过流保护电路及过流保护系统的制作方法

本实用新型涉及打印机电源领域，特别是涉及一种过流保护电路及过流保护系统。

背景技术：

很多电子设备都有个额定电流，不允许超过额定电流，不然会烧坏设备。所以有些设备就做了电流保护模块。当电流超过设定电流时候，设备自动断电，以保护设备。如主板cpu的usb接口一般有usb过流保护，保护主板不被烧坏。

在传统的打印机电源中，常常具有双路或多路的输出，一路是输出为40V的电压，另一路是输出22V的电压，针对这种两路或多路输出的过流检测，其过流检测电阻往往需要放在高端，即放在正极输出端，做高端检测。不能做地端检测的原因为多路输出共地，如果每一路的过流检测电阻都放地端的话，每一路的地端都会参与分流，是不能实现精确的过流检测的。当这两个输出所带的负载不同的时候，电源的负载调整率如果不够好，往往也会影响两路的输出电压，则很有可能会使得传统的过流保护电路的被触发启动过流保护，这就出现了过流保护的误触发，从而使得该电源中芯片也被触发保护，使得电源不能继续工作，影响打印机的使用。并且，若40V电压的输出端和20V电压输出端所带的负载不同的话，也会影响到过流保护电路取样的精度，从而也可能出现过流保护被误触发的情况。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种更准确地取样、避免出现误触发的过流保护电路及过流保护系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种过流保护电路，包括：电压取样模块、差分放大模块、电压比较模块及控制模块，所述差分放大模块的两个输入端分别与所述电压取样模块电连接，所述差分放大模块的输出端与所述电压比较模块的一输入端电连接，所述电压取样模块的输出端还与所述电压比较模块的另一输入端电连接，所述电压比较模块的输出端与所述控制模块电连接。

在其中一个实施例中，所述电压取样模块包括取样电阻R202，所述取样电阻R202的第一端与所述差分放大模块的第一输入端电连接，所述取样电阻R202的第二端与所述差分放大模块的第二输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述差分放大模块包括差分放大单元、第一取样单元及第二取样单元，所述第一取样单元的输入端与所述电压取样模块的第一端连接，所述第一取样单元的输出端与所述差分放大单元的反相输入端电连接，所述第二取样单元的输入端与所述电压取样模块的第二端连接，所述第二取样单元的输出端与所述差分放大单元的同相输入端电连接，所述差分放大单元的输出端与所述电压比较模块电连接。

在其中一个实施例中，所述差分放大单元包括放大器U602B，所述放大器U602B的同相输入端与所述第二取样单元的输出端电连接，所述放大器U602B的反相输入端与所述第一取样单元的输出端电连接，所述放大器U602B的输出端与所述电压比较模块的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述电压比较模块包括电压比较单元、稳压单元及分压单元，所述分压单元的输入端与所述电压取样模块的输出端电连接，所述分压单元的输出端与所述电压比较单元的反相输入端电连接，所述稳压单元的两端与所述分压单元的两端并联连接，所述电压比较单元的同相输入端与所述差分放大模块的输出端电连接，所述电压比较单元的输出端输出至所述控制模块中。

在其中一个实施例中，所述电压比较单元包括比较器U602A和二极管D606，所述比较器U602A的同相输入端与所述差分放大模块的输出端电连接，所述比较器U602A的反相输入端与所述分压单元的输出端电连接，所述比较器U602A的输出端与所述二极管D606的阳极电连接，所述二极管D606的阴极与所述控制模块的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述电压比较模块还包括限流滤波单元，所述限流滤波单元的输入端与所述电压取样模块的输出端电连接，所述限流滤波单元的输出端与所述分压单元的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述限流滤波单元包括限流电阻R637和滤波电容C613，所述限流电阻R637的第一端与所述电压取样模块的输出端电连接，所述限流电阻R637的第二端与所述分压单元的输入端电连接，所述滤波电容C613的第一端与所述限流电阻R637的第一端电连接，所述滤波电容C613的第二端与所述电压比较单元的负端电连接。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括控制电路及光耦单元，所述光耦单元的输入端与所述电压比较模块的输入端电连接，所述光耦单元的输出端与所述控制电路的控制端电连接。

本实用新型还提供一种过流保护系统，包括以上任意一项所述的过流保护电路。

本实用新型相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本实用新型为一种过流保护电路及过流保护系统，通过在电源的输出端中设置电压取样模块，可以使得在过流保护的过程中，取样的电压不会受两路或多路输出调整率，各输出带载大小情况的影响。避免过流保护电路的出现误触发，使得电源的控制电路启动过流保护的工作，保证打印机可以正常的工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型一实施方式的过流保护电路的功能模块图；

图2为图1所示的过流保护系统的输出端的电压取样模块的电路图；

图3为图1所示的过流保护电路的控制模块的电路图；

图4为图1所示的过流保护电路的电路图；

图5为本实用新型一实施方式的过流保护系统的延时保护电路的功能模块图；

图6为图4所示的过流保护系统的延时保护电路的电路图。

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方式。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方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/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。

请参阅图1，一种过流保护电路，包括：电压取样模块100、差分放大模块200、电压比较模块300及控制模块400，所述差分放大模块200的两个输入端分别与所述电压取样模块100电连接，所述差分放大模块200的输出端与所述电压比较模块300的一输入端电连接，所述电压取样模块100的输出端还与所述电压比较模块300的另一输入端电连接，所述电压比较模块300的输出端与所述控制模块400电连接。需要说明的是，所述电压取样模块100用于获取电源输出端的电压；所述差分放大模块200用于获取电压取样模块两端的电压，并经自身的电路后输出至所述电压比较模块300的一输入端中，再通过与电压取样模块输出的电压进行比较后，由电压比较模块300输出至控制模块中；所述控制模块400用于实现电源的过流保护。

如此，通过在电源的输出端中设置电压取样模块，可以使得在过流保护的过程中，取样的电压不会被输出端的负载所干扰，避免过流保护电路的出现误触发，使得电源的控制电路启动过流保护的工作，保证打印机可以正常的工作。

需要说明的是，请参阅图2，所述电压取样模块包括取样电阻R202，所述取样电阻R202的第一端与所述差分放大模块的第一输入端电连接，所述取样电阻R202的第二端与所述差分放大模块的第二输入端电连接。通过设置取样电阻，可以获取电源输出端的电压，从而可以检测电源输出端的电流大小。

需要说明的是，所述差分放大模块包括差分放大单元、第一取样单元及第二取样单元，所述第一取样单元的输入端与所述电压取样模块的第一端连接，所述第一取样单元的输出端与所述差分放大单元的反相输入端电连接，所述第二取样单元的输入端与所述电压取样模块的第二端连接，所述第二取样单元的输出端与所述差分放大单元的同相输入端电连接，所述差分放大单元的输出端与所述电压比较模块电连接。所述第一取样单元用于获取取样电阻R202一侧的第一电压40V-2，所述第二取样单元用于获取取样电阻R202另一侧的第二电压40V，再将取样得到的两个电压传输至差分放大单元中，若这两个电压的压差的呈线性增大的话，则差分放大单元的输出端的电压也会出现线性升高，然后升高的电压再传输至电压比较模块中。

具体地，请参阅图3，所述差分放大单元包括放大器U602B，所述放大器U602B的同相输入端与所述第二取样单元的输出端电连接，所述放大器U602B的反相输入端与所述第一取样单元的输出端电连接，所述放大器U602B的输出端与所述电压比较模块的输入端电连接。所述放大器U602B用于放大两个输入端的电压。

具体地，所述第一取样单元包括电阻R629和电阻R630，所述电阻R629的第一端与所述取样电阻R202的第一端电连接，所述电阻R629的第二端与所述放大器U602B的同相输入端电连接，所述电阻R630的两端与所述电阻R629的两端并联连接。

具体地，所述第二取样单元包括电容C616和电阻R623，所述电阻R623的第一端与所述取样电阻R202的第二端电连接，所述电阻R623的第二端分别与所述电容C616的一端，且所述电阻R623的第二端直接与所述放大器U602B的反相输入端电连接。一般地，为了等到更高的检测精度，电阻R629与电阻R630的并联电阻值应与电阻R623的电阻值相等，电阻R622应与电阻R633的电阻值相等，电阻R634应与电阻R635的电阻值相等。从而可以使得取样的电压不受其他因素的影响。

需要说明的是，所述电压比较模块包括电压比较单元、稳压单元及分压单元，所述分压单元的输入端与所述电压取样模块的输出端电连接，所述分压单元的输出端与所述电压比较单元的反相输入端电连接，所述稳压单元的两端与所述分压单元的两端并联连接，所述电压比较单元的同相输入端与所述差分放大模块的输出端电连接，所述电压比较单元的输出端输出至所述控制模块中。

具体地，所述电压比较单元包括比较器U602A和二极管D606，所述比较器U602A的同相输入端与所述差分放大模块的输出端电连接，所述比较器U602A的反相输入端与所述分压单元的输出端电连接，所述比较器U602A的输出端与所述二极管D606的阳极电连接，所述二极管D606的阴极与所述控制模块的输入端电连接。

在工作过程中，在电压比较模块中，通过设置了稳压单元及分压单元，并且分压单元的电压输入端也来自电压取样模块，即图中40V-2的输出电压，因此使得输入至比较器U602A的反相输入端的电压基本由始自终保持不变。由于放大器U602B的输出端的电压会随着第一取样单元的第一电压40V-2和第二取样单元的第二电压40V的压差的增大而增大，使得输入至比较器U602A的同相输入端电压也变大，当比较器U602A的同相输入端比反相输入端的电压大的时候，即图中40V-2与40V的输出电压差大于0.15V时，则会使比较器U602A的输出一个高电平，再传输到控制模块中，触发控制模块的过流保护功能。

具体地，所述分压单元包括电阻R619和电阻R620，所述电阻R619的第一端与所述电压取样模块的输出端电连接，所述电阻R619的第二端分别与所述电阻R620的一端和所述比较器U602A的反相输入端电连接。如此，通过设置电阻R619和电阻R620，并对这两个电阻进行设定特定的参数值，使得从电压取样模块输出的电压经过电阻R619和电阻R620分压后，保持一个恒定的电压(比如，可以设定此电压为2.5V)输入至比较器U602A的反相输入端中，这两个电阻主要是起到分压的作用。

具体地，所述稳压单元包括稳压二极管ZD604，所述稳压二极管ZD604的阴极与所述电阻R619的第一端电连接，所述稳压二极管ZD604的阳极与所述电阻R620的另一端电连接。如此，通过设置稳压二极管ZD604(比如使用特性相对稳定的6.2V稳压管)，可以保持输入至比较器U602A的反相输入端的电压更稳定。

还需要说明的是，所述电压比较模块还包括限流滤波单元，所述限流滤波单元的输入端与所述电压取样模块的输出端电连接，所述限流滤波单元的输出端与所述分压单元的输入端电连接。

具体地，所述限流滤波单元包括限流电阻R637和滤波电容C613，所述限流电阻R637的第一端与所述电压取样模块的输出端电连接，所述限流电阻R637的第二端与所述分压单元的输入端电连接，所述滤波电容C613的第一端与所述限流电阻R637的第一端电连接，所述滤波电容C613的第二端与所述电压比较单元的负端电连接。如此，通过设置限流电阻R637和滤波电容C613，可以滤除输入至比较器U602A的电压的干扰，提高电压输入的稳定性。

需要说明的是，请参阅图4，所述控制模块包括控制电路及光耦单元，所述光耦单元的输入端与所述电压比较模块的输入端电连接，所述光耦单元的输出端与所述控制电路的控制端电连接。在本实施例中，所述控制电路中具有控制芯片U100，所述控制芯片为U100，并且采用型号为NCP1399A的控制芯片。

具体地，所述光耦单元包括电阻R610、电阻R100、发光二极管PC1A和光耦三极管PC1B，所述电阻R610的第一端与所述电压比较模块的输入端电连接，所述电阻R610的第二端和所述发光二极管PC1A的阳极电连接，所述发光二极管PC1A和所述光耦三极管PC1B电连接，所述光耦三极管PC1B的集电极与所述电阻R100的一端电连接，所述电阻R100的另一端用于连接外部的VCC2，且所述光耦三极管PC1B的发射极与所述控制电路的OVP管脚电连接。

在工作过程中，当第一取样单元的第一电压40V-2和第二取样单元的第二电压40V的压差大于0.15V的时候，则会触发比较器U602A的输出端输出高电压，使得输出的高电压经过稳压二极管ZD606后传输至发光二极管PC1A的阳极中，从而使得光耦单元导通，即光耦三极管PC1B导通，使得VCC2从光耦三极管PC1B的发射极中输出至控制电路U100的OVP/OTP管脚中，从而触发过流保护功能。

本实用新型还提供一种过流保护系统，包括过流保护电路及延时保护电路；其中，为了实现输出端延时保护的功能，提高过流保护系统的可靠性和稳定性，例如，在一实施方式中，请参阅图5，所述延时保护电路包括正端取样模块500、第一比较模块600和第二比较模块700，所述正端取样模块的输入端用于与电压输出端电连接，所述正端取样模块的输出端与所述第一比较模块的输入端电连接，所述第一比较模块的输出端与所述第二比较模块的输入端电连接，所述第二比较模块的输出端与所述控制模块电连接。需要说明的是，所述正端取样模块用于获取电源输出端的高端电压，即输出正端的电压；所述第一比较模块用于获取正端取样模块两端的电压，并经自身的电路后输出至所述第二比较模块的一输入端中，由第二比较模块输出至控制模块中；所述控制模块用于实现电源的过流保护。所述第二比较模块为延时模块。

请参阅图2，所述正端取样模块500包括电阻R212和电阻R213，所述电阻R212的第一端用于与电源输出端的正极电连接，所述电阻R212的第二端与所述第一比较模块600的输入端电连接，所述电阻R213的两端分别与所述电阻R212的两端电连接，并且所述电阻R212的第一端为22V-1的取样端，所述电阻R212的第二端为22V-2的取样端。如此，通过在电源的输出正端中取高端电压，可以避免由于多路输出的负载带来的地端分流的影响，因此，通过设置高端的取样电阻R212和电阻R213可以提高过流检测的精度，即过流取样的精度，从而可以使得在过流保护的过程中，取样的电压不会被输出端的负载所干扰，避免过流保护电路的出现误触发，使得电源的控制电路启动过流保护的工作，保证打印机可以正常的工作。

所述第一比较模块600包括电压稳压单元、第一分压单元、电压输入单元及第一比较器600A，所述电压稳压单元的输入端与所述电阻R212的第二端电连接，所述电压稳压单元分别与所述第一分压单元、所述电压输入单元电连接，所述第一分压单元的输出端与所述第一比较器的反相输入端电连接，所述电压输入单元的另一输入端与所述电阻R212的第一端电连接，所述电压输入单元的输出端与所述第一比较器的同相输入端电连接，所述第一比较器的输出端与所述第二比较模块700的输入端电连接。如此，通过设置电压稳压单元可以使得输入至第一比较器的反相输入端的电压保存在一个固定电压值，所述第一分压单元用于实现分压的功能，所述电压输入单元通过在电阻R212的第一端取样，输入至第一比较器的同相输入端，并且与电压固定值进行比较后，放大输出电压。

具体地，请参阅图6，所述电压稳压单元包括集成电路IC600，所述集成电路IC600分别与所述电阻R212的第二端和所述第一分压单元的输出端电连接。所述第一分压单元包括电阻R601和电阻R603，所述电阻R601的第一端与所述集成电路IC600的一端电连接，所述电阻R601的第二端与所述电阻R603的第一端电连接，所述电阻R603的第二端与所述集成电路IC600的另一端电连接，所述电阻R601的第一端与所述第一比较器U600A的2脚电连接。所述电压输入单元包括电阻R602、电阻R604和电阻R611，所述电阻R602的一端与所述集成电路IC600的一端电连接，所述电阻R602的另一端分别与所述电阻R604和所述电阻R611电连接，所述电阻R604还与所述电阻R212的第一端电连接，所述电阻R611还与所述第一比较器的同相输入端电连接。

所述第二比较模块700包括放电单元、延时单元、第二分压单元、电压限压单元及第二比较器U600B，所述放电单元、所述延时单元及所述第二分压单元分别与所述第一比较模块600的输出端电连接，所述放电单元、所述延时单元的输出端与所述第二比较器U600B的同相输入端电连接，所述第二分压单元的输出端与所述第二比较器U600B的反相输入端电连接，所述第二比较器U600B的输出端与所述控制模块电连接。如此，通过设置延时单元，可以使得过流保护电路具有延时的功能，进而使得电源输出端需要进行过流保护的时候，不会立即进行保护，会先延时6s～7s才启动过流保护功能；所述放电单元用于实现延时单元的放电；所述第二分压单元用于实现分压；所述电压限压单元用于限制第二比较器的电压不超过32V，避免电压的压差过大烧坏比较器，起到保护的作用；所述第二比较器U600B用于通过比较同相输入端和反相输入端的电压，进而输出电压至控制模块中，实现过流保护的功能。

具体地，请参阅图6，所述延时单元包括电容C603、电容C604、电阻R607和电阻R627，所述电容C603的一端与所述第一比较器U600A的输出端电连接，所述电容C603的另一端与所述电阻R212的第二端电连接，所述电容C604与所述第一比较器U600A的输出端电连接，所述电容C604的另一端与所述电阻R212的第二端电连接，所述电阻R607的一端与所述40V-2的电压输出端电连接，所述电阻R607的另一端经所述电阻R627后与所述电容C604电连接，并且所述电阻R627还与所述第二比较器U600B的5脚电连接；如此，当第一比较器U600A的输出端输出高电平的时候，40V-2会通过通过电阻R607和电阻R627对电容C603、电容C604进行充电，得到的电压输入至第二比较器U600B的同相输入端中。

所述放电单元包括二极管D601和电阻R626，所述二极管D601的阳极与所述电容C603电连接，所述二极管D601的阴极经所述电阻R626后与所述40V-2的电压输出端电连接。如此，当电容C603和电容C604充满电后，系统也进行了过流保护，从而断开了系统的电源，从而电容C603和电容C604的电压就会通过二极管D601和电阻R626实现放电的功能，为再次进行延时过流保护提供准备。

所述第二分压单元包括电阻R609和电阻R608，所述电阻R609的第一端与所述40V-2的电压输出端电连接，所述电阻R609的第二端分别与所述电阻R608和所述第二比较器U600B的反相输入端电连接，如此，可以实现分压的功能，并且在分压后输入至第二比较器U600B中。

所述电压限压单元包括二极管ZD601和电容C605，所述二极管ZD601的阳极与所述电阻R212的第二端电连接，即电阻R212的第二端为22V-2的电压，所述二极管ZD601的阴极分别与所述40V的电压输出端和所述第二比较器U600B的正极连接端电连接，所述电容C605的一端与所述二极管ZD601的阳极电连接，所述电容C605的一端与所述二极管ZD601的阴极电连接。如此，当系统下电后，如果此时22V输出带满载，40V输出空载，那么在电源开闭的时候，22V-2的电压可能很快就掉到接近0V的电压，而此时如果40V的电压因为空载，掉电比较慢，如果其的掉电在22V的电压掉到0V的时候还大于32V或以上的时候，则会使得第二比较器U600B损坏。因此通过设置二极管ZD601后，可以使得输入至第二比较器U600B的工作电压钳位在其安全的电压范围内，比如，在24V内，保证第二比较器U600B的正常工作。

本实用新型相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本实用新型为一种过流保护电路及过流保护系统，通过在电源的输出端中设置电压取样模块，可以使得在过流保护的过程中，取样的电压不会受两路或多路输出调整率，各输出带载大小情况的影响。避免过流保护电路的出现误触发，使得电源的控制电路启动过流保护的工作，保证打印机可以正常的工作。本实用新型也适用于输出电压高于32V的电压应用，解决了因运算放大器或比较器的最大工作电压只有32V的缺点。

以上所述实施方式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本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。