一种输出短路快速保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种保护电路，特别涉及一种防止短路的快速保护电路。
【背景技术】
[0002]在脉冲功率电子领域，为了取得高的放电功率，大多使用高压储能元件，将元件储存的能量利用开关在短时间内放出，以得到高能脉冲输出，而储能元件应用最多的便是高压电容。整个过程是使用高压充电电源，对储能电容进行充电，当充电电压达到设定值时，停止充电，然后开通放电开关，产生高能脉冲。在这个过程中，充电电源大多依靠取样电路实时检测储能电容电压，待电压值达到设定的电压基准值后，停止充电电源，开通放电开关。而当充电电源给储能电容充电过程中，出现开关误导通或电容短路或者充电电源自身输出短路时，因取样电压始终未达到设定充电值，导致充电电源一直工作，形成电源短路充电情况，此种情况出现时，若不能快速关断充电电源，短路出现的大电流将可能会损坏电源、开关甚至负载。
[0003]传统的处理方式有两种，一是在充电回路中串入电流互感器，实时监测充电电流，当出现短路情况时，充电电流会出现增大情况，此时将此信号进行峰值检波后与一个预设基准比较，触发比较器后封锁充电电源使能端；另外一种则是在放电回路中加入电流互感器，通过时序控制，使其检测开关未工作时间段内放电回路电流情况，然后与预设基准比较后封锁充电电源。以上两种方式，其均引入了磁元件，带来了电磁转换延时，无法做到快速检测保护；同时，两种方案无法兼顾到出现短路故障的所有情况，存在一定局限性且均需要进行较为复杂的时序控制。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型解决了现有技术中保护电路中有磁元件，造成无法快速检测短路并保护电路的技术问题，并且本实用新型能够兼顾所有短路情况的保护，解决了现有技术对于保护电路存在的缺陷。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型提供一种快速保护电路，该电路包括:电源模块、储能模块、采样电路、控制器和保护电路，电源模块与储能模块相连接，采样电路将采集到的取样信号传递给保护电路，保护电路输出保护信号至控制器，控制器输出控制信号至电源模块控制电源模块的运行。
[0006]保护电路包括比较器和与门电路，采样电路采集的取样信号传送至比较器的正向输入端，比较器的正向输入端通过二极管Vl与比较器的反相输入端相连接，比较器的反向输入端与电容Cl相连接，电容另一端接地，电容Cl两端并联一个电阻Rl，比较器用正电源VCC供电，比较器的输出端和与门电路输入端A端连接，与门电路的使能端B端周期性的输入使能信号，与门电路的输出端Y端与控制器相连接。
[0007]比较器的反相输入端还接有二极管V2和电阻R3，比较器反向输出端与二极管V2正极相连接，二极管V2的负极通过电阻R3接地，负电源VEE与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端通过电阻R3接地。比较器的GND引脚和V-引脚连接并共地，比较器的BAL和BA/STRO引脚悬空。
[0008]本实用新型的优点在于该电路可自动检测充电过程中短路情况的发生并快速实现保护，使用简单的电路即可实现，成本很低且应用场合广，可以保护因各种原因导致的短路故障。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型所述的保护电路的连接框图；
[0010]图2是本实用新型所述的保护电路的具体的电路结构。
[0011 ]图中的附图标记分别为:1.电源模块;2.储能模块;3.保护电路;4.控制器;5.采样电路;6.与门电路;7.比较器。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示，本实用新型包括:电源模块1、储能模块2、采样电路5、控制器4和保护电路3，电源模块I与储能模块2相连接，采样电路5将采集到的取样信号传递给保护电路3，保护电路3输出保护信号至控制器4，控制器4输出控制信号至电源模块1，通过控制器4输出的控制信号来控制电源模块I的运行与否。
[0013]保护电路3包括比较器7和与门电路6，采样电路5将采集的取样信号传送至比较器7的正向输入端，比较器7的正向输入端通过二极管Vl与比较器7的反相输入端相连接，比较器7的反向输入端与电容Cl相连接，电容Cl接地，电容Cl两端并联一个电阻Rl，比较器7用正电源VCC供电，比较器7的输出端和与门电路6输入端A端连接，与门电路6的使能端B端周期性的输入使能信号，与门电路6的输出端Y端与控制器4相连接。
[0014]当充电开始时，电压取样信号升高，当大于0.7V时，便会通过二极管Vl对电容Cl进行充电，从而使快速比较器7的正、反向输入端电压同时上升，且因二极管Vl的存在，快速比较器7的正向输入端将一直比反向输入端电位高约0.7V。在整个充电过程中，无论何时出现短路故障，电压取样信号将快速降低至OV电位，而此时由于Cl的存在，其通过电阻Rl缓慢放电，快速比较器7的反向输入端电位也跟着缓慢降低，此时出现反向输入端电位高于正向输入端电位，快速比较器7翻转，其输出端输出信号，此信号和与门电路6的使能端B端输入的使能信号进行与逻辑运算，通过与门电路6的输出端Y端输出保护信号至控制器4，控制器4控制快速关断电源，从而实现短路快速保护。
[0015]在充电开始前，为了防止快速比较器7的正、反向输入端同时为OV电位导致出现状态竞争，比较器7的反相输入端还接有二极管V2和R3，比较器7反向输出端与二极管V2正极相连接，二极管V2的负极通过电阻R3接地，负电源VEE与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端通过电阻R3接地。这样二极管V2的阴极端便会因此位于约-0.8V的负电位，通过二极管钳位原理，便可以将快速比较器7的反向输入端的电位控制在负0.1V的负电位，从而保证未充电时该电路不会出现状态竞争风险。比较器7的GND引脚和V-引脚连接并共地，比较器7的BAL和BA/STR0引脚悬空。
[0016]当脉冲放电频率变化时，只需要更改Cl、R1参数来调整充放电时间常数保证最短放电周期即可。
[0017]以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种输出短路快速保护电路，包括电源模块(I)和储能模块(2)，所述电源模块(I)与储能模块(2)相连接，其特征在于:还包括采样电路(5)、控制器(4)和保护电路(3)，所述采样电路(5)将采集到的储能模块(2)的取样信号传递给保护电路(3)，所述保护电路(3)输出保护信号至控制器(4)，控制器(4)输出控制信号至电源模块(I)。2.如权利要求1所述的一种输出短路快速保护电路，其特征在于:所述保护电路(3)包括比较器(7)和与门电路(6)，所述采样电路(5)采集的取样信号传送至比较器(7)的正向输入端，所述比较器(7)的正向输入端通过二极管Vl与比较器(7)的反相输入端相连接，所述比较器(7)的反向输入端与电容Cl相连接，电容Cl另一端接地，电容Cl两端并联一个电阻R1，所述比较器(7)用正电源VCC供电，所述比较器(7)的输出端和与门电路(6)输入端A端连接，所述与门电路(6)的输出端Y端与控制器(4)相连接，所述与门电路(6)的使能端B端输入使能信号。3.如权利要求2所述的一种输出短路快速保护电路，其特征在于:所述比较器(7)的反相输入端还接有二极管V2和电阻R3，比较器(7)反向输出端与二极管V2正极相连接，二极管V2的负极通过电阻R3接地，负电源VEE与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端通过电阻R3接地。
【专利摘要】本实用新型公开一种输出短路快速保护电路，该电路包括：电源模块、储能模块、采样电路、控制器和保护电路，电源模块与储能模块相连接，采样电路与保护电路相连接，保护电路输出保护信号至控制器，控制器输出控制信号至电源模块。保护电路包括比较器和与门电路，采样电路与比较器的正向输入端相连接，比较器的正向输入端通过二极管V1与比较器的反相输入端相连接，比较器的反向输入端与电容C1相连接，电容另一端接地，电容C1两端并联一个电阻R1，比较器用正电源VCC供电，比较器的输出端和与门电路输入端连接，与门电路的输出端与控制器相连接。本实用新型可自动检测充电过程中短路情况的发生并快速实现保护，电路简单，适合多种情况的短路保护。
【IPC分类】H02H3/08
【公开号】CN205265225
【申请号】CN201521110748
【发明人】边成登, 刘新明, 杜文韬, 谢俊俊, 袁野, 李华清
【申请人】芜湖国睿兆伏电子有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月25日