具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路的制作方法

本发明涉及开关电路，尤其涉及一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路。

背景技术：

对于开关功能，电路中常用继电器作为电源与负载连接路径连通和关断的执行器件。继电器的开关为物理通断，若负载为接口有不可忽视的电感（或寄生电感）、电容（或寄生电容），在开通和关断的瞬间会有很高的du/dt或di/dt冲击，产生较大的电磁干扰，有时时会产生电弧，对合适的继电器选择是很大的考验。且流通电流越大继电器尺寸越大，当选择合适电流的继电器，可能尺寸又过大了。磁保持继电器的控制信号为继电器线包提供通路，因此需设计oc指令，数字信号的指令需要外加的oc指令电路才可使继电器可靠执行指令。

对于过流保护功能，过流保护是当负载出现短路或其他故障，导致负载电流超过正常值切断电源与负载的连接，隔离故障的措施。一般使用熔断器作为保护器件，熔断器的使用需串接在电源与负载之间，当流经电流与时间的熔断积分i2t达到额定值，熔断器熔断，电源与故障负载断开连接。熔断器是一次性保护措施，熔断后只能通过更换新的熔断器，才可使电路连同。对于无法维修的应用场合如航天产品，熔断器的使用需要慎重。对于维修造成很大经济损失的场合，熔断器方案也显得成本很高。

因此，如何提供一种开关电路，既无需额外的增加指令的电路，又可防止开通时短时电流浪涌触发过流保护而造成的无法开通故障，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路。

本发明提供了一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路，包括mosfet、电流采样电路、过流检测电路、限流延时电路、过流保护关断电路、mosfet控制电路、限流电路，其中，所述电流采样电路的输出端与所述过流检测电路连接，所述过流检测电路的输出端分别与所述限流电路、限流延时电路连接，所述限流延时电路的输出端与所述过流保护关断电路连接，所述过流保护关断电路的输出端与所述mosfet控制电路连接，所述限流电路的输出端与所述mosfet控制电路连接，所述mosfet控制电路与所述mosfet连接，通过所述限流电路对所述mosfet控制电路进行限流控制，通过所述过流保护关断电路路对所述mosfet控制电路进行过流保护关断控制。

作为本发明的进一步改进，所述限流延时关断开关电路还包括指令接口电路，所述指令接口电路的输出端与所述mosfet控制电路连接，通过所述指令接口电路对所述mosfet控制电路进行开关控制。

作为本发明的进一步改进，所述限流延时关断开关电路还包括辅助供电电路和电源，所述辅助供电电路和电源分别与所述mosfet连接。

作为本发明的进一步改进，所述mosfet控制电路与所述mosfet的栅极连接。

作为本发明的进一步改进，所述电流采样电路连接有采样电阻，所述采样电阻与所述mosfet的源极连接。

作为本发明的进一步改进，所述mosfet为n型。

本发明的有益效果是：通过上述方案，一方面，由mosfet作为开关动作的执行器件，可用于大电流负载的通断控制，由于mosfet自身驱动特性，开关的通断导致的电流电压变化都是逐渐变化的，且限流功能可使开通过程中的浪涌电流被限制在固定值，减小对负载的电流冲击，开关的控制由逻辑电平控制，无需额外的增加指令的电路；另一方面，可防止开通时短时电流浪涌触发过流保护而造成的无法开通故障。

附图说明

图1是本发明一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路的示意图。

图2是发明一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路的短时电流上冲使用限流开关前后负载电流波形图。

图3是发明一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路的长时电流上冲使用限流开关前后负载电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路，包括mosfet（金属-氧化物半导体场效应晶体管）900、电流采样电路100、过流检测电路200、限流延时电路300、过流保护关断电路400、mosfet控制电路600、限流电路500，其中，所述电流采样电路100的输出端与所述过流检测电路200连接，所述过流检测电路200的输出端分别与所述限流电路500、限流延时电路300连接，所述限流延时电路300的输出端与所述过流保护关断电路400连接，所述过流保护关断电路400的输出端与所述mosfet控制电路600连接，所述限流电路500的输出端与所述mosfet控制电路600连接，所述mosfet控制电路600与所述mosfet900连接，通过所述限流电路500对所述mosfet控制电路600进行限流控制，通过所述过流保护关断电路400路对所述mosfet控制电路600进行过流保护关断控制。

如图1所示，所述限流延时关断开关电路还包括指令接口电路700，所述指令接口电路700的输出端与所述mosfet控制电路600连接，通过所述指令接口电路700对所述mosfet控制电路600进行开关控制。

如图1所示，所述限流延时关断开关电路还包括辅助供电电路800和电源，所述辅助供电电路800和电源分别与所述mosfet900连接。

如图1所示，所述mosfet控制电路与所述mosfet的栅极连接。

如图1所示，所述电流采样电路100连接有采样电阻，所述采样电阻与所述mosfet900的源极连接。

如图1所示，本发明提供的一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路从主要功能上可以分为三部分：指令控制开通与关断；达到限流值后限流电路500构成限流环路；达到限流值后的时间计算和比较，执行过流保护（若持续时间小于延迟时间设定值，则不保护、计时复位），关断mosfet900。电路框图如图1所示，可见mosfet控制电路600接收三个信号，分别来自指令接口电路、过流保护关断、限流电路，这三个信号来自三条控制逻辑

如图2、3所示，当电流上冲时间小于设定延时时间时，限流开关能将电流限制在设定值，冲击结束后，恢复极小阻抗开关连通状态。当电流上冲时间大于设定延时时间时，限流开关将电流限制在设定值，维持设定延时时间后关断mosfet900，断开与负载的连接。

mosfet控制电路600是压控型器件，vgs电压决定其工作状态。本专利选用nmos作为开关器件，因nmos较pmos的导通阻抗小，减小传输损耗和限流热耗。mosfet控制电路600接收3个控制信号：开关控制指令、过流保护关断和限流控制信号。当接收到开通指令且无其他两个信号时，mosfet控制电路600提供10v左右的vgs驱动电压，使vds开通，且导通阻抗极小。若开通时或开通后，负载电流超出限流值，在限流控制信号作用下，mosfet控制电路600减小vgs电压，建立限流控制环路，使输出电流控制在限流值。若超出限流值的时间大于限流延时时间，则过流保护关断信号使vgs电压降至0v左右，mosfet900关断。

限流功能500由浮地的恒流线性源实现，因采用反馈环路，所以需考虑稳定性，增加补偿网络。因线性源是通过降低vgs电压，继而增加vds电压，减小负载电流的反馈形式实现，因此需根据限流时间和限流值选择mosfet，大电流时应考虑并联mosfet。

过流保护关断电路400检测到过流发生时，计时电路就开始计时，直至达到设定的延时时间，触发关断信号，迅速将vgs电压拉低。

本发明提供的一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路，由mosfet900作为开关动作的执行器件，可用于大电流负载的通断控制，由于mosfet自身驱动特性，开关的通断导致的电流电压变化都是逐渐变化的，且限流功能可使开通过程中的浪涌电流被限制在固定值，减小对负载的电流冲击。开关的控制由逻辑电平控制，无需额外的增加指令的电路。

本发明提供的一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路，保护功能作用时序为：检测流经电流，超过设定的限流值的电流会被拉低至限流值，维持一个设定的延时时间，然后关断开关。如果在延时时间内，负载故障恢复，需求电流减小，则恢复正常供电。通过对限流值和延时时间的设定，可以决定在哪个电流值下工作多少时间后开关关断，这与设计中对熔断器的选择一致。因为使用电子电路实现开关，所以是可重复使用的。相对于一般的过流即关断的过流保护电路，本发明可防止开通时短时电流浪涌触发过流保护而造成的无法开通故障。

本发明提供的一种具备过流记忆功能的可重复触发的限流延时关断开关电路，适用于直流供电、配电电路，可替代继电器实现电路的通断，替代熔断器实现过流保护，具有过流发生后，限流并延时保护的功能。负载为电阻、电容（或含电容）、电感（或含电感）的场合均可使用。对负载短路的最恶劣过流故障有很好的保护能力。因可重复触发，所以可用于不便维修场合的过流保护。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。