專利名稱：基于門電路的自持保護(hù)電路及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
各種自持保護(hù)電路，特別是過流保護(hù)電路，可對(duì)電路負(fù)載的承受 電流超過閾值后，對(duì)整個(gè)電路起到保護(hù)作用。
參圖1所示，這兒展示的是常規(guī)的具有電流保護(hù)功能的電路結(jié) 構(gòu)。電源向負(fù)載供電，由比較器經(jīng)電流采樣電路獲得采樣電壓后，再 與參考電壓進(jìn)行比較。當(dāng)實(shí)際的采樣電壓超過特定閾值后，由比較器 經(jīng)過流指示信號(hào)電路向開關(guān)發(fā)出控制信號(hào)，從而使開關(guān)由閉合狀態(tài)轉(zhuǎn) 變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)負(fù)載和整個(gè)電路的保護(hù)操作。
這種結(jié)構(gòu)，在功能上并沒有問題，但有兩大缺點(diǎn)， 一是電路復(fù)雜， 二是成本高。比如，該結(jié)構(gòu)需要配套使用比較器和參考電壓，相當(dāng)繁 雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于門電路的自持保護(hù)電路及其實(shí)現(xiàn) 方法，用以實(shí)現(xiàn)電路的自持保護(hù)功能。
一種基于門電路的自持保護(hù)電路，它是這么實(shí)現(xiàn)的，該自持保護(hù)
電路包括且僅包括
采樣電路，它是用于采集電源輸出電流或電壓信息的電路模塊； 帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路，它是用于從釆樣電路中獲得采樣
電壓并實(shí)現(xiàn)電壓比較，通過邏輯運(yùn)算向功率開關(guān)提供控制信號(hào)的電路
模塊；
功率開關(guān)，它是4艮據(jù)帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路所提供的控制 信號(hào)，來確定電源與負(fù)載導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)模塊。
進(jìn)一步，本發(fā)明所描述的自持保護(hù)電路還包括有如下技術(shù)要點(diǎn)所述的采樣電路中的采樣電阻，和電源、負(fù)載之間串聯(lián)連接，用 以實(shí)現(xiàn)電流采樣。
所述的采樣電路中的采樣電阻，和電源、負(fù)栽之間并聯(lián)連接，用 以實(shí)現(xiàn)電壓采樣。
所述的采樣電路中設(shè)置有電流互感器，和電源、負(fù)載之間串聯(lián)連 接，用以實(shí)現(xiàn)電流采樣。
所述的功率開關(guān)，是M0S管、三極管、繼電器、可控硅、IGBT 中的其中之一。
所述的帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路，其中的邏輯門器件部分， 采用與門、或門、或非門、異或門、同或門、與非門中的其中之一。
一種基于門電路的自持保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該方法 包括如下步驟
步驟l，初始階段電路閉合，采樣電路的采樣電壓處于帶施密特 觸發(fā)器的邏輯門電路的第一閾值空間；
步驟2，當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)短路或過壓時(shí)，釆樣電路的采樣電壓處于與 步驟l中帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路的第二閾值空間；
步驟3，當(dāng)前一步驟中由采樣電路獲得的電位信號(hào)傳輸?shù)綆┟?特觸發(fā)器的邏輯門電路時(shí)，施密特觸發(fā)器對(duì)此電位信號(hào)進(jìn)行了遲滯比 較，由門電路邏輯運(yùn)算獲得控制信號(hào)；
步驟4，前一步驟中的比較結(jié)果傳輸?shù)焦β书_關(guān)中，使得功率開 關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)；
步驟5,功率開關(guān)處于斷開狀態(tài)后，采樣電路的采樣電壓處于與 步驟l一樣的電位狀態(tài)，帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路自持，功率開 關(guān)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。
進(jìn)一步，所述的方法還包括如下技術(shù)特征 所述的釆樣電路中其釆樣方式釆用下述三者中的一種或多種， A，其中的采樣電阻和電源、負(fù)載之間串聯(lián)連接，用以實(shí)現(xiàn)電流采
樣，
B，其中的采樣電阻和電源、負(fù)載之間并聯(lián)連接，用以實(shí)現(xiàn)電壓采樣，
c，在所述的采樣電路中設(shè)置有電流互感器，和電源、負(fù)栽之間
串聯(lián)連接，用以實(shí)現(xiàn)電流采樣。
所述的功率開關(guān)，是M0S管、三極管、繼電器、可控硅、IGBT 中的其中之一。
所述的帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路，其中的邏輯門器件部分， 采用與門、或門、或非門、異或門、同或門、與非門中的其中之一。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過在本發(fā)明中設(shè)置帶施密特觸發(fā)器的邏輯 門電路，可以有效地減少比較器和參考電壓等常規(guī)過流、過壓保護(hù)電 路的必備部件，在節(jié)約成本的同時(shí)，也使得過流、過壓保護(hù)電路的響 應(yīng)時(shí)間更短、功耗更低，性能更為穩(wěn)定。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。 圖l是當(dāng)前已有的自持性電流保護(hù)電路的電路圖。 圖2是本發(fā)明所述的一種基于門電路的自持保護(hù)電路的電路圖。 圖3是本發(fā)明中的帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路進(jìn)行遲滯比較 的示意圖。
圖4是本發(fā)明中的所述的一種基于門電路的自持保護(hù)電路的電 路圖，為另一實(shí)施例。
圖5是本發(fā)明中的所述的一種基于門電路的自持保護(hù)電路的電 路圖的實(shí)現(xiàn)方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖中的數(shù)字標(biāo)號(hào)說明
100-自持保護(hù)電路;200-電源；300-功率開關(guān)；400-負(fù)載;500-采樣電路；600-帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路。
本發(fā)明所提供的基于帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路的自持保護(hù) 電路及其實(shí)現(xiàn)方法，它能夠比當(dāng)前已有的技術(shù)方案，更為簡(jiǎn)單、成本
更為低廉地實(shí)現(xiàn)電路的自持保護(hù)功能，應(yīng)用前景非常廣闊。參附圖2或附圖4所示，本發(fā)明中所述的基于帶施密特觸發(fā)器的 邏輯門電路的自持保護(hù)電路，在本發(fā)明中簡(jiǎn)稱為自持保護(hù)電路IOO。 該自持保護(hù)電路IOO包括且"僅包括"
采樣電路500，它是用于采集電源輸出的電流或電壓信息的電路 模塊；
帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600,它是用于從采樣電路500中 獲得采樣電壓并實(shí)現(xiàn)電壓比較，通過邏輯運(yùn)算向功率開關(guān)提供控制信 號(hào)的電路模塊；
功率開關(guān)300，它是根據(jù)帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600所提 供的控制信號(hào)，來確定電源與負(fù)載導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)模塊。
本發(fā)明的核心，就在于前述的"僅包括"上。我們通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新， 以更少的元件實(shí)現(xiàn)了電路的自持保護(hù)功能。我們的這種新結(jié)構(gòu)，不象 以往產(chǎn)品那樣，必須設(shè)置比較器，以及與比較器相配套的參考電壓。
該發(fā)明中，帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600直接從采樣電路 500處獲得電源的電壓信息，然后，將運(yùn)算后的控制信號(hào)傳輸?shù)焦β?開關(guān)300中，從而決定功率開關(guān)300的閉合及斷開狀態(tài)，并可以維持 改變后的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電路的自持保護(hù)功能。
總的來說，該自持保護(hù)電路10 0還包括有如下技術(shù)要點(diǎn) 所述采樣電路500中設(shè)置的采樣電路，和電源200、負(fù)載400之
間可以串聯(lián)連接，用以實(shí)現(xiàn)電流釆樣。在圖2中所設(shè)置采樣電路500,
其采樣電阻就是按這種結(jié)構(gòu)設(shè)置的。
所述采樣電路500中的采樣電阻，和電源200、負(fù)載400之間并 聯(lián)連接，用以實(shí)現(xiàn)電壓采樣。在圖4中所設(shè)置采樣電路500，其采樣 電阻就是按這種結(jié)構(gòu)設(shè)置的。
另外，在所述的采樣電路500中還可以設(shè)置電流互感器，該電路 互感器和電源200、負(fù)載400之間串聯(lián)連接，通過電流的互感原理獲 得電流樣本，從而實(shí)現(xiàn)電流采樣。前面所述的功率開關(guān)300,用以接收帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電 路600所產(chǎn)生的控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)關(guān)斷功能，其具體結(jié)構(gòu)是不限定的。 作為典型的實(shí)施例，可采用M0S管、三極管、繼電器、可控硅中的其 中之一來實(shí)現(xiàn)。另外，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，通常還有其它因素需要 考慮在內(nèi)，主要還包括耐壓性能，即能夠承受電壓峰值，以及響應(yīng)時(shí) 間等；而具體實(shí)施時(shí)，在充分考慮到性能的同時(shí)，再選擇成本更合適 的功率開關(guān)300。
前面所述的帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600，只要能夠?qū)Σ蓸?電路500的采樣結(jié)果進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并能將發(fā)出的控制信號(hào)來控制功 率開關(guān)300就可以了，具體結(jié)構(gòu)是不限定的。而其中的邏輯門器件部 分，就有豐富的選擇，比如，采用與門、或門、或非門、異或門、同 或門、與非門中的其中之一，都是可以的；具體實(shí)施時(shí)，根據(jù)應(yīng)用的 電路情況做選擇就可以了 。
前面所述的基于帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路的過流自持保護(hù) 電路IOO,還有配套的實(shí)現(xiàn)方法，利用該方法，其自持保護(hù)功能就可 以得到良好的實(shí)現(xiàn)。該方法包括如下步驟
步驟l,初始階段電路閉合，采樣電路500的采樣電壓處于帶施 密特觸發(fā)器的邏輯門電路600的第一閾值空間。
也就是說，在開始的時(shí)候，整個(gè)電路都是閉合的，功率開關(guān)300 是導(dǎo)通的。
作為舉例，可參照?qǐng)D3,此時(shí)帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600 所獲得的采樣電壓，處于0~2伏之間；該區(qū)間也是帶施密特觸發(fā)器 的邏輯門電路600的第一閾值空間。
步驟2，當(dāng)負(fù)載400出現(xiàn)短路時(shí)，采樣電路的采樣電壓處于與步 驟1中帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600的第二閾值空間。
作為舉例，參照?qǐng)D3所示，此時(shí)帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路 600所獲得的采樣電壓，處于大于2伏的電壓閾值區(qū)間；或者，電壓 下降至1-2伏之間，帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600具有自持功 能；該區(qū)間，是帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600的第二閾值空間。帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600的第一閾值空間和第二閾值 空間，分別處于高電位狀態(tài)或低電位狀態(tài)兩者其一。
步驟3，當(dāng)前一步驟中由采樣電路500獲得的電位信號(hào)傳輸?shù)綆?施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600時(shí)，施密特觸發(fā)器對(duì)此電位信號(hào)進(jìn)行 了遲滯比較，由門電路邏輯運(yùn)算獲得控制信號(hào)。
步驟4，前一步驟中的比較結(jié)果傳輸?shù)焦β书_關(guān)300中，使得功 率開關(guān)300轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。
步驟5，功率開關(guān)處于斷開狀態(tài)后，采樣電路的采樣電壓處于與 步驟l一樣的電位狀態(tài)，帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路自持，功率開 關(guān)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。
比如，參圖2和圖3所示，當(dāng)帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600 處于0~2伏的第一閾值空間時(shí)，帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600 所發(fā)出的控制信號(hào)，使功率開關(guān)300處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)帶施密特觸發(fā) 器的邏輯門電路600所接收的電壓信號(hào)處于前述的第二閾值區(qū)間時(shí)， 帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路600所發(fā)出的控制信號(hào)，使功率開關(guān) 300持續(xù)處于斷開狀態(tài)。而電路斷開后，沒有電流流通，電壓回至低 電位狀態(tài)，保持自持。
在所述的方法中，采樣電路中其采樣方式，與前述的方式一致。
在所述的方法中，功率開關(guān)300,如前所述，采用MOS管、三極 管、繼電器、可控硅中的其中之一即可。
在所述的方法中，帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路，其中的邏輯門 器件部分，釆用與門、或門、或非門、異或門、同或門、與非門中的 其中之一。
以上是對(duì)本發(fā)明的描述而非限制，基于本發(fā)明思想的其它實(shí)施 例，亦均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1. 一種基于門電路的自持保護(hù)電路，其特征在于該電路包括有采樣電路，它是用于采集電源輸出電流或電壓的電路模塊；帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路，它是用于從采樣電路中獲得采樣電壓并實(shí)現(xiàn)電壓比較，通過邏輯運(yùn)算向功率開關(guān)提供控制信號(hào)的電路模塊；功率開關(guān)，它是根據(jù)帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路所提供的控制信號(hào)，來確定電源與負(fù)載導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于門電路的自持保護(hù)電路，其特征在 于所述的采樣電路中的采樣電阻，和電源、負(fù)載之間串聯(lián)連接，用 以實(shí)現(xiàn)電流采樣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于門電路的自持保護(hù)電路，其特征在 于所述的釆樣電路中的采樣電阻，和電源、負(fù)載之間并聯(lián)連接，用 以實(shí)現(xiàn)電壓采樣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于門電路的自持保護(hù)電路，其特征在 于所述的采樣電路中設(shè)置有電流互感器，和電源、負(fù)載之間串聯(lián)連 接，用以實(shí)現(xiàn)電流采樣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于門電路的自持保護(hù)電路，其特征在 于所述的功率開關(guān)，是M0S管、三極管、繼電器、可控硅、IGBT 中的其中之一。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于門電路的自持保護(hù)電路，其特征在 于所述的帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路，其中的邏輯門器件部分， 采用與門、或門、或非門、異或門、同或門、與非門中的其中之一。
7. —種基于門電路的自持保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該方 法包括如下步驟步驟l,初始階段電路閉合，采樣電路的釆樣電壓處于帶施密特 觸發(fā)器的邏輯門電路的第一閾值空間；步驟2,當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)短路或過壓時(shí)，釆樣電路的采樣電壓處于與 步驟l中帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路的第二閾值空間；步驟3，當(dāng)前一步驟中由采樣電路獲得的電位信號(hào)傳輸?shù)綆┟?特觸發(fā)器的邏輯門電路時(shí)，施密特觸發(fā)器對(duì)此電位信號(hào)進(jìn)行了遲滯比 較，由門電路邏輯運(yùn)算獲得控制信號(hào)；步驟4,前一步驟中的比較結(jié)果傳輸?shù)焦β书_關(guān)中，使得功率開 關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)；步驟5,功率開關(guān)處于斷開狀態(tài)后，采樣電路的采樣電壓處于與 步驟l一樣的電位狀態(tài)，帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路自持，功率開 關(guān)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于門電路的自持保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)方 法，其特征在于所述的采樣電路中其采樣方式采用下述三者中的一 種或多種，A，其中的采樣電阻和電源、負(fù)載之間串聯(lián)連接，用以實(shí)現(xiàn)電流采樣，B, 其中的采樣電阻和電源、負(fù)載之間并聯(lián)連接，用以實(shí)現(xiàn)電壓采樣，C, 在所述的采樣電路中設(shè)置有電流互感器，和電源、負(fù)載之間 串聯(lián)連接，用以實(shí)現(xiàn)電流采樣。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于門電路的自持保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)方 法，其特征在于所述的功率開關(guān)，是M0S管、三極管、繼電器、可 控硅、IGBT中的其中之一。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于門電路的自持保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)方 法，其特征在于所述的帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路，其中的邏輯門器件部分，釆用與門、或門、或非門、異或門、同或門、與非門中 的其中之一。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于門電路的自持保護(hù)電路及其實(shí)現(xiàn)方法，屬于電子設(shè)備領(lǐng)域。該自持保護(hù)電路包括且僅包括采樣電路，它是用于采集電源輸出信息的電路模塊；帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路，它是用于從采樣電路中獲得采樣電壓并實(shí)現(xiàn)電壓比較，通過邏輯運(yùn)算向功率開關(guān)提供控制信號(hào)的電路模塊；功率開關(guān)，它是根據(jù)帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路所提供的控制信號(hào)，來確定電源與負(fù)載導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)模塊。本發(fā)明通過設(shè)置帶施密特觸發(fā)器的邏輯門電路，可以有效地減少比較器和參考電壓等常規(guī)過流、過壓保護(hù)電路的必備部件，在節(jié)約成本的同時(shí)，也使得過流、過壓保護(hù)電路的響應(yīng)時(shí)間更短、功耗更低，性能更為穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H03K17/94GK101447783SQ20081020433
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者劉榮鑫, 奕 宋, 郭兆斌 申請(qǐng)人:上海復(fù)展照明科技有限公司