电源过流保护电路的制作方法
【专利摘要】一种电源过流保护电路，用于短路或过载时对电源模块内部的电源开关电路进行保护，电源开关电路用于控制电源输出端连通或关断，电源过流保护电路包括：采样电路，用于采样电源输出端的负载电流；基准电路，设定过流的基准值，并在负载电流超过基准值时输出触发信号；单稳态电路，接收触发信号并输出方波信号；延时开关电路，使用方波信号进行充电，并在充电至预设电压时从关断切换到导通，电源开关电路在延时开关电路导通时关断、在延时开关电路关断时导通。本实用新型成本低，且故障消除后可以自恢复。进一步地，改变555芯片外接的电容、电阻的参数值，延时开关电路中的电阻、电容的参数值，可改变过流时间及间隔。
【专利说明】
电源过流保护电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电源安全领域，尤其涉及一种电源过流保护电路。
【背景技术】
[0002]在电源模块或者是变频器中，内部电源提供对外输出端子供用户使用，而用户在使用这个端子时，出现反接或者是短路的情况就时有发生，为了解决这个问题，传统方案中有以下两种解决方法:一是将电源模块的容量提高，保证输出短路的情况下电源能够正常输出，电压不至于掉到规格以下；二是在端口串联热敏电阻，随着短路电流的增大，热敏电阻温升升高，进而使热敏电阻的阻值变大，如此反馈，将电源的输出短路电流限制在某一个平衡值。
[0003]上述两种解决方法，都存在着较为明显的缺点:
[0004]—、过容量设计通常会将容量提高到很多，造成了电源各关键器件的选型较大，成本较高，由于短路输出的功率较大，内部器件的热损耗也较大。
[0005]二、在电源端口串联热敏电阻，在一定程度上能够实现对短路的保护，且也能自恢复。但是热敏电阻随着温升的上升，其额定的电流带载能力也是减弱的，很难选择一个合适的热敏电阻，一般情况下热敏电阻都选择得比较大，对电源的要求以及热敏电阻功率路径上的器件的功率要求比较大。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电源过流保护电路。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种电源过流保护电路，用于在短路或过载时对电源模块内部的电源开关电路进行保护，所述电源开关电路用于控制电源模块的电源输出端连通或关断，所述电源过流保护电路包括:
[0008]采样电路，用于采样电源输出端的负载电流；
[0009]基准电路，连接所述采样电路，用于设定过流的基准值，并在负载电流超过所述基准值时输出触发信号；
[0010]单稳态电路，连接所述基准电路，用于接收触发信号并输出方波信号；
[0011]延时开关电路，连接所述单稳态电路以及所述电源开关电路，该延时开关电路使用所述方波信号进行充电，并在充电至预设电压时从关断切换到导通，所述电源开关电路在所述延时开关电路导通时关断、在所述延时开关电路关断时导通。
[0012]在本实用新型所述的电源过流保护电路中，所述电源过流保护电路还包括:
[0013]放大电路，连接在所述采样电路和基准电路之间，用于将负载电流所对应的电压放大后输出到所述基准电路进行比较。
[0014]在本实用新型所述的电源过流保护电路中，所述放大电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻；
[0015]所述运算放大器的反相输入端经由所述第一电阻连接所述采样电路，同相输入端经由所述第二电阻接地，所述运算放大器的反相输入端还经由第三电阻连接至第四电阻的第一端，第四电阻的第一端连接基准电路，第四电阻的第二端连接运算放大器的输出端。
[0016]在本实用新型所述的电源过流保护电路中，所述基准电路包括一比较器，比较器的同相输入端用于接收与基准值对应的参考电压，所述比较器的反相输入端连接放大电路，比较器的输出端连接单稳态电路。
[0017]在本实用新型所述的电源过流保护电路中，电源输出端包括连接电源节点的正输出端和连接地节点的负输出端，所述电源开关电路包括一三极管，采样电路包括一采样电阻;所述延时开关电路连接至三极管的基极，三极管的集电极连接所述负输出端，采样电阻串接在三极管的发射极和地节点之间。
[0018]在本实用新型所述的电源过流保护电路中，单稳态电路包括555芯片、第一电容、第五电阻，555芯片的低触发端连接所述基准电路，第五电阻串接在555芯片的放电端和外接电源正端之间，第一电容串接在555芯片的放电端和外接电源负端，555芯片的输出端连接延时开关电路。
[0019]在本实用新型所述的电源过流保护电路中，所述延时开关电路包括第二电容、第六电阻、三极管，三极管的基极通过所述第六电阻连接单稳态电路，三极管的基极还通过第二电容接地，三极管的发射极接地，三极管的集电极连接所述电源开关电路的控制端。
[0020]实施本实用新型的电源过流保护电路，具有以下有益效果:本实用新型在发生短路或者过载时可以通过延时开关电路控制电源开关电路延时一定时间后关断，以实现对电源开关电路关断的保护，一旦电源开关电路关断被关断则负载电流减少，同时电源开关电路在单稳态电路的方波信号完毕后会放电自关断，则电源开关电路又会开启，如果没有过流则电路恢复正常，如果继续过流，则继续触发在单稳态电路，最终关断电源开关电路对其继续进行保护，如此往复循环。因此，本实用新型成本低，在电路恢复正常这段时间里面将电源的待机功耗降到了很小的一个值，且故障消除后可以自恢复，不需要手动复位的操作，提尚了整机的抗扰能力，
[0021]进一步优选的，通过改变555芯片外接的电容、电阻的参数值，延时开关电路中的电阻、电容的参数值，可以对短路或者是过载时的时间以及短路时间间隔进行可变化的设
i+o
【附图说明】
[0022]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0023]图1是本实用新型的电源过流保护电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0025]如图1所示，是本实用新型的电源过流保护电路的结构示意图。
[0026]图中上半部分电路为具体的电源模块的内部结构，图中所示的输出端子即为电源输出端，用于连接负载例如风扇，图中光耦隔离之前的电压VCCl和隔离后的电压VCC2根据器件以及输出负载确定两个电压值。电源输出端具体包括连接VCC2电源节点的正输出端和连接地节点的负输出端，如图中OUT+和OUT-表示。负载连接在OUT+和OUT-之间后，可以上电工作。电源模块内部设计了一个电源开关电路I串接在OUT-和地之间，以控制所述电源输出端连通或关断，进而控制负载的上电与否。一般电源开关电路I为三极管，如图中QO所示，三极管QO的集电极连接负输出端OUT-，三极管QO的发射极连接地节点，基极连接内部的光耦。
[0027]本实用新型的电源过流保护电路，用于在电源模块的电源输出端OUT+和OUT-之间短路或过载时，对电源开关电路I的三极管QO进行保护。电源过流保护电路主要包括:
[0028]采样电路100，用于采样电源输出端的负载电流；
[0029]放大电路200，连接在所述采样电路100，用于将负载电流所对应的电压放大后输出到下述的基准电路300进行比较。
[0030]基准电路300，连接所述放大电路200，用于设定过流的基准值，并在负载电流超过所述基准值时输出触发信号；
[0031]单稳态电路400，连接所述基准电路300，用于接收触发信号并输出方波信号；
[0032]延时开关电路500，连接所述单稳态电路400以及所述电源开关电路I，该延时开关电路500使用所述方波信号进行充电，并在充电至预设电压(Q0的基极开启电压)时从关断切换到导通，所述电源开关电路I在所述延时开关电路500导通时关断、在所述延时开关电路500关断时导通。
[0033]具体的:采样电路100包括一采样电阻R0;所述放大电路200包括运算放大器、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4;所述基准电路300包括一比较器;单稳态电路400包括555芯片、第一电容Cl、第五电阻R5;所述延时开关电路500包括第二电容C2、第六电阻R6、三极管Q1。
[0034]采样电阻RO串接在三极管QO的发射极和地节点之间，负载连接OUT+和OUT-之间后与三极管QO、采样电阻RO共同串接在电源模块的+24V的电源节点和地节点之间。
[0035]所述运算放大器的反相输入端经由所述第一电阻Rl连接所述采样电路100的与三极管QO连接的一端，同相输入端经由所述第二电阻R2接地，所述运算放大器的反相输入端还经由第三电阻R3连接至第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端连接运算放大器的输出端。
[0036]比较器的反相输入端连接第四电阻R4的第一端，比较器的同相输入端连接电源模块内部的控制器或者分压电路，用于接收与基准值对应的参考电压Reference。
[0037]555芯片的低触发端TRIG连接比较器的输出端，第五电阻R5串接在555芯片的放电端DISCH和外接电源正端Vcc之间，外接电源正端Vcc连接+5?+15V的电压，第一电容Cl串接在555芯片的放电端DISCH和外接电源负端GND，555芯片的输出端OUT通过第六电阻R6连接三极管Ql的基极，三极管Ql的基极还通过第二电容C2接地，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极连接三极管QO的基极。
[0038]其中，本实用新型中设计放大电路200的优点在于，采样电阻RO的阻值可以设计的比较小，进而不会影响到负载的工作。
[0039]本实用新型的工作原理如下:
[0040]正常情况下，负载电流正常，在采样电阻RO上的压降较小，比较器输出的是高电平，555芯片输出低电平，三极管Ql处于关断状态，三极管QO导通，电路是正常工作的；[0041 ]在短路或者过载时，负载电流增加明显，在采样电阻RO上的压降增加，当其增加至经过放大后的幅值大于参考电压Reference时，比较器输出从高电平转换为低电平，根据555的单稳态原理，555输出方波信号，于是方波信号给第二电容C2充电，当其充至电压达到QO的基极开启电压(一般为0.7V)时，三极管Ql导通，则三极管QO立即关断，如此实现对三极管Ql的保护。三极管QO关断后，则负载电流降低，比较器输出恢复至高电平，另一方面当方波信号结束时，第二电容C2开始放电，则三极管Ql会关断，三极管QO再次导通，如果OUT+和OUT-之间不再短路或过载，则电路自动恢复正常；如果OUT+和OUT-之间继续短路或过载，则又会触发比较器从高电平转换至低电平，进而触发555输出方波信号，最终再次关断三极管QO，如此循环往复，形成打嗝保护。
[0042]其中，方波信号的长度是由第一电容Cl、第五电阻R5共同决定的，通过调整其参数值，可以调整短路的打嗝时间。第二电容C2、第六电阻R6构成的充放电电路的充电至QO的基极开启电压(一般为0.7V)所用的时间为短路时间，其可以通过调整第二电容C2、第六电阻R6的参数值改变。
[0043]综上所述，实施本实用新型的电源过流保护电路，具有以下有益效果:本实用新型在发生短路或者过载时可以通过延时开关电路控制电源开关电路关断，以实现对电源开关电路关断的保护，一旦电源开关电路关断被关断则负载电流减少，同时电源开关电路在单稳态电路的方波信号完毕后会放电自关断，则电源开关电路又会开启，如果没有过流则电路恢复正常，如果继续过流，则继续触发在单稳态电路，最终关断电源开关电路对其继续进行保护，如此往复循环。因此，本实用新型成本低，在电路恢复正常这段时间里面将电源的待机功耗降到了很小的一个值，且故障消除后可以自恢复，不需要手动复位的操作，提高了整机的抗扰能力，进一步优选的，通过改变555芯片外接的电容、电阻的参数值，延时开关电路中的电阻、电容的参数值，可以对短路或者是过载时的时间以及短路时间间隔进行可变化的设计。
[0044]上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【主权项】
1.一种电源过流保护电路，用于在短路或过载时对电源模块内部的电源开关电路进行保护，所述电源开关电路用于控制电源模块的电源输出端连通或关断，其特征在于，所述电源过流保护电路包括: 采样电路，用于采样电源输出端的负载电流； 基准电路，连接所述采样电路，用于设定过流的基准值，并在负载电流超过所述基准值时输出触发信号； 单稳态电路，连接所述基准电路，用于接收触发信号并输出方波信号； 延时开关电路，连接所述单稳态电路以及所述电源开关电路，该延时开关电路使用所述方波信号进行充电，并在充电至预设电压时从关断切换到导通，所述电源开关电路在所述延时开关电路导通时关断、在所述延时开关电路关断时导通。2.根据权利要求1所述的电源过流保护电路，其特征在于，所述电源过流保护电路还包括: 放大电路，连接在所述采样电路和基准电路之间，用于将负载电流所对应的电压放大后输出到所述基准电路进行比较。3.根据权利要求2所述的电源过流保护电路，其特征在于，所述放大电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻； 所述运算放大器的反相输入端经由所述第一电阻连接所述采样电路，同相输入端经由所述第二电阻接地，所述运算放大器的反相输入端还经由第三电阻连接至第四电阻的第一端，第四电阻的第一端连接基准电路，第四电阻的第二端连接运算放大器的输出端。4.根据权利要求2所述的电源过流保护电路，其特征在于，所述基准电路包括一比较器，比较器的同相输入端用于接收与基准值对应的参考电压，所述比较器的反相输入端连接放大电路，比较器的输出端连接单稳态电路。5.根据权利要求1所述的电源过流保护电路，其特征在于，电源输出端包括连接电源节点的正输出端和连接地节点的负输出端，所述电源开关电路包括一三极管，采样电路包括一采样电阻;所述延时开关电路连接至三极管的基极，三极管的集电极连接所述负输出端，采样电阻串接在三极管的发射极和地节点之间。6.根据权利要求1所述的电源过流保护电路，其特征在于，单稳态电路包括555芯片、第一电容、第五电阻，555芯片的低触发端连接所述基准电路，第五电阻串接在555芯片的放电端和外接电源正端之间，第一电容串接在555芯片的放电端和外接电源负端，555芯片的输出端连接延时开关电路。7.根据权利要求1所述的电源过流保护电路，其特征在于，所述延时开关电路包括第二电容、第六电阻、三极管，三极管的基极通过所述第六电阻连接单稳态电路，三极管的基极还通过第二电容接地，三极管的发射极接地，三极管的集电极连接所述电源开关电路的控制端。
【文档编号】H02H3/093GK205489443SQ201521136314
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】谭才兴
【申请人】深圳市汇川技术股份有限公司