保護負載元器件的自分流拓撲電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種保護負載元器件的自分流拓撲電路，包括兩晶體三極管Q1、Q2和四電阻R1、R2、R3、R4，電阻R1和R2串聯(lián)后并接于負載電阻兩端；晶體三極管Q1的集電極通過電阻R4接負載電阻高電位端，Q1的發(fā)射極接負載電阻低電位端，Q1的基極接于電阻R1和R2之間；晶體三極管Q2的集電極通過電阻R3接負載電阻高電位端，Q2的發(fā)射極接負載電阻低電位端，Q2的基極連接于晶體三極管Q1的集電極和電阻R4之間。在干擾電流出現(xiàn)時，電路自動分流，使干擾電流大部分從自分流電路流過，從而避免負載受到過大的干擾電流沖擊；當(dāng)為正常工作電流時，自分流電路將解除保護狀態(tài)，從而不影響負載元器件正常工作。
【專利說明】
保護負載元器件的自分流拓撲電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及基于恒流源為負載元器件做功的應(yīng)用，具體涉及一種保護做功負載元器件的自分流保護電路，屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]某些負載元器件需要使用恒流源作為工作電源，例如通過大電流做功使負載電阻瞬間發(fā)熱產(chǎn)生高溫，以驅(qū)動需要高溫響應(yīng)的快速響應(yīng)單元。在恒流源作為工作電源的電路中，理想情況下應(yīng)該是電源開啟，負載響應(yīng)工作；電源斷開，負載停止工作。但電路在實際工作中，由于存在某些干擾信號，如復(fù)雜的電磁及微波環(huán)境，這些復(fù)雜的環(huán)境將刺激電子回路產(chǎn)生干擾電流，即使電源斷開，負載元器件上也可能還會有干擾電流流過，當(dāng)該干擾電流大到一定程度并經(jīng)歷一段時間時(國軍標要求，負載必須承受2A以內(nèi)的干擾電流達十分鐘)，負載將被誤觸發(fā)，使之發(fā)生誤動作或者損壞，影響系統(tǒng)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種保護負載元器件的自分流拓撲電路，本保護電路能夠識別正常電流和干擾電流，在干擾電流出現(xiàn)時，能夠自動分流，使干擾電流大部分從自分流電路流過，從而避免負載受到過大的干擾電流沖擊而產(chǎn)生誤動作或誤觸發(fā)；當(dāng)負載元器件需要正常電流工作時，自分流電路將解除保護狀態(tài)，從而不影響負載元器件正常工作。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
保護負載元器件的自分流拓撲電路，包括兩晶體三極管Q1、Q2和四電阻R1、R2、R3、R4，電阻Rl和R2串聯(lián)后并接于負載電阻兩端；晶體三極管Ql的集電極通過電阻R4接負載電阻高電位端，晶體三極管Ql的發(fā)射極接負載電阻低電位端，晶體三極管Ql的基極接于電阻Rl和R2之間；
晶體三極管Q2的集電極通過電阻R3接負載電阻高電位端，晶體三極管Q2的發(fā)射極接負載電阻低電位端，晶體三極管Q2的基極連接于晶體三極管Ql的集電極和電阻R4之間。
[0005]電阻Rl、R2、R3、R4的阻值滿足以下要求，電阻Rl和R2的阻值之和》負載電阻RL的阻值;電阻R4的阻值》負載電阻RL的阻值;電阻R3的阻值略小于負載電阻RL的阻值。
[0006]在電阻R2的兩端并接有電容Cl。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
本拓撲電路使用時，直接通過電阻R1、R2并聯(lián)在受保護的負載元器件(即負載電阻)RL兩端。本發(fā)明工作時考慮了兩個設(shè)定值，即a和b，設(shè)定值b明顯小于正常工作電流，設(shè)定值a明顯高于干擾電流，當(dāng)大于設(shè)定值a時，即可認為是正常工作電流。當(dāng)恒流源出來的電流大于設(shè)定值b小于設(shè)定值a時，可以判斷其不屬于正常的工作電流，定義為電路干擾電流，但又可能觸發(fā)負載，本電路自動對負載進行分流保護，使負載電阻上分擔(dān)的電流大大減小到能夠承受的電流范圍內(nèi)，這樣就可以防止負載誤觸發(fā)或者損壞；當(dāng)恒流源出來的電流大于設(shè)定值a時，由于其設(shè)定值明顯高于干擾電流(例如國軍標規(guī)定的2A電流)，即干擾電流不會有這么大，說明屬于正常的工作信號，此時電路的分流保護功能自動斷開，電流能夠正常通過負載，使負載能夠快速地進行響應(yīng)。
[0008]本發(fā)明屬于自動分流保護，不會影響負載正常工作，兩設(shè)定值可以根據(jù)具體電路進行不同的設(shè)定。同時本保護負載元器件的自分流拓撲電路不需要任何附加電源，等同于一個無源器件使用，僅僅利用元器件及電路自身結(jié)構(gòu)特點實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。其響應(yīng)速度達納秒級，遠遠超過任何無源器件。
【附圖說明】
[0009]圖1-本發(fā)明拓撲電路圖。
[0010]圖2-未加本保護拓撲電路的實際工作電路示意圖。
[0011 ]圖3-本電路與電源+負載配合線路圖。
[0012]圖4-分流狀態(tài)的等效圖。
[0013]圖5-解除分流狀態(tài)時的正常工作等效圖。
[0014]圖6-本發(fā)明輸入電流與分流電流曲線圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0016]圖1是本發(fā)明的拓撲電路圖，它無需任何附加電源，直接并聯(lián)在負載元器件兩端即可實現(xiàn)自動分流，等同于無源器件使用。沒有本保護電路的實際工作效果圖見圖2，電路中任何電流都必須流過負載電阻RL，極易受到干擾電流產(chǎn)生誤動作。本保護負載元器件的自分流拓撲電路并聯(lián)到工作線路后的等效線路見圖3。本發(fā)明為了實現(xiàn)干擾情況下對負載元器件RL的保護，自分流電路包括兩晶體三極管Ql、Q2和四電阻Rl、R2、R3、R4，電阻Rl和R2串聯(lián)后并接于負載電阻RL兩端；晶體三極管Ql的集電極通過電阻R4接負載電阻RL高電位端，晶體三極管Ql的發(fā)射極接負載電阻RL低電位端，晶體三極管Ql的基極接于電阻Rl和R2之間。
[0017]晶體三極管Q2的集電極通過電阻R3接負載電阻RL的高電位端，晶體三極管Q2的發(fā)射極接負載電阻RL的低電位端，晶體三極管Q2的基極連接于晶體三極管Ql的集電極和電阻R4之間。
[0018]在電阻R2的兩端并接有電容Cl。通過電容Cl充電放電可以提高Ql的響應(yīng)速度。
[0019]電阻則、!?2、1?、1?4的阻值滿足以下要求，電阻1?1和1?2的阻值之和》負載電阻此的阻值;電阻R4的阻值》負載電阻RL的阻值;電阻R3的阻值略小于負載電阻RL。
[0020]本發(fā)明電阻R1、R2構(gòu)成分壓電阻，改變電阻R1、R2大小可以調(diào)節(jié)R1、R2之間的電壓Ul(即晶體三極管Ql的基極電壓)，U1= U *R2/(R1+R2)，其中U為RL兩端的電壓。
[0021]當(dāng)負載電阻RL兩端的電壓經(jīng)R1、R2分壓未達到晶體管Ql開啟閾值前，晶體三極管Ql處于截止狀態(tài)、晶體三極管Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)時，此時本拓撲電路處于分流保護狀態(tài)，由于電阻R3阻值略小于并聯(lián)端的受保護負載元器件RL，R3將比RL分流更多電流。
[0022]當(dāng)晶體三極管Ql的基極電壓達到開啟條件時，Ql處于導(dǎo)通狀態(tài)、Q2截止，由于R4》受保護的負載電阻RL，此時受保護狀態(tài)解除，幾乎所有電流都流過RL。晶體三極管Ql的基極電壓是否達到開啟條件由Rl和R2的比值決定，它根據(jù)不同的應(yīng)用場合而設(shè)定。
[0023]由于負載元器件處于恒流源工作模式下，故負載電阻RL兩端的電壓跟恒流源出來的電流Is直接正相關(guān)，因此晶體三極管Ql截止還是導(dǎo)通在R1、R2確定的情況下可以通過恒流源出來的電流Is進行判斷。為此，本發(fā)明根據(jù)恒流源出來的電流Is是正常工作電流還是可以使負載元器件誤動作的干擾電流進行了兩個電流閾值(設(shè)定值)的考慮，即設(shè)定值a和b，并通過Rl、R2分壓設(shè)計使晶體管Ql、Q2按需要處于導(dǎo)通或者截止狀態(tài)，從而實現(xiàn)分流或者不分流。電流設(shè)定值b明顯小于正常工作電流，但又可能觸發(fā)負載;設(shè)定值a明顯高于干擾電流。設(shè)定值a和b將電流分為三個區(qū)間，①當(dāng)大于設(shè)定值a時，即可認為是正常工作電流;②當(dāng)大于設(shè)定值b小于設(shè)定值a時，可以判斷其不屬于正常的工作電流，定義為電路干擾電流，本電路自動對負載進行分流保護;③由于小于設(shè)定值b的電流對負載電阻RL不起任何作用，忽略小電流的存在。當(dāng)電流處于第二個區(qū)間時，即恒流源出來的電流Is的電流大于設(shè)定值b小于設(shè)定值a(如大于0.7A小于2A)的時候，自分流拓撲電路開始自動分流，電流由負載RL和R3共同分擔(dān)，即Is= IRL + 1，此時負載RL得到有效保護。其等效電路見圖4。
[0024]當(dāng)電流處于第一個區(qū)間時，即恒流源出來的電流Is的電流值大于設(shè)定值a(如大于2A)
的時候，自分流拓撲電流工作截止，由于此時等效的電阻》RL，其絕大部分電流通過負載RL，使負載能夠充分響應(yīng)，此時Is?IRL。其等效電路見圖5。圖5中由于R1、R2、R4遠遠大于RL，在Ql導(dǎo)通Q2截止的情況下，其電阻值R1、R2、R4可忽略不計，R3因Q2截止(Q2內(nèi)阻遠遠大于RL)也可忽略不計。自分流電路輸入電阻以Ri表示。
[0025]圖6為本發(fā)明并聯(lián)到實際工作電路后，恒流源出來的電流與分流電流關(guān)系曲線圖。圖中Is指的恒流源出來的總電流;1指分流拓撲電路所分擔(dān)的電流;a指分流拓撲電路啟動分流的閾值電流;b指分流拓撲電路解除分流的閾值電流。
[0026]根據(jù)不同情況，如負載元器件的觸發(fā)電流大小不同，上述兩處設(shè)定值可以進行不同的設(shè)置。
[0027]本發(fā)明的自分流電路和傳統(tǒng)上的脈沖干擾抑制不同，傳統(tǒng)的脈沖干擾抑制一般是指把較大的、對電路有損壞的電流電壓脈沖干擾減小或者消除。本發(fā)明的原理是:脈沖干擾信號在小于設(shè)定值的情況下對保護性負載元器件進行保護分流，防止保護性負載元件提前觸發(fā)或者損壞，在脈沖干擾信號大于設(shè)定值的情況下斷開分流保護效果，使保護性元器件充分并快速的進行響應(yīng)。
[0028]最后需要說明的是，本發(fā)明的上述實例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。盡管
【申請人】參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1.保護負載元器件的自分流拓撲電路，包括兩晶體三極管Q1、Q2和四電阻R1、R2、R3、R4，電阻Rl和R2串聯(lián)后并接于負載電阻兩端；晶體三極管Ql的集電極通過電阻R4接負載電阻高電位端，晶體三極管Ql的發(fā)射極接負載電阻低電位端，晶體三極管Ql的基極接于電阻Rl和R2之間; 晶體三極管Q2的集電極通過電阻R3接負載電阻高電位端，晶體三極管Q2的發(fā)射極接負載電阻低電位端，晶體三極管Q2的基極連接于晶體三極管Ql的集電極和電阻R4之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護負載元器件的自分流拓撲電路，其特征在于:電阻R1、R2、R3、R4的阻值滿足以下要求，電阻Rl和R2的阻值之和》負載電阻RL的阻值；電阻R4的阻值》負載電阻RL的阻值;電阻R3的阻值略小于負載電阻RL的阻值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護負載元器件的自分流拓撲電路，其特征在于:在電阻R2的兩端并接有電容Cl。
【文檔編號】H02H9/02GK105932653SQ201610413714
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】戴祖兵, 袁杰, 楊安智
【申請人】重慶萬道光電科技有限公司