一种延时可控的电源短路保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种延时可控的电源短路保护电路，主要包括：输入滤波单元、输出滤波单元、延时单元、采样单元、驱动单元、使能控制单元以及功率导通单元，所述采样单元用于将回路电流转换成采样电压，该采样电压经过延时单元后作为使能控制单元的输入信号；所述使能控制单元接收所述输入信号，用于与所述使能控制单元内部的参考阈值进行比较以控制输出低电平进入驱动单元；所述驱动单元产生变换电压，并与所述使能控制单元共同控制关断功率导通单元。本实用新型的电源保护电路可以满足主系统的可靠性要求，同时满足搭载系统对空间、动态特性的要求。
【专利说明】—种延时可控的电源短路保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种延时可控的电源短路保护电路，特别适用于提高复杂电源系统输入端过载和短路保护能力，以及提高机载型惯导系统产品输入端短路保护能力。
【背景技术】
[0002]随着预研型惯导系统种类和数量的日渐增加，通常需要搭载其他系统进行机载试验，因此要求机载型惯导系统具有输入端短路或过流检测能力，保证机载系统故障过程中导致输入端过流或短路时，不影响主系统的供电端正常工作。传统设计上常采用断路器或自恢复型保险丝，占用较大空间，响应慢，并且可靠性较低，常用断路器当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作(电流越大，动作时间越短)。现在有电子型的，使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。
[0003]因此要求在机载系统电源输入端增加一种电路，替代断路器的作用。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服断路器的响应慢、体积大、可靠性低的缺点，提高机载型惯导系统采用直流电源输入端时短路保护和过流保护能力，同时通过延时控制电路，保证该电路具有提供机载系统较大启动电流的能力。
[0005]本实用新型的技术方案为:一种延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，包括驱动单元、使能控制单元、延时单元、采样单元、功率导通单元；
[0006]所述采样单元用于将回路电流转换成采样电压，该采样电压经过延时单元后作为使能控制单元的输入信号；
[0007]所述使能控制单元接收所述输入信号，用于与所述使能控制单元内部的参考阈值进行比较以控制输出低电平进入驱动单元；
[0008]所述驱动单元产生变换电压，并与所述使能控制单元共同控制关断功率导通单
J Li ο
[0009]可选地，还包括输入滤波单元和输出滤波单元，所述输入滤波单元在输入端分别与输入正和输入地相连接，所述输出滤波单兀在输出端分别与输出正和输出地相连接。
[0010]可选地，所述输入滤波单元和输出滤波单元由Cl和/或C4瓷介电容组成。
[0011]可选地，所述驱动单元分别接输入正和输入地，所述驱动单元的输出端与使能控制单元的输出端共同接功率导通单元的输入端。
[0012]可选地，所述驱动单元包括限流电阻、稳压二极管，在所述驱动单元电路的稳压二极管两端并联一滤波瓷介电容。
[0013]可选地，所述使能控制单元输入端接延时单元的输出端，该延时单元输入端接采样单元的输出端。
[0014]可选地，所述使能控制单元为低管压降的三极管，并将管压降设定为阈值。[0015]可选地，所述功率导通单元采用低导通电阻型器件MOSFET的功率导通单元电路。
[0016]可选地，所述采样单元输入端联接输出地和功率导通单元，该功率导通单元另一端接输入地。
[0017]可选地，所述采样单元包括三个并联电阻。
[0018]有益效果
[0019]本实用新型采用一种延时可控的保护电路，在机载系统中加载该延时可控保护电路后具有对机载系统输入端电流进行快速检测并保护，同时保证在机载系统启动过程中能够提供较大需求电流的能力，该保护电路减小了体积，提高了机载系统的响应速度和可靠性。在本实用新型中延时单元内部RC参数根据延时要求确定，搭载惯导系统中直流电源在启动过程中满足大电流，采样单元中的电阻参数根据过流保护要求确定，搭载惯导系统后在短路或过流时不影响主系统。采用一种延时可控的电源短路保护电路，可以满足主系统的可靠性要求，同时满足搭载系统对空间、动态特性的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型一种延时可控的电源短路保护电路原理框图；
[0021]图2所示为一种应用在挂机型惯导系统中直流电源输入端短路保护电路:
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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。
[0023]如图1所示是本实用新型一种延时可控的电源短路保护电路原理框图；
[0024]本实用新型的电路主要包括输入滤波单元、输出滤波单元、驱动单元、使能控制单元、延时单元、采样单元、功率导通单元等部分。
[0025]输入滤波单兀与输入正和输入地相连接，输出滤波单兀和输出正和输出地相连接，输入正和输出正直接连接。
[0026]驱动单元输入端接输入正和输入地，其输出端与使能控制单元输出端同接功率导通单元的输入端。
[0027]使能控制单元输入端接延时单元的输出端，延时单元的输入端接采样单元的输出端。
[0028]采样单元输入端接输出地和功率导通单元，功率导通单元另一端接输入地。
[0029]其中，输入滤波单元为该电路提供滤波作用，输出滤波单元为该电路输出提供滤波作用，驱动单元将输入电压稳压在UA，该电压保证在电路未发生保护时功率导通单元正常工作，采样单元将回路电流转换成采样电压，延时单元以采样单元输出为输入，对采样电压延时后进行无损输出，当发生短路或者过流故障时，采样电压值超过使能控制单元内部阈值，使能控制单元此时输出为低电平，该低电平将驱动单元输出电平拉低，同时关断功率单元，保证供电系统不会出现故障。
[0030]图2所示为一种应用在挂机型惯导系统中直流电源输入端短路保护电路，其中，输入/输出滤波单元搭载惯导系统，其特征在于，包括驱动单元、使能控制单元、延时单元、采样单元、功率导通单元；所述采样单元用于将回路电流转换成采样电压，该采样电压经过延时单元后作为使能控制单元的输入信号；所述输入信号用于与所述使能控制单元内部参考阈值进行比较，所述阈值用于控制输出低电平，该低电平输出进入驱动单元；所述驱动单元产生变换电压，并与该使能控制单元共同控制关断功率导通单元。当所述输入信号超过阈值时，使能控制单元输出低电平，该低电平将驱动单元输出电平拉低。
[0031]输入滤波单兀与输入正和输入地相连接，所述输出滤波单兀和输出正和输出地相连接，其中，输入正和输出正直接连接。输入滤波单元和输出滤波单元均采用电容滤波，电容型号选择需要根据电源产品的工作环境定性确定，本实施例中选用Cl和C4瓷介电容进行滤波；输入滤波单兀与输入正和输入地相连接，输出滤波单兀和输出正和输出地相连接。
[0032]驱动单元输入端接输入正和输入地，输出端与使能控制单元输出端同接功率导通单元的输入端。驱动单元包括限流电阻R1、稳压二极管VI，同时稳压二极管两端并联一滤波瓷介电容，容量在0.1nF?10nF，该部分电路实现将输入电压稳压在UA，UA为IlV?15.8V ；
[0033]使能控制单元输入端接延时单元的输出端，该延时单元输入端接采样单元的输出端，使能控制单元优选低管压降的三极管，其中管压降设定为阈值。采样单元选用电阻将电流信号转换为电压信号。当采样单元输出电压信号高于该阈值时，使能控制单元输出为低电平。
[0034]该实施例中选用三支电阻并联，如图2所示R3?R5，同时满足功率裕度要求。
[0035]上述的电阻R3?R5需要满足，电阻选型公式:
[0036]R=0.5/i (I)
[0037]其中i为设定的保护电流，该电流可以认为是搭载系统所能承受的电流。
[0038]延时单元内部RC参数根据延时要求确定，搭载惯导系统中直流电源在启动过程中满足大电流。延时单元采用RC—阶沿时电路设计，延时时间确定公式为:
[0039]T = 3*R*C (2)
[0040]功率导通单元采用低导通电阻型器件MOSFET V3的功率导通单元电，其驱动电平为 ±20V。
【权利要求】
1.一种延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，包括驱动单元、使能控制单元、延时单元、采样单元、功率导通单元； 所述采样单元用于将回路电流转换成采样电压，该采样电压经过延时单元后作为使能控制单元的输入信号； 所述使能控制单元接收所述输入信号，用于与所述使能控制单元内部的参考阈值进行比较以控制输出低电平进入驱动单元； 所述驱动单元产生变换电压，并与所述使能控制单元共同控制关断功率导通单元。
2.如权利要求1所述的延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，还包括输入滤波单元和输出滤波单元，所述输入滤波单元在输入端分别与输入正和输入地相连接，所述输出滤波单兀在输出端分别与输出正和输出地相连接。
3.如权利要求2所述的延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，所述输入滤波单元和输出滤波单元由Cl和/或C4瓷介电容组成。
4.如权利要求1所述的延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，所述驱动单元分别接输入正和输入地，所述驱动单元的输出端与使能控制单元的输出端共同接功率导通单元的输入端。
5.如权利要求1所述的延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，所述驱动单元包括限流电阻、稳压二极管，在所述驱动单元电路的稳压二极管两端并联一滤波瓷介电容。
6.如权利要求1所述的延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，所述使能控制单元输入端接延时单元的输出端，该延时单元输入端接采样单元的输出端。
7.如权利要求6所述的延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，所述使能控制单元为低管压降的三极管，并将管压降设定为阈值。
8.如权利要求1所述的延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，所述功率导通单元采用低导通电阻型器件MOSFET的功率导通单元电路。
9.如权利要求1所述的延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，所述采样单元输入端联接输出地和功率导通单元，该功率导通单元另一端接输入地。
10.如权利要求9所述的延时可控的电源短路保护电路，其特征在于，所述采样单元包括三个并联电阻。
【文档编号】H02H3/087GK203596601SQ201320608904
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】张福亮, 朱强, 王学军, 陈京谊, 刘建华, 刘晓刚 申请人:航天科工惯性技术有限公司