一种防过流检测电路及开关保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种防过流检测电路及开关保护电路，包括：感性电路、检测装置与比较装置；所述感性电路与晶体管开关电路串联；所述检测装置用于检测所述感性电路的工作参数，所述工作参数可用于表征所述感性电路的工作电流；所述比较装置用于设置过流基准，并将所述检测装置的检测结果与所述过流基准进行比较。通过让感性电路与防过流对象晶体管开关串联，将检测对象由晶体管开关转移为感性电路，而感性电路的阻抗并不会随着温度的变化而变化，因此，本实用新型提供的防过流检测电路的检测准确度不会随着晶体管开关工作时长的增长而下降，有效地解决了现有技术中将晶体管开关作为检测对象而导致的检测不准确的问题。
【专利说明】
一种防过流检测电路及开关保护电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种防过流检测电路及开关保护电路。
【背景技术】
[0002]现在大多数电子系统都要支持热插拔功能，所谓热插拔，也就是在系统正常工作时，带电对系统的某个单元进行插拔操作，且不对系统产生任何影响。热插拔对系统的影响王要有两方面:
[0003]其一，热插拔时，连接器的机械触点在接触瞬间会出现弹跳，引起电源振荡，这个振荡过程会引起系统电源跌落，引起误码，或系统重启，也可能会引起连接器打火，引发火灾。
[0004]其二，热插拔时，由于系统大容量储能电容的充电效应，系统中会出现很大的冲击电流，此冲击电流可能会烧毁设备电源保险管，所以在热插拔时必须对冲击电流进行控制，使其按理想的趋势变化。
[0005]在实际应用的那个中，为了减小热插拔操作对系统的影响，一般会设置缓启动电路，缓启动电路主要的作用是实现防抖动延时上电以及控制输入电流的上升斜率和幅值。晶体管开关是缓启动电路的重要器件，为了避免其工作在过流环境下，保证晶体管开关的工作可靠性，一般又需要设计保护电路来保护晶体管开关。在现有技术中，保护电路对晶体管开关两端的工作电压的进行检测，并与一个预设的基准进行比较，通过电压是否超出预设的基准来体现晶体管开关的工作电压是否过流。当电压超出预设的基准时，控制晶体管开关关断，以此保证缓启动电路的可靠性。
[0006]但是现有技术的这个方案存在这样的问题:晶体管开关自身的导通电阻容易随着温度的变化而变化，因此，一旦晶体管开关的工作时间过长，其工作电流与工作电压就不再有成正比的关系了，所以，现有技术中通过检测晶体管开关的电压来确定其是否处于过流状态是不准确的。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型要解决的主要技术问题是，提供一种防过流检测电路，用以解决现有技术中通过检测晶体管开关的电压来确定其是否过流，而导致防过流检测效果不佳的技术问题。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种防过流检测电路，包括:感性电路、检测装置与比较装置；
[0009]所述感性电路与晶体管开关电路串联；
[0010]所述检测装置用于检测所述感性电路的工作参数，所述工作参数可用于表征所述感性电路的工作电流；
[0011 ]所述比较装置用于设置过流基准，并将所述检测装置的检测结果与所述过流基准进行比较。
[0012]在本实用新型的一种实施例中，所述比较装置设置第一过流基准作为所述过流基准，并将所述检测装置的检测结果与所述第一过流基准进行比较，所述第一过流基准用于表征所述感性电路的电流变化率是否正常。
[0013]在本实用新型的一种实施例中，所述比较装置设置第一过流基准和第二过流基准作为所述过流基准，并将所述检测装置的检测结果分别与所述第一过流基准、所述第二过流基准进行比较，所述第一过流基准用于表征所述感性电路的电流变化率是否正常，所述第二过流基准用于表征所述感性电路的电流值是否正常。
[0014]在本实用新型的一种实施例中，所述第一过流基准小于所述第二过流基准。
[0015]在本实用新型的一种实施例中，所述工作参数包括所述感性电路的电流、电压或功率中的任意一种。
[0016]在本实用新型的一种实施例中，所述感性电路为电感。
[0017]在本实用新型的一种实施例中，所述检测装置检测所述电感两端的电压值;所述比较装置设置用于和所述电感两端的电压值进行比较的所述电感电压的第一过流基准和第二过流基准，将所述第一过流基准和所述第二过流基准作为所述过流基准，并将所述检测装置检测到的电压值与所述第一过流基准和所述第二过流基准进行比较。
[0018]本实用新型提供一种开关保护电路，包括控制装置和如上所述的所述防过流检测电路；
[0019]所述控制装置用于当所述防过流检测电路的比较装置比较出所述检测结果超出所述过流基准的范围时，执行保护措施保护所述晶体管开关电路；
[0020]所述控制装置的输入与所述比较装置连接，输出与所述晶体管开关电路的开关控制端连接。
[0021]在本实用新型的一种实施例中，当所述比较装置设置的所述过流基准包括第一过流基准，且比较装置比较出所述检测结果超出所述第一过流基准的范围时，所述控制装置用于在不截断所述晶体管开关电路的情况下减小所述晶体管开关电路的工作电流；
[0022]当所述比较装置设置的所述过流基准包括第二过流基准，且比较装置比较出所述检测结果超出所述第二过流基准的范围时，所述控制装置用于截断所述晶体管开关电路。
[0023]在本实用新型的一种实施例中，所述控制装置用于在不截断所述晶体管开关电路的情况下减小所述晶体管开关电路工作电流的方式包括以下两种中的至少一种:
[0024]开启与所述晶体管开关电路并联的分流支路，为所述晶体管开关电路分担电流；
[0025]给所述晶体管开关电路施加一个与原工作电压方向相反的第一额外电压保护所述晶体管开关电路；
[0026]所述控制装置用于截断所述晶体管开关电路的方式包括以下两种中的至少一种:
[0027]开启抽电流栗电路；
[0028]给所述晶体管开关电路施加一个与原工作电压方向相反的第二额外电压保护所述晶体管开关电路。
[0029]本实用新型的有益效果是:
[0030]本实用新型提供的防过流检测电路，设置感性电路与防过流对象晶体管开关串联，将防过流检测电路的检测对象由晶体管开关转移为感性电路，而感性电路的阻抗并不会随着温度的变化而变化，因此，本实用新型提供的防过流检测电路的检测准确度不会随着晶体管开关工作时长的增长而下降，有效地解决了现有技术中将晶体管开关作为检测对象而导致的检测不准确的问题。
【附图说明】
[0031 ]图1为本实用新型实施例一提供的防过流检测电路的原理图；
[0032]图2为本实用新型实施例二提供的开关保护电路的原理图；
[0033]图3为本实用新型实施例二提供的开关保护电路的电路图。
【具体实施方式】
[0034]为了使本实用新型的优点更加清楚明确，下面通过【具体实施方式】结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0035]实施例一:
[0036]本实施例提供一种防过流检测电路，请参考图1:
[0037]防过流检测电路包括感性电路10、检测装置20与比较装置30。
[0038]虽然防过流检测电路的目的是防止晶体管开关电路40工作在过流环境下，也即，防过流检测电路的防过流对象为晶体管开关电路40，但感性电路10才是防过流检测电路的实际检测对象，为了让感性电路10体现防过流对象一一晶体管开关电路40的电流，所以感性电路10应当与晶体管开关串联。在本实施例中，感性电路10是指存在电感元件的交流电路或脉动直流电路，因此，感性电路1可以是电感。
[0039]检测装置20检测感性电路10的工作参数，这些工作参数是能够表征感性电路10的工作电流的参数。例如，感性电路10的电流、电压或功率。
[0040]比较装置30的作用包括这样两个方面:
[0041]第一，设置过流基准；
[0042]第二，将检测装置20的检测结果与过流基准进行比较，进而确定晶体管开关电路40是否过流。
[0043]针对上述第一点，过流基准至少是保证晶体管开关电路40不会工作在过流环境下的最低标准，所以在设置过流基准的时候必须考虑晶体管开关电路40的额定参数，就实际而言，过流基准应该略小于晶体管开关的额定参数;同时，过流基准应当与检测装置20所检测的感性电路10的工作参数属于同一类型，当检测装置20检测的是感性电路10的电压时，过流基准也应该是一个电压值。
[0044]进一步地，由于感性电路10的工作电压与其电感值具有U = L*(di/dt)的特性，因此，感性电路1的工作电压U和感性电路10中的总的电感值L的比值，S卩U/L可用于表示感性电路10工作电流的变化率。在这种情况下，若比较装置30将过流基准设置为能够表征感性电路1的电流变化率是否正常的第一过流基准，则当电流发生突变，且突变的程度比较剧烈，例如，当电路发生异常时，电流的变化率d i /dt很大，感性电路1两端的电压会急剧增高。这种情况下，根据本实施例的防过流检测电路，只要事先由比较装置30根据晶体管开关电路40可以允许的电流变化程度，即di/dt的大小，结合感性电路1的总电感值L，设置好第一过流基准，然后将检测装置20的检测结果与第一过流基准进行比较，就可以确定晶体管开关电路40的工作电流发生了异常，第一过流基准的设置规则如上所述:若检测电路20检测的是感性电路10的电流，则对应的第一过流基准为电流值;若检测装置20检测的是感性电路10的电压，则对应的第一过流基准为电压值。优选地，在本实施例中，检测装置20检测感性电路10的电压，比较装置30将第一过流基准设置为一个可以表征感性电路10电流变化率是否正常的电压值。
[0045]从本质上来说，现有技术检测的是晶体管开关的工作电流的大小，其设置的用于比较的预设基准，是一个仅能界定晶体管开关电路40的工作电流大小是否超出晶体管开关承受范围的标准，例如，现有技术一方案里，检测的是晶体管开关两端的电压，并将预设基准设置成一个电压值，10V。当晶体管开关两端的电压小于10V，则意味着开关晶体管处于正常的工作环境中，只有当晶体管开关两端的电压大于1V时，保护电路才会认为晶体管开关已经工作在过流环境下，这个时候，晶体管开关往往已经因为承受巨大的电流而损坏了。
[0046]而本实施例提供的防过流检测电路本质上检测的是电流变化率的大小，在这种情况下，不是单纯地将电流大小超出晶体管开关电路40承受界限的情况视为过流现象，将电流大小为超出晶体管开关电路40承受界限的情况视为正常现象。例如，若一个晶体管开关能够承受的最大电流为8A，根据这一点，将检测电路进行检测的基准电流设置为8A，正常工作的情况下，该晶体管开关的电流应为3A。若按照现有技术中的方案，检测电路在Tl时刻检测到晶体管开关的工作电流为3A，在T2时刻检测到晶体管开关的工作电流为7.5A，这时候，其实回路中的电流已经出现了异常，但是现有技术单纯关注电流的大小，因此，在现有技术方案的界定中，此时的情况仍旧属于“正常”。而当检测电路检测到晶体管开关的工作电流超出基准电流时，晶体管开关承受的电流已经远不止8A，遭到了不可逆的损坏。
[0047]从另一角度来说，现有技术的方案关注电流值的大小，仅限于电流缓慢增大的情况，若是电流出现急剧增大的现象，其检测就相对“滞后”，因而给予晶体管开关的保护也会“滞后”。本实施例提供的防过流检测电路，关注电流的变化，在电流异常，但还电流大小还未超出晶体管开关电路40承受的范围时就能检测出来，因此，这种检测是“超前”的，检测的“超前”能够让后续的控制或保护早于晶体管的损害。
[0048]为了防止晶体管开关电路40的电流值缓慢的上升并超出晶体管开关电路40的承受范围，所以，优选的，本实施中的比较装置30还设置一个第二过流基准，第二过流基准用于表征感性电路10的电流值是否正常。这时，检测装置20检测感性电路10两端的电压值，然后比较装置30将这个检测结果分别同第一过流基准和第二过流基准进行比较，既能识别出电流变化率的异常，也能防止晶体管开关电路40的电流通过一个较小的电流变化率，缓慢的上升并超出晶体管开关电路40的承受范围。例如，若感性电路10的电感值为2H，预先设定的电流的变化率为不超过0.5mA/s，且当晶体管开关电路40的工作电流为其能承受的电流时，其对应的电压5mV，经计算，第一过流基准应为ImV，第二过流基准略小于5mV，假设为
4.5mV。这时，第一过流基准能够防止电流突变，第二过流基准能够防止电流以小于0.5mA/s的变化率超过晶体管开关电路40所能负荷的最大工作电流。实际情况下，第一过流基准应当小于第二过流基。
[0049]实施例二:
[0050]本实施例提供一种开关保护电路，请结合图2:
[0051]开关保护电路包括控制装置80和实施例一提供的防过流检测电路。
[0052 ]控制装置80的输入与防过流检测电路的比较装置30连接，输出与晶体管开关电路40的开关控制端连接，当防过流检测电路的比较装置30比较出检测结果超出过流基准的范围时，控制装置80执行保护措施保护晶体管开关电路40。
[0053]当比较装置30设置的过流基准包括第一过流基准，且比较装置30比较出检测装置20的检测结果超出第一过流基准的范围时，控制装置80用于在不截断晶体管开关电路40的情况下减小其工作电流，采取的方式包括以下两种中的至少一种:
[0054]第一种，分流措施，事先设置一条与晶体管开关电路40并联的支路，当检测装置20对感性电路10的检测结果超出第一过流基准时，控制装置80开启该分流支路，为晶体管开关电路40分担电流；
[0055]第二种，给晶体管开关电路40施加一个与原工作电压方向相反的第一额外电压保护所述晶体管开关电路40，通过第一额外电压的作用减小通过晶体管开关电路40的电流，这种方式可以很容易地通过电感来完成，因为电感总之阻碍回路中电流的突变，当晶体管开关电路40的电流突然增大时，电感会产生反向电动势阻碍电流的增大趋势。
[0056]当比较装置30设置的过流基准包括第二过流基准，且比较装置30比较出检测装置20的检测结果超出第二过流基准的范围时，控制装置80用于迅速截断晶体管开关电路40，采取的方式包括以下两种中的至少一种:
[0057]第一种，开启抽电流栗电路；
[0058]第二种，给晶体管开关电路40施加一个与原工作电压方向相反的第二额外电压保护所述晶体管开关电路40，第二额外电压应该能够使晶体管开关电路40迅速进入截断状
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[0059]为了更进一步的阐述本实施例提供的开关保护电路，这里结合图3:
[0060]在图3中，晶体管开关电路40由MOS管401构成，是需要进行保护的防过流对象，感性电路10由电感101构成，检测装置20检测电感101两端的电压，三极管301承担了比较装置30的角色，其基极与发射机之间的电压为Vbe，大小等于0.7V，相当于第一过流基准，当负载701瞬间过流或者短路时，电感101上会检测到电流突变，同时产生反向电动势V0，由于电阻201和202阻值相等，因此三极管301基极处的电压为电感101的一半，当V0/2超过三极管的截止电压的Vbe时，三极管301就会发出关断信号，控制装置80迅速关断关闭MOS管401，保证MOS管401不会受到损伤。
[0061]当然毫无疑义的是，图3中的三极管301也可以通过比较器代替，从而自由设置过流基准。
[0062]上述实施例中，所有参数均是为了帮助理解本实用新型而给出的示例，并不能限定本实用新型的保护范围。
[0063]以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种防过流检测电路，其特征在于，包括:感性电路、检测装置与比较装置； 所述感性电路与晶体管开关电路串联； 所述检测装置用于检测所述感性电路的工作参数，所述工作参数可用于表征所述感性电路的工作电流； 所述比较装置用于设置过流基准，并将所述检测装置的检测结果与所述过流基准进行比较。2.如权利要求1所述的防过流检测电路，其特征在于，所述比较装置设置第一过流基准作为所述过流基准，并将所述检测装置的检测结果与所述第一过流基准进行比较，所述第一过流基准用于表征所述感性电路的电流变化率是否正常。3.如权利要求1所述的防过流检测电路，其特征在于，所述比较装置设置第一过流基准和第二过流基准作为所述过流基准，并将所述检测装置的检测结果分别与所述第一过流基准、所述第二过流基准进行比较，所述第一过流基准用于表征所述感性电路的电流变化率是否正常，所述第二过流基准用于表征所述感性电路的电流值是否正常。4.如权利要求3所述的防过流检测电路，其特征在于，所述第一过流基准小于所述第二过流基准。5.如权利要求1-4任一项所述的防过流检测电路，其特征在于，所述工作参数包括所述感性电路的电流、电压或功率中的任意一种。6.如权利要求1-4任一项所述的防过流检测电路，其特征在于，所述感性电路为电感。7.如权利要求6所述的防过流检测电路，其特征在于，所述检测装置检测所述电感两端的电压值;所述比较装置设置用于和所述电感两端的电压值进行比较的所述电感电压的第一过流基准和第二过流基准，将所述第一过流基准和所述第二过流基准作为所述过流基准，并将所述检测装置检测到的电压值与所述第一过流基准和所述第二过流基准进行比较。8.—种开关保护电路，其特征在于，包括:控制装置和如权利要求1-7任一项所述防过流检测电路； 所述控制装置用于当所述防过流检测电路的比较装置比较出所述检测结果超出所述过流基准的范围时，执行保护措施保护所述晶体管开关电路； 所述控制装置的输入与所述比较装置连接，输出与所述晶体管开关电路的开关控制端连接。9.如权利要求8所述的开关保护电路，其特征在于， 当所述比较装置设置的所述过流基准包括第一过流基准，且比较装置比较出所述检测结果超出所述第一过流基准的范围时，所述控制装置用于在不截断所述晶体管开关电路的情况下减小所述晶体管开关电路的工作电流； 当所述比较装置设置的所述过流基准包括第二过流基准，且比较装置比较出所述检测结果超出所述第二过流基准的范围时，所述控制装置用于截断所述晶体管开关电路。10.如权利要求9所述的开关保护电路，其特征在于， 所述控制装置用于在不截断所述晶体管开关电路的情况下减小所述晶体管开关电路工作电流的方式包括以下两种中的至少一种: 开启与所述晶体管开关电路并联的分流支路，为所述晶体管开关电路分担电流； 给所述晶体管开关电路施加一个与原工作电压方向相反的第一额外电压保护所述晶体管开关电路； 所述控制装置用于截断所述晶体管开关电路的方式包括以下两种中的至少一种: 开启抽电流栗电路； 给所述晶体管开关电路施加一个与原工作电压方向相反的第二额外电压保护所述晶体管开关电路。
【文档编号】H02H7/20GK205489487SQ201620076945
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】于文超, 孙丹
【申请人】中兴通讯股份有限公司