基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，包括負(fù)載電流檢測電路、誤差放大電路以及分流電路，所述誤差放大電路由運(yùn)算放大器與分壓電阻組成，所述運(yùn)算放大器的一個輸入端和負(fù)載電流檢測電路相連接收當(dāng)前負(fù)載電流信號，所述運(yùn)算放大器的另一個輸入端連接預(yù)設(shè)電壓端，所述運(yùn)算放大器的輸出端和分流電路相連。本實(shí)用新型提供的基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，通過設(shè)置負(fù)載電流檢測電路、誤差放大電路以及分流電路，當(dāng)輸入電流超過設(shè)定值時，啟動過流分流部件，將多余部分電流從旁路分流，保持流過負(fù)載的電流在安全設(shè)定值內(nèi)，避免負(fù)載功能失?；蛘邠p壞，為負(fù)載提供一定程度在線保護(hù)。
【專利說明】
基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種過流保護(hù)電路，尤其涉及一種基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電子技術(shù)發(fā)展日新月異，電源作為所有有源電子元器件的動力，在支撐電子元器件工作的同時，也直接影響著電子元器件的工作狀態(tài)。電子元器件工作條件的多樣化，也造成供電方式的多樣化，總體來說電氣設(shè)備的供電分為恒壓供電和恒流供電。
[0003]目前應(yīng)用最為廣泛的是恒壓供電，這種方式只要求輸出電壓穩(wěn)定即可，而采用恒流供電的工作場合則相對較少。無論是哪種供電方式，對負(fù)載電路進(jìn)行保護(hù)都必不可少，目前常用的保護(hù)電路主要是針對恒壓供電方式設(shè)計(jì)。這類電路通常對輸入端采取過壓保護(hù)，如圖1所示，防止如雷擊、高壓、短路等對電路的破壞，采用的措施相對簡單，通常使用氣體放電管、瞬變抑制二極管(TVS)，將負(fù)載端電壓限制在安全范圍內(nèi)。恒流供電方式下對負(fù)載電路進(jìn)行保護(hù)的電路很少，大部分只是在恒流源內(nèi)部有一定的保護(hù)措施，實(shí)際電路中電流保護(hù)電路鮮有耳聞。但是實(shí)際工程應(yīng)用中，恒流源供電方式下，依然會出現(xiàn)電流過大甚至出現(xiàn)浪涌沖擊電流的情況，若沒有相應(yīng)保護(hù)電路處理，負(fù)載不能正常工作甚至被燒壞。
[0004]恒流供電方式下，供電電源與負(fù)載以串聯(lián)的方式進(jìn)行連接，在供電傳輸過程中，同樣可能由于受雷擊、地磁感應(yīng)以及電源自身缺陷等產(chǎn)生瞬時沖擊電流。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，針對恒流供電方式下可能出現(xiàn)電流過大或者浪涌沖擊電流，有效地對負(fù)載電路用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，避免負(fù)載功能失?；蛘邠p壞，為負(fù)載提供一定程度在線保護(hù)。
[0006]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，包括負(fù)載電流檢測電路、誤差放大電路以及分流電路，所述誤差放大電路由運(yùn)算放大器與分壓電阻組成，所述運(yùn)算放大器的一個輸入端和負(fù)載電流檢測電路相連接收當(dāng)前負(fù)載電流信號，所述運(yùn)算放大器的另一個輸入端連接預(yù)設(shè)電壓端，所述運(yùn)算放大器的輸出端和分流電路相連。
[0007]上述的基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，其中，所述負(fù)載電流檢測電路由電阻R1、電阻R3以及電壓放大器組成;所述電阻Rl的一端連接電壓放大器的同相輸入端，所述電阻Rl的另一端連接電壓放大器的反相輸入端，所述電阻R3的一端連接電壓放大器的輸出端，所述電阻R3的另一端接地。
[0008]上述的基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，其中，所述分流電路由電阻R9和MOS管組成，所述電阻R9的一端連接運(yùn)算放大器的輸出端，所述電阻R9的另一端連接MOS管的柵極，所述MOS管的漏極接恒流源輸出端，所述MOS管的源極接地。
[0009]上述的基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，其中，所述誤差放大電路的分壓電阻包括電阻R4、電阻R5、電阻R6和電阻R8，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端通過電阻R5連接電壓放大器的輸出端，并通過電阻R6接地，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端通過電阻R8連接運(yùn)算放大器的輸出端，并通過電阻R4連接預(yù)設(shè)電壓端。
[0010]本實(shí)用新型對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本實(shí)用新型提供的基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，通過設(shè)置負(fù)載電流檢測電路、誤差放大電路以及分流電路，當(dāng)輸入電流超過設(shè)定值時，啟動過流分流部件，將多余部分電流從旁路分流，保持流過負(fù)載的電流在安全設(shè)定值內(nèi)，避免負(fù)載功能失?；蛘邠p壞，為負(fù)載提供一定程度在線保護(hù)。
【附圖說明】
[0011]圖1為現(xiàn)有基于恒壓供電方式的過壓保護(hù)電路方框示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路原理框圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路示意圖；
[0014]圖4為采用本實(shí)用新型的過流保護(hù)電路的檢測試驗(yàn)圖；
[0015]圖5a和5b分別是試驗(yàn)二過流保護(hù)試驗(yàn)示波器上對應(yīng)的100A脈沖電流時流過保護(hù)電路之前和流過保護(hù)電路之后的對應(yīng)電壓顯示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0017]本實(shí)用新型提供的基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，包括負(fù)載電流檢測電路、誤差放大電路和旁路分流電路三個部分。恒流供電方式下，供電電源與負(fù)載以串聯(lián)的方式進(jìn)行連接，在供電傳輸過程中，可能由于受雷擊、地磁感應(yīng)以及電源自身缺陷等產(chǎn)生瞬時沖擊電流。
[0018]本實(shí)用新型結(jié)合電流在線檢測，通過電流分流控制的方法，對負(fù)載的輸入電流進(jìn)行監(jiān)控，將該電流與設(shè)定的正常電流進(jìn)行比較。具體方法是:當(dāng)輸入電流超過設(shè)定值時，啟動過流分流部件，將多余部分電流從旁路分流，保持流過負(fù)載的電流在安全設(shè)定值內(nèi)，負(fù)載正常工作。而正常工作時，過流分流部件截止，無分流電流流過。通過這種方法，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在正常供電及一定限度過流時，保護(hù)負(fù)載正常工作。如圖2所示:正常工作時，過流分流不工作Iin=Il,當(dāng)檢出過流時，超出部分1v由過流分流部分分流，保持負(fù)載電流Il在限定值內(nèi)。
[0019]請繼續(xù)參見圖3，電源檢測元件Rl和負(fù)載(電子設(shè)備)串聯(lián)工作時，通過Rl和電壓放大器U2將負(fù)載電流Il轉(zhuǎn)換為電壓與設(shè)定電壓(對應(yīng)相應(yīng)的安全設(shè)定電流)進(jìn)行對比，當(dāng)當(dāng)前電壓Va小于設(shè)定電壓Vset時，表示當(dāng)前負(fù)載電流在設(shè)定范圍內(nèi)，當(dāng)當(dāng)前電壓Va趨近設(shè)定電壓Vset時，過流分流器件QlO開始工作，其分流電流1v滿足Iin= IL+IQV，當(dāng)誤差放大器增益足夠大時，可實(shí)現(xiàn)Il不大于設(shè)定值。
[0020]本實(shí)用新型提供的基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，工作方式如下:
[0021]恒流供電方式下，要對負(fù)載電路進(jìn)行保護(hù)，則首先要對流過負(fù)載的電流進(jìn)行檢測。本實(shí)用新型第一步是電流檢測電路的設(shè)計(jì)，電流檢測部分電路主要由電阻Rl和R3，以及一個電壓放大器U2組成。電阻Rl作為電流檢測用，兩端分別接到電壓放大器U2的同相輸入和反相輸入，電流變化時電阻Rl兩端的電壓發(fā)生變化并以差分電壓形式輸出，電壓放大器U2將電阻Rl兩端的差分電壓信號進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換為單端信號；電阻R3的兩端分別接電壓放大器U2的輸出端和地。電流檢測部分電路用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)流過電阻Rl的電流發(fā)生變化時，放大器U2的輸出電壓Va發(fā)生變化，并且Va與電流Iin相關(guān)。
[0022]實(shí)現(xiàn)對負(fù)載輸入電流的檢測后，需要對檢測電壓和設(shè)定電壓進(jìn)行比較，并把兩者差值進(jìn)行放大，誤差放大部分電路是為實(shí)現(xiàn)該功能。誤差放大部分電路由電阻R4、R5、R6和R8以及運(yùn)算放大器U7組成。其中電阻R5的兩端分別接運(yùn)算放大器U2的輸出端和運(yùn)算放大器U7的同相輸入端；電阻R6的兩端分別接運(yùn)算放大器U7的同相輸入端和地；電阻R4的兩端分別接設(shè)定電壓VSET和運(yùn)算放大器U7的反相輸入端；電阻R8的兩端分別接運(yùn)算放大器U7的反相輸入端和輸出端。當(dāng)檢測電壓比設(shè)定電壓大時，運(yùn)算放大器兩輸入端存在電壓差，通過運(yùn)算放大器U7把該電壓差放大。
[0023]分流電路主要由電阻R9和MOS管QlO組成。電阻R9的兩端分別接運(yùn)算放大器U7的輸出端和MOS管的柵極;MOS管QlO的漏(Drain)極接電流源輸出端，源(Source)極接地。由誤差放大部分的運(yùn)算放大器U7的輸出控制MOS管Ql O的導(dǎo)通狀態(tài)。
[0024]當(dāng)流過負(fù)載的電流過大時，電流檢測部分電路的輸出電壓大于設(shè)定電壓，繼而運(yùn)算放大器U7輸出驅(qū)動MOS管QlO，使得MOS管QlO導(dǎo)通，導(dǎo)通程度正比于過流電流，實(shí)現(xiàn)過電流分流;多余電流從MOS管QlO流走，保持流過電阻Rl的電流在限定范圍內(nèi)，從而檢測電路的輸出電壓變小，電流達(dá)到正常工作電流時，檢測電路的輸出電壓剛好等于參考電壓，MOS管QlO不導(dǎo)通。整個電路形成一個閉環(huán)控制，最終流過負(fù)載的電流會穩(wěn)定在設(shè)定的正常工作電流值，達(dá)到保護(hù)負(fù)載的效果。
[0025]本實(shí)用新型重點(diǎn)在于解決對恒流供電方式下，出現(xiàn)浪涌沖擊電流時，對負(fù)載電路進(jìn)行在線有效保護(hù)。為驗(yàn)證本實(shí)用新型對浪涌沖擊電流分流的有效性，進(jìn)行兩組驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)中，設(shè)定起控保護(hù)電流為1.2ADC，電源為負(fù)載提供工作所需的IA直流電流。
[0026]試驗(yàn)一:輸入電流為1.0ADC，經(jīng)過本實(shí)用新型保護(hù)電路后，流過負(fù)載的電流為
1.0ADC，試驗(yàn)結(jié)果表明，過流分流部件未啟動。
[0027]試驗(yàn)二:輸入工作電流1.0ADC，浪涌電流100ADC，經(jīng)過本實(shí)用新型保護(hù)電路后，流過負(fù)載的電流脈沖值約為1.2A，詳細(xì)參考圖4，試驗(yàn)結(jié)果表明，浪涌沖擊電流情況下本實(shí)用新型能有效保護(hù)負(fù)載，如圖5a和5b所示。
[0028]雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，其特征在于，包括負(fù)載電流檢測電路、誤差放大電路以及分流電路，所述誤差放大電路由運(yùn)算放大器與分壓電阻組成，所述運(yùn)算放大器的一個輸入端和負(fù)載電流檢測電路相連接收當(dāng)前負(fù)載電流信號，所述運(yùn)算放大器的另一個輸入端連接預(yù)設(shè)電壓端，所述運(yùn)算放大器的輸出端和分流電路相連。2.如權(quán)利要求1所述的基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，其特征在于，所述負(fù)載電流檢測電路由電阻R1、電阻R3以及電壓放大器組成;所述電阻Rl的一端連接電壓放大器的同相輸入端，所述電阻Rl的另一端連接電壓放大器的反相輸入端，所述電阻R3的一端連接電壓放大器的輸出端，所述電阻R3的另一端接地。3.如權(quán)利要求2所述的基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，其特征在于，所述分流電路由電阻R9和MOS管組成，所述電阻R9的一端連接運(yùn)算放大器的輸出端，所述電阻R9的另一端連接MOS管的柵極，所述MOS管的漏極接恒流源輸出端，所述MOS管的源極接地。4.如權(quán)利要求3所述的基于恒流供電方式的過流保護(hù)電路，其特征在于，所述誤差放大電路的分壓電阻包括電阻R4、電阻R5、電阻R6和電阻R8，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端通過電阻R5連接電壓放大器的輸出端，并通過電阻R6接地，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端通過電阻R8連接運(yùn)算放大器的輸出端，并通過電阻R4連接預(yù)設(shè)電壓端。
【文檔編號】H02H9/02GK205544244SQ201620095967
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】吳昕, 林兆培, 楊俊杰
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所