专利名称：短路保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种保护电路，具体地说，是涉及一种在负载发生短路情 况时对整机电路进行保护的控制电路。
背景技术：
负栽电路在运行过程中经常会发生短路故障，由此引发整机设备的损坏。 为解决此类短路问题，现有技术通常采用的方法是在为负栽提供工作电源的供 电电路输出端串联一个自恢复保险丝，通过所述自恢复保险丝连接负栽的供电 端。当负栽电路发生短路故障时，电路中的电流急剧增加，导致温度升高，自 恢复保险丝熔断，电路自动断开，进而起到对电路的短路保护作用。短路故障
排除后，电路中的电流减小，温度随之下降；当温度下降到自恢复保险丝的门 限值时，自恢复保险丝自动接通，使整机电路恢复正常工作。然而，目前的自 恢复保险丝价格一般都比较贵，用于电路中会导致整机成本的升高，不利于产 品的批量生产。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中采用自恢复保险丝实现短蹈一呆护所导致的 产品成本升高的问题，提供了一种新型的短路保护电路，该电路无需使用自恢 复保险丝即可起到对负载电路的短路保护作用，有利于降低整机电路成本。 为解决上迷技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现 一种短路保护电路，包括三端可调集成稳压器，其输入端连接输入电源， 输出端一方面连接电源输出端，并通过第一电阻连接一可控开关电路的开关通
路，进而通过所述可控开关电路的开关通路连接稳压器的调节端；另一方面通 过第二电阻连接所述稳压器的调节端；所述可控开关电路的控制端连接电源输 出端，在所述电源输出端的电压或电流大于设定值时关断。
作为可控开关电路的第一种实现形式，所述的可控开关电路釆用一 NPN型 三极管实现，所述三极管的基极连接所述的电源输出端，并通过第三电阻连接 所述稳压器的输出端，发射极连接稳压器的调节端，集电极通过所述的第一电 阻连接稳压器的输出端。
作为可控开关电路的第二种实现形式，所述的可控开关电路可以采用 一场 效应管实现，其栅极连接所述的电源输出端，并通过第三电阻连接所述稳压器 的输出端，源极连接稳压器的调节端，漏极通过所述的第一电阻连接稳压器的 输出端。
其中，所述的场效应管可以具体选用CMOS管实现。
作为可控开关电路的第三种实现形式，所述的可控开关电路也可以选用一 控制端大于阈值电压时关断的开关芯片实现，其控制端通过电阻分压网络连接 所述的电源输出端，开关通路连接在所述第一电阻与稳压器的调节端之间。
进一步的，在所述稳压器的调节端还连"l妻有一调整电阻等效电路，所述等 效电路的控制端接收控制信号，并根据接收到的控制信号改变其等效电阻的阻 值。该调整电阻等效电路通过与第一、第二电阻相配合，实现对稳压器输出电 压的可变调节，以满足后续负栽电路对供电电压的不同要求。
为了实现在负栽电路出现短路故障时，稳压器的输出电压能够大幅度降低， 从而避免元器件出现过压损坏的问题，所述的第二电阻的阻值要远大于第一电 阻的阻值，如可选择第一电阻阻值为240Q，第二电阻的阻值为IOKQ。
更进一步的，所述的第三电阻优选功率电阻，其功率最好小于1W。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的短路保 护电路通过在三端可调集成稳压器的输出端和调节端之间连接可控开关电路和 与之配合使用的并联电阻网络，可以完全替代现有技术中的自恢复保险丝，起
到短路保护的作用；并且在短路故障消除后，能够使电路自动恢复到正常工作 状态，大大降低了整机电路成本。
附困说明
图1是现有使用自恢复保险丝的短路保护电路原理图。
图2是本实用新型所提出的短路保护电路的一种实施例的原理图3是本实用新型所提出的短路保护电路的另 一种实施例的原理图。
*#^实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。 图1是现有的采用自恢复保险丝进行短路保护的供电电路原理图，包括三 端可调集成稳压器N025,其输入端Vin通过电源输入端VCC-IN连接直流电源， 输出端Vout通过自恢复保险丝F001连接电源输出端VCC—OUT,并通过所述电 源输出端VCC-OUT连接后续的负载电路，为负载电i 械供直流工作电源。在所 述三端可调集成稳压器N025的调节端Adj连接有调整电阻Rl和R2，通过改变 两电阻的阻值即可实现对稳压器N025输出电压的有效调节。所述稳压器N025 的输出电压遵循以下公式
Vout=l. 25(1+R2/R1)。
采用图l所示的电路结构，在负载电路出现短路故障时，电路中的电流急 剧增加，导致温度升高，自恢复保险丝F001熔断，自动切断所述供电电路与负 栽电路的连接，进而对负载电路起到短路保护的作用。在短路故障排除后，电 路中的电流减小，温度随之下降；当温度下降到自恢复保险丝F001的门限值时， 自恢复保险丝FOOl自动接通，使整机电路恢复正常工作。
图2是本实用新型所提出的一种短路保护电路的原理图，与图l相比，该 电路省去了价格昂贵的自恢复保险丝F001,而仅采用价糾氐廉的开关元件和几 个电阻替代，也可很好地完成短路保护的作用。
实施例一，如图2所示，所述的开关元件可以采用一个NPN型三极管K027 实现。所述三极管K027的集电极通过第一电阻R359连接稳压器N025的输出端 Vout,发射极连接稳压器N025的调节端Adj，基极通过限流电阻R361 —方面 连接电源输出端VCC—0UT，另一方面通过第三电阻R362与稳压器N025的输出 端Vout相连接。在所述稳压器N025的输出端Vout与调节端Adj之间还连接有 第二电阻R360，与第一电阻R359和三极管K027的集电极、发射极组成的连接 支路相并联。所述稳压器N025的调节端Adj通过调整电阻R2接地，根据负载 电路所需的工作电压选择第一电阻R359与调整电阻R2的阻值，使稳压器N025 的输出满足负载的供电需求。
为了实现短路保护功能，所述第二电阻R360的阻值要远大于第一电阻R359 的阻值。而第三电阻R362最好选用功率电阻，很小的功率即可，最好小于1W。
在负载电路正常工作时，由于稳压器N025的输出端Vout与调节端Adj之 间存在1. 25V的电压差，三极管K027的基极与发射极之间的电压差大于0. 7V, 三极管K027导通。此时，第一电阻R359与第二电阻R360相并联。由于第二电 阻R360的阻值远大于第一电阻R359的阻值，因此，所述并联支路的阻值近似 等于第一电阻R359的阻值。代入公式Vout-1.25(l+R2/Rl),其中，R1-R359, 由此可以计算出通过稳压器N025输出的电压值刚好满足负载的供电要求。
当负载发生短路故障时，通过第三电阻R362的电流急剧增大，电阻R362 上的电压增大，导致三极管K027的基极与发射极之间的电压差减小，当压差小 于0. 7V时，三极管K027截止，此时的调整电阻R1-R360,将其代入稳压器N025 的输出电压计算公式Vout=1.25(l+R2/Rl),由于第二电阻R360的阻值很大， 从而使得Vout变得非常小，负载电路由于其供电电源的降低而停止工作，从而 实现了对负载电路的短路保护作用。当短路故障消除后，三极管K027重新导通，
负栽电路恢复正常工作。
当然，所述NPN型三极管K027也可以采用场效应管代替，例如CMOS管。 其中，所述场效应管的栅极通过限流电阻R361连接电源输出端VCC-OUT,并通
过第三电阻R362与稳压器N025的输出端Vout相连4妾，漏极通过第一电阻R359 连接稳压器N025的输出端Vout,源极连接稳压器N025的调节端Adj。其工作 原理与实施例一中的三极管K027相同，这里不再赘述。
此外，为了保持输入电源和输出电压的稳定，在所述集成稳压器N025的输 入端Vin和输出端Vout上都连接有滤波电路，具体可采用图2所示的滤波电容 C321 C323实现，以滤除直流电源中混入的噪波千扰，向负栽电路提供纯净的 直流供电。
实施例二，在本实施例中，所述的开关元件具体采用一个集成开关芯片实 现。所述开关芯片配合电阻分压网络(或者根据需要增加一个反相电路)组成 可控开关电路，连接在所述稳压器N025的输出端Vout与调节端Adj之间，以 实现对稳压器N025输出电压的有效控制。
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其中，开关芯片的控制端通过电阻分压网络连接所述的电源输出端Vout,开关 通路连接在所述第一电阻R359与稳压器N025的调节端Adj之间，并通过所述 的第一电阻R359与稳压器N025的输出端Vout相连接；在所述稳压器N025的 输出端Vout与调节端Adj之间同时并联有所述的第二电阻R360。
当负载电路正常工作时，电源输出端Vout经所述的电阻分压网络分压后， 施加到所述开关芯片控制端的电压值小于其阈值电压，此时，开关芯片导通， 第一电阻R359与第二电阻R360并联。由于第二电阻R360的阻值远大于第一电 阻R359的阻值，因此，所述并联支路的阻值约等于第一电阻R359的阻值。代 入公式Vout-l. 25(l+R2/Rl)，其中，R1=R359 ,由此可以计算出通过稳压器 N025输出的电压值刚好满足负载的供电要求。
当负载电路短路时，电源输出端Vout处的电流升高，经所述的电阻分压网 络转变成电压信号后，施加到所述开关芯片的控制端。此时，开关芯片控制端 的电压值升高，大于其阈值电压，开关芯片关断，M-R360,由于第二电阻R360 的阻值4艮大，代入^〉式Vout-l."(l+I^/Rl)中，由此可见Vout大幅度降低，
负栽电路停止工作，进而实现对负栽电路的短路保护。当短路故障消除后，开 关芯片的控制端电压小于其阈值电压，开关芯片重新导通，负载电路恢复正常 工作。
则需要在开关芯片的控制端与电源输出端Vout之间增加一个反相电路。当电源 输出端Vout的电压正常时，即压值较小，通过所述的反相电路反相后，作用到 开关芯片控制端的电压大于其阈值电压，开关芯片导通，R1=R359。当负载电路 短路时，电路中的电流升高，导致供电电压增大，经反相电路^^相后输出的电 压值减小，小于开关芯片的阈值电压，开关芯片关断，此时，Rl-R360，进而起 到对负栽电路的短路保护作用。
实施例三，将本实用新型所提出的短路保护电路用于卫星机顶盒中，具体 用于给接收天线上的低噪声降频器LNB提供工作电源的供电电路中，如图3所 示。本实施例仅以可控开关电路釆用NPN型三极管K027实现为例进行具体阐述。 在本实施例中，24V直流电源通过电源输入端VCC_IN引入供电电路，经滤波电 容C321、 C322连接三端可调集成稳压器N025的输入端Vin,所述供电电路的 电源输出端VCC_0UT连接LNB的供电端。由于LNB工作需要13V和18V直流电 压，以满足其极化工作的切换，因此，需要对调整电阻R2的阻值进行调节，以 实现稳压器N025输出电压在13V和18V之间的转换。基于此，本实施例将调整 电阻R2改为一阻值可调的等效电路，所述等效电路的控制端接收控制信号 Control,并根据控制信号Control的电位高低改变其等效电路的阻值。
按照上述输出要求，电路中各电阻的阻值分别设置如下R359 - 240D，R360 -10KQ, R362 = 1Q;对于调整电阻等效电路，当控制信号Control为高电平 时，其等效电阻为2292Q,如果Control为低电平，等效电阻为3. 3KQ。上述
电路具体实现如下功能
1、进行LNB极化方式的切换
Vout的大小可按下式计算Vout=l. 25 (1+R2/R1)，式中Rl表示Vout和
Adj之间的电阻值，R2为调整电阻等效电路的等效电阻值。电路正常工作时， 三极管K027导通，M由R359和R360并联组成，由于R360阻值远大于R359 阻值，所以并联电阻值Rl 240Q。此时，如果Control为高电平，等效电路 电阻为2292D,即R2-2292Q，将R1、 R2代入公式Vout=l. 25 (1+R2/R1)，计 算得到Vout"13V, LNB工作在垂直极化方式；如果Control为低电平，等效电 路电阻为3.3KQ，即R2-3.3KQ,将R1、 R2 入/>式Vout-l. 25 (1+R2/R1), 计算得到Vout 18V， LNB工作在水平极化方式。当然，对于某些需要3V/5V极化电压的LNB低噪声降频器来说，只需改变 调整电阻等效电路的等效电阻值即可实现3V/5V电压切换，满足LNB的极化工 作要求。2、 实现双星控制利用上述电路可以在两个LNB之间进行选择，该功能通 过选择端Select实现。3、 短路保护和自恢复功能如上所述，负载电路正常工作时，稳压器N025 的输出端可以输出13V或18V的工作电压，LNB工作在垂直极化方式或水平极 化方式。由于信号线插入高频头时很容易造成接地短路，当短路发生时，通过 第三电阻R362的电流急剧增大，R362上的电压增大，会导致三极管K027基极 与发射极之间的电压差减小，当压差小于0. 7V时，三极管K027截止。此时Vout 和Adj之间的电阻值Rl变成了 R360，由计算公式可知输出直流电压变得非 常小，对LNB电路形成有效的保护。当短路故障消除后，三极管K027重新导通， LNB恢复正常工作。本实用新型通过采用上述简单的电路结构，实现了电路的短路保护功能， 避免了昂贵自恢复保险丝的使用，有效节约了短路成本，可广泛适用于价格竟 争比较激励的家电产品中。当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上 述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、 改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种短路保护电路，包括三端可调集成稳压器，其输入端连接输入电源，其特征在于所述稳压器的输出端一方面连接电源输出端，并通过第一电阻连接一可控开关电路的开关通路，进而通过所述可控开关电路的开关通路连接稳压器的调节端；另一方面通过第二电阻连接所述稳压器的调节端；所述可控开关电路的控制端连接电源输出端，在所述电源输出端的电压或电流大于设定值时关断。
2、 根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于在所述可控开关电 路中包含有一NPN型三极管，其基极连接所述的电源输出端，并通过第三电阻 连接所述稳压器的输出端，发射极连接稳压器的调节端，集电极通过所述的第 一电阻连接稳压器的输出端。
3、 根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于在所述可控开关电 路中包含有一场效应管，其栅极连接所述的电源输出端，并通过第三电阻连接 所述稳压器的输出端，源极连接稳压器的调节端，漏极通过所述的第一电阻连 接稳压器的输出端。
4、 根据权利要求3所述的短路保护电路，其特征在于所述场效应管为 CMOS管。
5、 根据权利要求l所述的短路保护电路，其特征在于在所述可控开关电 路中包含有一开关芯片，其控制端通过电阻分压网络连接所述的电源输出端， 开关通路连接在所述第 一 电阻与稳压器的调节端之间。
6、 根据权利要求1至5中任一项所述的短路保护电路，其特征在于在所 述稳压器的调节端还连接有一调整电阻等效电路，所述等效电路的控制端接收控制信号，并根据接收到的控制信号改变其等效电阻的阻值。
7、 根据权利要求6所述的短路保护电路，其特征在于所述第二电阻的阻值远大于所述第 一电阻的阻值。
8、 根据权利要求7所述的短路保护电路，其特征在于所述第一电阻的阻 值为240Q，所述第二电阻的阻值为10KCL
9、 根据权利要求2或3所述的短路保护电路，其特征在于所述第三电阻 为功率电阻。
10、 根据权利要求9所述的短路保护电路，其特征在于所述功率电阻的 功率小于1W。
专利摘要本实用新型公开了一种短路保护电路，包括三端可调集成稳压器，其输入端连接输入电源，输出端一方面连接电源输出端，并通过第一电阻连接一可控开关电路的开关通路，进而通过所述可控开关电路的开关通路连接稳压器的调节端；另一方面通过第二电阻连接所述稳压器的调节端；所述可控开关电路的控制端连接电源输出端，在所述电源输出端的电压或电流大于设定值时关断。利用该结构的电路能实现短路保护和自动恢复工作的功能，解决了现有技术中采用自恢复保险丝而造成的成本较高的问题，而且结构简单，容易实现。
文档编号H02H3/08GK201048271SQ200720023679
公开日2008年4月16日 申请日期2007年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者钟成保 申请人:青岛海信电器股份有限公司