RU2514200C2 - Circuit and method of monitoring load current and fire alarm control device - Google Patents

Circuit and method of monitoring load current and fire alarm control device Download PDF

Info

Publication number
RU2514200C2
RU2514200C2 RU2011101556/07A RU2011101556A RU2514200C2 RU 2514200 C2 RU2514200 C2 RU 2514200C2 RU 2011101556/07 A RU2011101556/07 A RU 2011101556/07A RU 2011101556 A RU2011101556 A RU 2011101556A RU 2514200 C2 RU2514200 C2 RU 2514200C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
circuit
load current
state
current
switch
Prior art date
Application number
RU2011101556/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011101556A (en
Inventor
Фань И
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2011101556A publication Critical patent/RU2011101556A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2514200C2 publication Critical patent/RU2514200C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Operating, Guiding And Securing Of Roll- Type Closing Members (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to a circuit and a method of monitoring load current and a fire alarm control device, wherein the circuit comprises a power source, a load current sensing resistor for monitoring the load current and a main switch for controlling connection and disconnection of the power source and further comprises a bias circuit on a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor for controlling the main switch, an amplifier circuit for converting the value of the load current passing through the load current sensing resistor to a voltage value, an operational circuit for disconnecting the power supply channel and transmitting a signal indicating the state of the load current when the voltage value exceeds a threshold, and a clamping circuit for holding the overload current signal. Once the load current exceeds a predefined threshold, in other words, when there is overload current, the power supply channel of the power source is disconnected, and the state of overload current is blocked for 50 mcs to avoid compromise of normal power supply of internal circuits of the controller.
EFFECT: enabling use to monitor user device load.
14 cl, 9 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области электротехники, более конкретно к схеме и способу контроля нагрузочного тока и устройству управления противопожарной сигнализацией.The invention relates to the field of electrical engineering, more particularly to a circuit and method for monitoring the load current and a fire alarm control device.

Предшествующий уровень техникиState of the art

В устройстве управления противопожарной сигнализацией обычно имеются внутренние схемы для источника питания переменного тока/постоянного тока (AC/DC). Пользовательские устройства для взаимодействия с контроллером, с другой стороны, получают питание от отдельного источника питания, как показано на фиг. 1.The fire alarm control device typically has internal circuits for an AC / DC power supply (AC / DC). User devices for interacting with the controller, on the other hand, receive power from a separate power source, as shown in FIG. one.

Пользователям желательно, чтобы часть тока из источника питания контроллера могла быть использована для их устройств, чтобы избегать необходимости в установке дополнительного источника энергии и экономить затраты (см. фиг. 2). Однако ввиду непредсказуемой нагрузки пользовательских устройств, если по месту отсутствует контроль тока перегрузки, то пользовательское устройство может вызвать перегрузку источника энергии, отрицательно воздействуя на нормальное энергоснабжение схем в контроллере.It is desirable for users that part of the current from the controller’s power source can be used for their devices in order to avoid the need to install an additional energy source and save costs (see Fig. 2). However, due to the unpredictable load of user devices, if there is no overload current control in place, then the user device can cause an overload of the energy source, adversely affecting the normal power supply of the circuits in the controller.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Целью настоящего изобретения является предоставить схему контроля нагрузочного тока, которая может использоваться для контроля состояния нагрузочного тока пользовательских устройств.An object of the present invention is to provide a load current monitoring circuit that can be used to monitor the load current state of user devices.

Для достижения этой цели настоящее изобретение раскрывает схему контроля нагрузочного тока для детектирования упомянутого нагрузочного тока, содержащую источник энергии, резистор восприятия нагрузочного тока для восприятия нагрузочного тока и главный переключатель для управления соединением и разъединением источника энергии и дополнительно содержащуюTo achieve this, the present invention discloses a load current monitoring circuit for detecting said load current, comprising an energy source, a load current sensing resistor for sensing a load current, and a main switch for controlling connection and disconnection of the energy source, and further comprising

схему смещения на полевом транзисторе с МОП-структурой для управления действиями главного переключателя,a bias circuit on a field effect transistor with a MOS structure to control the actions of the main switch,

схему усилителя для преобразования значения нагрузочного тока, проходящего через резистор восприятия нагрузочного тока, в значение напряжения,an amplifier circuit for converting a load current value passing through a load current sensing resistor into a voltage value,

операционную схему для отключения тракта энергопитания схемы и посылки сигнала, указывающего состояние тока перегрузки, когда значение напряжения превышает порог,an operating circuit for shutting off the power path of the circuit and sending a signal indicating the state of the overload current when the voltage value exceeds a threshold,

схему фиксации для удержания сигнала тока перегрузки.a latching circuit for holding an overload current signal.

Предпочтительным образом схема дополнительно содержит схему сброса для сброса схемы в исходное состояние из состояния фиксации тока перегрузки.Preferably, the circuit further comprises a reset circuit for resetting the circuit to its initial state from the overload current holding state.

Предпочтительным образом схема дополнительно содержит схему индикации для указания, находится ли схема в состоянии тока перегрузки.Preferably, the circuit further comprises an indication circuit for indicating whether the circuit is in an overload current state.

Предпочтительным образом схема смещения на полевом транзисторе с МОП-структурой содержит конденсатор связи между источником энергии и главным переключателем, и упомянутая схема смещения на полевом транзисторе с МОП-структурой контролирует действия главного переключателя путем управления напряжением затвора главного переключателя.Preferably, the bias circuit on the MOS field-effect transistor comprises a coupling capacitor between the power source and the main switch, and said bias circuit on the MOS field-effect transistor controls the actions of the main switch by controlling the gate voltage of the main switch.

Предпочтительным образом главный переключатель является Р-канальным мощным полевым транзистором с МОП-структурой или N- канальным мощным полевым транзистором с МОП-структурой.Preferably, the main switch is a P-channel MOSFET or an N-channel MOSFET.

Предпочтительным образом упомянутая схема усилителя содержит операционный усилитель с размахом, равным напряжению питания, для преобразования значения нагрузочного тока в значение напряжения в предопределенном отношении.Advantageously, said amplifier circuit comprises an operational amplifier with a span equal to a supply voltage for converting a load current value into a voltage value in a predetermined ratio.

Предпочтительным образом упомянутая схема фиксации содержит операционный усилитель с размахом, равным напряжению питания, для сравнения значения напряжения с порогом и удерживания состояния тока перегрузки.Advantageously, said latching circuit comprises an operational amplifier with a span equal to the supply voltage, for comparing the voltage value with a threshold and holding the state of the overload current.

Предпочтительным образом упомянутая операционная схема содержит два полевых транзистора с МОП-структурой, которые имеют тот же самый тип канала, что и главный переключатель, и используются для отключения главного переключателя.Advantageously, said operating circuit comprises two MOS field-effect transistors that have the same channel type as the main switch and are used to turn off the main switch.

Предпочтительным образом упомянутая операционная схема дополнительно содержит светодиод (LED), указывающий состояние тока перегрузки, который светится при действии полевого транзистора с МОП-структурой в операционной схеме в случае состояния тока перегрузки.Advantageously, said operating circuit further comprises a light emitting diode (LED) indicating an overload current state that is lit when a field effect transistor with a MOS structure is activated in the operating circuit in case of an overload current condition.

Предпочтительным образом упомянутая схема сброса содержит переключатель 1 и переключатель 2, причем переключатель 1 является задействуемой вручную переключающей кнопкой, или переключателем на полевом транзисторе с МОП-структурой, управляемым логическим уровнем, или твердотельным реле, или оптроном, управляемым контроллером, так что если переключатель 2 электрически соединен с заземлением, переключатель 1 замкнут для сброса схемы; если переключатель 2 соединен перед этим с источником энергии, то переключатель 1 замыкается, чтобы разъединить тракт энергопитания.Advantageously, said reset circuit comprises a switch 1 and a switch 2, the switch 1 being a manually operated switching button, or a switch on a field effect transistor with a MOS structure controlled by a logic level, or a solid state relay, or an optocoupler controlled by a controller, so if switch 2 electrically connected to ground, switch 1 is closed to reset the circuit; if the switch 2 is connected before this to the power source, then the switch 1 is closed to disconnect the power path.

Предпочтительным образом упомянутая схема индикации содержит микроконтроллерное устройство контроля тока перегрузки, чтобы указать, находится ли схема в состоянии тока перегрузки, путем обнаружения изменений в логическом уровне.Advantageously, said display circuit comprises a microcontroller for overload current monitoring to indicate whether the circuit is in an overload current state by detecting changes in a logic level.

Настоящее изобретение также обеспечивает устройство управления противопожарной сигнализацией, содержащее любую их схем контроля тока перегрузки, описанных выше.The present invention also provides a fire alarm control device comprising any of the overload current monitoring circuits described above.

Настоящее изобретение также обеспечивает способ контроля нагрузочного тока для обнаружения события тока перегрузки в схеме, причем способ содержит преобразование нагрузочного тока, проходящего через воспринимающий резистор, в значение напряжения в предопределенном отношении, сравнение значения напряжения с порогом, определение существования состояния тока перегрузки, когда значение напряжения достигает порога, отключение тракта энергопитания и удерживание состояния тока перегрузки.The present invention also provides a load current monitoring method for detecting an overload current event in a circuit, the method comprising converting the load current passing through the sensing resistor into a voltage value in a predetermined ratio, comparing the voltage value with a threshold, determining the existence of an overload current state when the voltage value reaches the threshold, shutting off the power path and holding the state of the overload current.

Предпочтительным образом, если определено существование состояния тока перегрузки, то это состояние указывается посредством LED или устройства контроля тока перегрузки, управляемого микроконтроллером.Advantageously, if the existence of an overload current condition is determined, this state is indicated by an LED or an overload current control device controlled by a microcontroller.

При использовании схемы контроля нагрузочного тока, способа и устройства управления противопожарной сигнализацией, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, так что если только нагрузочный ток превышает предопределенный порог, иными словами, если возникает событие тока перегрузки, то тракт энергоснабжения источника питания будет размыкаться и состояние тока перегрузки будет блокироваться в течение 50 мкс, чтобы избежать компрометации нормального энергоснабжения внутренних схем контроллера.When using the load current monitoring circuit, the fire alarm control method and device according to the embodiments of the present invention, so that if only the load current exceeds a predetermined threshold, in other words, if an overload current event occurs, the power supply path of the power source will open and the overload current condition will be blocked for 50 μs to avoid compromising the normal power supply of the internal circuits of the controller.

Описание чертежейDescription of drawings

Следующие чертежи предназначены только для того, чтобы дать примерное описание и пояснение настоящего изобретения, но не огранивать объем настоящего изобретения.The following drawings are intended only to provide an exemplary description and explanation of the present invention, and not to limit the scope of the present invention.

Фиг. 1 - схематичная диаграмма, показывающая, что пользовательское устройство запитывается от отдельного источника питания, согласно предшествующему уровню техники;FIG. 1 is a schematic diagram showing that a user device is powered from a separate power source according to the prior art;

Фиг. 2 - схематичная диаграмма, показывающая, что пользовательское устройство запитывается схемой контроля нагрузочного тока (встроенной в выходной порт источника питания DC) внутреннего источника питания контроллера противопожарной сигнализации;FIG. 2 is a schematic diagram showing that the user device is powered by a load current monitoring circuit (built into the output port of the DC power source) of the internal power supply of the fire alarm controller;

Фиг. 3 - схематичная диаграмма, показывающая структуру схемы контроля нагрузочного тока, обеспечиваемой настоящим изобретением;FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of a load current monitoring circuit provided by the present invention;

Фиг. 4 - схематичная диаграмма, показывающая структуру другой схемы контроля нагрузочного тока, обеспечиваемой настоящим изобретением;FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of another load current monitoring circuit provided by the present invention;

Фиг. 5 - график формы колебания нагрузочного напряжения и тока в одном сценарии, где питание включено, нагрузка изменяется, и переключатель сброса работает;FIG. 5 is a graph of the waveform of the load voltage and current in one scenario, where the power is on, the load changes, and the reset switch works;

Фиг. 6 - показывает детали части фиг. 5;FIG. 6 shows parts of FIG. 5;

Фиг. 7 - график формы колебания нагрузочного напряжения и тока в другом сценарии, где питание включено, нагрузка изменяется, и переключатель сброса работает;FIG. 7 is a graph of the waveform of the load voltage and current in another scenario, where the power is on, the load changes, and the reset switch works;

Фиг. 8 - график формы колебания нагрузочного напряжения и тока в третьем сценарии согласно изобретению, где питание включено, нагрузка изменяется, и переключатель сброса работает;FIG. 8 is a waveform diagram of a load voltage and current in a third scenario according to the invention, where the power is turned on, the load changes, and the reset switch operates;

Фиг. 9 - блок-схема способа контроля нагрузочного тока, обеспечиваемого настоящим изобретением.FIG. 9 is a flowchart of a method for monitoring a load current provided by the present invention.

Конкретные варианты осуществленияSpecific Embodiments

Чтобы получить ясное понимание технических признаков, целей и результатов настоящего изобретения, ниже описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи.In order to obtain a clear understanding of the technical features, objectives, and results of the present invention, specific embodiments of the present invention are described below with reference to the drawings.

Настоящее изобретение обеспечивает схему контроля нагрузочного тока, которая размыкает тракт энергопитания и блокирует состояние тока перегрузки в течение 50 мкс, после того как нагрузочный ток превышает предопределенный порог, то есть когда возникает событие тока перегрузки. Если необходимо, ток может быть сброшен в исходное состояние для возобновления энергопитания после устранения состояния тока перегрузки. На этапе начального включения питания и сброса источника питания также следует уделить внимание управлению скоростью, с которой напряжение возрастает в течение включения питания.The present invention provides a load current monitoring circuit that opens the power supply path and blocks the state of the overload current for 50 μs after the load current exceeds a predetermined threshold, that is, when an overload current event occurs. If necessary, the current can be reset to restore power after eliminating the condition of the overload current. During the initial power-up phase and resetting the power supply, consideration should also be given to controlling the rate at which the voltage increases during power-up.

Схема контроля нагрузочного тока содержит нагрузки, источник питания, резистор восприятия нагрузочного тока для восприятия нагрузочного тока и главный переключатель для управления соединением и отключением источника энергии и дополнительно содержит схему 1 смещения на полевом транзисторе с МОП-структурой, которая используется для управления действиями главного переключателя путем управления напряжением затвора главного переключателя.The load current control circuit contains loads, a power source, a load current sensing resistor for sensing the load current, and a main switch for controlling the connection and disconnection of the energy source, and further comprises a bias circuit 1 on a field effect transistor with a MOS structure, which is used to control the actions of the main switch by control the shutter voltage of the main switch.

Схема 2 усилителя, которая используется для преобразования значения нагрузочного тока, проходящего через резистор восприятия нагрузочного тока, в значение напряжения, поскольку, в отсутствие усиления, сравнение с порогом было бы более чувствительным к точности и может легко вызвать операционные ошибки ввиду температурного изменения или флуктуации напряжения.Amplifier circuit 2, which is used to convert the value of the load current passing through the load current sensing resistor into a voltage value, since, in the absence of amplification, comparison with a threshold would be more sensitive to accuracy and could easily cause operational errors due to temperature changes or voltage fluctuations .

Операционная схема 3 используется для отключения тракта энергопитания и посылки сигнала, указывающего состояние тока перегрузки, когда значение напряжения превышает порог, и, для настоящего раскрытия, схема, когда такой сигнал состояния появляется, упоминается как схема в «состоянии тока перегрузки».Operational circuit 3 is used to turn off the power path and send a signal indicating the state of the overload current when the voltage value exceeds a threshold, and, for the present disclosure, the circuit when such a state signal appears is referred to as a circuit in the “overload current state”.

Схема 5 фиксации, которая используется для удержания сигнала тока перегрузки посредством положительной обратной связи от операционного усилителя, для цели настоящего раскрытия, такая операция над сигналом тока перегрузки упоминается как «фиксация», и схема в таком состоянии упоминается как схема в «состоянии фиксации» или «состоянии фиксации тока перегрузки».Latch circuit 5, which is used to hold the overload current signal through positive feedback from the operational amplifier, for the purpose of the present disclosure, such an operation on the overload current signal is referred to as “latch”, and the circuit in this state is referred to as a circuit in “latch state” or "State of fixation of the overload current."

Кроме того, схема дополнительно содержит схему 4 сброса, которая используется для сброса схемы в исходное состояние из состояния фиксации, и дополнительно содержит схему 6 индикации, которая используется для информирования микроконтроллера, находится ли схема в состоянии тока перегрузки.In addition, the circuit further comprises a reset circuit 4, which is used to reset the circuit to its initial state from the latching state, and further comprises an indication circuit 6, which is used to inform the microcontroller whether the circuit is in an overload current state.

При этом упомянутая схема 1 смещения на полевом транзисторе с МОП-структурой содержит конденсатор С1 связи между источником V1 энергии и главным переключателем M1.Moreover, the aforementioned bias circuit 1 on a field effect transistor with a MOS structure contains a coupling capacitor C1 between the energy source V1 and the main switch M1.

Причем главный переключатель М1 является Р-канальным мощным полевым транзистором с МОП-структурой или N-канальным мощным полевым транзистором с МОП-структурой.Moreover, the main switch M1 is a P-channel high-power field-effect transistor with a MOS structure or N-channel high-power field-effect transistor with a MOS structure.

При этом упомянутая схема 2 усилителя содержит операционный усилитель U1 с размахом, равным напряжению питания, для преобразования значения нагрузочного тока в значение напряжения в предопределенном отношении.Moreover, said amplifier circuit 2 comprises an operational amplifier U1 with a span equal to a supply voltage for converting a load current value into a voltage value in a predetermined ratio.

При этом упомянутая схема 5 фиксации содержит операционный усилитель U2 с размахом, равным напряжению питания, для сравнения напряжений и блокирования состояния тока перегрузки.Moreover, the said locking circuit 5 comprises an operational amplifier U2 with a span equal to the supply voltage, for comparing the voltages and blocking the state of the overload current.

При этом упомянутая операционная схема 3 содержит два полевых транзистора с МОП-структурой, М2 и М3, которые имеют тот же самый тип канала, что и главный переключатель, и используются для отключения главного переключателя М1 и включения LED D4, индицирующего состояние тока перегрузки.Moreover, the mentioned operating circuit 3 contains two field-effect transistors with a MOS structure, M2 and M3, which have the same channel type as the main switch, and are used to turn off the main switch M1 and turn on LED D4, which indicates the state of the overload current.

При этом упомянутая схема 4 сброса содержит переключатель S1 и переключатель S2, причем переключатель S1 является ручной переключающей кнопкой, или переключателем на полевом транзисторе с МОП-структурой, управляемым логическим уровнем, или твердотельным реле, или оптроном, управляемым микроконтроллером, так что если переключатель S2 электрически соединен с заземлением, переключатель S1 замкнут для сброса схемы; если переключатель S2 соединен перед этим с источником питания, то переключатель S1 замыкается, чтобы отключить тракт энергопитания.Moreover, said reset circuit 4 comprises a switch S1 and a switch S2, the switch S1 being a manual switching button, or a switch on a field effect transistor with a MOS structure controlled by a logic level, or a solid state relay, or an optocoupler controlled by a microcontroller, so that if the switch S2 electrically connected to ground, switch S1 closed to reset the circuit; if switch S2 is previously connected to a power source, switch S1 is closed to shut off the power path.

При этом упомянутая схема 6 индикации содержит микроконтроллерное устройство контроля тока перегрузки для обнаружения состояния тока перегрузки на основе изменений в логическом уровне.At the same time, said indicating circuit 6 comprises a microcontroller device for monitoring the overload current for detecting the state of the overload current based on changes in the logic level.

При этом упомянутая операционная схема 3 содержит LED D4 для индикации состояния тока перегрузки.Moreover, the aforementioned operating circuit 3 contains LED D4 for indicating the state of the overload current.

Как показано на фиг. 3, вариант осуществления схемы согласно настоящему изобретению содержит источник V1 питания, резистор R1 восприятия нагрузочного тока для детектирования тока и соединения с источником V1 питания, главный переключатель М1 для управления соединением и отключением источника питания, и резистор RS2 ненагрузочного смещения, позволяющий избегать плавающего стока М1 в отсутствие нагрузки, и дополнительно содержит схему 1 смещения на полевом транзисторе с МОП-структурой для управления напряжением затвора М1, схему 2 усилителя для преобразования значения нагрузочного тока в пропорциональное значение напряжения, операционную схему 3 для отключения тракта энергопитания и индикации состояния тока перегрузки, схему 4 сброса для сброса из состояния фиксации в исходное состояние, схему 5 фиксации для удержания состояния защиты тока перегрузки, и схему 6 индикации, которая информирует микроконтроллер, находится ли схема в состоянии тока перегрузки. В варианте осуществления главный переключатель М1 может быть Р-канальным мощным полевым транзистором с МОП-структурой или PMOS, или N-канальным мощным полевым транзистором с МОП-структурой или NMOS.As shown in FIG. 3, an embodiment of a circuit according to the present invention comprises a power supply V1, a load current sensing resistor R1 for detecting current and connecting to a power source V1, a main switch M1 for controlling the connection and disconnection of a power source, and a non-bias resistor RS2 to avoid floating drain M1 in the absence of load, and additionally contains a bias circuit 1 on a field effect transistor with a MOS structure for controlling the gate voltage M1, amplifier circuit 2 for converting the load current to a proportional voltage value, an operating circuit 3 for shutting off the power supply path and indicating an overload current state, a reset circuit 4 for resetting from a latching state to an initial state, a latching circuit 5 for holding an overload current protection state, and an indication circuit 6 that informs microcontroller whether the circuit is in a state of overload current. In an embodiment, the main switch M1 may be a P-channel MOSFET or PMOS power transistor, or an MOS power MOS or NOS channel transistor.

Принцип работы схем в соответствии с настоящим изобретением описан ниже со ссылкой на полный вариант осуществления.The principle of operation of the circuits in accordance with the present invention is described below with reference to the full embodiment.

Когда питание включается, конденсатор С1 будет обеспечивать короткозамыкающий путь между затвором и истоком главного переключателя М1, чтобы поддерживать его в замкнутом состоянии. Как только источник питания становится стабильным, конденсатор С1 будет начинать разряжаться через резистор R5, и переключатель М1 источника питания будет плавно включаться. Эта особенность позволяет схеме соединяться с источником питания большой емкости. Обычно этот тип источника питания отличается очень медленной скоростью нарастания напряжения включения питания, например, 1 В/мс. Аналогичным образом, медленная скорость включения питания также позволяет схеме выдерживать большую емкостную нагрузку или холодную нить накала, не вызывая большого импульсного тока включения питания.When the power is turned on, capacitor C1 will provide a short-circuit path between the gate and the source of the main switch M1 to keep it closed. As soon as the power supply becomes stable, capacitor C1 will start to discharge through resistor R5, and the power supply switch M1 will turn on smoothly. This feature allows the circuit to connect to a large capacity power supply. Typically, this type of power supply is characterized by a very slow slew rate of the power-on voltage, for example, 1 V / ms. Similarly, the slow power-on speed also allows the circuit to withstand a large capacitive load or cold filament without causing a large pulsed power-on current.

С помощью операционных усилителей U1 и U2 (операционные усилители характеризуются размахом, равным напряжению питания, и скоростью нарастания выходного напряжения 1 В/мкс) и быстрого действия переключателей М2 и М3 переключатель М1 может быть полностью замкнут в течение 50 мкс от возникновения состояния тока перегрузки.Using operational amplifiers U1 and U2 (operational amplifiers are characterized by a span equal to the supply voltage and a slew rate of the output voltage of 1 V / μs) and the fast action of switches M2 and M3, switch M1 can be fully closed for 50 μs from the occurrence of an overload current condition.

Более конкретно, коллекторное напряжение триода Q1 прямо пропорционально току через М1 и меньше, чем предопределенный порог для R8 и D2 при нормальных условиях. Как только возникает событие тока перегрузки, на выходе операционного усилителя U2 будет создаваться верхнее напряжение размаха. В результате М3 отключается, напряжение затвора М2 снижается посредством R10 для соединения М2, напряжение затвора М1 увеличивается до того же самого уровня, что и напряжение истока, отсюда - отсоединение М1. Таким образом, на основе скорости отклика от входного изменения до выходного изменения U1 и U2, М1 может быть полностью заперт за 50 мкс от возникновения состояния тока перегрузки.More specifically, the collector voltage of the triode Q1 is directly proportional to the current through M1 and less than the predetermined threshold for R8 and D2 under normal conditions. As soon as an overload current event occurs, an overhead voltage will be generated at the output of the operational amplifier U2. As a result, M3 is turned off, the gate voltage M2 is reduced by R10 to connect M2, the gate voltage M1 is increased to the same level as the source voltage, hence the disconnection of M1. Thus, based on the response speed from the input change to the output change U1 and U2, M1 can be completely locked for 50 μs from the occurrence of an overload current condition.

Для питания полевого транзистора с МОП-структурой номинальный импульсный ток за этот период 50 мкс является весьма высоким, например 100А, что будет уменьшать требование для сопротивления резистора RS8 ограничения тока и способствовать снижению выходного импеданса схемы.To supply a MOSFET field-effect transistor, the nominal pulse current for this period of 50 μs is very high, for example, 100A, which will reduce the requirement for the resistance of the RS8 resistor to limit the current and reduce the output impedance of the circuit.

Если переключатель S2 электрически соединен перед этим с заземлением, то, как только исчезает состояние тока перегрузки, состояние фиксации тока перегрузки схемы может быть сброшено в исходное состояние путем замыкания переключателя S1. Переключатель М1 может плавно включаться вновь без перезапуска источника питания. S1 может являться ручной переключающей кнопкой, или переключателем на полевом транзисторе с МОП-структурой, управляемым логическим уровнем, или твердотельным реле, или оптроном, управляемым микроконтроллером. Если сигнал сброса контролируется программируемым таймером, то после устранения состояния тока перегрузки схема может автоматически пытаться выполнить сброс в исходное состояние, чтобы автоматически перезапустить источник питания без какой-либо ручной операции. Если S2 перед этим соединен с источником питания, М1 будет принужден разъединяться, после того как переключатель S1 соединен.If the switch S2 is electrically connected before this to ground, then as soon as the overload current state disappears, the state of holding the overload current of the circuit can be reset by closing the switch S1. The M1 switch can smoothly turn on again without restarting the power source. S1 can be a manual switching button, or a switch on a field effect transistor with a MOS structure controlled by a logic level, or a solid state relay, or an optocoupler controlled by a microcontroller. If the reset signal is controlled by a programmable timer, then after eliminating the overload current condition, the circuit may automatically attempt to reset to its original state to automatically restart the power supply without any manual operation. If S2 is previously connected to the power source, M1 will be forced to disconnect after the switch S1 is connected.

Если в качестве главного переключателя использован PMOS, так что когда сопротивление нагрузки равно 8 Ом, емкость нагрузки равна 300 мкФ, напряжение источника питания увеличивается от 0 В до 24 В со скоростью нарастания напряжения включения питания 1 В/мс. Другой нагрузочный резистор на 8 Ом добавляется при 70 мс, чтобы увеличить нагрузочный ток, приводя к состоянию тока перегрузки. Добавленный последним нагрузочный резистор на 8 Ом выводится из нагрузки при 80 мс, переключатель S1 сброса включается при 90 мс и затем выключается при 100 мс. Короткое замыкание добавляется к нагрузке при 150 мс и затем удаляется при 160 мс. Фиг. 5 является графиком формы колебания напряжения и тока нагрузки, а фиг. 6 является детальным графиком формы колебания в течение короткого замыкания.If PMOS is used as the main switch, so when the load resistance is 8 Ohms, the load capacitance is 300 μF, the voltage of the power supply increases from 0 V to 24 V with a slew rate of 1 V / ms. Another 8 ohm load resistor is added at 70 ms to increase the load current, resulting in an overload current condition. The last 8 ohm terminating resistor added is removed from the load at 80 ms, the reset switch S1 turns on at 90 ms and then turns off at 100 ms. A short circuit is added to the load at 150 ms and then removed at 160 ms. FIG. 5 is a graph of the waveform of the voltage and load current, and FIG. 6 is a detailed waveform diagram of a short circuit.

Аналогичным образом, если в качестве главного переключателя использован PMOS, когда возникает короткое замыкание нагрузки и S2 электрически соединяется с заземлением, напряжение источника питания увеличивается от 0 В до 24 В со скоростью нарастания напряжения включения питания 1 В/мс. Короткое замыкание устраняется с нагрузки, и нагрузочный резистор на 8 Ом и нагрузочная емкость на 300 мкФ добавляются при 100 мс, переключатель S1 сброса включается при 120 мс и затем выключается при 130 мс. Фиг. 7 показывает график формы колебания напряжения и тока нагрузки в этом сценарии.Similarly, if PMOS is used as the main switch, when a short circuit occurs in the load and S2 is electrically connected to ground, the voltage of the power supply increases from 0 V to 24 V at a rate of rise of the supply voltage of 1 V / ms. The short circuit is removed from the load, and an 8 ohm load resistor and 300 μF load capacitance are added at 100 ms, the reset switch S1 turns on at 120 ms and then turns off at 130 ms. FIG. 7 shows a graph of waveforms of voltage and load current in this scenario.

В третьем сценарии нагрузочный резистор на 8 Ом добавляется первым, и затем переключатель S2 соединяется с источником питания на 24 В. Напряжение источника питания увеличивается от 0 В до 24 В со скоростью нарастания напряжения включения питания 1 В/мс, переключатель S1 сброса включается при 80 мс и затем выключается при 100 мс. Фиг. 8 показывает график формы колебания напряжения и тока нагрузки в этом сценарии.In the third scenario, an 8 ohm load resistor is added first, and then switch S2 is connected to a 24 V power supply. The voltage of the power supply increases from 0 V to 24 V with a slew rate of 1 V / ms, the reset switch S1 turns on at 80 ms and then turns off at 100 ms. FIG. 8 shows a graph of the waveform of the voltage and load current in this scenario.

Можно видеть, что, в приведенных выше трех различных сценариях, как только возникает состояние тока перегрузки, тракт энергопитания источника питания будет отключаться, и состояние тока перегрузки будет блокировано в течение 50 мкс состояния тока перегрузки.It can be seen that, in the above three different scenarios, as soon as an overload current condition occurs, the power supply path of the power supply will turn off and the overload current condition will be blocked for 50 μs of the overload current condition.

В другом аспекте LED D4, показанный на фиг. 3, или изменение логического уровня в схеме индикации дает прямую индикацию тока перегрузки, чтобы информировать пользователей, находится ли схема в состоянии защиты от тока перегрузки. Как показано на фиг. 3, когда LED D4 светится, он дает прямую индикацию того, что схема находится в состоянии защиты от тока перегрузки.In another aspect, the LED D4 shown in FIG. 3, or a change in the logic level in the display circuit gives a direct indication of the overload current to inform users whether the circuit is in a state of protection against overload current. As shown in FIG. 3, when LED D4 is lit, it gives a direct indication that the circuit is in a state of protection against overload current.

Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает другой вариант осуществления, как показано на фиг. 4, где главный переключатель М1 является N-канальным мощным полевым транзистором с МОП-структурой или NMOS. Детальный принцип работы, по существу, тот же, что и в схеме, показанной на фиг. 3, так что он не повторяется здесь.The present invention further provides another embodiment, as shown in FIG. 4, where the main switch M1 is an N-channel high-power MOSFET or NMOS transistor. The detailed principle of operation is essentially the same as in the circuit shown in FIG. 3, so that it does not repeat here.

Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает устройство управления противопожарной сигнализацией, содержащее любую из схем контроля нагрузочного тока, описанных выше. Это устройство размыкает тракт источника питания и блокирует состояние тока перегрузки в течение 50 мкс от времени, когда ток перегрузки превышает предопределенный порог, то есть когда возникает состояние тока перегрузки. Если необходимо, схема может также быть сброшена в исходное состояние, чтобы возобновить включение источника питания после устранения состояния тока перегрузки. На этапе начального включения питания и сброса источника питания также следует уделить внимание управлению повышенной скоростью нарастания напряжения включения питания.The present invention further provides a fire alarm control device comprising any of the load current monitoring circuits described above. This device opens the path of the power source and blocks the state of the overload current for 50 μs from the time when the overload current exceeds a predetermined threshold, that is, when the state of the overload current occurs. If necessary, the circuit can also be reset to resume turning on the power source after the overload current condition has been removed. At the stage of initial power-up and reset of the power supply, attention should also be paid to controlling the increased slew rate of the power-on voltage.

В другом аспекте настоящее изобретение также обеспечивает способ обнаружения нагрузочного тока, как показано на фиг. 9, который используется для обнаружения тока перегрузки пользовательских устройств, которые запитываются устройством управления противопожарной сигнализации. Как только источник питания включен (S100a), главный переключатель включается (S100b), нагрузочный ток, проходящий через резистор восприятия, преобразуется в значение напряжения согласно предопределенному отношению (S101), значение напряжения сравнивается с порогом (S102), нормальное состояние источника питания (S103) поддерживается, если значение напряжения меньше, чем пороговое значение, и принимается решение о состоянии тока перегрузки (S104), если значение напряжения достигает порога.In another aspect, the present invention also provides a method for detecting a load current, as shown in FIG. 9, which is used to detect overload current of user devices that are powered by the fire alarm control device. As soon as the power source is turned on (S100a), the main switch is turned on (S100b), the load current passing through the sensing resistor is converted to a voltage value according to a predetermined ratio (S101), the voltage value is compared with a threshold (S102), the normal state of the power source (S103) ) is supported if the voltage value is less than the threshold value, and a decision is made on the state of the overload current (S104) if the voltage value reaches the threshold.

При этом тракт энергопитания размыкается, и состояние тока перегрузки блокируется, если имеет место событие тока перегрузки. Если определено состояние тока перегрузки, то это состояние может указываться (S105) посредством LED или устройства контроля тока перегрузки, управляемого микроконтроллером. Состояние фиксации схемы может быть сброшено в исходное состояние (S106) с помощью переключателя сброса, затем основной переключатель включается (S100b), и нагрузочный ток непрерывно контролируется.In this case, the power supply path opens, and the state of the overload current is blocked if an overload current event occurs. If the state of the overload current is determined, then this state can be indicated (S105) by means of an LED or an overload current control device controlled by the microcontroller. The latching state of the circuit can be reset (S106) using the reset switch, then the main switch is turned on (S100b), and the load current is continuously monitored.

Приведенное выше описание показывает только примерные варианты осуществления настоящего изобретения и не предназначено для ограничения объема защиты изобретения. Любые модификации, эквивалентные подстановки и усовершенствования, выполненные специалистом в данной области техники без отклонения от сущности и принципа изобретения должны входить в объем настоящего изобретения.The above description shows only exemplary embodiments of the present invention and is not intended to limit the scope of protection of the invention. Any modifications, equivalent substitutions and improvements made by a person skilled in the art without deviating from the essence and principle of the invention should be included in the scope of the present invention.

Claims (14)

1. Схема контроля нагрузочного тока для контроля упомянутого нагрузочного тока, содержащая источник энергии, резистор восприятия нагрузочного тока для контроля нагрузочного тока и главный переключатель для управления соединением и разъединением источника энергии и дополнительно содержащая
схему смещения полевого транзистора с МОП-структурой для управления действиями главного переключателя, содержащую конденсатор связи между источником энергии и главным переключателем, обеспечивающий плавное включение главного переключателя,
схему усилителя для преобразования значения нагрузочного тока, проходящего через резистор восприятия нагрузочного тока, в значение напряжения,
операционную схему для отключения тракта энергопитания и посылки сигнала, указывающего состояние тока перегрузки, когда значение напряжения превышает порог,
схему фиксации для удержания сигнала тока перегрузки.
1. A load current monitoring circuit for monitoring said load current, comprising a power source, a load current sensing resistor for monitoring a load current, and a main switch for controlling connection and disconnection of the power source, and further comprising
a bias circuit of a field-effect transistor with a MOS structure for controlling the actions of the main switch, comprising a coupling capacitor between the energy source and the main switch, providing smooth switching on of the main switch,
an amplifier circuit for converting a load current value passing through a load current sensing resistor into a voltage value,
an operating circuit for shutting off the power path and sending a signal indicating the state of the overload current when the voltage value exceeds a threshold,
a latching circuit for holding an overload current signal.
2. Схема по п.1, дополнительно содержащая схему сброса для сброса упомянутой схемы в исходное состояние из состояния фиксации тока перегрузки.2. The circuit according to claim 1, further comprising a reset circuit for resetting said circuit to its initial state from the state of fixation of the overload current. 3. Схема по п.1, дополнительно содержащая схему индикации для указания, находится ли схема в состоянии тока перегрузки.3. The circuit of claim 1, further comprising an indication circuit for indicating whether the circuit is in an overload current state. 4. Схема по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая схема смещения полевого транзистора с МОП-структурой управляет действиями главного переключателя путем управления напряжением затвора главного переключателя.4. The circuit according to claim 1, characterized in that said bias circuit of a field effect transistor with a MOS structure controls the actions of the main switch by controlling the gate voltage of the main switch. 5. Схема по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый главный переключатель является P-канальным мощным полевым транзистором с МОП-структурой или N-канальным мощным полевым транзистором с МОП-структурой.5. The circuit according to claim 1, characterized in that said main switch is a P-channel high-power field-effect transistor with a MOS structure or N-channel high-power field-effect transistor with a MOS structure. 6. Схема по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая схема усилителя содержит операционный усилитель с размахом, равным напряжению питания, для преобразования значения нагрузочного тока в значение напряжения в предопределенном отношении.6. The circuit according to claim 1, characterized in that said amplifier circuit comprises an operational amplifier with a span equal to the supply voltage for converting the load current value into a voltage value in a predetermined ratio. 7. Схема по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая схема фиксации содержит операционный усилитель с размахом, равным напряжению питания, для сравнения значения напряжения с порогом и удерживания состояния тока перегрузки.7. The circuit according to claim 1, characterized in that the said locking circuit comprises an operational amplifier with a span equal to the supply voltage, for comparing the voltage value with a threshold and holding the state of the overload current. 8. Схема по п.5, отличающаяся тем, что упомянутая операционная схема содержит два полевых транзистора с МОП-структурой, которые имеют тот же самый тип канала, что и главный переключатель, и используются для отключения главного переключателя.8. The circuit according to claim 5, characterized in that said operating circuit contains two field effect transistors with a MOS structure, which have the same channel type as the main switch, and are used to turn off the main switch. 9. Схема по п.8, отличающаяся тем, что упомянутая операционная схема дополнительно содержит светодиод, указывающий состояние тока перегрузки, который светится при действии полевого транзистора с МОП-структурой в операционной схеме, когда возникает состояние тока перегрузки.9. The circuit of claim 8, wherein said operating circuit further comprises an LED indicating an overload current state that is lit when a field effect transistor with a MOS structure is activated in the operating circuit when an overload current condition occurs. 10. Схема по п.2, отличающаяся тем, что упомянутая схема сброса содержит переключатель 1 и переключатель 2, причем переключатель 1 является задействуемой вручную переключающей кнопкой, или переключателем на полевом транзисторе с МОП-структурой, управляемым логическим уровнем, или твердотельным реле, или оптроном, управляемым микроконтроллером, так что если переключатель 2 электрически соединен с заземлением, переключатель 1 замкнут для сброса схемы; если переключатель 2 соединен перед этим с источником энергии, то переключатель 1 замкнут, чтобы разъединить тракт энергопитания.10. The circuit according to claim 2, characterized in that the reset circuit includes a switch 1 and a switch 2, and the switch 1 is a manually operated switching button, or a switch on a field effect transistor with a MOS structure controlled by a logic level, or a solid state relay, or an optocoupler controlled by a microcontroller, so that if switch 2 is electrically connected to ground, switch 1 is closed to reset the circuit; if switch 2 is previously connected to the power source, then switch 1 is closed to disconnect the power path. 11. Схема по п.3, отличающаяся тем, что упомянутая схема индикации содержит микроконтроллерное устройство контроля тока перегрузки, которое используется, чтобы указывать, находится ли схема в состоянии тока перегрузки, путем обнаружения изменений в логическом уровне.11. The circuit according to claim 3, characterized in that said indication circuit comprises a microcontroller for overload current monitoring, which is used to indicate whether the circuit is in an overload current state by detecting changes in the logic level. 12. Устройство управления противопожарной сигнализацией, содержащее любую из схем контроля тока перегрузки по любому из пп.1-11.12. A fire alarm control device comprising any of the overload current control circuits according to any one of claims 1 to 11. 13. Способ контроля нагрузочного тока для контроля нагрузочного тока в схеме по любому из пп.1-11, причем способ содержит преобразование нагрузочного тока, проходящего через воспринимающий резистор, в значение напряжения в предопределенном отношении, сравнение значения напряжения с порогом, определение существования состояния тока перегрузки, когда упомянутое значение напряжения достигает порога, отключение тракта энергопитания и удерживание состояния тока перегрузки.13. The method of monitoring the load current to control the load current in the circuit according to any one of claims 1 to 11, the method comprising converting the load current passing through the sensing resistor into a voltage value in a predetermined ratio, comparing the voltage value with a threshold, determining the existence of a current state overload, when the said voltage value reaches the threshold, shutting off the power path and holding the state of the overload current. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что если определено, что существует ток перегрузки, то это состояние указывается посредством светодиода или устройства контроля тока перегрузки, управляемого микроконтроллером. 14. The method according to item 13, wherein if it is determined that an overload current exists, then this state is indicated by an LED or an overload current control device controlled by a microcontroller.
RU2011101556/07A 2010-01-18 2011-01-17 Circuit and method of monitoring load current and fire alarm control device RU2514200C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010001018.5A CN102130436B (en) 2010-01-18 2010-01-18 Load current supervisory circuit, method and fire alarming and control device
CN201010001018.5 2010-01-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011101556A RU2011101556A (en) 2012-07-27
RU2514200C2 true RU2514200C2 (en) 2014-04-27

Family

ID=44268381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011101556/07A RU2514200C2 (en) 2010-01-18 2011-01-17 Circuit and method of monitoring load current and fire alarm control device

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN102130436B (en)
BR (1) BRPI1100662A2 (en)
RU (1) RU2514200C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746273C1 (en) * 2020-11-13 2021-04-12 Общество с ограниченной ответственностью "ФОРМ" Source of power

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103191539B (en) * 2013-03-07 2015-06-17 上海松江飞繁电子有限公司 Multi-line control device and method related to fire-fighting interlocking equipment
CN103701088B (en) * 2013-12-30 2016-06-29 武汉凡谷电子技术股份有限公司 A kind of base station powers and can turn off the current protecting circuit of high-precision quick response
CN107611948A (en) * 2017-10-26 2018-01-19 绵阳高新区探索科技有限责任公司 Control box short-circuit protection circuit on charging gun cable
CN112242049A (en) 2019-07-19 2021-01-19 开利公司 State detection of alarm sounding component
CN112345867A (en) * 2020-11-13 2021-02-09 昂宝电子(上海)有限公司 Apparatus and method for load detection

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1467549A1 (en) * 1987-06-29 1989-03-23 Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) D.c. voltage stabilizer
SU1576897A1 (en) * 1988-06-15 1990-07-07 Предприятие П/Я В-2704 Bipolar voltage stabilizer with current protection

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2055302U (en) * 1989-09-26 1990-03-28 天津市医疗器械研究所 Medical two-direction micro current excess-current protector
DE4115295A1 (en) * 1991-05-10 1992-11-12 Telefunken Electronic Gmbh Load current monitoring circuit with overload and short-circuit protection - uses current-voltage converter supplying overload and short-circuit detectors

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1467549A1 (en) * 1987-06-29 1989-03-23 Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) D.c. voltage stabilizer
SU1576897A1 (en) * 1988-06-15 1990-07-07 Предприятие П/Я В-2704 Bipolar voltage stabilizer with current protection

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДОДИК С.Д. Источники электро. питания на полупроводниковых приборах, "Советское радио", Москва - 1969, с.232, 234, рис.7.5 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746273C1 (en) * 2020-11-13 2021-04-12 Общество с ограниченной ответственностью "ФОРМ" Source of power

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011101556A (en) 2012-07-27
CN102130436B (en) 2016-03-30
CN102130436A (en) 2011-07-20
BRPI1100662A2 (en) 2013-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2514200C2 (en) Circuit and method of monitoring load current and fire alarm control device
JP6632794B2 (en) System for powering a load coupled from an input node to an output node
TWI652490B (en) System, circuit and method for detecting faults in hot plug applications
US9083181B2 (en) Over-current protection circuit for light source driving module and related backlight module
KR101537133B1 (en) Battery state monitoring circuit and battery device
CN203481783U (en) Short circuit and overcurrent protection circuit and mass production test equipment
CN108923376B (en) Self-restorable overcurrent turn-off protection method and circuit
US11223192B2 (en) Leakage current protection device with automatic or manual reset after power outage
CN103490374A (en) Mass production test device and short-circuit current foldback circuit thereof
US20140306542A1 (en) Switch Disconnect Circuit for Solar Arrays
CN107070440B (en) Optical coupling isolation type pulse instruction power electronic switch circuit
WO2016090547A1 (en) Switch-mode power supply and short-circuit protection circuit thereof
EP3311475A1 (en) Rapid discharge circuits suitable for use in a soft-start circuit and related soft-start circuits and methods
CN114204924A (en) Protection circuit and load switch circuit of power switch tube
KR20180110586A (en) Power supply apparatus with soft―start and protection
WO2024022417A1 (en) Overcurrent protection circuit and method
KR102252366B1 (en) Battery state monitoring circuit and battery device
RU2599190C2 (en) Voltage switch with overcurrent protection
CN113640661A (en) Line fault monitoring system based on safety relay
RU2695315C2 (en) Control circuit for automatic circuit breaker of differential current
TWI646747B (en) Power output control module applied to the power distributor
KR101147258B1 (en) A positive direct current source overload cutoff circuit
CN219739947U (en) Protection circuit
TWI585566B (en) Direct current power control system and method
AU2013318320B2 (en) High speed contact capable of detecting, indicating and preventing maloperation due to internal failure

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20150429

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190118