本發(fā)明涉及電源限流技術(shù)，尤其涉及一種高壓小電流限流電路、限流保護(hù)模塊及無人運(yùn)載設(shè)備。

背景技術(shù)：

限流保護(hù)就是達(dá)到一定值如:保護(hù)裝置就會(huì)切斷電路以便保護(hù)電氣設(shè)備。

目前用于限流保護(hù)的芯片很多，但大多數(shù)都是常用的usb(5v)電源限流保護(hù)(例如diodes的ap2552/53a等)。對于12v等的高壓電源限流芯片卻很少，一些如st的stef12pur，雖說可以對12v限流，但限流大小在3a—5a之間，對于一些小電流的模塊(例如12v/200ma)卻起不了作用。

這種高壓小電流的限流芯片市場上是沒有的，但是無人機(jī)、無人車、支路電源比較多且需要電源保護(hù)的功能性模塊，例如車載gps導(dǎo)航、通訊模塊等均需要所述的高壓小電流的限流芯片，目前的做法包括：1)用分立的器件搭建；2)限流電路的開啟和關(guān)閉需要軟件配合執(zhí)行。其涉及電路復(fù)雜，操作繁瑣，但安全性和穩(wěn)定性差，如很多公司都采用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(ntc)來做限流保護(hù)。當(dāng)后端電路(模塊)過流時(shí)，保險(xiǎn)絲會(huì)自動(dòng)熔斷。從而可以適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)前后端電路。但是自恢復(fù)保險(xiǎn)是(ntc)的精度比較低，有至少100ma的峰值電流itrip，即：如果我們需要200ma的電流保護(hù)，如果用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(ntc)，則可能在瞬時(shí)輸出300ma的電流甚至更高(如表1：自恢復(fù)保險(xiǎn)絲規(guī)格表)，這樣后端的電路(模塊)可能已經(jīng)燒掉了。

表1：自恢復(fù)保險(xiǎn)絲規(guī)格表

無法隨時(shí)得知后端電路的電流值，根據(jù)電流的大小，主動(dòng)關(guān)斷開關(guān)。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高壓小電流限流電路，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全性和穩(wěn)定性好，電流誤差不會(huì)超過10ma，填補(bǔ)了市場空白，具有廣闊的市場前景。而且還能隨時(shí)知道主動(dòng)輪詢采樣后端輸出電流的值，自主地關(guān)斷開關(guān),能隨時(shí)知道后端負(fù)載工作時(shí)的電流，利于該電路根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高壓小電流限流電路、限流保護(hù)模塊及無人運(yùn)載設(shè)備，本發(fā)明通過器件的合理設(shè)計(jì)，精確地測量輸出電流的大小，當(dāng)輸出電流達(dá)到需要限流的大小時(shí)關(guān)斷電源，保護(hù)后端電路或模塊，同時(shí)不影響整個(gè)電源的正常工作，而且電路簡單，制造方便，有利于產(chǎn)品推廣。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種高壓小電流限流電路，包括開關(guān)、采樣和放大電路、開關(guān)控制電路，開關(guān)分別連接電源輸入端、開關(guān)控制電路、采樣和放大電路，開關(guān)控制電路連接控制器，電源輸出端連接采樣和放大電路，采樣和放大電路經(jīng)控制器ad采樣與控制器相連。

進(jìn)一步的，開關(guān)控制電路包括三極管q2、電阻r6、三極管q3，開關(guān)分別連接電源輸入端、電阻r5、采樣和放大電路，電阻r5連接三極管q2，三極管q2分別于電阻r6、三極管q3相連，電阻r6、三極管q3均與控制器相連。

進(jìn)一步的，電源輸入端連接電阻r4，電阻r4連接電阻r5。

進(jìn)一步的，采樣和放大電路包括電阻r1、電阻r2、電阻r3、放大器u1，開關(guān)分別與電阻r1的一端、電阻r2的一端相連，電阻r1的另一端分別連接電源輸出端、電阻r3的一端，電阻r2的另一端、電阻r3的另一端均與放大器u1連接，放大器u1連接控制器。

進(jìn)一步的，開關(guān)分別連接電容c5、放大器u1，電容c5與接地端相連，放大器u1連接接地端。

進(jìn)一步的，三極管q3經(jīng)電容c6連接接地端，三極管q2經(jīng)電容c7接地，三極管q3、三極管q2的發(fā)射極均接地，電源輸入端分別連接電容c1、電容c2，電容c1、電容c2均接地，電阻r1的另一端分別連接電容c3、電容c4，電容c3、電容c4均連接接地端。

進(jìn)一步的，開關(guān)為開關(guān)管。

進(jìn)一步的，控制器為mcu芯片，放大器u1連接mcu芯片的adc端口，利用mcu芯片的a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種電源限流保護(hù)功能性模塊，包括：所述高壓小電流限流電路。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種無人運(yùn)載設(shè)備，包括無人機(jī)或無人車，以及設(shè)置在無人機(jī)或無人車內(nèi)的所述的高壓小電流限流電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明示例的高壓小電流限流電路，包括開關(guān)、采樣和放大電路、開關(guān)控制電路，開關(guān)分別連接電源輸入端、開關(guān)控制電路、采樣和放大電路，開關(guān)控制電路連接控制器，電源輸出端連接采樣和放大電路，采樣和放大電路經(jīng)控制器ad采樣與控制器相連，利用控制器的a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，當(dāng)a/d采樣得到的值與所需要限制電流的值相同(例如2v)時(shí)，控制器的io將輸出低電平，迫使開關(guān)管關(guān)斷，安全性和穩(wěn)定性好，電流誤差不會(huì)超過10ma，填補(bǔ)了市場空白，具有廣闊的市場前景。

2、本發(fā)明示例的高壓小電流限流電路，整個(gè)電路所涉及電學(xué)器件少，電路簡單，便于制造，所用器件價(jià)格便宜，便于產(chǎn)品普及。

3、本發(fā)明示例的高壓小電流限流電路，控制器mcu主動(dòng)輪詢采樣后端輸出電流的值，隨時(shí)知道后端負(fù)載工作時(shí)的電流，自主地關(guān)斷開關(guān)管,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

3、本發(fā)明示例的電源限流保護(hù)功能性模塊，能用于高電壓(如12v)、小電流(200ma)的功能模塊的限流，用來保護(hù)模塊安全。

4、本發(fā)明示例的無人運(yùn)載設(shè)備,包括無人機(jī)或無人車，以及設(shè)置在無人機(jī)或無人車內(nèi)的所述的高壓小電流限流電路，當(dāng)輸出電流達(dá)到需要限流的大小時(shí)關(guān)斷電源，保護(hù)后端電路或模塊，同時(shí)不影響整個(gè)電源的正常工作，有效保護(hù)了無人運(yùn)載設(shè)備的正常運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電路圖。

具體實(shí)施方式

為了更好的了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例：

如圖1所示，一種高壓小電流限流電路，電源輸入端12v-in分別連接電容c1、電容c2、電阻r4的一端、開關(guān)管q1-p溝道場效應(yīng)管ao3415的pin2腳，電容c1、電容c2均分別接地，電阻r4的另一端與開關(guān)管q1-p溝道場效應(yīng)管ao3415的pin1腳相連且均連接電阻r5的一端，開關(guān)管q1-p溝道場效應(yīng)管ao3415的pin3腳分別連接電容c5的一端、電阻r1的一端、電阻r2的一端，電容c5的另一端接地，電阻r1的另一端分別連接電阻r3的一端、電容c3的一端、電容c4的一端、電源輸出端12v-out，電容c3的另一端、電容c4的另一端接地，電阻r2的另一端與放大器u1同向輸入端pin4腳相連，r3的另一端均與放大器u1(型號(hào)in210)反向輸入端pin5腳相連，開關(guān)管q1-p溝道場效應(yīng)管ao3415的pin3腳連接放大器u1的pin3腳，放大器u1pin2腳接地，放大器u1pin2腳與pin1腳連接，放大器u1輸出端pin6腳連接控制器mcu的adc端口，利用控制器mcu的a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，當(dāng)a/d采樣得到的值與所需要限制電流的值相同(例如2v)時(shí)，控制器mcu的io將輸出低電平，迫使開關(guān)管關(guān)斷?？刂破鱩cu主動(dòng)輪詢采樣后端輸出電流的值，自主地關(guān)斷開關(guān)管,控制器mcu能隨時(shí)知道后端負(fù)載工作時(shí)的電流。

電阻r5的另一端連接三極管q2的集電極，三極管q2的基極分別連接電容c7、電阻r6的一端、三極管q3的集電極，電容c7接地，三極管q2的發(fā)射極連接接地端，電阻r6的另一端連接控制器mcu的io腳，三極管q3的基極分別連接控制器mcu的中斷腳int、電容c6，電容c6接地，三極管q3的發(fā)射極接地。

開關(guān)管q1-p溝道場效應(yīng)管ao3415：開關(guān)管q1-p溝道場效應(yīng)管ao3415用于控制后端負(fù)載電源的開啟和關(guān)閉，當(dāng)后端負(fù)載需要正常工作時(shí)，則開啟開關(guān)管；當(dāng)后端負(fù)載不需要工作或者工作時(shí)出現(xiàn)大電流異常時(shí)，則關(guān)閉開關(guān)管，切斷電源。開關(guān)管q1采用常用的p溝道場效應(yīng)管ao3415，其導(dǎo)通電流最大可達(dá)4a，導(dǎo)通內(nèi)阻約為50毫歐姆，自帶esd保護(hù)，完全可以滿足需求。

采樣和放大電路：采樣電阻r1是0.1ω誤差1％的金屬膜電阻，額定功率1/8w，后端負(fù)載電流全部由此電阻通過。放大器u1采用的是ti公司的電壓輸出、低側(cè)或高側(cè)測量、雙向、零漂移系列分流監(jiān)控器in210。

精度如下：

–±1％增益誤差(整個(gè)溫度范圍內(nèi)的最大值)

–0.5μv/℃偏移漂移(最大值)

–10ppm/℃增益漂移(最大值)。

三極管q2：型號(hào)dtc114ee。

電容c1:22uf，誤差20％10v，電容c2:0.1uf，誤差20％50v，電容c3:22uf，誤差20％10v，電容c4:0.1uf，誤差20％50v，電容c5:0.1uf，誤差20％50v，電容c6:0.1uf，誤差20％50v，電容c7:0.1uf20％50v，

電阻r2:100kω，電阻r3:100kω，電阻r4:3kω，電阻r5:2.2kω，電阻r6:1kω。

電路工作過程如下：

(1)上電之前，控制器mcu的io腳無輸出，ctrl信號(hào)由于后端無電源，輸出為低電平，三極管q3截止，三極管q2截止，開關(guān)管q1p-mos管ao3415的pin2和pin1腳之間無壓差，開關(guān)管q1截止，12v_out輸出為0v。

(2)當(dāng)控制器mcu工作后，控制器mcu的io腳輸出為高電平，ctrl信號(hào)由于后端電源未開啟，輸出為低電平，三極管q3截止，三極管q2導(dǎo)通，使三極管q2的集電極pin3腳為低電平，這樣開關(guān)管q1的pin2和pin1腳之間由于電阻r4和r5分壓，產(chǎn)生約5v的壓差(計(jì)算公式為：r5/(r4+r5)×12)，這樣開關(guān)管q1p-mos管ao3415導(dǎo)通，12v_out輸出約12v電壓給后端負(fù)載。

(3)當(dāng)后端負(fù)載正常工作時(shí)(電流i小于200ma)，采樣電阻r1(0.1歐姆)兩端的壓差直接反饋給精密運(yùn)算放大器u1的同相端和反相端，也就是放大器u1的pin4和pin5腳。放大器u1的放大倍數(shù)為200v/v。這樣控制器mcu的中斷腳(int)不會(huì)觸發(fā)中斷，也不會(huì)使三極管q3導(dǎo)通。

(4)當(dāng)負(fù)載正常過流時(shí)(指工作電流大于210ma)，放大器u1輸出端pin6腳連接控制器mcu的adc端口，利用控制器mcu的a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，當(dāng)a/d采樣得到的值與所需要限制電流的值相同(例如2v)時(shí)，控制器mcu的io將輸出低電平，迫使開關(guān)管關(guān)斷?？刂破鱩cu主動(dòng)輪詢采樣后端輸出電流的值，自主地關(guān)斷開關(guān)管,控制器mcu能隨時(shí)知道后端負(fù)載工作時(shí)的電流。

本實(shí)施例的電源限流保護(hù)功能性模塊，包括：所述高壓小電流限流電路。

本實(shí)施例的無人機(jī)，包括：所述的高壓小電流限流電路。

本實(shí)施例的無人車，包括：所述的高壓小電流限流電路。

以上描述僅為本申請的較佳實(shí)施例以及對所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時(shí)也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。