过流保护电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其是一种过流保护电路。

背景技术：

现有多数电机(尤其是直流电机)会在工作了一段时间后因控制不稳定或电机本身工艺等原因，出现短路或过载等故障，导致用于驱动该电机的驱动电路也因过流而烧毁，为了解决上述问题，大多数现有设计是在电路上串联一个保险丝或ptc；这种通过强行切断供电的虽然符合基本的安规要求，避免电路板过热烧毁，但是所选用保险丝的熔断电流通常是是正常工作电流2-3倍，且实际电流超过熔断电流到保险丝熔断的过程中存在一段时间，这无疑会十分容易对元器件造成不可逆的物理损伤，缩短驱动电路或电机的寿命，也增加了后期维修的难度和成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有熔断性过流保护电路容易对受保护元器件造成不可逆物理伤害且增加维护难度和成本的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型公开一种过流保护电路，包括输入端和输出端，以及：

第一开关管q1和第二开关管q2，所述第一开关管q1的第一端和第二端分别与输入端电连接，第二开关管q2的第二端和第三端串接在输入端和输出端之间，第二开关管q2的第一端与输入端电连接，第一开关管q1的导通特性为第一端接有高电平信号时导通，第二开关管q2的导通特性为第一端接有高电平信号时截止；

d触发器u1，所述d触发器u1的电源端vcc、置位端数据端d和复位端均接有高电平信号，d触发器u1的置位端和输出端分别接有第三开关管q3和第四开关管q4；

其中，第三开关管q3的第一端与第一开关管q1的第三端电连接，第三开关管q3的第二端接地，第三开关管q3的第三端与d触发器u1的置位端电连接，第四开关管q4的第一端与d触发器u1的第一逻辑输出端电连接，第四开关管q4的第二端接地，第四开关管q4的第三端与第二开关管q2的第一端电连接。

作为优选，输入端和输出端之间设有电流检测元件，电流检测元件串接在输入端和第一开关管q1的第一端之间。

进一步的，电流检测元件可以是电流检测电阻rs1或电流检测芯片。

作为优选，第一开关管q1的第三端与第三开关管q3的第一端之间设有低通滤波器，所述低通滤波器包括串接在第一开关管q1的第三端与第三开关管q3的第一端通路上的滤波电阻r4以及分别旁接在滤波电阻r4两端的第一滤波电容c1和第二滤波电容c2。

作为优选，d触发器u1的型号为74hc74pw型触发器芯片。

进一步的，d触发器u1的复位端接有用于设定复位端延时上电时间的延时电阻r6和延时电容c3，延时电阻r6串接在高电平信号和复位端之间，延时电容c3的一端与复位端电连接，延时电容c3的另一端接地。

作为优选，d触发器u1的第二逻辑输出端接有警示电路过流的发光二极管led1。

作为优选，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4为晶体管或场效应管。

本实用新型的有益效果：根据d触发器的输出特性设计，能迅速且平稳地关断过流电路，避免电流增大瞬间对电路元器件造成不可逆的物理损伤；同时，不依赖于软件系统控制，仅通过电子元件自身的特点实现功能，具有更高的可靠性，电路结构自身的成本较低。

附图说明

图1：本实用新型过流保护电路的原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型公开一种过流保护电路。

请参照图1所示，为本实用新型一较佳实施例，过流保护电路包括输入端和输出端，输入端和输出端之间电性导通，输入端和输出端之间设有过流保护拓扑，用于截断输入端过流接通至输出端。

过流保护拓扑包括第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3、第四开关管q4和d触发器u1，上述第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3、第四开关管q4为晶体管或场效应管，开关管的第一端、第二端和第三端分别表示基极(或栅极)、发射极(或源极)和集电极(或漏极)。

过流保护拓扑的结构关系为第一开关管q1的第一端和第二端分别与输入端电连接，第二开关管q2的第二端和第三端串接在输入端和输出端之间，第二开关管q2的第一端与输入端电连接；d触发器u1的电源端vcc、置位端数据端d和复位端均接有高电平信号，第三开关管q3的第一端与第一开关管q1的第三端电连接，第三开关管q3的第二端接地，第三开关管q3的第三端与d触发器u1的置位端电连接，第四开关管q4的第一端与d触发器u1的第一逻辑输出端电连接，第四开关管q4的第二端接地，第四开关管q4的第三端与第二开关管q2的第一端电连接。

其中，第一开关管q1的导通特性为第一端接有高电平信号时导通(输入端-输出端通路电流在正常范围内不导通)，用于利用输入端的高电平信号改变d触发器u1的置位端电平信号，第二开关管q2的导通特性为第一端接有高电平信号时截止，用于阻断输入端和输出端直接形成电通路，第三开关管q3和第四开关管q4导通特性也为第一端接有高电平信号时导通，第三开关管q3被第一开关管q1导通后将d触发器u1的置位端高电平信号接地，从而改变d触发器u1的置位端电平信号，第四开关管q4被d触发器u1的第一逻辑输出端导通后将第二开关管q2的第一端高电平信号接地，从而导通输入端和输出端的电通路。

在实际应用中，输入端和输出端之间设有电流检测元件，串接在输入端和第一开关管q1的第一端之间，用于设定过流保护电路的电流过流值，该电流检测元件可以是电流检测电阻rs1或电流检测芯片(例如max4080型芯片)。过流保护拓扑的关断时间与输入端-输出端通路电流及电流检测电阻rs1(或电流检测芯片)的阻值正比例关系，电流检测电阻rs1或电流检测芯片确定后，关断时间受输入端-输出端通路电流影响，即输入端-输出端通路电流越大，时间越短。

由于输入端可能存在影响过流保护拓扑的高频干扰信号，第一开关管q1的第三端与第三开关管q3的第一端之间设有低通滤波器，低通滤波器包括串接在第一开关管q1的第三端与第三开关管q3的第一端通路上的滤波电阻r4以及分别旁接在滤波电阻r4两端的第一滤波电容c1和第二滤波电容c2。

d触发器u1选用型号为74hc74pw型的触发器芯片，d触发器u1的复位端接有延时电阻r6和延时电容c3，延时电阻r6串接在高电平信号和复位端之间，延时电容c3的一端与复位端电连接，延时电容c3的另一端接地，延时电阻r6和延时电容c3用于设定复位端相对于置位端的延时上电时间t，延时上电时间t＝1.414*r6*c3。

d触发器u1的第二逻辑输出端的输出逻辑与第一逻辑输出端的输出逻辑相反，d触发器u1的第二逻辑输出端接有警示电路过流的发光二极管led1，当第一逻辑输出端输出为低电平时，表示输入过流，此时第一逻辑输出端输出为高电平，从而点亮发光二极管led1，提醒用户输入过流。

应该注意的是，以上描述仅为过流保护电路的主要功能结构，电路中有多处分压或滤波结构，例如电阻r2和电阻r3构成第一开关管q1第三端的分压网络，电阻r10和电阻r11构成第二开关管q2上的分压网络，电阻r5和r6用于保护d触发器u1引脚，电阻r7作为发光二极管led1通路上的负载，电阻r9和电容c5构成第一逻辑输出端的滤波结构。

本过流保护电路的原理具体为：

当输入端电流处于正常范围内，第一开关管q1截止，d触发器u1上电，d触发器u1的电源端vcc、置位端和数据端d均处于高电平状态，复位端延时上升至高电平状态，根据d触发器u1的输出逻辑特性，第一逻辑输出端输出高电平，导通第四开关管q4，输入端的电信号不经过第二开关管q2的第一端，此时第二开关管q2导通，输入端和输出端的电通路正常导通。

当输入端电流过流或输入端和输出端的电通路短路时，随着电压升高，第一开关管q1导通，从而导通第三开关管q3，拉低d触发器u1的置位端电平，根据d触发器u1的输出逻辑特性，此时第一逻辑输出端输出低电平，第四开关管q4截止，输入端的电信号经过第二开关管q2的第一端，此时第二开关管q2也截止，从而截断输入端和输出端的电通路；发生截断输出端动作后，第一开关管q1随之截止，但根据d触发器u1的特性，d触发器u1的置位端的电平信号维持为低电平，在复位端和数据端d保持为高电平状态下，d触发器u1的第一逻辑输出端维持低电平输出，保证第二开关管q2处于截止状态。若经过维护后需要重启电路，只需要给予d触发器u1的复位端一个低电平信号，此时第一逻辑输出端输出高电平。

与现有技术相比，本实用新型提供的过流保护电路根据d触发器的输出特性设计，能迅速且平滑地关断过流电路，避免电流增大瞬间对电路元器件造成不可逆的物理损伤，同时不依赖于软件系统控制，仅通过电子元件自身的特点实现功能，具有更高的可靠性，成本较低，具有进步意义。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。