一种电子开关过流保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的一种电子开关过流保护电路，其输入端为电源设备输入，输出端接外部负载，包括用于提供电子开关过流保护电路工作电源的控制电平、用于控制输出正端的关启开关管，用于为开关管提供驱动的驱动器，用于当开关管导通后为控制电平起限流作用第一电阻、用于为驱动器提供偏置电压第二电阻、用于提供过流基准点的基准电路、用于采集开关管第一端和开关管第二端之间电压的电压采集电路、用于比较采样电压与过流基准点的比较电路和用于防止开关管反复开关的电压锁定电路，本实用新型具有电路简单，成本低，可靠性高的特点。
【专利说明】
一种电子开关过流保护电路
技术领域
[0001]本实用新型属于电子设备领域，具体涉及一种电子开关过流保护电路。适用于大电流直流输出控制开关，UPS电池输入控制开关。
【背景技术】
[0002]目前，在大电流的输出控制中，一般采用功率电阻或霍尔传感器和运放等器件组成的电路，检测输出端电流大小，与基准信号进行比较，作为关断信号控制开关管，进行过流保护。这种电路因为采用了功率电阻、运放或霍尔传感器等器件，电阻采集损耗较大，霍尔传感器价格较贵，使电子设备的生产成本提高，同时电路相对复杂，可靠性低。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种电子开关过流保护电路，通过由电阻、电容和二极管组成的电压采集电路采集开关管第一端和开关管第二端之间电压，判断开关管是否过流。
[0004]本实用新型提供一种电子开关过流保护电路，其输入端Vin为电源设备输入，输出端Vout接外部负载，其特征在于包括用于提供电子开关过流保护电路工作电源的控制电平RF0FF，用于控制输出正端Vout+关启的开关管SI，用于为开关管SI提供驱动的驱动器，用于当开关管SI导通后对控制电平RFOFF起限流作用的第一电阻Rl，用于为驱动器提供偏置电压的第二电阻R2，用于提供过流基准点的基准电路，用于采集开关管SI第一端和开关管SI第二端之间电压的电压采集电路、用于比较采样电压与过流基准点的比较电路和用于防止开关管SI反复开关的电压锁定电路。
[0005]所述基准电路包括稳压器NI和第四电阻R4，稳压器NI的第一端与输出正端Vout+相连，稳压器NI的第二端与第四电阻R4第一端相连，第四电阻R4第二端与第一电阻Rl第二端相连。
[0006]所述电压采集电路包括第一二极管V1、第五电阻R5、第三电阻R3和第一电容Cl，第一二极管Vl的阴极与输入正端Vin+相连，第一二极管Vl阳极与第五电阻R5第二端相连，第五电阻R5第一端与第三电阻R3第二端相连，第三电阻R3第一端与输出正端Vout+相连，第一电容Cl第一端与输出正端Vout+相连，第一电容Cl第二端与第三电阻R3第二端相连，第五电阻R5第二端与第一电阻Rl第二端相连。
[0007]所述比较电路包括比较器N2和第二电容C2，比较器N2的反相输入端与第三电阻R3第二端相连，比较器N2的正相输入端与稳压器NI第二端相连，比较器N2第八脚与控制电平RFOFF相连，第二电容C2第二端与控制电平RFOFF相连，第二电容C2第一端与输出正端Vout+相连，比较器N2第四脚与输出正端Vout+相连。
[0008]所述电压锁定电路包括第二二极管V5，第六电阻R6，第二二极管V5阳极与比较器N2的正相输入端相连，第二二极管V5的阴极与第六电阻R6第一端相连，第六电阻R6第二端与比较器N2的输出端相连。
[0009]所述驱动器包括第一三极管V2和第二三极管V3，第一三极管V2为NPN三极管和第二三极管V3为PNP三极管，第一三极管V2的集电极与第一电阻Rl的第二端相连，第一三极管V2的基极与比较器N2的输出端相连，第一三极管V2的发射极与第二三极管V3的发射极相连，第二三极管V3的基极与比较器N2的输出端相连，第二三极管V3的集电极与输出正端Vout+相连。驱动器用于为开关管SI提供驱动。
[0010]所述第一电阻Rl的第一端与控制电平RFOFF相连，第二电阻R2第一端与控制电平RFOFF相连，第二电阻R2第二端与第一三极管V2基极相连，第一电阻Rl用于当开关管SI导通后起限流作用，第二电阻R2用于为第一三极管V2提供偏置电压;开关管SI的第一端接输入正端Vin+，开关管SI的第二端接输出正端Vout+，开关管SI第三端与第一三极管V2的发射极相连。
[0011]所述第四电阻R4和稳压器NI可以用基准源代替，所述第一三极管V2和第二三极管V3可以用集成的驱动器代替。
[0012]本实用新型提供的一种电子开关过流保护电路可以适用于大电流直流输出控制开关，UPS电池输入控制开关为开关管提供保护，此种电路具有电路简单，成本低，可靠性高的特点。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型提供的一种电子开关过流保护电路的电路图。
【具体实施方式】
[0014]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0015]如图1所示，本实用新型提供的一种电子开关过流保护电路，其输入端Vin为电源设备输入，输出端Vout接外部负载，包括用于提供电子开关过流保护电路工作电源的控制电平RF0FF，用于控制输出正端Vout+的关启开关管SI，用于为开关管SI提供驱动的驱动器，用于当开关管SI导通后对控制电平RFOFF起限流作用的第一电阻Rl，用于为驱动器提供偏置电压的第二电阻R2，用于提供过流基准点的基准电路，用于采集开关管SI第一端和开关管SI第二端之间电压的电压采集电路，用于比较采样电压与过流基准点的比较电路和用于防止开关管SI反复开关的电压锁定电路。
[0016]基准电路包括稳压器NI和第四电阻R4，稳压器NI的阳极与输出正端Vout+相连，稳压器NI的阴极与第四电阻R4第一端相连，第四电阻R4第二端与第一电阻Rl第二端相连。稳压器NI和第四电阻R4用于提供过流基准点。
[0017]电压采集电路包括第一二极管V1、第五电阻R5、第三电阻R3和第一电容Cl，第一二极管Vl的阴极与输入正端Vin+相连，第一二极管Vl阳极与第五电阻R5第二端相连，第五电阻R5第一端与第三电阻R3第二端相连，第三电阻R3第一端与输出正端Vout+相连，第一电容Cl第一端与输出正端Vout+相连，第一电容Cl第二端与第三电阻R3第二端相连，第五电阻R5第二端与第一电阻Rl第二端相连。第一二极管Vl用于隔离输入高压。第五电阻R5，第三电阻R3组成分压电路用于采集开关管SI两端电压，第一电容Cl用于滤除干扰防止误动作。
[0018]比较电路包括比较器N2、第二电容C2，比较器N2的反相输入端与第三电阻R3第二端相连，比较器N2的正相输入端与稳压器NI第二端相连，比较器N2第八脚与控制电平RFOFF相连，第二电容C2第二端与控制电平RFOFF相连，第二电容C2第一端与输出正端Vout+相连，比较器N2第四脚与输出正端Vout+相连，比较器N2用于比较将采样电压与过流点基准的比较、第二电容C2用于为比较器N2的电源滤波。
[0019]电压锁定电路包括第二二极管V5，第六电阻R6，第二二极管V5阳极与比较器N2的正相输入端相连，第二二极管V5的阴极与第六电阻R6第一端相连，第六电阻R6第二端与比较器N2的输出端相连，电压锁定电路用于将电路锁定防止开关管SI反复开关。
[0020]驱动器包括第一三极管V2和第二三极管V3，第一三极管V2为NPN三极管和第二三极管V3为PNP三极管，第一三极管V2的集电极与第一电阻Rl的第二端相连，第一三极管V2的基极与比较器N2的输出端相连，第一三极管V2的发射极与第二三极管V3的发射极相连，第二三极管V3的基极与比较器N2的输出端相连，第二三极管V3的集电极与输出正端Vout+相连。驱动器用于为开关管SI提供驱动。
[0021]第一电阻Rl的第一端与控制电平RFOFF相连。第二电阻R2第一端与控制电平RFOFF相连，第二电阻R2第二端与第一三极管V2基极相连。第一电阻Rl用于当开关管SI导通后起限流作用，第二电阻R2用于为第一三极管V2提供偏置电压;控制电平RFOFF用于提供电路的工作电源。
[0022]开关管SI的第一端接输入正端Vin+，开关管SI的第二端接输出正端Vout+，开关管SI第三端与第一三极管V2的发射极相连，开关管SI用于控制输出Vout的关启。
[0023]其中第四电阻R4和稳压器NI可以用其它基准源代替。第一三极管V2和第二三极管V3可以用集成的驱动器代替。稳压器NI可以采用TL431，稳压器的第一端为TL431的阳极，稳压器的第二端为TL431的阴极。
[0024]工作原理如下:正常工作时RFOFF送高电平( + 12V)，比较器N2的3脚电压由第四电阻R4与稳压器NI建立电压时间比比较器N2的2脚上第五电阻R5、第一电容Cl、和第三电阻R3建立快，比较器N2的I脚置高，第二三极管V3的集电极开路。控制电平RFOFF信号经第一电阻Rl、第二电阻R2送到第一三极管V2，第一三极管V2导通，此时开关管SI导通。开关管SI导通后第一二极管Vl导通。假设第一二极管Vl为理想二极管，比较器N2的2脚电压为(Vin-Vout)XR3(R3+R5)，设R3(R3+R5)为k，比较器N2的2脚电压简化为(Vin-Vout)Xk。设开关管SI第一端和开关管SI第二端的电压降为Vs，则有，比较器N2的2脚电压为VSXk。
[0025]若出现大电流，则开关管SI两端电压会上升，比较器N2的2脚电压为VSXk，也随之上升。当比较器N2的2脚电压上升超过比较器N2的3脚设定的阈值时，比较器N2翻转第二三极管V3导通将开关管SI关闭，同时由第二二极管V5，第六电阻R6组成的锁定电路将比较器N2始终保持翻转状态，开关管SI始终保持关闭，从而防止开关管SI反复开关导致开关管SI损坏。
[0026]正常关闭时RFOFF送低电平(OV)，所有电路失去供电而复位。
[0027]当过流故障消除后，RFOFF重新送高电平(+12V)，电路重新开始工作。
[0028]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电子开关过流保护电路，其输入端为电源设备输入，输出端接外部负载，其特征在于包括用于提供电子开关过流保护电路工作电源的控制电平，用于控制输出正端关启的开关管，用于为开关管提供驱动的驱动器，用于当开关管导通后对控制电平起限流作用的第一电阻，用于为驱动器提供偏置电压的第二电阻，用于提供过流基准点的基准电路，用于采集开关管第一端和开关管第二端之间电压的电压采集电路，用于比较采样电压与过流基准点的比较电路和用于防止开关管反复开关的电压锁定电路。2.如权利要求1所述的一种电子开关过流保护电路，其特征在于所述基准电路包括稳压器和第四电阻，稳压器的第一端与输出正端相连，稳压器的第二端与第四电阻第一端相连，第四电阻第二端与第一电阻第二端相连。3.如权利要求1所述的一种电子开关过流保护电路，其特征在于所述电压采集电路包括第一二极管、第五电阻、第三电阻和第一电容，第一二极管的阴极与输入正端相连，第一二极管阳极与第五电阻第二端相连，第五电阻第一端与第三电阻第二端相连，第三电阻第一端与输出正端相连，第一电容第一端与输出正端相连，第一电容第二端与第三电阻第二端相连，第五电阻第二端与第一电阻第二端相连。4.如权利要求1所述的一种电子开关过流保护电路，其特征在于所述比较电路包括比较器和第二电容，比较器的反相输入端与第三电阻第二端相连，比较器的正相输入端与稳压器第二端相连，比较器第八脚与控制电平相连，第二电容第二端与控制电平相连，第二电容第一端与输出正端相连，比较器第四脚与输出正端相连。5.如权利要求1所述的一种电子开关过流保护电路，其特征在于所述电压锁定电路包括第二二极管，第六电阻，第二二极管阳极与比较器的正相输入端相连，第二二极管的阴极与第六电阻第一端相连，第六电阻第二端与比较器的输出端相连。6.如权利要求1所述的一种电子开关过流保护电路，其特征在于所述驱动器包括第一三极管和第二三极管，第一三极管为NPN三极管和第二三极管为PNP三极管，第一三极管的集电极与第一电阻的第二端相连，第一三极管的基极与比较器的输出端相连，第一三极管的发射极与第二三极管的发射极相连，第二三极管的基极与比较器的输出端相连，第二三极管的集电极与输出正端相连。7.如权利要求1所述的一种电子开关过流保护电路，其特征在于所述第一电阻的第一端与控制电平相连，第二电阻第一端与控制电平相连，第二电阻第二端与第一三极管基极相连，第一电阻用于当开关管导通后起限流作用，第二电阻用于为第一三极管提供偏置电压;开关管的第一端接输入正端，开关管的第二端接输出正端，开关管第三端与第一三极管的发射极相连。8.如权利要求2所述的一种电子开关过流保护电路，其特征在于所述第四电阻和稳压器可以用基准源代替。9.如权利要求6所述的一种电子开关过流保护电路，其特征在于所述第一三极管和第二三极管可以用集成的驱动器代替。
【文档编号】H02H3/06GK205453079SQ201521114690
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】谢波, 陈龙
【申请人】武汉永力科技股份有限公司