过载保护电路的制作方法

文档序号:15292262发布日期:2018-08-29 01:01阅读:292来源:国知局

本实用新型涉及过载保护电路,特别是涉及一种成本低、运用简单的过载保护电路。



背景技术:

电子设备在工作时若没有良好的防护措施,极有可能因欠压、过压、过流、过热、误接、热插拔而导致设备异常或损坏。对于过压保护,常采用大电解电容吸收及瞬态抑制二极管钳制,但只能对瞬间电压有效,时间稍长,电容两端电压则升高,且电解电容寿命短、体积大;瞬态抑制二极管会烧毁,也可在前端加自恢复保险丝以保护瞬态抑制二极管,但后端负载功率较大时,需要增大自恢复保险丝的过电流,此时,若想对瞬态抑制二极管实施保护,会导致成本增高,且技术上很难实现。目前,在对过压、欠压保护并有延时功能的技术中,基本上都是通过有源芯片编程实现。由于成本高,难运用、体积大等缺点导致不通用。或者一些简单易用的实用新型,但功能不齐全。



技术实现要素:

基于此,有必要提供一种成本低、运用简单的过载保护电路。

一种过载保护电路,包括过压延时关断模块、稳压延时开关模块、电源开关模块及瞬时高压抑制模块;

所述过压延时关断模块的Vcc端、所述稳压延时开关模块的Vcc端、所述电源开关模块的Vcc端及所述瞬时高压抑制模块的Vcc端均连接输入电源;

所述过压延时关断模块的接地端、所述稳压延时开关模块的接地端、所述电源开关模块的接地端均接电源输出地端;所述瞬时高压抑制模块的接地端接负载地端;

所述过压延时关断模块的输出端接所述稳压延时开关模块的输入端;所述稳压延时开关模块的输出端接所述电源开关模块的输入端;所述电源开关模块的输出端接负载地端;

所述稳压延时开关模块包括第一电压转换模块及第一延时控制模块;所述第一电压转换模块用于将输入电源转换成所述第一延时控制模块所需的工作电压;在所述第一电压转换模块输出的电压低于该工作电压的阈值范围时,所述第一延时控制模块用于输出关断信号;所述电源开关模块用于在收到关断信号时,使负载与输入电源之间的连接断开;

在所述第一电压转换模块输出的电压在该工作电压的阈值范围内时,所述第一延时控制模块用于输出开启信号;所述电源开关模块用于在收到开启信号时,使负载与输入电源连接;

所述瞬时高压抑制模块用于吸收输入电源中的瞬时高压;

所述过压延时关断模块用于在输入电源的电压高于负载工作电压的高位限压值时、经过延迟阈值时间后、输出关断信号给所述稳压延时开关模块,使所述稳压延时开关模块输出关断信号,进而使负载与输入电源之间的连接断开。

在其中一个实施例中,所述过压延时关断模块包括第二电压转换模块和第二延时控制模块;

所述第二电压转换模块用于将输入电源转换成所述第二延时控制所需的工作电压;所述第二延时控制模块用于在所述第二电压转换模块输出的电压高于该工作电压的阈值范围、且经过延时阈值时间后输出关断信号给所述稳压延时开关模块。

在其中一个实施例中,所述电源开关模块包括电压调节模块及开关管模块;

所述电压调节模块用于将输入电源调节为所述开关管模块所需的工作电压,所述开关管模块用于接收所述稳压延时开关模块输出的开启信号及关断信号,并根据开启信号及关断信号控制负载与输入电源之间的连接或断开。

在其中一个实施例中,所述瞬时高压抑制模块包括二极管模块;

所述二极管模块的正极接负载地端、负极接输入电源。

在其中一个实施例中,所述瞬时高压抑制模块的电压阈值不低于所述过压延时关断模块的电压阈值、且接近所述过压延时关断模块的电压阈值但在负载承受电压范围以内。

一种过载保护电路,包括过压延时关断模块、稳压延时开关模块、电源开关模块及瞬时高压抑制模块;

所述过压延时关断模块的Vcc端、所述稳压延时开关模块的Vcc端、所述瞬时高压抑制模块的Vcc端均连接输入电源;

所述过压延时关断模块的接地端、所述稳压延时开关模块的接地端、所述电源开关模块的接地端均接电源输出地端;所述瞬时高压抑制模块的接地端接负载地端;

所述过压延时关断模块的输出端接所述稳压延时开关模块的输入端;所述稳压延时开关模块的输出端接所述电源开关模块的输入端;所述电源开关模块的输出端接负载地端;

所述稳压延时开关模块用于在输入电源的电压低于稳压阈值的低位限压值时,输出关断信号;所述电源开关模块用于在收到关断信号时,使负载与输入电源之间的连接断开;所述稳压延时开关模块还用于输入电源的电压在稳压阈值范围内时、经过延迟阈值时间后,输出开启信号;所述电源开关模块用于在收到开启信号时,使负载与输入电源连接;

所述瞬时高压抑制模块用于吸收输入电源中的瞬时高压;

所述过压延时关断模块用于在出现输入电源的电压高于负载工作电压的高位限压值时、经过延迟阈值时间后、输出关断信号给所述稳压延时开关模块,使所述稳压延时开关模块输出关断信号,进而使负载与输入电源之间的连接断开。

在其中一个实施例中,所述稳压延时开关模块包括第三电压转换模块和第三延时控制模块;

所述第三电压转换模块用于将输入电源转换成所述第三延时控制模块所需的工作电压;在所述第三电压转换模块输出的电压低于该工作电压的阈值范围时,所述第三延时控制模块用于输出关断信号;所述电源开关模块用于在收到关断信号时,使负载与输入电源之间的连接断开;

在所述第三电压转换模块输出的电压在该工作电压的阈值范围内时,所述第三延时控制模块用于输出开启信号;所述电源开关模块用于在收到开启信号时,使负载与输入电源连接。

在其中一个实施例中,所述过压延时关断模块包括第四电压转换模块和第四延时控制模块;

所述第四电压转换模块用于将输入电源转换成所述第四延时控制所需的工作电压;所述第四延时控制模块用于在所述第四电压转换模块输出的电压高于该工作电压的阈值范围、且经过延时阈值时间后输出关断信号给所述稳压延时开关模块。

在其中一个实施例中,所述电源开关模块包括场效应管Q4,所述场效应管Q4的栅极接所述稳压延时开关模块的输出端、源极接电源输出地端、漏极接负载地端。

在其中一个实施例中,所述瞬时高压抑制模块包括二极管模块;

所述二极管模块的正极接负载地端、负极接输入电源。

上述过载保护电路包括过压延时关断模块、稳压延时开关模块、电源开关模块及瞬时高压抑制模块;稳压延时开关模块用于在输入电源的电压低于稳压阈值的低位限压值时,输出关断信号;所述电源开关模块用于在收到关断信号时,使瞬时高压抑制模块和负载与输入电源之间的连接断开;所述稳压延时开关模块还用于输入电源的电压在稳压阈值的范围内时、经过延迟阈值时间后,输出开启信号;所述电源开关模块用于在收到开启信号时,使瞬时高压抑制模块和负载均与输入电源连接;所述瞬时高压抑制模块用于吸收输入电源中的瞬时高压;所述过压延时关断模块用于在出现输入电源的电压高于负载工作电压的高位限压值时、经过延迟阈值时间后、输出关断信号给所述稳压延时开关模块,使所述稳压延时开关模块输出关断信号,进而使瞬时高压抑制模块和负载与输入电源之间的连接断开。由于上述电路不仅能够实现过载保护,且无需使用有源芯片,使得电路成本降低,易于实现。

附图说明

图1为一实施例中的过载保护电路的模块图;

图2为图1中的过载保护电路的原理图;

图3为一实施例中的过载保护电路的模块图;

图4为图3中的过载保护电路的原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示,为过载保护电路的模块图。

一种过载保护电路,包括过压延时关断模块101、稳压延时开关模块102、电源开关模块104及瞬时高压抑制模块105。过压延时关断模块101的Vcc端、稳压延时开关模块102的Vcc端、电源开关模块104的Vcc端及瞬时高压抑制模块105的Vcc端均连接输入电源。过压延时关断模块101的接地端、稳压延时开关模块102的接地端、电源开关模块104的接地端均接电源输出地端;瞬时高压抑制模块105的接地端接负载地端。过压延时关断模块101的输出端接稳压延时开关模块102的输入端;稳压延时开关模块102的输出端接电源开关模块104的输入端;电源开关模块104的输出端接负载地端。

稳压延时开关模块102包括第一电压转换模块及第一延时控制模块;第一电压转换模块用于将输入电源转换成第一延时控制模块所需的工作电压;在第一电压转换模块输出的电压低于该工作电压的阈值范围时,第一延时控制模块用于输出关断信号;电源开关模块104用于在收到关断信号时,使瞬时高压抑制模块105和负载与输入电源之间的连接断开;

第一延时控制模块用于在第一电压转换模块输出的电压在该工作电压的阈值范围内时、输出开启信号;电源开关模块104用于在收到开启信号时,使瞬时高压抑制模块105和负载与输入电源连接;瞬时高压抑制模块105用于吸收输入电源中的瞬时高压;瞬时高压抑制模块105的电压阈值不低于过压延时关断模块101的电压阈值且接近过压延时关断模块101的电压阈值但在负载承受电压范围以内。

过压延时关断模块101用于在出现输入电源的电压高于负载工作电压的高位限压值时、经过延迟阈值时间后、输出关断信号给稳压延时开关模块102,使稳压延时开关模块102输出关断信号,进而使瞬时高压抑制模块105和负载与输入电源之间的连接断开。

过载保护电路还包括整流模块106,整流模块106输入端接输入电源、输出端接过压延时关断模块101的Vcc端。在本实施例中,单向模块可以替换整流模块106。

过载保护电路还包括保险丝模块107,保险丝模块107的输入端接整流模块106的输出端、输出端接过压延时关断模块101的Vcc端。

整流模块106包括2-4个并联的整流管。整流管正极接输入电源、整流管的负极接保险丝模块107的输入端。若采用单向模块替换整流模块106时,则单向模块包括1个单向管或多个并联的单向管。且单向管的正极接输入电源,负极接保险丝模块107的输入端。

保险丝模块107包括自恢复保险丝R1,自恢复保险丝R1一端接整流模块106的输出端、另一端接过压延时关断模块101的Vcc端。

整流模块106和保险丝模块107的位置可互换。

请结合图2。

过压延时关断模块101包括第二电压转换模块和第二延时控制模块;

第二电压转换模块用于将输入电源转换成第二延时控制所需的工作电压;第二延时控制模块用于在第二电压转换模块输出的电压高于该工作电压的阈值范围、且经过延时阈值时间后输出关断信号给稳压延时开关模块。

第二电压转换模块包括电阻R3、电容C1、稳压管D6、电阻R9及电阻R10;第二延时控制模块包括复位芯片U1;电阻R3一端接输入电源,另一端接稳压管D6的负极;稳压管D6的正极接电源输出地端;电容C1与稳压管D6并联;电阻R9与稳压管D6并联;电阻R10与电阻R9并联;复位芯片U1的输入端接电阻R3与稳压管D6的公共连接点、接地端接电源输出地端、输出端接稳压延时开关模块102的输入端。在其他实施例中,第二电压转换模块及第二延时控制模块的实现方式不限于此,例如,电容C1在其他实施例中可删除。电阻的个数及串并联关系也可改变。

在本实施例中,第一电压转换模块包括场效应管Q3、电容C2、电阻R4、稳压管D7、电阻R11、电阻R15及电阻R12;第一延时控制模块包括复位芯片U2;场效应管Q3的栅极接电阻R15的一端、源极接电源输出地端、漏极接复位芯片U2的输入端;电阻R4一端接输入电源,另一端接稳压管D7的负极;稳压管D7的正极接电源输出地端;电容C2与稳压管D7并联;电阻R11与稳压管D7并联;电阻R15一端接过压延时关断模块101的输出端,另一端接场效应管Q3的栅极;电阻R12与电阻R11并联;复位芯片U2的输入端接电阻R4与稳压管D7的公共连接点、接地端接电源输出地端、输出端接电源开关模块104的输入端。在其他实施例中,第一电压转换模块及第一延时控制模块的实现方式不限于此,例如,电容C2在其他实施例中可删除。电阻的个数及串并联关系也可改变。

电源开关模块104包括电压调节模块及开关管模块;电压调节模块用于将输入电源调节为开关管模块的工作电压,开关管模块用于接收稳压延时开关模块输出的开启信号及关断信号,并根据开启信号及关断信号控制瞬时高压抑制模块105和负载与输入电源之间的连接或断开。

电压调节模块包括电阻R16、场效应管Q2、电阻R5、稳压管D8、电阻R8、场效应管Q1、电阻R6、稳压管D9及电阻R14,开关管模块包括场效应管Q4;电阻R16的一端接稳压延时开关模块102的输出端,另一端接场效应管Q2的栅极;场效应管Q2的源极接电源输出地端、漏极接电阻R5与稳压管D8的公共连接点;电阻R5的一端接输入电源,另一端接稳压管D8的负极;稳压管D8的正极接电源输出地端;电阻R8的一端接电阻R5与稳压管D8的公共连接点,另一端接场效应管Q1的栅极;场效应管Q1的源极接电源输出地端、漏极接电阻R6与稳压管D9的公共连接点;电阻R6一端接输入电源,另一端接稳压管D9的负极,稳压管D9的正极接电源输出地端;电阻R14的一端接电阻R6与稳压管D9的公共连接点,另一端接场效应管Q4的栅极;场效应管Q4的源极接电源输出地端、漏极接负载地端。

在本实施例中,电阻R16、场效应管Q2、电阻R5、稳压管D8、电阻R8、场效应管Q1、电阻R6、稳压管D9及电阻R14所构成的电路模块是为了调整Q4的输入电压范围,采用该电路模块后,市面上的任意电压范围内的场效应管均符合要求。在其他实施例中,电压调节模块的实现方式不限于此,如,电阻的个数及串并联关系也可改变。

瞬时高压抑制模块105包括二极管模块;二极管模块的正极接负载地端、负极接输入电源。在一个实施例中,瞬时高压抑制模块105包括二极管D3、二极管D4及二极管D5;二极管D5的正极接负载地端、负极接二极管D4的正极,二极管D4的负极接二极管D3的正极,二极管D3的负极接输入电源。当然,二极管模块所包括的二极管数量及连接方式并不限于上述的3个二极管串联,还可以是更多个二极管的串联,或者是多个二极管并联后再进行串联。

在又一个实施例中,瞬时高压抑制模块105包括压敏电阻,压敏电阻一端接Vcc端,另一端接负载地端。

上述实施例中,复位芯片U1与复位芯片U2的复位阈值不低于所控制场效应管栅极电压的开启阈值且在场效应管栅极电压正常工作范围内。

稳压管D6的钳位电压高于复位芯片U1的电压复位值,但在复位芯片的正常工作电压范围内,稳压管D7的钳位电压高于复位芯片U2的电压复位值,但在复位芯片的正常工作电压范围内。

复位芯片U1的输出端与复位芯片U2的输出端在输入端的电压低于复位阈值,则此管脚为低电平,为复位有效状态;在输入端的电压上升到高于VRES+VHYST后,此管脚将维持至少140毫秒的低电平,然后转为高电平。

复位芯片U1与复位芯片U2主要用于监测微处理器、微控制器、存储器等数字电路的电源,并在上电,掉电或者电源电压低于复位阈值时提供复位信号,确保它们运行在可知的状态,避免错误代码的执行。该电路内部包含电压比较器,低功耗电压基准源,分压网络,输出延时电路和输出驱动电路。在电源电压低于复位阈值时将输出有效的复位信号,在电源电压上升到高于复位阈值与复位阈值迟滞之和以后,复位输出将至少维持140毫秒的有效状态。复位芯片U1与复位芯片U2提供CMOS输出,复位芯片U1与复位芯片U2提供低有效的复位输出。在设计上保证短时间的电源突降不会影响复位输出。在整个工作温度范围内,当电源电压低至1.15V时仍能保证可靠输出。VCC电压短时间突降除了在电源上电,掉电或者电源电压低于复位阈值时提供有效的复位信号外,复位芯片U1与复位芯片U2对电源电压的短时间突降有过滤功能,即电源电压在很短时间内低于复位阈值不会产生复位信号。

随着电源电压突降的幅度增加(变得比复位阈值更低),不产生有效复位信号的脉冲宽度将减小。通常情况下,当电源电压比复位阈值低100毫伏的时间小于10微秒时,将不会产生有效的复位输出。在靠近VCC管脚的地方加一个0.1uF的旁路电容将增强对电源电压短时间突降的过滤能力。在VCC=0V时,保证有效的复位信号输出。在VCC降到1.15V以下时,复位芯片U1与复位芯片U2的低有效复位输出信号不再下拉电流,复位输出信号处于不确定状态。在大多数应用中,这不会引起任何问题,因为单片机等电路在电源电压低至1.15V时已经不能工作。为了使复位输出信号在VCC小于1.15V时有一个确定的状态,可以在复位输出端和地之间接一个下拉电阻。此下拉电阻的值在100千欧姆左右,通常不能太大,否则起不到下拉作用;也不能太小,否则正常工作时会影响复位输出状态。

上述实施例中,二极管D3、二极管D4及二极管D5均为瞬态抑制二极管。

上述实施例中,场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3均为低压场效应管。

上述实施例中,稳压管D9的钳位电压不低于场效应管Q4的栅极开启电压,且在场效应管Q4的栅极电压正常工作电压范围内。

基于上述实施例,过载保护电路的工作原理如下:

输入电源接入过载保护电路时,经由整流模块106和保险丝模块107连接到过压延时关断模块101、稳压延时开关模块102、电源开关模块104、瞬时高压抑制模块105及负载。但由于电源开关模块104还未导通,因而负载无法接通电源进行工作。具体,在接入电源时,场效应管Q1的电压为5V,此时,场效应管Q1导通,使得场效应管Q4为关断,因此,负载无法接入电源。

在接入电源一段时间后,稳压延时开关模块102进入稳压状态,即复位芯片U2控制场效应管Q2导通,因而场效应管Q1关断,在场效应管Q1关断后,会使得场效应管Q4为导通,因而瞬时高压抑制模块105和负载能够接入电源而正常工作。过压延时关断模块101在接收到高压时,过压延时关断模块101先对电容C1进行充电,直至电容C1充满后,复位芯片U1才开始工作,并输出控制场效应管Q3导通。在此期间,瞬时高压抑制模块105对高压进行抑制以保护负载在正常工作电压范围内,对高压的抑制延时,使产品的使用体验更加良好。在场效应管Q3导通时,会控制复位芯片U2停止工作,进而使得瞬时高压抑制模块105和负载与输入电源之间断开,使得瞬时高压抑制模块105不至于工作时间太长而烧损。从而实现负载的稳压开启、低压关断及高压关断。

上述过载保护电路包括过压延时关断模块101、稳压延时开关模块102、电源开关模块104及瞬时高压抑制模块105;稳压延时开关模块102用于在输入电源的电压低于稳压阈值的低位限压值时,输出关断信号;所述电源开关模块104用于在收到关断信号时,使瞬时高压抑制模块105和负载与输入电源之间的连接断开;所述稳压延时开关模块102还用于输入电源的电压在稳压阈值的范围内时、经过延迟阈值时间后,输出开启信号;所述电源开关模块104用于在收到开启信号时,使瞬时高压抑制模块105和负载均与输入电源连接;所述瞬时高压抑制模块105用于吸收输入电源中的瞬时高压;所述过压延时关断模块101用于在出现输入电源的电压高于负载工作电压的高位限压值时、经过延迟阈值时间后、输出关断信号给所述稳压延时开关模块102,使所述稳压延时开关模块102输出关断信号,进而使瞬时高压抑制模块105和负载与输入电源之间的连接断开。由于上述电路不仅能够实现过载保护,且无需使用有源芯片,使得电路成本降低,易于实现。

在另一个实施例中,如图3所示,为过载保护电路的模块图。

一种过载保护电路,包括过压延时关断模块201、稳压延时开关模块202、电源开关模块204及瞬时高压抑制模块205。

过压延时关断模块201的Vcc端、稳压延时开关模块202的Vcc端及瞬时高压抑制模块205的Vcc端均连接输入电源;

过压延时关断模块201的接地端、稳压延时开关模块202的接地端、电源开关模块204的接地端均接电源输出地端,瞬时高压抑制模块205的接地端接负载地端;

过压延时关断模块201的输出端接稳压延时开关模块202的输入端;稳压延时开关模块202的输出端接电源开关模块204的输入端;电源开关模块204的输出端接负载地端;

稳压延时开关模块202用于在输入电源的电压低于稳压阈值的低位限压值时,输出关断信号;电源开关模块204用于在收到关断信号时,使瞬时高压抑制模块205和负载与输入电源之间的连接断开;稳压延时开关模块202还用于输入电源的电压在稳压阈值的范围内时、经过延迟阈值时间后,输出开启信号;电源开关模块204用于在收到开启信号时,使瞬时高压抑制模块205和负载均与输入电源连接;

瞬时高压抑制模块205用于吸收输入电源中的瞬时高压;瞬时高压抑制模块205的电压阈值不低于过压延时关断模块201的电压阈值且接近过压延时关断模块201的电压阈值但在负载承受电压范围以内。

过压延时关断模块201用于在出现输入电源的电压高于负载工作电压的高位限压值时、经过延迟阈值时间后、输出关断信号给稳压延时开关模块202,使稳压延时开关模块202输出关断信号,进而使瞬时高压抑制模块205和负载与输入电源之间的连接断开。

请结合图4。

过载保护电路还包括整流模块206,整流模块206输入端接输入电源、输出端接过压延时关断模块201的Vcc端。在本实施例中,单向模块可以替换整流模块206。

过载保护电路还包括保险丝模块207,保险丝模块207的输入端接整流模块206的输出端、输出端接过压延时关断模块201的Vcc端。

整流模块206包括2-4个并联的整流管。整流管正极接输入电源、整流管的负极接保险丝模块207的输入端。若采用单向模块替换整流模块206时,则单向模块包括1个单向管或多个并联的单向管。且单向管的正极接输入电源,负极接保险丝模块207的输入端。

保险丝模块207包括自恢复保险丝,自恢复保险丝一端接整流模块206的输出端、另一端接过压延时关断模块201的Vcc端。

整流模块206和保险丝模块207的位置可互换。

过压延时关断模块201包括第四电压转换模块和第四延时控制模块;

第四电压转换模块用于将输入电源转换成第四延时控制所需的工作电压;第四延时控制模块用于在第四电压转换模块输出的电压高于该工作电压的阈值范围、且经过延时阈值时间后输出关断信号给稳压延时开关模块;

第四电压转换模块包括电阻R3、电容C1、稳压管D6、电阻R9及电阻R10;第四延时控制模块包括复位芯片U1;

电阻R3一端接输入电源,另一端接稳压管D6的负极;稳压管D6的正极接电源输出地端;电容C1与稳压管D6并联;电阻R9与稳压管D6并联;电阻R10与电阻R9并联;复位芯片U1的输入端接电阻R3与稳压管D6的公共连接点、接地端接电源输出地端、输出端接稳压延时开关模块202的输入端。在其他实施例中,第四电压转换模块及第四延时控制模块的实现方式不限于此,例如,电容C1在其他实施例中可删除。电阻的个数及串并联关系也可改变。

稳压延时开关模块202包括第三电压转换模块和第三延时控制模块;

第三电压转换模块用于将输入电源转换成第三延时控制模块所需的工作电压;第三延时控制模块用于在第三电压转换模块输出的电压低于该工作电压的阈值范围时输出关断信号;电源开关模块204用于在收到关断信号时,使瞬时高压抑制模块205和负载与输入电源之间的连接断开;

第三延时控制模块用于在第三电压转换模块输出的电压在所该工作电压的阈值范围内时、输出开启信号;电源开关模块204用于在收到开启信号时,使瞬时高压抑制模块205和负载与输入电源连接。

在本实施例中,第三电压转换模块包括场效应管Q3、电容C2、电阻R4、稳压管D7、电阻R11、电阻R15及电阻R12;第三延时控制模块包括复位芯片U2;

场效应管Q3的栅极接电阻R15的一端、源极接电源输出地端、漏极接复位芯片U2的输入端;电阻R4一端接输入电源,另一端接稳压管D7的负极;稳压管D7的正极接电源输出地端;电容C2与稳压管D7并联;电阻R11与稳压管D7并联;电阻R15一端接过压延时关断模块201的输出端,另一端接场效应管Q3的栅极;电阻R12与电阻R11并联;复位芯片U2的输入端接电阻R4与稳压管D7的公共连接点、接地端接电源输出地端、输出端接电源开关模块204的输入端。在其他实施例中,第三电压转换模块及第三延时控制模块的实现方式不限于此,例如,电容C2在其他实施例中可删除。电阻的个数及串并联关系也可改变。

电源开关模块204包括场效应管Q4,场效应管Q4的栅极接稳压延时开关模块202的输出端、源极接电源输出地端、漏极接负载地端。在其他实施例,电源开关204的实现方式不限于此,例如,在场效应管Q4的栅极与复位芯片U2的输出端之间可增加电阻。而该电阻的数量不限及串并联连接关系均可,主要最终的等效电阻能够满足分压的作用即可。

瞬时高压抑制模块205包括二极管模块;二极管模块的正极接负载地端、负极接输入电源。在一个实施例中,瞬时高压抑制模块205包括二极管D3、二极管D4及二极管D5;二极管D5的正极接负载地端、负极接二极管D4的正极,二极管D4的负极接二极管D3的正极,二极管D3的负极接输入电源。当然,二极管模块所包括的二极管数量及连接方式并不限于上述的3个二极管串联,还可以是更多个二极管的串联,或者是多个二极管并联后再进行串联。

在又一个实施例中,瞬时高压抑制模块205包括压敏电阻,压敏电阻一端接Vcc端,另一端接负载地端。

上述实施例中,复位芯片U1与复位芯片U2的复位阈值不低于所控制场效应管栅极电压的开启阈值且在场效应管栅极电压正常工作范围内。

稳压管D6的钳位电压高于复位芯片U1的电压复位值,但在复位芯片的正常工作电压范围内,稳压管D7的钳位电压高于复位芯片U2的电压复位值,但在复位芯片的正常工作电压范围内。

基于上述实施例,过载保护电路的工作原理如下:

输入电源接入过载保护电路时,经由整流模块206和保险丝模块207连接到过压延时关断模块201、稳压延时开关模块202、电源开关模块204、瞬时高压抑制模块205及负载。但由于电源开关模块204还未导通,因而负载无法接通电源进行工作。

在接入电源一段时间后,稳压延时开关模块202进入稳压状态,即复位芯片U2控制场效应管Q4为导通,因而瞬时高压抑制模块205和负载能够接入电源而正常工作。过压延时关断模块201在接收到高压时,先对电容C1进行充电,直至电容C1充满后,复位芯片U1才开始工作,并输出控制场效应管Q3导通。在场效应管Q3导通时,会控制复位芯片U2输出关断信号,进而使得瞬时高压抑制模块205和负载与输入电源之间断开,从而实现负载的稳压开启、低压关断及高压关断。

在本实施例中,除电源开关模块204与图2中的电源开关模块204构成不一致,其余均采用相同结构。因此,对于过压延时关断模块201、稳压延时开关模块202及瞬时高压抑制模块205的构成及原理在此不作赘述。

图2中的过载保护电路与图4中的过载保护电路可保护的负载电压范围是可调的。具体的,设输入电压Vo是可变的,因此,在采用上述过载保护电路时,需要对电阻R3、电阻R9、电阻R4及电阻R11的阻值进行调整。分别采用公式Vr/Vo=(R9-Rcd)/((R9-Rcd)+R3),Vr/Vo=(R11-Rcd)/((R11-Rcd)+R4)来调整电阻R3、电阻R9、电阻R4及电阻R11的之间的比值,其中Rcd为电容与稳压管的等效电阻,Vr为复位芯片的工作阈值电压,Vo为输入电源的电压。电阻R3、电阻R9、电阻R4及电阻R11满足上述公式后,阻值大小可不受限制,但原则上讲,阻值是越大越好,阻值越大,电路的损耗越小。而在电阻R3、电阻R9、电阻R4及电阻R11的设定后,则当前可保护的负载电压范围在输入电压Vo到最大承受电压这个范围内。

因此,输入电压Vo不论增大还是减小,即负载需要的电压不论是高电压还是低电压,上述过载保护电路都能够进行保护。

例如,当前负载在20V的工作电压时可以正常工作。那么采用上述过载保护电路后,首先将电阻R3、电阻R9、电阻R4及电阻R11的阻值进行设定,即采用公式Vr/Vo=(R9-Rcd)/((R9-Rcd)+R3),Vr/Vo=(R11-Rcd)/((R11-Rcd)+R4)来设定。当输入电压在低于20V时,稳压延时开关模块202在检测到电压低于20V时,输出关断信号,使电源开关模块204断开,那么负载无法接入电源,即负载停止工作。

稳压延时开关模块202在检测到电压高于20V,但低于40V时,稳压延时开关模块202输出开启信号,使电源开关模块204导通,瞬时高压抑制模块205和负载接入电源并正常工作。

在电路中输入高压时,由瞬时高压抑制模块205吸收电路中的瞬时高压,但这能在短时间内起到保护作用。若是持续的输入高压,那么则需要过压延时关断模块201来进行保护。即过压延时关断模块201检测到持续的高压时,输出关断信号给稳压延时开关模块202。由稳压延时开关模块202输出关断信号,使得电源开关模块204断开,因而起到保护负载的作用。

同理,在负载的工作电压为200V时,同样采用公式Vr/Vo=(R9-Rcd)/((R9-Rcd)+R3),Vr/Vo=(R11-Rcd)/((R11-Rcd)+R4)来设定电阻R3、电阻R9、电阻R4及电阻R11的阻值。在完成设定后,其保护原理同上。

上述过载保护电路包括过压延时关断模块201、稳压延时开关模块202、电源开关模块204及瞬时高压抑制模块205;稳压延时开关模块202用于在输入电源的电压低于稳压阈值的低位限压值时,输出关断信号;电源开关模块204用于在收到关断信号时,使瞬时高压抑制模块205和负载与输入电源之间的连接断开;稳压延时开关模块202还用于输入电源的电压在稳压阈值的范围内时、经过延迟阈值时间后,输出开启信号;电源开关模块204用于在收到开启信号时,使瞬时高压抑制模块205和负载均与输入电源连接;瞬时高压抑制模块205用于吸收输入电源中的瞬时高压;过压延时关断模块201用于在出现输入电源的电压高于负载工作电压的高位限压值时、经过延迟阈值时间后、输出关断信号给稳压延时开关模块202,使稳压延时开关模块202输出关断信号,使瞬时高压抑制模块205和负载与输入电源之间的连接断开。由于上述电路不仅能够实现过载保护,且无需使用有源芯片,使得电路成本降低,易于实现。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本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,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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