專利名稱：帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于穩(wěn)壓電源，尤其屬于有過流過壓保護的自啟動式穩(wěn)壓電源。
背景技術：
現(xiàn)在一般線性穩(wěn)壓電源的過流(輸出電流超過限制值或短路)保護線路，一般采用限流保護型和截流保護型兩種形式。前者過流保護方式存在限流保護后仍輸出大電流(限制電流值)，調整管承受功率大易擊穿開路或短路，造成穩(wěn)壓電源損壞甚至燒毀后級負載的嚴重后果。后者過流保護方式動作后雖然輸出電壓和輸出電流均為零，調整管也無承受功率，但存在后級過流或短路故障排除后，穩(wěn)壓電源不能自行啟動，需人工操作啟動才能恢復正常工作的不足。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種在輸出過流、過壓時能及時關斷輸出電流，并可自動重新啟動的帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源。本實用新型所采用的技術方案為帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源，在線路中包括自啟動過流過壓保護線路，它由取樣線路、控制線路、輸出線路組成，其取樣線路主要包括取樣電阻R0、穩(wěn)壓管ZD1、三極管Q1、Q2；控制線路包括時基集成電路NE555、電阻R5、電容C1、C2；輸出線路主要包括三極管Q3。本實用新型的優(yōu)點在于1、當輸出過流(電流超過限制值或短路)及輸出過壓(輸出電壓超過限制值)時能即時關斷輸出電流，保護線路動作時延約50納秒(5×10-8秒)，關斷持續(xù)時間為1秒，關斷期間調整管沒有承受功率。2、輸出關斷并延時1秒后自動重新啟動電源輸出，此時如果后級過流或輸出過壓故障已排除，則電源恢復正常工作。如果后級仍存在過流或輸出過壓故障，則電源再次關斷并重復以上過程。在一個關斷啟動周期內調整管只承受極微小的平均功率。


圖1為帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源中的自啟動過流過壓保護線路原理圖圖2為實施例1原理示意圖圖3為實施例2原理示意圖其中1取樣線路 2控制線路 3輸出線路 4調整管具體實施方案下面結合視圖對本實用新型進行詳細的描述。
如圖1所示帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源中自啟動過流過壓保護線路的原理圖，它由取樣線路1、控制線路2、輸出線路3組成，其取樣線路主要包括取樣電阻R0、穩(wěn)壓管ZD1、三極管Q1、Q2；控制線路包括時基集成電路NE555、電阻R5、電容C1、C2；輸出線路主要包括三極管Q3。R0為負載電流取樣電阻，它的取值R0＝0.45V÷I(過流保護值)。穩(wěn)壓二極管ZD1提供過壓取樣，它的取值為1.2倍穩(wěn)壓電源額定輸出電壓。
取樣線路工作原理當負載電流I0流過取樣電阻R0時，如果這時候負載電流小于過流保護值，由于U0＝I0×R0，所以R0兩端的電壓U0小于0.45V，則Q1截止，Q2也截止，Q2集電極C輸出高電平。如果輸出過載或短路，負載電流達到設定的過流保護值I，則電阻R0兩端的電壓U0＝I0×R0達到0.45V，Q1導通，Q2也隨之導通，Q2集電極C輸出低電平。
同樣如果輸出電壓正常，則穩(wěn)壓管ZD1截止，Q2也截止，Q2集電極C輸出高電平。當輸出電壓超過1.2倍額定電壓時，穩(wěn)壓管ZD1擊穿導致Q2導通，Q2集電極C輸出低電平。
所以，負載電流和輸出電壓中只要任何一項超過限定值，都將立即使Q2從截止變?yōu)閷?，相應的C點電平由高(接近輸入電壓值)變低(接近0伏)，這個電壓變化既作為輸給下一級的控制信號。
控制線路的工作原理在控制電路中把NE555的閾值端TH(6腳)和放電端DIS(7腳)連在一起，并接在電阻R5與C1電容的連接處，用觸發(fā)端TR(2腳)作輸入端，平時TR端接高電平，輸入負脈沖時才使電路進入暫穩(wěn)態(tài)。它的工作過程為加電時，因電容C1上的電壓不能突變，所以相當于TH＝0，因TR接入高電平為1，所以輸出V0＝0，放電晶體管VT導通，相當于DIS端接地，故電容上的電壓一直為0，保持輸出V0＝0這個穩(wěn)態(tài)。當觸發(fā)端TR(2腳)輸入一個幅度低于1/3VDD的負脈沖時，則根據NE555的特性，輸出立即由低電平變成高電平，V0＝1。此時放電晶體管VT由導通變?yōu)榻刂?，電源便通過電阻R5給電容C1充電，當電容C1上的電壓充到超過2/3VDD時，又觸發(fā)NE555使其輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，V0＝0，放電晶體管VT又重新導通，電容C1通過放電晶體管快速泄放電荷，電路又回到穩(wěn)態(tài)。電容C1上的電壓由0上升至2/3VDD這段充電時間是暫穩(wěn)態(tài)時間，暫穩(wěn)態(tài)時間T≈1.1R×C1(秒)。應用中在5腳對地之間接一只0.01μ的電容C2以消除外界對基準電壓的各種脈沖干擾。
輸出線路工作原理在輸出線路中，當輸入端輸入高電平時，Q3對地導通，A點為低電平，Q3的導通導致Q4也導通，B點輸出高電平。Q3、Q4的截止和導通用來控制穩(wěn)壓線路的開啟和關閉，之所以設置兩個控制管，主要是因為對不同的穩(wěn)壓線路控制方式不同，某些穩(wěn)壓線路Q3、Q4均須使用，而另一些穩(wěn)壓線路則只用Q3。
整個保護線路工作過程開機時，輸入電壓加入，由于此時電容C1沒有儲存電荷，兩端電壓為零，所以NE555集成塊輸出腳(3腳)輸出為低電平(接近0V)，Q3、Q4均截止，控制電源調整管4使穩(wěn)壓電源啟動輸出。
穩(wěn)壓電源啟動后，負載電流I0流過取樣電阻R0。如果這時候負載電流小于過流保護值，且輸出電壓也在允許范圍內，則Q3、Q4保持截止，穩(wěn)壓電源維持正常輸出狀態(tài)。
如果輸出過載或短路，負載電流達到設定的過流保護值，則電阻R0兩端的電壓U0＝I0×R0達到0.45V，Q1導通，Q2也隨之導通，NE555集成塊的觸發(fā)端(2腳)由高電平變?yōu)榈碗娖?，集成塊由穩(wěn)態(tài)進入暫穩(wěn)態(tài)，同時輸出腳(3腳)立即由低電平翻轉為高電平，Q3、Q4導通，控制電源調整管4使穩(wěn)壓電源關斷輸出電流，實現(xiàn)過流保護。
如果輸出過壓，即輸出電壓超過1.2倍額定輸出電壓時，穩(wěn)壓管ZD1擊穿導致Q2導通，與過流狀態(tài)相同，NE555集成塊由穩(wěn)態(tài)進入暫穩(wěn)態(tài)，輸出腳(3腳)由低電平翻轉為高電平，Q3、Q4導通，控制電源調整管使穩(wěn)壓電源關斷輸出電流，實現(xiàn)過壓保護。
以上兩種情況當NE555集成塊由穩(wěn)態(tài)進入暫穩(wěn)態(tài)后，輸出的高電平將一直維持到暫穩(wěn)態(tài)結束，也就是說穩(wěn)壓電源在整個暫穩(wěn)態(tài)過程中將維持關斷輸出的狀態(tài)，關斷輸出的時間為T≈1.1R5×C1(秒)，在這里選擇合適的R5、C1使關斷時間為1秒。
當NE555集成塊的暫穩(wěn)態(tài)過程結束后，輸出腳(3腳)由高電平翻轉為低電平，Q3、Q4由導通又變?yōu)榻刂?，控制電源調整管4使穩(wěn)壓電源重新啟動輸出。完成過流、過壓保護后的輸出自動啟動。
實施例1，如圖2所示是輸出線路3中只包括Q3的帶有過流過壓的自啟動式穩(wěn)壓電源的保護線路，如前所述的自啟動式穩(wěn)壓電源過流過壓保護線路的原理可以看出，當穩(wěn)壓電源的輸出電流和電壓在正常范圍內時，Q3截止，對流過R7的復合調整管Q5、Q6的基極偏流沒有影響。當輸出過流或過壓時，Q3立即導通，將流過R7的復合調整管Q5、Q6的基極偏流對地旁路，使復合調整管Q5、Q6截止，關斷輸出電流。持續(xù)關斷輸出電流1秒后，IC1內部的觸發(fā)器再次翻轉，Q3由導通又轉為截止，復合調整管Q5、Q6的基極偏流又恢復正常，穩(wěn)壓電源再次啟動輸出。如果輸出電流和電壓恢復正常，則穩(wěn)壓電源進入正常輸出狀態(tài)。如果輸出持續(xù)過壓或電流持續(xù)過流或短路，則將重復上述保護過程。
實施例2，如圖3所示是輸出線路3中包括Q3、Q4的帶有過流過壓的自啟動式穩(wěn)壓電源的保護線路。Q4的基極與Q3的集電極通過電阻R8相連，Q4的集電極與Q3的基極通過電阻R6相連，當穩(wěn)壓電源的輸出電流和電壓在正常范圍內時，Q3截止，Q4也截止，對復合調整管Q5、Q6的B-E結偏置電壓沒有影響。當輸出過流或過壓時，Q3立即導通，Q4也隨之導通，將復合調整管Q5、Q6的B-E結偏置電壓短路，使復合調整管Q5、Q6截止，關斷輸出電流。持續(xù)關斷輸出電流1秒后，Q3由導通又轉為截止，復合調整管Q5、Q6的B-E結偏置電壓又恢復正常，穩(wěn)壓電源再次啟動輸出。如果輸出電流和電壓恢復正常，則穩(wěn)壓電源進入正常輸出狀態(tài)。如果輸出持續(xù)過壓或電流持續(xù)過流或短路，則將重復上述保護過程。
在自啟動過流過壓保護線路中，不論是過流或短路，在一個關斷啟動周期內調整管只承受極微小的平均功率，約為限流保護型線路輸出端短路時調整管承受功率的2千萬分之1。在實際樣機測試時，將輸出短路24小時，相當于86400次的關斷啟動，調整管無任何溫升。
權利要求1.一種帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源，其特征在于它的線路中包括自啟動過流過壓保護線路，它是由取樣線路(1)、控制線路(2)、輸出線路(3)組成，其取樣線路(1)主要包括取樣電阻R0、穩(wěn)壓管ZD1、三極管Q1、Q2；控制線路(2)包括時基集成電路NE555、電阻R、電容C1、C2；輸出線路(3)主要包括三極管Q3。
2.根據權利要求1所述的帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源，其特征在于取樣電阻R0取值為R0＝0.45V÷I，I為過流保護值，穩(wěn)壓管ZD1與Q2的基極相連。
3.根據權利要求1所述的帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源，其特征在于，時基集成電路NE555的6腳—閾值端TH和7腳—放電端D1S連在一起，并接在電阻R5與電容C1的連接處，5腳對地之間接一電容C2。
4.根據權利要求3所述的帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源，其特征在于C2為0.01μ。
5.根據權利要求1所述的帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源，其特征在于輸出線路中還包括三極管Q4，Q4的基極與Q3的集電極通過電阻R8相連，Q4的集電極與Q3的基極通過電阻R6相連。
專利摘要本實用新型屬于穩(wěn)壓電源,尤其屬于帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源。帶過流過壓保護自啟動式的穩(wěn)壓電源,在它的線路中包括自啟動過流過壓保護線路,它是由取樣線路、控制線路、輸出線路組成,其取樣電路主要包括取樣電阻R0、穩(wěn)壓管ZD1、三極管Q1、Q2;控制線路包括時基集成電路NE555、電阻R、電容C1、C2;輸出線路主要包括三極管Q3。本實用新型優(yōu)點在于當穩(wěn)壓電源線路出現(xiàn)過流過壓故障時可起保護作用并會自動重新啟動電源輸出。
文檔編號G05F1/56GK2498637SQ01244810
公開日2002年7月3日 申請日期2001年7月13日 優(yōu)先權日2001年7月13日
發(fā)明者楊進 申請人:福建省輪船總公司通信導航技術服務分公司