專利名稱：分布式輸出過流保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種輸出過流保護電路，具體涉及一種應(yīng)用于電源多路輸出，分路過流保護的電路。
背景技術(shù)：
由于電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通訊、工業(yè)控制、軍工、航天等關(guān)鍵領(lǐng)域，提高電源的可靠性和對用電設(shè)備的保護顯得至關(guān)重要，輸出過壓、過流等保護電路是電源不可缺少的組成部分，輸出過流保護電路是對電源的輸出電流進行檢測，當(dāng)超過電源輸出電流能力時，需要切斷輸出，起到保護電源和用電設(shè)備安全的作用。目前輸出過流保護電路比較單一，一般 只對電源的總輸出電流進行保護，地面和車載軍用測控設(shè)備的供電系統(tǒng)中，需多路輸出電源供電，當(dāng)一路出現(xiàn)故障時，易對其他路的用電設(shè)備造成損壞或是干擾。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種損耗小，抗干擾能力強，有效保護電源和用電設(shè)備安全的分布式輸出過流保護電路。本實用新型所采用的技術(shù)方案是分布式輸出過流保護電路，包括一個或一個以上保護支路，每個保護支路包括串聯(lián)的并聯(lián)隔離電路、功率開關(guān)電路、電流檢測電路、信號放大電路，信號比較電路和保護控制電路，保護控制電路控制功率開關(guān)電路的開通與關(guān)斷；信號比較電路還分別與告警顯示電路、保護鎖定電路、保護復(fù)位電路連接。所述的并聯(lián)隔離電路由隔離二極管組成。所述的功率開關(guān)電路由場效應(yīng)管、電容、驅(qū)動電阻、電阻R3組成，所述保護控制電路輸出端與驅(qū)動電阻相連，驅(qū)動電阻再與場效應(yīng)管柵極的一端相連，場效應(yīng)管的源極接電源地GND，場效應(yīng)管的漏極與所述并聯(lián)隔離電路相連。所述的電流檢測電路由兩個并聯(lián)的分流器組成。所述信號放大電路包括差分放大器、電阻R6 R9和電源Vcc ;其中差分放大器的第4、7腳接電源Vcc，第2腳通過電阻R6與電流檢測電路的分流器一端相連，第3腳通過電阻R7與電流檢測電路的分流器另一端相連，并且第3腳通過電阻R8與電源地GND相連，第2腳與第6腳通過電阻R9相連，且第6腳為輸出端。所述的信號比較電路包括基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路A、基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路B、比較器N2和電源Vcc，基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路A是由12V電源、電阻RlO-Rll和電位器組成；12V電源經(jīng)電阻RlO-RlI、電位器分壓輸出基準(zhǔn)電壓；電壓基準(zhǔn)設(shè)定電路B是由電源Vcc和電阻R18-R19組成，電源Vcc經(jīng)電阻R18-R19分壓輸出基準(zhǔn)電壓；基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路A的輸出端經(jīng)電阻R13與比較器N2第2腳相連，電壓基準(zhǔn)設(shè)定電路B與比較器N2第6腳相連，在比較器N2第I腳與第6腳之間連接有濾波電路。所述的告警顯示電路由發(fā)光二極管V4和限流電阻串聯(lián)組成，且串聯(lián)在信號比較電路比較器N2第I腳與第4腳間。[0011]所述的保護鎖定電路由二極管V3和電阻R14串聯(lián)組成，且串聯(lián)在信號比較電路比較器N2第I腳與第3腳間。所述的保護復(fù)位電路包括二極管V2，二極管V2的正極與比較器N2的第3腳相連，二極管V2的負極接外部復(fù)位開關(guān)的一端，外部復(fù)位開關(guān)另一端接電源地GND。所述的保護控制電路由光電耦合器、電阻R5、電源Vcc和外部開關(guān)組成，電源Vcc與電阻R5、光電稱合器、二極管Vl相連,光電稱合器和外部開關(guān)的一端相連,外部開關(guān)的另一端接地，光電稱合器的次級一端接比較器N2的輸出端,光電稱合器的另一端和電阻R5相連。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于電路分布式，可無限的實現(xiàn)多路輸出并聯(lián)，保護電流值隨意設(shè)定、響應(yīng)時間可調(diào)整，抗干擾能力強，電路簡單容易實現(xiàn)，使用方便靈活，可靠性高。

圖I為本實用新型所提供的分布式輸出過流保護電路示意圖；圖2為本實用新型所提供的分布式輸出電流保護電路原理圖。圖中1.并聯(lián)隔尚電路；2.功率開關(guān)電路；3.電流檢測電路；4. /[目號放大電路；
5.信號比較電路；6.告警顯示電路；7.保護鎖定電路；8.保護復(fù)位電路；9.保護控制電路，
10.基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路A、11.基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路B。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型所提供的一種分布式輸出過流保護電路作進一步詳細說明。如圖I所示，分布式過流保護電路，包括保護支路，每個保護支路包括并聯(lián)隔離電路I、功率開關(guān)電路2、電流檢測電路3、信號放大電路4、信號比較電路5、告警顯示電路6、保護鎖定電路7、保護復(fù)位電路8、保護控制電路9，并聯(lián)隔離電路I、功率開關(guān)電路2、電流檢測電路3、信號放大電路4、信號比較電路5、保護控制電路9串聯(lián)，控制保護電路9用于控制功率開關(guān)電路2的開通與關(guān)斷，告警顯示電路6、保護鎖定電路7、保護復(fù)位電路8均與信號比較電路5連通。如圖2所示，并聯(lián)隔離電路I由隔離二極管組成，是將電源多路輸出各分路之間進行隔離，電源需要為不同的用電設(shè)備提供多路輸出，各路輸出的電流各不相同，但是各路輸出的源是電源的一點，為了使用電設(shè)備之間互不干擾，所以需要并聯(lián)隔離電路進行隔離。可無限制實現(xiàn)電路并聯(lián)擴展到η路輸出。如圖2所示，功率開關(guān)電路2由場效應(yīng)管Q1、電容Cl、驅(qū)動電阻R4和電阻R3組成，保護控制電路輸出的驅(qū)動信號與驅(qū)動電阻R4相連，驅(qū)動電阻R4再與場效應(yīng)管Ql的柵極、電阻R3的一端相連，場效應(yīng)管Ql的源極、電阻R3的另一端接電源地，場效應(yīng)管Ql的漏極和電容Cl的一端與并聯(lián)隔離電路I相連，電容Cl的另一端與電源地連通。保護電路輸出的驅(qū)動信號高電平時場效應(yīng)管Ql開通，低電平時效應(yīng)管Ql斷開。實現(xiàn)功率開關(guān)的功能。如圖2所示，電流檢測電路3由兩個并聯(lián)的分流器Rl和R2組成，電流流過分流器，分流器的電阻為5m Ω，由歐姆定律U=IR,分流器Rl和R2兩端產(chǎn)生電勢差，流過分流器Rl和R2的電流越大，分流器Rl和R2兩端產(chǎn)生的電勢差就越大，反之就越小。實現(xiàn)電流檢測功能。如圖2所不，信號放大電路4包括差分放大器NI和電阻R6 R9電源Vcc,電阻R6與電流檢測電路3的分流器Rl和R2的一端相連，R7與檢測電路分流器Rl和R2的另一端相連，電阻R6另一端與電阻R9 —端和差分放大器NI的第2腳相連，電阻R9的另一端與差分放大器NI的第6腳相連，電阻R7的另一端與電阻R8 —端和差分放大器NI的第3腳相連，電阻R8的另一端與電源地相連。電源Vcc與差分放大器NI的第7腳相連，差分放大器的第4腳與電源地相連，電流檢測電路3檢測的電流信號經(jīng)差分放大器NI進行信號放大，差分放大器的第6腳輸出放大信號。如圖2所示，信號比較電路5包括基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路A10、基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路B
11、比較器N2、電阻R12、電阻R13、電阻R16、電阻R17、電容C4、電容C5、電容C6、電源Vcc組 成，基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路AlO是由電源Vcc、電阻RlO和電阻R11、電位器RPl組成。電源Vcc連接電阻RlO的一端，電阻RlO的另一端與電位器RPl的一端和中間端相連，電位器RPl的另一端與電阻Rll —端相連，電阻Rll的另一端與電源地相連?；鶞?zhǔn)電壓設(shè)定電路AlO的分壓信號通過電阻R13與比較器N2的第3腳相連，利用調(diào)節(jié)電位器的阻值設(shè)定比較器N2第2腳的基準(zhǔn)電壓信號；信號放大電路4輸出的放大信號與電阻R12的一端相連，電阻R12的另一端與比較器N2的第3腳相連，電源Vcc與比較器N2的第8腳相連，比較器N2的第4腳與電源地相連，信號放大電路4輸出的放大信號電阻R12進入到比較器N2與設(shè)定的基準(zhǔn)電壓進行比較，放大信號大于基準(zhǔn)電壓時，比較器N2第I腳輸出高電平，反之輸出低電平。電壓基準(zhǔn)設(shè)定電路Bll是由電源Vcc、電阻R18和電阻R19組成，電源Vcc接電阻R18的一端，電阻R18的另一端與電阻R19和比較器N2的第5腳相連，電阻R19的另一端接電源地，比較器N2第I腳輸出的比較信號經(jīng)電阻R16、電容C4、電容C5、電阻R17濾波，進入比較器N2的第6腳，進行二次比較，比較器N2的第6腳電壓高于第5腳的設(shè)定的基準(zhǔn)電壓時，比較器N2的第7腳輸出低電位,反之輸出高電位。如圖2所示，告警顯示電路6由發(fā)光二極管V4和限流電阻R15組成，限流電阻R15的一端與比較器N2的第I腳相連，電路R15的另一端與發(fā)光二極管V4的正極相連，發(fā)光二極管V4的負極接電源地，比較器N2的第I腳高電平時發(fā)光二極管V4亮，比較器N2的第I腳低電平時發(fā)光二極管V4熄滅。如圖2所示，保護鎖定電路7由二極管V3和電阻R14組成，電阻R14的一端與比較器N2的第3腳相連，電阻R14的另一端與二極管V3的陰極相連，二極管V3的正極與比較器N2的第I腳相連，使比較器N2的第3腳一直為高電平，比較器N2的第I腳一直輸出高電平，形成死循環(huán)，起到鎖定保護的功能。如圖2所示，保護復(fù)位電路8包括二極管V2，二極管V2的正極與比較器N2的第3腳相連，二極管V2的負極接外部復(fù)位開關(guān)的一端，外部復(fù)位開關(guān)另一端接電源地，當(dāng)比較器處于保護鎖定狀態(tài)時，按下外部復(fù)位開關(guān)將比較器N2的第3腳電位拉到低電平，比較器N2的第I腳翻轉(zhuǎn)輸出低電位，解除保護鎖定，實現(xiàn)保護復(fù)位功能。如圖2所示，控制保護電路9由光電耦合器U1、電阻R5、二極管VI、電源Vcc和外部開關(guān)SI組成，電源Vcc與電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端與光電稱合器Ul的第I腳和二極管Vl的陰極相連，光電耦合器的第2腳與二極管Vl的正極和外部開關(guān)SI的一端相連，外部開關(guān)SI的另一端接地，光電耦合器的第4腳接比較器N2的第7腳，光電耦合器Ul的第3腳和驅(qū)動電阻R4的一端相連，功率開關(guān)管導(dǎo)通需先將外部開關(guān)SI接通，使光電耦合器工作在開通狀態(tài)，當(dāng)輸出電流過大，電路處于保護狀態(tài)時，比較器N2的第7腳輸出低電平，即使光電耦合器Ul導(dǎo)通，功率開關(guān)管Ql的柵極無驅(qū)動電壓，功率開關(guān)管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)保護取消時，比較器N2的第7腳輸出高電平，光電耦合器Ul導(dǎo)通，功率開關(guān)管Ql的柵極有驅(qū)動電壓開關(guān)管導(dǎo)通，有電流通過。實現(xiàn)保護控制的功能。該分步式輸出過流保護電路中的并聯(lián)隔離電路I將電源多路輸出各分路之間進行隔離，實現(xiàn)獨立設(shè)定各路輸出的保護電流值的功能；保護鎖定電路7實現(xiàn)了鎖定保護的功能，防止了重復(fù)保護，損壞開關(guān)管的情況發(fā)生，提高了電源的可靠性；信號比較電路5中的電容C4、電容C5，電阻R16、電阻Rl7實現(xiàn)了對輸出過流保護的延遲，可通過改變其阻值或容值來調(diào)整過流保護響應(yīng)時間，防止了不必要的誤保護，提高電源的可靠性。
權(quán)利要求1.一種分布式輸出過流保護電路，其特征在于包括一個或一個以上保護支路，每個保護支路包括串聯(lián)的并聯(lián)隔離電路(I)、功率開關(guān)電路(2)、電流檢測電路(3)、信號放大電路(4)，信號比較電路(5)和保護控制電路(9)，保護控制電路(9)控制功率開關(guān)電路的開通與關(guān)斷；信號比較電路(5)還分別與告警顯示電路(6)、保護鎖定電路(7)、保護復(fù)位電路(8)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的一種分布式輸出過流保護電路，其特征在于所述并聯(lián)隔離電路(I)由隔離二極管組成。
3.如權(quán)利要求I所述的一種分布式輸出過流保護電路，其特征在于所述的功率開關(guān)電路(2)由場效應(yīng)管、電容、驅(qū)動電阻、電阻R3組成，所述保護控制電路(9)輸出端與驅(qū)動電阻相連，驅(qū)動電阻再與場效應(yīng)管柵極的一端相連，場效應(yīng)管的源極接電源地GND，場效應(yīng)管的漏極與所述并聯(lián)隔離電路(I)相連。
4.如權(quán)利要求I所述的一種分布式輸出過流保護電路，其特征在于所述的電流檢測電路(3)由兩個并聯(lián)的分流器組成。
5.如權(quán)利要求I所述的一種分布式輸出過流保護電路，其特征在于所述信號放大電路(4)包括差分放大器、電阻R6 R9和電源Vcc ;其中差分放大器的第4、7腳接電源Vcc，第2腳通過電阻R6與電流檢測電路的分流器一端相連，第3腳通過電阻R7與電流檢測電路的分流器另一端相連，并且第3腳通過電阻R8與電源地GND相連，第2腳與第6腳通過電阻R9相連，且第6腳為輸出端。
6.如權(quán)利要求I所述的一種分布式輸出過流保護電路，其特征在于所述的信號比較電路(5)包括基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路A (10)、基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路B (11)、比較器N2和電源Vcc，基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路A (10)是由12V電源、電阻RlO-Rll和電位器組成；12V電源經(jīng)電阻RlO-Rl I、電位器分壓輸出基準(zhǔn)電壓；電壓基準(zhǔn)設(shè)定電路B( 11)是由電源Vcc和電阻R18-R19組成，電源Vcc經(jīng)電阻R18-R19分壓輸出基準(zhǔn)電壓；基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路A (10)的輸出端經(jīng)電阻R13與比較器N2第2腳相連，電壓基準(zhǔn)設(shè)定電路B (11)與比較器N2第6腳相連，在比較器N2第I腳與第6腳之間連接有濾波電路。
7.如權(quán)利要求I所述的一種分布式輸出過流保護電路，其特征在于所述的告警顯示電路(6)由發(fā)光二極管V4和限流電阻串聯(lián)組成，且串聯(lián)在信號比較電路(5)比較器N2第I腳與第4腳間。
8.如權(quán)利要求I所述的一種分布式輸出過流保護電路，其特征在于所述的保護鎖定電路(7 )由二極管V3和電阻R14串聯(lián)組成，且串聯(lián)在信號比較電路(5 )比較器N2第I腳與第3腳間。
9.如權(quán)利要求I所述的一種分布式輸出過流保護電路，其特征在于所述的保護復(fù)位電路(8)包括二極管V2，二極管V2的正極與比較器N2的第3腳相連，二極管V2的負極接外部復(fù)位開關(guān)的一端，外部復(fù)位開關(guān)另一端接電源地GND。
10.如權(quán)利要求I所述的一種分布式輸出過流保護電路，其特征在于所述的保護控制電路(9)由光電稱合器、電阻R5、電源Vcc和外部開關(guān)組成，電源Vcc與電阻R5、光電f禹合器、二極管Vl相連,光電稱合器和外部開關(guān)的一端相連,外部開關(guān)的另一端接地,光電I禹合器的次級一端接比較器N2的輸出端，光電耦合器的另一端和電阻R5相連。
專利摘要本實用新型屬于一種輸出過流保護電路，具體涉及一種分布式輸出過流保護電路。目的是減小損耗，提高抗干擾能力，有效保護電源和用電設(shè)備安全。該電路包括一個或一個以上保護支路，每個保護支路包括串聯(lián)的并聯(lián)隔離電路(1)、功率開關(guān)電路(2)、電流檢測電路(3)、信號放大電路(4)，信號比較電路(5)和保護控制電路(9)，保護控制電路(9)控制功率開關(guān)電路的開通與關(guān)斷；信號比較電路(5)還分別與告警顯示電路(6)、保護鎖定電路(7)、保護復(fù)位電路(8)連接。該電路的優(yōu)點是可無限的實現(xiàn)多路輸出并聯(lián)，保護電流值隨意設(shè)定、響應(yīng)時間可調(diào)整，抗干擾能力強，電路簡單容易實現(xiàn)，使用方便靈活，可靠性高。
文檔編號H02H3/093GK202602244SQ20112044776
公開日2012年12月12日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者呂小剛, 高春月, 張琦 申請人:北京航天拓撲高科技有限責(zé)任公司