一種延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，主要包括：輸入濾波單元、輸出濾波單元、延時(shí)單元、采樣單元、驅(qū)動(dòng)單元、使能控制單元以及功率導(dǎo)通單元，所述采樣單元用于將回路電流轉(zhuǎn)換成采樣電壓，該采樣電壓經(jīng)過延時(shí)單元后作為使能控制單元的輸入信號(hào)；所述使能控制單元接收所述輸入信號(hào)，用于與所述使能控制單元內(nèi)部的參考閾值進(jìn)行比較以控制輸出低電平進(jìn)入驅(qū)動(dòng)單元；所述驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生變換電壓，并與所述使能控制單元共同控制關(guān)斷功率導(dǎo)通單元。本實(shí)用新型的電源保護(hù)電路可以滿足主系統(tǒng)的可靠性要求，同時(shí)滿足搭載系統(tǒng)對(duì)空間、動(dòng)態(tài)特性的要求。
【專利說明】—種延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，特別適用于提高復(fù)雜電源系統(tǒng)輸入端過載和短路保護(hù)能力，以及提高機(jī)載型慣導(dǎo)系統(tǒng)產(chǎn)品輸入端短路保護(hù)能力。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著預(yù)研型慣導(dǎo)系統(tǒng)種類和數(shù)量的日漸增加，通常需要搭載其他系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)載試驗(yàn)，因此要求機(jī)載型慣導(dǎo)系統(tǒng)具有輸入端短路或過流檢測能力，保證機(jī)載系統(tǒng)故障過程中導(dǎo)致輸入端過流或短路時(shí)，不影響主系統(tǒng)的供電端正常工作。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)上常采用斷路器或自恢復(fù)型保險(xiǎn)絲，占用較大空間，響應(yīng)慢，并且可靠性較低，常用斷路器當(dāng)過載時(shí)，電流變大，發(fā)熱量加劇，雙金屬片變形到一定程度推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作(電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短)。現(xiàn)在有電子型的，使用互感器采集各相電流大小，與設(shè)定值比較，當(dāng)電流異常時(shí)微處理器發(fā)出信號(hào)，使電子脫扣器帶動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
[0003]因此要求在機(jī)載系統(tǒng)電源輸入端增加一種電路，替代斷路器的作用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服斷路器的響應(yīng)慢、體積大、可靠性低的缺點(diǎn)，提高機(jī)載型慣導(dǎo)系統(tǒng)采用直流電源輸入端時(shí)短路保護(hù)和過流保護(hù)能力，同時(shí)通過延時(shí)控制電路，保證該電路具有提供機(jī)載系統(tǒng)較大啟動(dòng)電流的能力。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，包括驅(qū)動(dòng)單元、使能控制單元、延時(shí)單元、采樣單元、功率導(dǎo)通單元；
[0006]所述采樣單元用于將回路電流轉(zhuǎn)換成采樣電壓，該采樣電壓經(jīng)過延時(shí)單元后作為使能控制單元的輸入信號(hào)；
[0007]所述使能控制單元接收所述輸入信號(hào)，用于與所述使能控制單元內(nèi)部的參考閾值進(jìn)行比較以控制輸出低電平進(jìn)入驅(qū)動(dòng)單元；
[0008]所述驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生變換電壓，并與所述使能控制單元共同控制關(guān)斷功率導(dǎo)通單
J Li ο
[0009]可選地，還包括輸入濾波單元和輸出濾波單元，所述輸入濾波單元在輸入端分別與輸入正和輸入地相連接，所述輸出濾波單兀在輸出端分別與輸出正和輸出地相連接。
[0010]可選地，所述輸入濾波單元和輸出濾波單元由Cl和/或C4瓷介電容組成。
[0011]可選地，所述驅(qū)動(dòng)單元分別接輸入正和輸入地，所述驅(qū)動(dòng)單元的輸出端與使能控制單元的輸出端共同接功率導(dǎo)通單元的輸入端。
[0012]可選地，所述驅(qū)動(dòng)單元包括限流電阻、穩(wěn)壓二極管，在所述驅(qū)動(dòng)單元電路的穩(wěn)壓二極管兩端并聯(lián)一濾波瓷介電容。
[0013]可選地，所述使能控制單元輸入端接延時(shí)單元的輸出端，該延時(shí)單元輸入端接采樣單元的輸出端。
[0014]可選地，所述使能控制單元為低管壓降的三極管，并將管壓降設(shè)定為閾值。[0015]可選地，所述功率導(dǎo)通單元采用低導(dǎo)通電阻型器件MOSFET的功率導(dǎo)通單元電路。
[0016]可選地，所述采樣單元輸入端聯(lián)接輸出地和功率導(dǎo)通單元，該功率導(dǎo)通單元另一端接輸入地。
[0017]可選地，所述采樣單元包括三個(gè)并聯(lián)電阻。
[0018]有益效果
[0019]本實(shí)用新型采用一種延時(shí)可控的保護(hù)電路，在機(jī)載系統(tǒng)中加載該延時(shí)可控保護(hù)電路后具有對(duì)機(jī)載系統(tǒng)輸入端電流進(jìn)行快速檢測并保護(hù)，同時(shí)保證在機(jī)載系統(tǒng)啟動(dòng)過程中能夠提供較大需求電流的能力，該保護(hù)電路減小了體積，提高了機(jī)載系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性。在本實(shí)用新型中延時(shí)單元內(nèi)部RC參數(shù)根據(jù)延時(shí)要求確定，搭載慣導(dǎo)系統(tǒng)中直流電源在啟動(dòng)過程中滿足大電流，采樣單元中的電阻參數(shù)根據(jù)過流保護(hù)要求確定，搭載慣導(dǎo)系統(tǒng)后在短路或過流時(shí)不影響主系統(tǒng)。采用一種延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，可以滿足主系統(tǒng)的可靠性要求，同時(shí)滿足搭載系統(tǒng)對(duì)空間、動(dòng)態(tài)特性的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型一種延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路原理框圖；
[0021]圖2所示為一種應(yīng)用在掛機(jī)型慣導(dǎo)系統(tǒng)中直流電源輸入端短路保護(hù)電路:
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0023]如圖1所示是本實(shí)用新型一種延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路原理框圖；
[0024]本實(shí)用新型的電路主要包括輸入濾波單元、輸出濾波單元、驅(qū)動(dòng)單元、使能控制單元、延時(shí)單元、采樣單元、功率導(dǎo)通單元等部分。
[0025]輸入濾波單兀與輸入正和輸入地相連接，輸出濾波單兀和輸出正和輸出地相連接，輸入正和輸出正直接連接。
[0026]驅(qū)動(dòng)單元輸入端接輸入正和輸入地，其輸出端與使能控制單元輸出端同接功率導(dǎo)通單元的輸入端。
[0027]使能控制單元輸入端接延時(shí)單元的輸出端，延時(shí)單元的輸入端接采樣單元的輸出端。
[0028]采樣單元輸入端接輸出地和功率導(dǎo)通單元，功率導(dǎo)通單元另一端接輸入地。
[0029]其中，輸入濾波單元為該電路提供濾波作用，輸出濾波單元為該電路輸出提供濾波作用，驅(qū)動(dòng)單元將輸入電壓穩(wěn)壓在UA，該電壓保證在電路未發(fā)生保護(hù)時(shí)功率導(dǎo)通單元正常工作，采樣單元將回路電流轉(zhuǎn)換成采樣電壓，延時(shí)單元以采樣單元輸出為輸入，對(duì)采樣電壓延時(shí)后進(jìn)行無損輸出，當(dāng)發(fā)生短路或者過流故障時(shí)，采樣電壓值超過使能控制單元內(nèi)部閾值，使能控制單元此時(shí)輸出為低電平，該低電平將驅(qū)動(dòng)單元輸出電平拉低，同時(shí)關(guān)斷功率單元，保證供電系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)故障。
[0030]圖2所示為一種應(yīng)用在掛機(jī)型慣導(dǎo)系統(tǒng)中直流電源輸入端短路保護(hù)電路，其中，輸入/輸出濾波單元搭載慣導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，包括驅(qū)動(dòng)單元、使能控制單元、延時(shí)單元、采樣單元、功率導(dǎo)通單元；所述采樣單元用于將回路電流轉(zhuǎn)換成采樣電壓，該采樣電壓經(jīng)過延時(shí)單元后作為使能控制單元的輸入信號(hào)；所述輸入信號(hào)用于與所述使能控制單元內(nèi)部參考閾值進(jìn)行比較，所述閾值用于控制輸出低電平，該低電平輸出進(jìn)入驅(qū)動(dòng)單元；所述驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生變換電壓，并與該使能控制單元共同控制關(guān)斷功率導(dǎo)通單元。當(dāng)所述輸入信號(hào)超過閾值時(shí)，使能控制單元輸出低電平，該低電平將驅(qū)動(dòng)單元輸出電平拉低。
[0031]輸入濾波單兀與輸入正和輸入地相連接，所述輸出濾波單兀和輸出正和輸出地相連接，其中，輸入正和輸出正直接連接。輸入濾波單元和輸出濾波單元均采用電容濾波，電容型號(hào)選擇需要根據(jù)電源產(chǎn)品的工作環(huán)境定性確定，本實(shí)施例中選用Cl和C4瓷介電容進(jìn)行濾波；輸入濾波單兀與輸入正和輸入地相連接，輸出濾波單兀和輸出正和輸出地相連接。
[0032]驅(qū)動(dòng)單元輸入端接輸入正和輸入地，輸出端與使能控制單元輸出端同接功率導(dǎo)通單元的輸入端。驅(qū)動(dòng)單元包括限流電阻R1、穩(wěn)壓二極管VI，同時(shí)穩(wěn)壓二極管兩端并聯(lián)一濾波瓷介電容，容量在0.1nF?10nF，該部分電路實(shí)現(xiàn)將輸入電壓穩(wěn)壓在UA，UA為IlV?15.8V ；
[0033]使能控制單元輸入端接延時(shí)單元的輸出端，該延時(shí)單元輸入端接采樣單元的輸出端，使能控制單元優(yōu)選低管壓降的三極管，其中管壓降設(shè)定為閾值。采樣單元選用電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。當(dāng)采樣單元輸出電壓信號(hào)高于該閾值時(shí)，使能控制單元輸出為低電平。
[0034]該實(shí)施例中選用三支電阻并聯(lián)，如圖2所示R3?R5，同時(shí)滿足功率裕度要求。
[0035]上述的電阻R3?R5需要滿足，電阻選型公式:
[0036]R=0.5/i (I)
[0037]其中i為設(shè)定的保護(hù)電流，該電流可以認(rèn)為是搭載系統(tǒng)所能承受的電流。
[0038]延時(shí)單元內(nèi)部RC參數(shù)根據(jù)延時(shí)要求確定，搭載慣導(dǎo)系統(tǒng)中直流電源在啟動(dòng)過程中滿足大電流。延時(shí)單元采用RC—階沿時(shí)電路設(shè)計(jì)，延時(shí)時(shí)間確定公式為:
[0039]T = 3*R*C (2)
[0040]功率導(dǎo)通單元采用低導(dǎo)通電阻型器件MOSFET V3的功率導(dǎo)通單元電，其驅(qū)動(dòng)電平為 ±20V。
【權(quán)利要求】
1.一種延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，包括驅(qū)動(dòng)單元、使能控制單元、延時(shí)單元、采樣單元、功率導(dǎo)通單元； 所述采樣單元用于將回路電流轉(zhuǎn)換成采樣電壓，該采樣電壓經(jīng)過延時(shí)單元后作為使能控制單元的輸入信號(hào)； 所述使能控制單元接收所述輸入信號(hào)，用于與所述使能控制單元內(nèi)部的參考閾值進(jìn)行比較以控制輸出低電平進(jìn)入驅(qū)動(dòng)單元； 所述驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生變換電壓，并與所述使能控制單元共同控制關(guān)斷功率導(dǎo)通單元。
2.如權(quán)利要求1所述的延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，還包括輸入濾波單元和輸出濾波單元，所述輸入濾波單元在輸入端分別與輸入正和輸入地相連接，所述輸出濾波單兀在輸出端分別與輸出正和輸出地相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，所述輸入濾波單元和輸出濾波單元由Cl和/或C4瓷介電容組成。
4.如權(quán)利要求1所述的延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)單元分別接輸入正和輸入地，所述驅(qū)動(dòng)單元的輸出端與使能控制單元的輸出端共同接功率導(dǎo)通單元的輸入端。
5.如權(quán)利要求1所述的延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)單元包括限流電阻、穩(wěn)壓二極管，在所述驅(qū)動(dòng)單元電路的穩(wěn)壓二極管兩端并聯(lián)一濾波瓷介電容。
6.如權(quán)利要求1所述的延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，所述使能控制單元輸入端接延時(shí)單元的輸出端，該延時(shí)單元輸入端接采樣單元的輸出端。
7.如權(quán)利要求6所述的延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，所述使能控制單元為低管壓降的三極管，并將管壓降設(shè)定為閾值。
8.如權(quán)利要求1所述的延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，所述功率導(dǎo)通單元采用低導(dǎo)通電阻型器件MOSFET的功率導(dǎo)通單元電路。
9.如權(quán)利要求1所述的延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，所述采樣單元輸入端聯(lián)接輸出地和功率導(dǎo)通單元，該功率導(dǎo)通單元另一端接輸入地。
10.如權(quán)利要求9所述的延時(shí)可控的電源短路保護(hù)電路，其特征在于，所述采樣單元包括三個(gè)并聯(lián)電阻。
【文檔編號(hào)】H02H3/087GK203596601SQ201320608904
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】張福亮, 朱強(qiáng), 王學(xué)軍, 陳京誼, 劉建華, 劉曉剛 申請(qǐng)人:航天科工慣性技術(shù)有限公司