用于低压直流电源系统带自锁功能的输出过载保护电路的制作方法

本实用新型涉及直流电源系统技术领域，具体涉及一种用于低压直流电源系统带自锁功能的输出过载保护电路。

背景技术：

低压电器产品在对外输出直流电源时必须设计保护电路，以防止输出负载过载或短路发生电路烧毁，火灾等严重意外情况产生。对此，目前有采用电源芯片自带过载保护功能，或者采用专用过载保护芯片。但是，本实用新型的发明人经过研究发现，电源芯片自带过载保护功能一般都采用持续限流保护或过热保护，存在发热量大，长期持续短路会存在一定风险，并且有些采用直接供电不需要电源芯片的场合不适用；而专用过载保护芯片一般采用持续限流保护，同样存在发热量大，长期持续短路会存在一定风险，并且成本较高。

技术实现要素：

针对现有采用电源芯片自带过载保护功能或者采用专用过载保护芯片，来对低压电器产品在对外输出直流电源时防止输出负载过载或短路发生，都采用持续限流保护或过热保护，存在发热量大，长期持续短路会存在一定风险的技术问题，本实用新型提供一种用于低压直流电源系统带自锁功能的输出过载保护电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种用于低压直流电源系统带自锁功能的输出过载保护电路，包括电流采集单元、开关控制单元、使能控制单元和自锁单元；所述电流采集单元用于对直流电源输出电路上的电流进行采集；所述开关控制单元与电流采集单元连接，并利用三极管的截止与饱和工作区，对输出直流电源实现关断与开启；所述使能控制单元与开关控制单元连接，并用于将外部输入的使能控制信号进行电平转换，相位转换去控制开关控制单元；所述自锁单元的输入端与电流采集单元连接，输出端与开关控制单元连接，并用于采集电流达到保护门限值时处于自动锁定保护状态，且控制开关控制单元关闭不输出电压。

与现有技术相比，本实用新型提供的用于低压直流电源系统带自锁功能的输出过载保护电路，通过电流采集单元对直流电源输出电路上的电流进行采集，通过使能控制单元将外部输入的使能控制信号进行电平转换，相位转换(即相位反相)去控制开关控制单元正常输出电压，自锁单元在采集电流达到保护门限值时处于自动锁定保护状态，并控制开关控制单元中的三极管截止，对输出直流电源实现关断，使开关控制单元关闭不输出电压。本电路具有响应迅速、过载后自动关断并且锁止、电路自带使能控制，重新开启电路使能控制后，若过载撤销本电路会自动恢复输出，保护后不发热等优点，可广泛用于汽车多媒体主机输出的倒车摄像头供电、天线供电、外接指示灯供电等场合。

进一步，所述电流采集单元为采集电阻R3，所述采集电阻R3的一端与直流电源输入端口连接，另一端与开关控制单元连接。

进一步，所述开关控制单元包括电阻R7、电阻R8、三极管Q4、二极管D1、电解电容C3和电容C4，所述电阻R7的一端和三极管Q4的发射极与采集电阻R3的另一端连接，所述电阻R7的另一端和三极管Q4的基极与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端与使能控制单元和自锁单元连接，所述三极管Q4的集电极与二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极与电解电容C3的正极、电容C4的一端和输出电压端口连接。

进一步，所述使能控制单元包括电阻R5、电阻R6、电阻R9和三极管Q3，所述电阻R5的一端与使能控制信号端口连接，另一端与电阻R6的一端和三极管Q3的基极连接，所述电阻R6的另一端和三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端与电阻R8的另一端连接。

进一步，所述自锁单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R4、电容C1、电容C2、三极管Q1和Q2，所述三极管Q1的发射极、电阻R2和电容C2的一端均与直流电源输入端口连接，所述电阻R4的一端与电阻R3的另一端连接，所述三极管Q2的集电极、电阻R2和电阻R4及电容C2的另一端均与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极、电阻R1和电容C1的一端均与三极管Q2的基极连接，所述电阻R1和电容C1的另一端及三极管Q2的发射极均与电阻R8的另一端连接。

附图说明

图1是本实用新型提供的用于低压直流电源系统带自锁功能的输出过载保护电路原理框图。

图2是本实用新型提供的用于低压直流电源系统带自锁功能的输出过载保护电路结构示意图。

图中，1、电流采集单元；2、开关控制单元；3、使能控制单元；4、自锁单元。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1和图2所示，本实用新型提供一种用于低压直流电源系统带自锁功能的输出过载保护电路，包括电流采集单元1、开关控制单元2、使能控制单元3和自锁单元4；所述电流采集单元1用于对直流电源输出电路上的电流进行采集；所述开关控制单元2与电流采集单元1连接，并利用三极管的截止与饱和工作区，对输出直流电源实现关断与开启；所述使能控制单元3与开关控制单元2连接，并用于将外部输入的使能控制信号进行电平转换，相位转换去控制开关控制单元2；所述自锁单元4的输入端与电流采集单元1连接，输出端与开关控制单元2连接，并用于采集电流达到保护门限值时处于自动锁定保护状态，且控制开关控制单元2关闭不输出电压。

与现有技术相比，本实用新型提供的用于低压直流电源系统带自锁功能的输出过载保护电路，通过电流采集单元对直流电源输出电路上的电流进行采集，通过使能控制单元将外部输入的使能控制信号进行电平转换，相位转换(即相位反相)去控制开关控制单元正常输出电压，自锁单元在采集电流达到保护门限值时处于自动锁定保护状态，并控制开关控制单元中的三极管截止，对输出直流电源实现关断，使开关控制单元关闭不输出电压。本电路具有响应迅速、过载后自动关断并且锁止、电路自带使能控制，重新开启电路使能控制后，若过载撤销本电路会自动恢复输出，保护后不发热等优点，可广泛用于汽车多媒体主机输出的倒车摄像头供电、天线供电、外接指示灯供电等场合。

作为具体实施例，请参考图2所示，所述电流采集单元为采集电阻R3，所述采集电阻R3的一端与直流电源输入端口Vin连接，另一端与开关控制单元2连接。

作为具体实施例，请参考图2所示，所述开关控制单元2包括电阻R7、电阻R8、三极管Q4、二极管D1、电解电容C3和电容C4，所述电阻R7的一端和三极管Q4的发射极与采集电阻R3的另一端连接，所述电阻R7的另一端和三极管Q4的基极与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端与使能控制单元3和自锁单元4连接，所述三极管Q4的集电极与二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极与电解电容C3的正极、电容C4的一端和输出电压端口Vout连接。

作为具体实施例，请参考图2所示，所述使能控制单元3包括电阻R5、电阻R6、电阻R9和三极管Q3，所述电阻R5的一端与使能控制信号端口Control连接，另一端与电阻R6的一端和三极管Q3的基极连接，所述电阻R6的另一端和三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端与电阻R8的另一端连接。

作为具体实施例，请参考图2所示，所述自锁单元4包括电阻R1、电阻R2、电阻R4、电容C1、电容C2、三极管Q1和Q2，所述三极管Q1的发射极、电阻R2和电容C2的一端均与直流电源输入端口Vin连接，所述电阻R4的一端与电阻R3的另一端连接，所述三极管Q2的集电极、电阻R2和电阻R4及电容C2的另一端均与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极、电阻R1和电容C1的一端均与三极管Q2的基极连接，所述电阻R1和电容C1的另一端及三极管Q2的发射极均与电阻R8的另一端连接。

为了更好地理解本申请提供的用于低压直流电源系统带自锁功能的输出过载保护电路，以下将对其工作原理进行介绍：

1、正常状态：微控制器输出的使能控制信号Control从使能控制端口经电阻R5和R6分压，到达三极管Q3的基极，使三极管Q3饱和导通，三极管的Q3集电极被拉低，直流电源输出电路上的电流经电阻R3、三极管Q4的发射极和三极管Q4基极的电阻R8和R9到达三极管Q3的集电极，形成三极管Q4的基极电流，使三极管Q4导通，直流电源电压流经二极管D1，再经电容C3和C4滤波后输出至负载。此时直流电源输出电路上的电流在保护门限值以下，电流流经采集电阻R3上产生的电压经电阻R4和R2到达三极管Q1的基极小于0.6V，三极管Q1截止，同时三极管Q2也截止，自锁单元4不会动作。

2、过载保护：当负载电流过载时，电流回路流经采集电阻R3增大，当采集电阻R3上面产生的电压经电阻R4和R2分压后达到0.6V左右，足以使三极管Q1导通时，三极管Q1导通，使三极管Q1集电极输出为高电平；进而使三极管Q2基极为高，三极管Q2导通将其集电极拉低，使三极管Q1基极继续为低，两个三极管Q1和Q2实现互锁导通，此时三极管Q2发射极因三极管Q1和Q2都导通而输出为高；使电阻R8另一端端为高，三极管Q4基极相应拉高，因而三极管Q4截止，关断输出，实现保护功能。输出关断后，采集电阻R3电流下降，采集电阻R3产生的电压也随之降低，但由于三极管Q1和Q2互锁导通，三极管Q1不会受采集电阻R3上面的电压降低而截止，所以输出关断后能保持保护状态。直到微处理器输入的使能控制信号关闭，再开启，且输出过载状态已撤销，本电路才会自动恢复输出电压。

另外，本电路中的电容C2和C1为延迟保护电容，由于电阻R4和电容C2的RC作用，在负载上电瞬间产生电流冲击时或受到外部脉冲干扰时不会使本电路误动作，而二极管D1的作用为防止负载端电流倒灌而设计。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。