专利名称：一种三相程控功率源及其功放管短路保护电路的制作方法
技术领域：
本发明属于电力工程领域，尤其涉及一种三相程控功率源及其功放管短路保护电路。
背景技术：
在功率放大电路中，功放管是必不可少的重要组成部分，如果在实际应用中因误操作而导致功放管短路，则会使整个功率放大电路无法正常工作。针对上述功放管短路所出现的问题，现有技术提供了一种功放管保护电路，其通过采用二极管对功放管的输出电压进行钳位，从而实现对功放管进行短路保护。然而，由于现有技术的响应速度慢，只能在短路电流较小时对功放管起保护作用，而且当短路电流较大时，其无法对功放管进行全面的短路保护。因此，现有技术存在无法对功放管进行全面短路保护的问题。
发明内容
本发明提供了一种功放管短路保护电路，旨在解决现有技术存在的无法对功放管进行全面短路保护的问题。本发明是这样实现的，一种功放管短路保护电路，与功放管、供电电源、参考电压源相连接，所述功放管短路保护电路包括取样电阻，第一端接所述功放管的负电源输入端，第二端接所述供电电源的负端， 用于对所述功放管的负电源输入端进行电流采样，并生成取样电压；运放单元，第一输入端和第二输入端接所述取样电阻的第一端和第二端，用于根据所述取样电压生成一短路参考电压；比较单元，第一输入端接所述参考电压源的输出端，第二输入端接所述运放单元的输出端，用于将所述短路参考电压与所述参考电压源的输出电压进行比较，并输出短路判决信号；开关单元，控制端接所述比较单元的输出端，输入端和输出端分别与所述功放管的静音信号输入端和负电源输入端相连接，用于根据所述短路判决信号控制所述功放管的工作状态。本发明的另一目的还在于提供一种包括所述功放管短路保护电路的三相程控功率源。在本发明中，通过采用包括所述取样电阻、所述运放单元、所述比较单元以及所述开关单元的所述功放管短路保护电路，对所述功放管的负电源输入端的短路电流进行检测，并根据检测结果相应地对所述功放管进行工作状态控制，从而实现了当所述功放管发生短路时，能够快速地控制所述功放管停止工作，有效地保护所述功放管免受短路故障所带来的损坏，解决了现有技术存在的无法对功放管进行全面短路保护的问题。
图1是本发明实施例提供的功率管短路保护电路的模块结构图；图2是本发明实施例提供的功率管短路保护电路的示例电路结构图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。图1示出了本发明实施例提供的功率管短路保护电路的模块结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下功放管短路保护电路100与功放管U1、供电电源200、参考电压源300相连接，该功放管短路保护电路100包括取样电阻R1，第一端接功放管Ul的负电源输入端4，第二端接供电电源200的负端V2-，用于对功放管Ul的负电源输入端4进行电流采样，并生成取样电压。运放单元101，第一输入端和第二输入端接取样电阻Rl的第一端和第二端，用于根据取样电压生成一短路参考电压。比较单元102，第一输入端接参考电压源300的输出端，第二输入端接运放单元 101的输出端，用于将短路参考电压与参考电压源300的输出电压进行比较，并输出短路判决信号。开关单元103，控制端接比较单元102的输出端，输入端和输出端分别与功放管Ul 的静音信号输入端8和负电源输入端4相连接，用于根据短路判决信号控制功放管Ul的工作状态。 功放管短路保护电路100还包括输出过压保护单元104，输入端接功放管Ul的输出端3，第一端接供电电源200的正端V2+，第二端接取样电阻Rl的第一端，用于对功放管Ul输出的交流电进行稳压处理，并从其输出端输出稳定的交流电。功放管短路保护电路100进一步包括去耦电容Cl、去耦电容C2、二极管Dl及二极管D2 ；去耦电容Cl的正极和负极分别与供电电源200的正电源端V2+和模拟地AGND相连接，去耦电容C2的负极接取样电阻Rl的第二端，去耦电容C2的正极接模拟地AGND，二极管Dl的阳极接供电电源200的正电源端V2+，二极管Dl的阴极同时与功放管Ul的第一正电源输入端1和第二正电源输入端2相连接，二极管D2的阳极和阴极分别与功放管Ul的负电源输入端4和取样电阻Rl的第一端相连接。去耦电容Cl和去耦电容C2用于消除功放管Ul在工作过程中因自激振荡而产生的干扰信号；二极管Dl和二极管D2用于防止供电电源200的正负电源端接反对功放管Ul所造成的损坏。在本发明实施例中，功放管Ul的接地端7接模拟地AGND，功放管Ul的反相输入端 5和同相输入端6分别接入电压信号Vl和V2 ；参考电压源300的输出电压为0. 25V。图2示出了本发明实施例提供的功率管短路保护电路的示例电路图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下
作为本发明一实施例，运放单元101包括二极管D3、二极管D4、AD620BR仪表运算放大器U2、电容C3、电容C4及电阻R2 ；二极管D3的阳极和阴极分别为运放单元101的第一输入端和第二输入端，二极管 D4的阳极和阴极分别与二极管D3的阴极和阳极相连接，AD620BR仪表运算放大器U2的同相输入端1和反相输入端2分别接二极管D4的阴极和阳极，AD620BR仪表运算放大器U2 的正电源端3接+5V直流电源，AD620BR仪表运算放大器U2的负电源端4和接地端5分别与-5V直流电源和地相连接，电容C3连接于AD620BR仪表运算放大器U2的正电源端3和地之间，电容C4连接于AD620BR仪表运算放大器U2的负电源端4和地之间，电阻R2连接于AD620BR仪表运算放大器U2的第一增益端6和第二增益端7之间，AD620BR仪表运算放大器U2的输出端8为运放单元101的输出端。作为本发明一实施例，比较单元102包括比较器U3、电容C5、电阻R3、二极管D5、电阻R4、SN74LVCLG175锁存器U4、比较器 U5及电阻R5 ；比较器U3的反相输入端1和同相输入端2分别为比较单元102的第一输入端和第二输入端，比较器U3的正电源端3和负电源端4分别与+5V直流电源和-5V直流电源相连接，电容C5连接于比较器U3的正电源端3和地之间，电阻R3连接于比较器U3的正电源端 3和输出端5之间，二极管D5的阳极和阴极分别与比较器U3的输出端5和SN74LVCLG175锁存器U4的第一端1相连接，电阻R4连接于SN74LVCLG175锁存器U4的第一端1和地之间， SN74LVCLG175锁存器U4的第三端3和第五端5均与+5V直流电源相连接，SN74LVCLG175 锁存器U4的第二端2接地，SN74LVCLG175锁存器U4的第四端4接比较器U5的反相输入端2，SN74LVCLG175锁存器U4的第六端6空接，比较器U5的同相输入端1接比较器U3的同相输入端1，比较器U5的正电源端3和负电源端4分别与+5V直流电源和-5V直流电源相连接，电阻R5连接于比较器U5的正电源端3和输出端5之间，比较器U5的输出端5为比较单元102的输出端。作为本发明一实施例，开关单元103包括电阻 R6、N 型 MOS 管 Q1、电阻 R7 ；电阻R6的第一端为开关单元103的控制端，N型MOS管Ql的栅极和漏极分别与电阻R6的第二端和电阻R7的第一端相连接，N型MOS管Ql的源极为开关单元103的输出端，电阻R7的第二端为开关单元103的输入端。作为本发明一实施例，输出过压保护单元104包括限流电阻R8、二极管D6、二极管D7及瞬态抑制二极管TVl ；限流电阻R8的第一端和第二端分别为输出过压保护单元104的输入端和输出端， 二极管D6的阳极同时与限流电阻R8的第二端、二极管D7的阴极及瞬态抑制二极管TVl的第一端相连接，二极管D6的阴极和二极管D7的阳极分别为输出过压保护单元104的第一端和第二端，瞬态抑制二极管TVl的第二端接地。在本发明实施例中，通过采用限流电阻R8对功放管Ul输出的交流电进行限流，二极管D6和二极管D7对流出限流电阻R8的交流电进行电压钳位，以及瞬态抑制二极管TVl 对流出限流电阻R8的交流电进行过压抑制，从而使功放管Ul输出稳定的交流电。在本发明实施例中，功放管Ul在其静音信号输入端8有低电平输入的情况下，会保持原有的工作状态，反之，则停止工作。以下结合工作原理对功放管短路保护电路100作进一步说明当功放管Ul处于正常工作状态下，取样电阻Rl两端的取样电压小于0. 25V，则 AD620BR仪表运算放大器U2的输出端8输出的短路参考电压为零，比较器U3输出一低电平，由于二极管D5的正向偏置特性，二极管D5阴极的电压为零，于是，SN74LVCLG175锁存器 U4的第四端4的输出电压也为零，SN74LVCLG175比较器U4的同相输入端1的电压高于反相输入端2的电压，其输出端5输出一高电平，该高电平作为短路判决信号通过电阻R6输入到N型MOS管Ql的栅极，从而使N型MOS管Ql导通，功放管Ul的静音信号输入端8为低电平，功放管Ul继续正常工作。当功放管Ul的电源输入发生短路，取样电阻Rl的两端的取样电压大于0. 25V时， AD620BR仪表运算放大器U2的输出端8输出的短路参考电压与该压降相同，则比较器U3输出一高电平，于是，SN74LVCLG175锁存器U4对该高电平进行锁存后，从其第四端4输出5V 电压至比较器U5的反相输入端2，使比较器TO输出一低电平，该低电平作为短路判决信号通过电阻R6输入到N型MOS管Ql的栅极，则N型MOS管Ql截止，功放管Ul的静音信号输入端8无低电平输入，从而使功放管Ul停止工作，达到对功放管Ul进行短路保护的目的。本发明实施例的另一目的还在于提供一种包括上述功放管短路保护电路100的三相程控功率源。在本发明实施例中，通过采用包括取样电阻R1、运放单元101、比较单元102以及开关单元103的所述功放管短路保护电路，对功放管Ul的负电源输入端的短路电流进行检测，并根据检测结果相应地对功放管Ul进行工作状态控制，从而实现了当功放管Ul发生短路时，能够快速地控制功放管Ul停止工作，有效地保护功放管Ul免受短路故障所带来的损坏，解决了现有技术存在的无法对功放管进行全面短路保护的问题。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种功放管短路保护电路，与功放管、供电电源、参考电压源相连接，所述功放管短路保护电路包括取样电阻，第一端接所述功放管的负电源输入端，第二端接所述供电电源的负端，用于对所述功放管的负电源输入端进行电流采样，并生成取样电压；运放单元，第一输入端和第二输入端接所述取样电阻的第一端和第二端，用于根据所述取样电压生成一短路参考电压；比较单元，第一输入端接所述参考电压源的输出端，第二输入端接所述运放单元的输出端，用于将所述短路参考电压与所述参考电压源的输出电压进行比较，并输出短路判决信号；开关单元，控制端接所述比较单元的输出端，输入端和输出端分别与所述功放管的静音信号输入端和负电源输入端相连接，用于根据所述短路判决信号控制所述功放管的工作状态。
2.如权利要求1所述的功放管短路保护电路，其特征在于，所述功放管短路保护电路还包括输出过压保护单元，输入端接所述功放管的输出端，第一端接所述供电电源的正端，第二端接所述取样电阻的第一端，用于对所述功放管输出的交流电进行稳压处理，并从其输出端输出稳定的交流电。
3.如权利要求1所述的功放管短路保护电路，其特征在于，所述运放单元包括二极管D3、二极管D4、AD620BR仪表运算放大器U2、电容C3、电容C4及电阻R2 ；所述二极管D3的阳极和阴极分别为所述运放单元的第一输入端和第二输入端，所述二极管D4的阳极和阴极分别与所述二极管D3的阴极和阳极相连接，所述AD620BR仪表运算放大器U2的同相输入端和反相输入端分别接所述二极管D4的阴极和阳极，所述AD620BR 仪表运算放大器U2的正电源端接+5V直流电源，所述AD620BR仪表运算放大器U2的负电源端和接地端分别与-5V直流电源和地相连接，所述电容C3连接于所述AD620BR仪表运算放大器U2的正电源端和地之间，所述电容C4连接于所述AD620BR仪表运算放大器U2的负电源端和地之间，所述电阻R2连接于所述AD620BR仪表运算放大器U2的第一增益端和第二增益端之间，所述AD620BR仪表运算放大器U2的输出端为所述运放单元的输出端。
4.如权利要求1所述的功放管短路保护电路，其特征在于，所述比较单元包括比较器U3、电容C5、电阻R3、二极管D5、电阻R4、SN74LVCLG175锁存器U4、比较器U5及电阻R5 ；所述比较器U3的反相输入端和同相输入端分别为所述比较单元的第一输入端和第二输入端，所述比较器U3的正电源端和负电源端分别与+5V直流电源和-5V直流电源相连接，所述电容C5连接于所述比较器U3的正电源端和地之间，所述电阻R3连接于所述比较器U3的正电源端和输出端之间，所述二极管D5的阳极和阴极分别与所述比较器U3的输出端和所述SN74LVCLG175锁存器U4的第一端相连接，所述电阻R4连接于所述SN74LVCLG175 锁存器U4的第一端和地之间，所述SN74LVCLG175锁存器U4的第三端和第五端均与+5V直流电源相连接，所述SN74LVCLG175锁存器U4的第二端接地，所述SN74LVCLG175锁存器U4 的第四端接所述比较器U5的反相输入端，所述SN74LVCLG175锁存器U4的第六端空接，所述比较器TO的同相输入端接所述比较器U3的同相输入端，所述比较器TO的正电源端和负电源端分别与+5V直流电源和-5V直流电源相连接，所述电阻R7连接于所述比较器TO的正电源端和输出端之间，所述比较器TO的输出端5为所述比较单元的输出端。
5.如权利要求1所述的功放管短路保护电路，其特征在于，所述开关单元包括 电阻R8、N型MOS管Q1、电阻R9 ；所述电阻R8的第一端为所述开关单元103的控制端，所述N型MOS管Ql的栅极和漏极分别与所述电阻R8的第二端和所述电阻R9的第一端相连接，所述N型MOS管Ql的源极为所述开关单元的输出端，所述电阻R9的第二端为所述开关单元的输入端。
6.如权利要求2所述的功放管短路保护电路，其特征在于，所述输出过压保护单元包括限流电阻R10、二极管D6、二极管D7及瞬态抑制二极管TVl ；所述限流电阻RlO的第一端和第二端分别为所述输出过压保护单元的输入端和输出端，所述二极管D6的阳极同时与所述限流电阻RlO的第二端、所述二极管D7的阴极及所述瞬态抑制二极管TVl的第一端相连接，所述二极管D6的阴极和所述二极管D7的阳极分别为所述输出过压保护单元的第一端和第二端，所述瞬态抑制二极管TVl的第二端接地。
7.一种三相程控功率源，其特征在于，所述三相程控功率源包括如权利要求1至6任一项所述的功放管短路保护电路。全文摘要
本发明属于电力工程领域，提供了一种三相程控功率源及其功放管短路保护电路。在本发明中，通过采用包括取样电阻、运放单元、比较单元以及开关单元的功放管短路保护电路，对功放管的负电源输入端的短路电流进行检测，并根据检测结果相应地对功放管进行工作状态控制，从而实现了当功放管发生短路时，能够快速地控制功放管停止工作，有效地保护功放管免受短路故障所带来的损坏，解决了现有技术存在的无法对功放管进行全面短路保护的问题。
文档编号H02H3/08GK102377172SQ201110333610
公开日2012年3月14日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者陈汉新, 陈钢, 黄建钟, 黄清乐 申请人:深圳市星龙科技有限公司