连接用电设备，所述NPN三极管的E极与第一电阻的一端电连接，第一电阻的另一端接地，所述NPN三极管的B极与第二电阻的一端以及第三电阻的一端电连接，所述第二电阻的另一端电连接控制所述NPN三极管通断的控制输出端，所述第三电阻的另一端与所述第一电阻背离所述NPN三极管的E极的一端电连接；所述限流保护电路还包括监测所述NPN三极管的C极的电压的电压监测单元。
2.根据权利要求1所述的限流保护电路，其特征在于，所述电压监测单元包括进行电压识别的单片机和为单片机的监测端进行分压限流保护的分压限流电路。
3.根据权利要求2所述的限流保护电路，其特征在于，所述分压限流电路包括第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述第四电阻的一端与所述NPN三极管的C极电连接，所述第五电阻的一端与所述第一电阻背离所述NPN三极管的E极的一端电连接，所述第四电阻的另一端和所述第五电阻的另一端均与所述第六电阻的一端电连接，所述第六电阻的另一端与所述单片机电连接。
4.一种限流保护装置，其特征在于，所述限流保护装置上设置有如权利要求1-3任一所述的限流保护电路。
Priority Applications (1)
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2023
- 2023-08-04 CN CN202322090758.6U patent/CN220401419U/zh active Active
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