一種精確限流的電流監(jiān)測電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種精確限流的電流監(jiān)測電路，包括運算放大器，其同向輸入端、反向輸入端兩個輸入端口分別串聯(lián)有相對稱的電阻；運算放大器的反向輸入端通過電阻R1、電阻C1串聯(lián)至運算放大器的輸出端，運算放大器的所串聯(lián)的對稱電阻還接地；電感L1和電容CL構(gòu)成輸出濾波回路，電容CL上并聯(lián)負載RL，負載RL串聯(lián)反饋電阻Rf，反饋電阻Rf串聯(lián)接到運算放大器am1的正向輸入端；反饋電阻Rf對輸出濾波回路電流變化信號進行采樣，所采樣到的信號轉(zhuǎn)換為電壓信號輸入到運算放大器的同向輸入端。本發(fā)明直接檢測輸出電流信號，該信號通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，與基準電壓比較，通過運算放大器輸出翻轉(zhuǎn)，使得使能端電平拉低，實現(xiàn)短路保護。
【專利說明】—種精確限流的電流監(jiān)測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電源輸出短路或過流狀態(tài)的保護【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種精確限流的電流監(jiān)測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前電源短路保護實現(xiàn)方法主要為前級輸入電流采樣保護。
[0003]前級輸入電流采樣保護是一種對輸入過功率的保護方法。如圖1中所示線路，它通過采集主變壓器初級峰值電流信號來實現(xiàn)對PWM控制器的輸出控制。當輸入線路中電流過大時，即峰值電流檢測信號大于IV時，電流檢測比較器將輸出高電平，從而導(dǎo)致Ul(或門)輸出為高電平，從而使得三極管NI導(dǎo)通，以至輸出拉低為0，Ql管無法導(dǎo)通，最終實現(xiàn)關(guān)斷整個線路。該方法主要應(yīng)用于UCC1843系列控制器中，特點是線路簡單，響應(yīng)速度快。由于檢測前級電流，當輸入電壓增大時，短路保護功耗將成倍增加，且不能實現(xiàn)輸出電流的精確限流保護。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明解決的問題在于提供一種精確限流的電流監(jiān)測電路，通過精確采樣電源模塊的輸出電流，對電流采樣信號進行實時檢測，當出現(xiàn)輸出過流或短路時啟動保護，實現(xiàn)輸出精確限流。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]一種精確限流的電流監(jiān)測電路，包括運算放大器，其同向輸入端、反向輸入端兩個輸入端口分別串聯(lián)有相對稱的電阻，所串聯(lián)的電阻由電壓源端口通過限流電阻R3和穩(wěn)壓管Vzl提供電壓；運算放大器的反向輸入端通過電阻R1、電阻Cl串聯(lián)至運算放大器的輸出端，運算放大器的所串聯(lián)的對稱電阻還接地；電感LI和電容CL構(gòu)成輸出濾波回路，電容CL上并聯(lián)負載RL，負載RL串聯(lián)反饋電阻Rf，反饋電阻Rf串聯(lián)接到運算放大器ami的正向輸入端；反饋電阻Rf對輸出濾波回路電流變化信號進行采樣，所采樣到的信號轉(zhuǎn)換為電壓信號輸入到運算放大器的同向輸入端；
[0007]初始狀況時，運算放大器同向輸入端比反向輸入端電壓高，輸出為高電平；當輸出電流過大，反饋電阻Rf端采樣的電流信號輸入到運算放大器的同向輸入端后，使得運算放大器同相端的電壓信號低于運算放大器的反向輸入端的電壓信號，運算放大器輸出為低電平，導(dǎo)致使能端拉低，對線路回路提供限流保護。
[0008]所述的運算放大器的同向輸入端、反向輸入端兩個輸入端口分別串聯(lián)有電阻R2和電阻R5、電阻R4和電阻R6，構(gòu)成形成對稱結(jié)構(gòu)；其中電阻R2、電阻R4都接在穩(wěn)壓管Vzl上，外接由電壓源端口通過限流電阻R3和穩(wěn)壓管Vzl為電阻R2、電阻R4提供恒定電壓。
[0009]所述的電阻R2和電阻R5的串聯(lián)分壓為運算放大器的反向輸入端提供電壓值，電阻R4和電阻R6的串聯(lián)分壓為運算放大器的同相輸入端提供電壓值。
[0010]所述的反饋電阻Rf通過電阻R6串聯(lián)接到運算放大器的正向輸入端，運算放大器的正向輸入端再通過電阻R4串聯(lián)穩(wěn)壓管Vzl上；穩(wěn)壓管Vzl通過電阻R3連接電壓源端口，穩(wěn)壓管Vzl通過電阻R2連接運算放大器的反向輸入端，運算放大器的反向輸入端還接電阻R5后接地。
[0011]通過調(diào)節(jié)電阻R2和電阻R5，電阻R4和電阻R6阻值，設(shè)置過流保護線路的限流值。
[0012]所述的反饋電阻采集到的信號為負的電壓信號，通過電阻R5疊加到運算放大器的同相輸入端。
[0013]所述通過設(shè)置運算放大器的同相輸入端和反相輸入端的初始電壓，實現(xiàn)整個線路的精確限流。
[0014]所述通過設(shè)置電阻R2和電阻R5、電阻R4和電阻R6的阻值來設(shè)置運算放大器的同相輸入端和反相輸入端的初始電壓。
[0015]所述的負載RL的一端還接地。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0017]本發(fā)明提供的精確限流的電流監(jiān)測電路，可通過調(diào)整分壓電阻的比例來滿足用戶不同限流點的要求。同時由于運算放大器同相、反相端信號取自同一電壓源，避免了電壓漂移對限流點的影響。由于短路狀態(tài)下基準電壓直接由輸出電壓控制，大大簡化了線路，降低了電路組裝密度。
[0018]同其它過流保護線路相比，本發(fā)明直接檢測輸出電流信號，該信號通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，與基準電壓比較，通過運算放大器輸出翻轉(zhuǎn)，使得使能端電平拉低，實現(xiàn)短路保護。
[0019]本發(fā)明提供的精確限流的電流監(jiān)測電路，該方法在抗輻照DC/DC變換器LHD⑶1003R3SRH電路中應(yīng)用，實現(xiàn)了輸出電流精確限流保護，其限流點可在100%到145%之間任意調(diào)節(jié)，高低溫下參數(shù)基本一致。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為常見的電流采樣保護電路的示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的精確限流的電流監(jiān)測電路的示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0023]參見圖2，本發(fā)明提供的精確限流的電流監(jiān)測電路，包括運算放大器aml，其同向輸入端、反向輸入端兩個輸入端口分別串聯(lián)有相對稱的電阻，所串聯(lián)的電阻由電壓源端口001通過限流電阻R3和穩(wěn)壓管Vzl提供電壓；運算放大器ami的反向輸入端通過電阻R1、電阻Cl串聯(lián)至運算放大器ami的輸出端002，運算放大器ami的所串聯(lián)的對稱電阻還接地；電感LI和電容CL構(gòu)成輸出濾波回路，電容CL上并聯(lián)負載RL，負載RL串聯(lián)反饋電阻Rf，反饋電阻Rf串聯(lián)接到運算放大器ami的正向輸入端；反饋電阻Rf對輸出濾波回路電流變化信號進行采樣，所采樣到的信號轉(zhuǎn)換為電壓信號輸入到運算放大器ami的同向輸入端；
[0024]初始狀況時，運算放大器ami同向輸入端比反向輸入端電壓高，輸出為高電平；當輸出電流過大，反饋電阻Rf端采樣的電流信號輸入到運算放大器ami的同向輸入端后，使得運算放大器ami同相端的電壓信號低于運算放大器ami的反向輸入端的電壓信號，運算放大器ami輸出為低電平，導(dǎo)致使能端拉低，對線路回路提供限流保護。
[0025]具體的，如圖2所示，端口 001為電壓源輸入端，端口 002為輸出端(使能端)，端口003和004為常見的功率回路的輸出端，ami為運算放大器。其中，輸出回路由電感LI和電容CL構(gòu)成輸出濾波回路，在輸出濾波電容CL上并聯(lián)負載RL，然后負載RL串聯(lián)反饋電阻Rf(Rf為精密電阻)。電阻Rf與電阻R6串聯(lián)接到運算放大器ami的正向輸入端，運算放大器的正向輸入端再并電阻R4，電阻R4串聯(lián)穩(wěn)壓管DI上；DI分別串聯(lián)電阻R2、電阻R3，電阻R3另一端連至001端口，電阻R2接到運算放大器ami的反向輸入端，運算放大器ami的反向輸入端再接電阻R5后接地，運算放大器ami的反向輸入端通過電阻R1、電阻Cl串聯(lián)至運算放大器ami的輸出端002。
[0026]下面給出用于抗輻照DC/DC變換器產(chǎn)品LHD⑶1003R3SRH的實施例(實現(xiàn)輸出精確限流保護)，其中，運算放大器ami的同、反向兩個輸入端口通過電阻R2和電阻R5、電阻R4和電阻R6的串聯(lián)形成對稱結(jié)構(gòu)(電阻R2和電阻R5串聯(lián)分壓為運算放大器反向輸入端提供一電壓值，電阻R4和電阻R6串聯(lián)分壓為運算放大器同相輸入端提供一電壓值)，其中電阻R2、電阻R4都接在穩(wěn)壓管Vzl上，外接由電壓源端口 001通過限流電阻R3和穩(wěn)壓管Vzl為電阻R2、電阻R4提供一恒定電壓；另外電阻Rf為輸出高精度采樣電阻，該電阻直接串聯(lián)在輸出回路中，對輸出電流變化信號進行采樣。采樣到的信號(實為電壓信號)通過電阻R6將電壓信號疊加到運算放大器ami的正向輸入端。通過調(diào)節(jié)R2和R5，R4和R6阻值給電路設(shè)置過流保護線路的限流值(最大電流)。
[0027]初始狀況為運算放大器ami同向輸入端比反向輸入端電壓高，所以運算放大器ami輸出為高電平；當輸出電流過大(甚至短路)，電阻Rf端采樣的電流信號(實質(zhì)上采到的為負的電壓信號)通過電阻R5疊加到運放同相輸入端，使得運放同相端的電壓信號低于運算放大器的方向輸入端的電壓信號，以致運算放大器輸出為低電平，然后導(dǎo)致使能端拉低，以致整個線路禁止工作，以實現(xiàn)整個線路的限流保護。
[0028]通過設(shè)置分壓電阻R2和R5、R4和R6的阻值來設(shè)置運算放大器的同相和反相輸入端的初始電壓來實現(xiàn)整個線路的精確限流。
[0029]本發(fā)明提供的精確限流的電流監(jiān)測電路，可通過調(diào)整分壓電阻的比例來滿足用戶不同限流點的要求。同時由于運放同相、反相端信號取自同一電壓源，避免了電壓漂移對限流點的影響。由于短路狀態(tài)下基準電壓直接由輸出電壓控制，大大簡化了線路，降低了電路組裝密度。
[0030]該方法在抗輻照DC/DC變換器LHD⑶1003R3SRH電路中應(yīng)用，實現(xiàn)了輸出電流精確限流保護，其限流點可在100%到145%之間任意調(diào)節(jié)，高低溫下參數(shù)基本一致。如表I所示的精確限流情況。
[0031]表I實施例中精確限流情況
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種精確限流的電流監(jiān)測電路，其特征在于，包括運算放大器(ami )，其同向輸入端、反向輸入端兩個輸入端口分別串聯(lián)有相對稱的電阻，所串聯(lián)的電阻由電壓源端口(OOl)通過限流電阻R3和穩(wěn)壓管Vzl提供電壓；運算放大器(ami)的反向輸入端通過電阻R1、電阻Cl串聯(lián)至運算放大器(ami)的輸出端(002)，運算放大器(ami)的所串聯(lián)的對稱電阻還接地；電感LI和電容CL構(gòu)成輸出濾波回路，電容CL上并聯(lián)負載RL，負載RL串聯(lián)反饋電阻Rf，反饋電阻Rf串聯(lián)接到運算放大器ami的正向輸入端；反饋電阻Rf對輸出濾波回路電流變化信號進行采樣，所采樣到的信號轉(zhuǎn)換為電壓信號輸入到運算放大器(ami)的同向輸入端; 初始狀況時，運算放大器(ami)同向輸入端比反向輸入端電壓高，輸出為高電平；當輸出電流過大，反饋電阻Rf端采樣的電流信號輸入到運算放大器(ami)的同向輸入端后，使得運算放大器(ami)同相端的電壓信號低于運算放大器(ami)的反向輸入端的電壓信號，運算放大器(ami)輸出為低電平，導(dǎo)致使能端拉低，對線路回路提供限流保護。
2.如權(quán)利要求1所述的精確限流的電流監(jiān)測電路，其特征在于，所述的運算放大器(ami)的同向輸入端、反向輸入端兩個輸入端口分別串聯(lián)有電阻R2和電阻R5、電阻R4和電阻R6，構(gòu)成形成對稱結(jié)構(gòu)；其中電阻R2、電阻R4都接在穩(wěn)壓管Vzl上，外接由電壓源端口(001)通過限流電阻R3和穩(wěn)壓管Vzl為電阻R2、電阻R4提供恒定電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的精確限流的電流監(jiān)測電路，其特征在于，所述的電阻R2和電阻R5的串聯(lián)分壓為運算放大器(ami)的反向輸入端提供電壓值，電阻R4和電阻R6的串聯(lián)分壓為運算放大器(ami)的同相輸入端提供電壓值。
4.如權(quán)利要求1所述的精確限流的電流監(jiān)測電路，其特征在于，所述的反饋電阻Rf通過電阻R6串聯(lián)接到運算放大器(ami)的正向輸入端，運算放大器的正向輸入端再通過電阻R4串聯(lián)穩(wěn)壓管Vzl上；穩(wěn)壓管Vzl通過電阻R3連接電壓源端口(001 )，穩(wěn)壓管Vzl通過電阻R2連接運算放大器(ami)的反向輸入端，運算放大器(ami)的反向輸入端還接電阻R5后接地。
5.如權(quán)利要求3或4所述的精確限流的電流監(jiān)測電路，其特征在于，通過調(diào)節(jié)電阻R2和電阻R5，電阻R4和電阻R6阻值，設(shè)置過流保護線路的限流值。
6.如權(quán)利要求3或4所述的精確限流的電流監(jiān)測電路，其特征在于，所述的反饋電阻采集到的信號為負的電壓信號，通過電阻R5疊加到運算放大器(ami)的同相輸入端。
7.如權(quán)利要求3或4所述的精確限流的電流監(jiān)測電路，其特征在于，通過設(shè)置運算放大器(ami)的同相輸入端和反相輸入端的初始電壓，實現(xiàn)整個線路的精確限流。
8.如權(quán)利要求7所述的精確限流的電流監(jiān)測電路，其特征在于，通過設(shè)置電阻R2和電阻R5、電阻R4和電阻R6的阻值來設(shè)置運算放大器(ami)的同相輸入端和反相輸入端的初始電壓。
9.如權(quán)利要求1所述的精確限流的電流監(jiān)測電路，其特征在于，所述的負載RL的一端還接地。
【文檔編號】H02H9/02GK103441482SQ201310332702
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】王凱, 王英武, 王云, 王俊峰, 熊國興 申請人:中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所