过流保护电路及直流电源系统的制作方法

本发明涉及过流保护技术领域，特别是涉及一种过流保护电路及直流电源系统。

背景技术：

目前，直流电源，是维持电路中形成稳恒电压电流的装置。如干电池、蓄电池、直流发电机等。直流电源有正、负两个电极，正极的电位高，负极的电位低，当两个电极与电路连通后，能够使电路两端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流。直流电源是一种能量转换装置，它把其他形式的能量转换为电能供给电路，以维持电流的稳恒流动。单靠水位高低之差不能维持稳恒的水流，而借助于水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而形成稳恒的水流。与此类似，单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流，而借助于直流电源，就可以利用非静电作用(简称为“非静电力”)使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处，以维持两个电极之间的电位差，从而形成稳恒的电流。

针对现有的直流电源，直流电源内部设置有直流电源系统，为了保证直流电源系统可以安全且稳定输出电压，在直流电源系统内部会专门配置一个过流保护电路，防止直流电源系统出现过流的情况，进而影响到了后续对负载的供电。但对于现有的过流保护电路，存在着较多的缺陷，一是现有的过流保护电路受到环境参数的影响，例如现有的过流保护电路中会利用到三极管，三极管在温度变化较为明显的时候，会产生一定的温漂，温漂亦即三极管的开启电压会受到温度的变化而发生相应的变化，进而影响过流保护电路的保护机制；二是现有的过流保护电路为了提高控制精度，多数采用的是利用运算放大器等电子元件等实现过流保护，但运算放大器会在一定程度上提高过流保护电路的制作成本，不利于企业的对产品的推广；三是过流保护电路需要专门配置一个基准电压源，当输出端的电流转换为电压后，转换的电压大于或者等于基准电压源的电压时，就起到过流保护机制，虽然采用基准电压源可以很好的起到过流保护作用，但同样成本也非常高，需要生产商单独额外购买基准电压源，会大大提高过流保护电路的制造成本，不利于企业对产品的推广；四是现有的过流保护电路需要自恢复时，同样是利用运算放大器进行自恢复，运算放大器造成制造成本上升。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种受环境参数影响较小的，控制精度高的，无需专门配置基准电压源的以及能够大大降低制造成本的过流保护电路及直流电源系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种过流保护电路，包括：

辅助电源单元；

驱动单元，所述驱动单元的输入端与所述辅助电源单元的输出端连接；

开关单元，所述开关单元的输入端与外接电源连接，所述开关单元的驱动端与所述驱动单元的输出端连接；

电流检测单元，所述电流检测单元的输入端与所述开关单元的输出端连接，所述电流检测单元的输出端与外接负载连接；及

过流保护单元，所述过流保护单元的输入端与所述辅助电源单元的输出端连接，所述过流保护单元的输出端与所述开关单元的驱动端连接，所述过流保护单元的第一电流检测端与所述电流检测单元的输入端连接，所述过流保护单元的第二电流检测端与所述电流检测单元的输出端连接。

在其中一个实施方式中，所述驱动单元为第一电阻r1，所述第一电阻r1的一端作为所述驱动单元的输入端，所述第一电阻r1的另一端作为所述驱动单元的输出端。

在其中一个实施方式中，所述开关单元包括第一mos管k1和第二电阻r2，所述第一mos管k1的漏极作为所述开关单元的输入端，所述第一mos管k1的源极作为所述开关单元的输出端，所述第一mos管k1的源极作为所述开关单元的输出端，所述第一mos管k1的栅极作为所述开关单元的驱动端，所述第二电阻r2的一端与所述第一mos管k1的栅极连接，所述第二电阻r2的另一端与所述第一mos管k1的源极连接。

在其中一个实施方式中，所述第一mos管k1为n-mos管。

在其中一个实施方式中，所述电流检测单元为检测电阻rs，所述检测电阻rs的一端作为所述电流检测单元的输入端，所述检测电阻rs的另一端作为所述电流检测单元的输出端。

在其中一个实施方式中，所述过流保护单元包括所述第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一三极管q1和第二三极管q2，所述第三电阻r3的一端作为所述过流保护单元的输入端，所述第三电阻r3的另一端分别与所述第四电阻r4的一端和所述第一三极管q1的集电极连接，所述第一三极管q1的基极与所述第四电阻r4的一端连接，所述第一三极管q1的发射极作为所述过流保护单元的第一电流检测端，所述第二三极管q2的集电极作为所述过流保护单元的输出端，所述第二三极管q2的基极作为与所述第四电阻r4的另一端连接，所述第二三极管q2的发射极作为所述过流保护单元的第二电流检测端，所述第五电阻r5的一端与所述第四电阻r4的另一端连接，所述第五电阻r5的另一端接地。

在其中一个实施方式中，所述第一三极管q1为npn三极管。

在其中一个实施方式中，所述第二三极管q2为npn三极管。

一种直流电源系统，包括上述所述的过流保护电路。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明的过流保护电路及直流电源系统，通过设置过流保护电路、驱动单元、开关单元、电流检测单元及过流保护单元。在实际的应用过程中，驱动单元用于提供给开关单元提供驱动电压，开启开关单元，外接电源输入的电压通过开关单元输入至电流检测单元中，电流检测单元用于将电流信号转换成电压信号，当发生过流保护机制时，过流保护单元开启工作，驱动开关单元断开，外接电源输入的电压无法输入，进而实现过流保护。本申请受环境参数影响较小的，控制精度高的，无需专门配置基准电压源的以及能够大大降低制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的一实施方式中的过流保护电路的模块示意图；

图2为本发明的一实施方式中的过流保护电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

现有的直流电源，在直流电源内部设置有直流电源系统，为了保证直流电源系统可以安全且稳定输出电压，保证直流电源稳定输出电压，同时还需要考虑到对直流电源进行过流保护，防止直流电源处于过流状态时还输出电压，导致对外接负载造成影响。因此，为了保证直流电源系统稳定输出，直流电源系统设置有过流保护电路，请一并参阅图1和图2，过流保护电路10包括辅助电源单元100、驱动单元200、开关单元300、电流检测单元400及过流保护单元500；驱动单元200的输入端与辅助电源单元100的输出端连接；开关单元300的输入端与外接电源连接，开关单元300的驱动端与驱动单元200的输出端连接；电流检测单元400的输入端与开关单元300的输出端连接，电流检测单元400的输出端与外接负载连接；过流保护单元500的输入端与辅助电源单元100的输出端连接，过流保护单元500的输出端与开关单元300的驱动端连接，过流保护单元500的第一电流检测端与电流检测单元400的输入端连接，过流保护单元500的第二电流检测端与电流检测单元400的输出端连接。

如此，在实际的应用过程中，驱动单元100用于提供给开关单元200提供驱动电压，开启开关单元200，外接电源输入的电压通过开关单元200输入至电流检测单元400中，电流检测单元400用于将电流信号转换成电压信号，当发生过流保护机制时，过流保护单元500开启工作，驱动开关单元200断开，外接电源输入的电压无法输入，进而实现过流保护。本申请受环境参数影响较小的，控制精度高的，无需专门配置基准电压源的以及能够大大降低制造成本。

进一步地，请再次参阅图2，在一实施方式中，驱动单元200为第一电阻r1，第一电阻r1的一端作为驱动单元200的输入端，第一电阻r1的另一端作为驱动单元200的输出端。

进一步地，请再次参阅图2，在一实施方式中，开关单元300包括第一mos管k1和第二电阻r2，第一mos管k1的漏极作为开关单元300的输入端，第一mos管k1的源极作为开关单元300的输出端，第一mos管k1的源极作为开关单元300的输出端，第一mos管k1的栅极作为开关单元300的驱动端，第二电阻r2的一端与第一mos管k1的栅极连接，第二电阻r2的另一端与第一mos管k1的源极连接。具体地，在一实施方式中，第一mos管k1为n-mos管。

第一mos管k1进一步地，请再次参阅图2，在一实施方式中，电流检测单元400为检测电阻rs，检测电阻rs的一端作为电流检测单元400的输入端，检测电阻rs的另一端作为电流检测单元400的输出端。

进一步地，请再次参阅图2，在一实施方式中，过流保护单元500包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一三极管q1和第二三极管q2，第三电阻r3的一端作为过流保护单元500的输入端，第三电阻r3的另一端分别与第四电阻r4的一端和第一三极管q1的集电极连接，第一三极管q1的基极与第四电阻r4的一端连接，第一三极管q1的发射极作为过流保护单元500的第一电流检测端，第二三极管q2的集电极作为过流保护单元500的输出端，第二三极管q2的基极作为与第四电阻r4的另一端连接，第二三极管q2的发射极作为过流保护单元500的第二电流检测端，第五电阻r5的一端与第四电阻r4的另一端连接，第五电阻r5的另一端接地。具体地，在一实施方式中，第一三极管q1为npn三极管；第二三极管q2为npn三极管。

请一并参阅图1和图2，下面对过流保护电路的具体工作电路进行详细阐述：

首先，辅助电源单元100向第一电阻r1输入电压，辅助电源单元100提供的电压通过第一电阻r1和第二电阻r2的分压后，进入到第一mos管k1的栅极中，需要说明的是，第一电阻r1和第二电阻r2起到分压、限制电压的作用，防止大电压直接输入至第一mos管k1的栅极中，损坏第一mos管k1。此时，第一mos管k1被导通，第一mos管k1的漏极通过外接电源输入工作电压，例如，向第一mos管k1的漏极输入5v电压；又如，向第一mos管k1的漏极输入12v电压；再如，向第一mos管k1的漏极输入24v电压。如此，工作电压在导通的第一mos管k1的源极中向检测电阻rs中输入，需要说明的是，检测电阻rs将电流信号转换为电压信号。此时，过流保护单元500中的第一三极管q1的发射极作为过流保护单元500的第一电流检测端，第二三极管q2的发射极作为过流保护单元500的第二电流检测端，当发生过流保护机制时，第一三极管q1和第二三极管q2同时导通，第二三极管q2的集电极输出驱动电平控制第一mos管k1截止，进而防止第一mos管k1的漏极继续输入电压，实现过流保护；当电路内没有发生过流现象时，第一三极管q1导通，第二三极管q2截止，第二三极管q2的集电极输出电平控制第一mos管k1导通，进而外接电源的电压继续流过第一mos管k1输出至负载，为负载进行供电。

需要说明的是，本申请的受环境参数影响的原因在于，第一，由于过流保护单元500中存在两个三极管，一个为第一三极管q1，一个为第二三极管q2，两个三极管均为npn三极管类型，众所周知，三极管的导通电压会环境参数的影响，例如受到温度的影响，亦即温漂现象，但由于过流保护单元500中存在两个三极管，第一三极管q1和第二三极管q2的类型相同，两个三极管组成互补网络，亦即本申请发生过流保护机制的条件在于，第四电阻r4上的电压+第一三极管的导通电压vbe小于或者等于检测电阻rs上的电压+第二三极管q2的导通电压vbe，在此条件下就发生保护，从上述的式子可以看出，式子的两边都存在三极管的导通电压vbe，因此，由于过流保护单元500中存在两个三极管，使得等式两边的导通电压vbe可以相互抵消，进而抑制三极管受到环境参数影响，发生过流保护机制的条件进而转变成第四电阻r4上的电压是否小于或者等于检测电阻rs上的电压，第一三极管q1和第二三极管q2起到互补的作用，且两者为同类型的三极管，同时受到环境参数的影响，使得过流保护单元500的过流保护的控制精度高，不受到环境参数的影响；

倘若直流电源系统没有处于过流状态，检测电阻rs的电压小于第四电阻r4的电压，第二二极管q2截止，第一mos管导通，外接电源的电压就可以再次输出至负载中。这一过程成为过流保护电路10的自恢复过程，传统的过流保护电路10自恢复需要用到运算放大器来实现，但是在本申请中，仅仅利用两个三极管，利用三极管来实现自恢复的过程，相比于运算放大器，采用三极管的方式可以大大降低过流保护电路10的制造成本。

还需要说明的是，本申请无需专门配置基准电压源来实现过流保护，现有的过流保护电路，为了实现过流保护，会配置一个独立的基准电压源，基准电压源的作用在于提供一个过流保护的参考值，当直流电源中的电流转换为电压后，转换电压超出这个基准电压值时就发生过流保护。虽然采用基准电压源可以实现过流保护，但是市面上的基准电压源价格高，且在一定程度上会增加过流保护电路的占用面积，不利于产品的推广。而在本申请中，输入端的直流电源即可当做基准源，通过在第四电阻r4的分压即可当做基准电压值，当检测电压rs上的电压大于或者等于第四电阻r4时，就会发生过流保护，无需在独立购买基准电压源来提供基准参考电压，大大降低了过流保护电路10的制造成本，同时还可以降低过流保护电路10的占用空间。需要说明的是，第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5均起到分压的作用。

本发明的过流保护电路及直流电源系统，通过设置过流保护电路、驱动单元、开关单元、电流检测单元及过流保护单元。在实际的应用过程中，驱动单元用于提供给开关单元提供驱动电压，开启开关单元，外接电源输入的电压通过开关单元输入至电流检测单元中，电流检测单元用于将电流信号转换成电压信号，当发生过流保护机制时，过流保护单元开启工作，驱动开关单元断开，外接电源输入的电压无法输入，进而实现过流保护。本申请受环境参数影响较小的，控制精度高的，无需专门配置基准电压源的以及能够大大降低制造成本。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。