過流過壓保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種過流過壓保護(hù)電路，用于連接在直流電源和負(fù)載之間，所述過流過壓保護(hù)電路包括一開關(guān)管、一采樣電路及一控制電路，所述開關(guān)管和采樣電路依次連接于過流過壓保護(hù)電路的輸入端和輸出端之間，所述輸入端用于與直流電源相連，所述輸出端用于與負(fù)載相連，所述控制電路同時與過流過壓保護(hù)電路的輸入端、采樣電路及開關(guān)管相連，用于根據(jù)輸入端的輸入電壓來控制開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷，且通過采樣電路檢測到的電流來控制開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷。本實用新型過流過壓保護(hù)電路通過設(shè)置一開關(guān)管來控制直流電源和負(fù)載之間的連接，當(dāng)直流電源輸出高電壓或大電流時，開關(guān)管將會處于半導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)，從而可避免負(fù)載承受高電壓和大電流，很好地保護(hù)了負(fù)載。
【專利說明】過流過壓保護(hù)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電路【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地涉及一種過流過壓保護(hù)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]直流電源，是一種可提供直流電壓輸出的電源裝置，通常用于為負(fù)載例如各類電子設(shè)備供電。在直流電源啟動瞬間或是在運行中容易出現(xiàn)過大電壓，且由于負(fù)載短路或是過載等原因而容易產(chǎn)生過大的電流，從而導(dǎo)致電路存在安全隱患且容易對電子設(shè)備造成損害。針對上述問題，通常會在電源電路中增設(shè)一過流過壓保護(hù)電路以提高電路的安全性能。
[0003]現(xiàn)有的直流電源過流過壓保護(hù)電路通常是在電路的輸出端增加一檢流電阻，當(dāng)輸出電流過大時，經(jīng)過檢流電阻的電壓升高，檢流電阻兩端的電壓反饋到電源控制端(電源內(nèi)部的控制器)，控制端檢測到異常信號而關(guān)斷控制，使輸出關(guān)斷；當(dāng)輸出被關(guān)斷后，控制端檢測到的信號則恢復(fù)正常，控制端將會控制電路繼續(xù)工作，而一旦電路恢復(fù)工作，則又會檢測到異常信號，再次使得輸出關(guān)斷，如此反復(fù)。該方案雖然可避免輸出端的電子設(shè)備長時間工作在過流過壓狀態(tài)，但卻無法使得電路出現(xiàn)過流過壓情況時將電源輸入端與輸出端完全斷開，因此使得輸出端仍然需反復(fù)承受短時間的大電流與高電壓，導(dǎo)致連接在輸出端的電子設(shè)備容易被損壞，因此，現(xiàn)有的過流過壓保護(hù)電路并不能真正起到保護(hù)作用。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可避免負(fù)載承受高電壓和大電流的過流過壓保護(hù)電路。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種過流過壓保護(hù)電路，用于連接在直流電源和負(fù)載之間，所述過流過壓保護(hù)電路包括一開關(guān)管、一采樣電路及一控制電路，所述開關(guān)管和采樣電路依次連接于過流過壓保護(hù)電路的輸入端和輸出端之間，所述輸入端用于與直流電源相連，所述輸出端用于與負(fù)載相連，所述控制電路同時與過流過壓保護(hù)電路的輸入端、采樣電路及開關(guān)管相連，用于根據(jù)輸入端的輸入電壓來控制開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷，且通過采樣電路檢測到的電流來控制開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷。
[0006]其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述控制電路包括第一調(diào)節(jié)電路、第二調(diào)節(jié)電路、第一比較電路及第二比較電路，其中，所述第一調(diào)節(jié)電路用于匹配電路的過流點，其輸入端連接至采樣電路，其輸出端連接至第一比較電路，所述第一比較電路的輸出端連接至第二調(diào)節(jié)電路；所述第二調(diào)節(jié)電路用于匹配電路的過壓點，其輸入端連接至過流過壓保護(hù)電路的輸入端，其輸出端連接至第二比較電路，所述第二比較電路的輸出端連接至開關(guān)管的控制端以控制開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷。
[0007]其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述采樣電路包括第五電阻，該第五電阻一端與開關(guān)管的輸出端相連，另一端與過流過壓保護(hù)電路的輸出端相連。
[0008]其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述第一調(diào)節(jié)電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻及第四電阻；所述第一電阻一端與過流過壓保護(hù)電路的輸出端相連，另一端與第四電阻的一端相連，所述第四電阻的另一端接地；所述第二電阻一端與開關(guān)管的輸出端相連，另一端與第三電阻的一端相連，所述第三電阻的另一端接地；所述第一比較電路包括第一運算放大器，該第一運算放大器的同相輸入端連接在第二電阻和第三電阻之間，其反向輸入端連接在第一電阻和第四電阻之間，其輸出端連接至所述第二調(diào)節(jié)電路。
[0009]其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述第二調(diào)節(jié)電路包括穩(wěn)壓管、第六電阻、第七電阻、第八電阻及第九電阻，所述穩(wěn)壓管的負(fù)極與過流過壓保護(hù)電路的輸入端相連，其正極與第八電阻的一端相連，所述第八電阻的另一端與第六電阻的一端相連，所述第六電阻的另一端與第一運算放大器的輸出端相連；所述第七電阻一端與過流過壓保護(hù)電路的輸入端相連，另一端與第九電阻的一端相連，所述第九電阻的另一端接地；所述第二比較電路包括第二運算放大器，該第二運算放大器的同相輸入端連接在第六電阻和第八電阻之間，其反向輸入端連接在第七電阻和第九電阻之間，其輸出端連接至開關(guān)管的控制端。
[0010]其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述過流過壓保護(hù)電路還包括第十電阻，該第十電阻連接在所述第二比較電路的輸出端與開關(guān)管的控制端之間。
[0011]其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述開關(guān)管為P型M0S管，該P型M0S管的漏極作為開關(guān)管的輸入端，其源極作為開關(guān)管的輸出端，其柵極作為開關(guān)管的控制端。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型過流過壓保護(hù)電路通過設(shè)置一開關(guān)管來控制直流電源和負(fù)載之間的連接；當(dāng)保護(hù)電路的輸入端有高電壓輸入時，控制電路控制開關(guān)管斷開，使得保護(hù)電路的輸入端與輸出端之間完全斷開，該高電壓輸入不會傳輸?shù)奖Ｗo(hù)電路的輸出端，從而避免負(fù)載承受高電壓；當(dāng)保護(hù)電路的輸入端有大電流輸入時，控制電路可根據(jù)采樣電路檢測到該大電流，進(jìn)而控制開關(guān)管斷開，由于開關(guān)管的斷開，采樣電路檢測結(jié)果發(fā)生變化，使得控制電路控制開關(guān)管導(dǎo)通，在經(jīng)過快速的多次斷開和導(dǎo)通后開關(guān)管最后進(jìn)入半導(dǎo)通的工作狀態(tài)，使得流向保護(hù)電路的輸出端的電流不會很大，從而保護(hù)了負(fù)載。
[0013]通過以下的描述并結(jié)合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實用新型的實施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型過流過壓保護(hù)電路的方框原理圖；
[0015]圖2是本實用新型過流過壓保護(hù)電路一具體實施例的方框原理圖；
[0016]圖3是圖2所示過流過壓保護(hù)電路的電路圖。

【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，附圖中類似的組件標(biāo)號代表類似的組件。顯然，以下將描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0018]本實用新型的過流過壓保護(hù)電路用于連接在直流電源和負(fù)載之間，當(dāng)直流電源輸出高電壓或大電流時，該保護(hù)電路將會斷開直流電源與負(fù)載之間的連接，從而可避免負(fù)載承受高電壓和大電流，很好地保護(hù)了負(fù)載。
[0019]參照圖1，本實用新型過流過壓保護(hù)電路10包括開關(guān)管11、采樣電路12及控制電路13，所述開關(guān)管11和采樣電路12依次連接于保護(hù)電路的輸入端14和輸出端15之間，其中，輸入端14用于與直流電源相連，輸出端15用于與負(fù)載相連，所述控制電路13同時與保護(hù)電路的輸入端14、采樣電路12及開關(guān)管11相連，用于根據(jù)保護(hù)電路的輸入電壓來控制開關(guān)管11的導(dǎo)通和關(guān)斷，且通過采樣電路12檢測到的電流來控制開關(guān)管11的導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0020]參照圖2，在某些實施例，例如本實施例中，控制電路13包括第一調(diào)節(jié)電路131、第二調(diào)節(jié)電路132、第一比較電路133及第二比較電路134。其中，所述第一調(diào)節(jié)電路131的輸入端連接至所述采樣電路12，其輸出端連接至第一比較電路133，所述第一比較電路133的輸出端連接至第二調(diào)節(jié)電路132 ;所述第二調(diào)節(jié)電路132的輸入端連接至保護(hù)電路的輸入端14，其輸出端連接至第二比較電路134，所述第二比較電路134的輸出端連接至開關(guān)管11的控制端以控制開關(guān)管11導(dǎo)通或關(guān)斷。基于上述電路設(shè)計，當(dāng)保護(hù)電路的輸入端14出現(xiàn)高電壓時，第二調(diào)節(jié)電路132將改變第二比較電路134的輸入信號，使得第二比較電路134改變輸出信號，從而控制開關(guān)管11關(guān)斷；當(dāng)保護(hù)電路的輸入端14出現(xiàn)大電流時，由采樣電路12檢測到的電流反饋到第一調(diào)節(jié)電路131，由第一調(diào)節(jié)電路131控制第一比較電路133的輸出，而第一比較電路133的輸出將進(jìn)一步影響第二調(diào)節(jié)電路132的輸出，從而使得第二比較電路134可控制開關(guān)管11關(guān)斷。
[0021]參照圖3，在某些實施例，例如本實施例中，所述開關(guān)管11為P型M0S管，該P型M0S管的漏極D作為開關(guān)管11的輸入端，其與保護(hù)電路的輸入端14 (IN)相連，M0S管Q1的源極S作為開關(guān)管11的輸出端，其與采樣電路12的輸入端相連，M0S管Q1的柵極G作為開關(guān)管11的控制端，其與控制電路13的輸出端相連。
[0022]在某些實施例，例如本實施例中，米樣電路12包括第五電阻R5,該第五電阻R5作為檢流電阻，其一端與開關(guān)管11的輸出端(M0S管Q1的源極S)相連，另一端與保護(hù)電路的輸出端15 (OUT)相連。
[0023]在某些實施例，例如本實施例中，第一調(diào)節(jié)電路131包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3及第四電阻R4。具體地，所述第一電阻R1 —端與保護(hù)電路的輸出端OUT相連，另一端與第四電阻R4的一端相連，所述第四電阻R4的另一端接地；所述第二電阻R2 —端與開關(guān)管11的輸出端(M0S管Q1的源極S)相連，另一端與第三電阻R3的一端相連，所述第三電阻R3的另一端接地。第一比較電路133包括第一運算放大器U1，該第一運算放大器U1的同相輸入端連接在第二電阻R2和第三電阻R3之間，其反向輸入端連接在第一電阻R1和第四電阻R4之間，其輸出端連接至所述第二調(diào)節(jié)電路132。
[0024]在某些實施例，例如本實施例中，所述第二調(diào)節(jié)電路132包括穩(wěn)壓管Z1、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8及第九電阻R9，所述穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極與保護(hù)電路的輸入端14相連，其正極與第八電阻R8的一端相連，所述第八電阻R8的另一端與第六電阻R6的一端相連，所述第六電阻R6的另一端與第一運算放大器U1的輸出端相連；所述第七電阻R7 —端與保護(hù)電路的輸入端14相連，另一端與第九電阻R9的一端相連，所述第九電阻R9的另一端接地。所述第二比較電路134包括第二運算放大器U2，該第二運算放大器U2的同相輸入端連接在第六電阻R6和第八電阻R8之間，其反向輸入端連接在第七電阻R7和第九電阻R9之間，其輸出端連接至開關(guān)管11的控制端(M0S管Q1的柵極G)。
[0025]在本實施例的控制電路13中，第一調(diào)節(jié)電路131和第二調(diào)節(jié)電路132利用電阻的分壓作用來匹配電路的過流點；同時，第二調(diào)節(jié)電路132利用穩(wěn)壓管Z1的反向擊穿及電阻的分壓作用來匹配電路的過壓點。
[0026]在某些實施例，例如本實施例中，過流過壓保護(hù)電路10還包括第十電阻R10，該第十電阻R10連接在第二運算放大器U2的輸出端與M0S管Q1的柵極G之間以提供限流作用。
[0027]繼續(xù)參照圖3，下面詳細(xì)說明本實施例過流過壓保護(hù)電路10的工作原理。
[0028]正常輸入:當(dāng)保護(hù)電路10的輸入端IN有正常信號輸入時，信號流過M0S管Q1，再流過檢流電阻R5直到保護(hù)電路10的輸出端0UT，處于該正常輸出時，由于檢流電阻R5兩端的電壓差不會很大，此時，第一運算放大器U1的反向輸入端(1腳)的電壓高于其同相輸入端(2腳)的電壓，則第一運算放大器U1的輸出端(3腳)輸出低電平，這時第二運算放大器U2的同相輸入端(2腳)也相應(yīng)地為低電平，由于第二運算放大器U2的反向輸入端(1腳)也為低電平，則第二運算放大器U2的輸出端(3腳)輸出低電平，從而驅(qū)使M0S管Q1為導(dǎo)通狀態(tài)。
[0029]過流輸入:當(dāng)保護(hù)電路10的輸入端IN有大電流輸入時，流過檢流電阻R5兩端的電壓差會相應(yīng)的升高，導(dǎo)致第一運算放大器U1的同相輸入端(2腳)的電壓高于其反向輸入端(1腳)的電壓，則第一運算放大器U1的輸出端(3腳)輸出高電平，相應(yīng)地，第二運算放大器U2的同相輸入端(2腳)輸出高電平，導(dǎo)致第二運算放大器U2的輸出端(3腳)輸出為高電平，則M0S管Q1轉(zhuǎn)為關(guān)斷狀態(tài)；在M0S管Q1被關(guān)斷后，會使得檢流電阻R5兩端不產(chǎn)生電壓差，第一運算放大器U1的反向輸入端(1腳)的電壓高于其同相輸入端(2腳)的電壓，從而使得M0S管Q1轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)；在進(jìn)行極其短時間內(nèi)的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)的切換后，M0S管Q1將最終處于半導(dǎo)通的狀態(tài)(介于導(dǎo)通和關(guān)斷之間的一種狀態(tài))，保護(hù)電路10穩(wěn)定在該小電流工作狀態(tài)。
[0030]過壓輸入:當(dāng)保護(hù)電路10的輸入端IN有高電壓輸入且該高電壓高于穩(wěn)壓管Z1的反向電壓時，穩(wěn)壓管Z1被反向擊穿，則穩(wěn)壓管Z1的導(dǎo)通使第二運算放大器U2的同相輸入端(2腳)為高電平，導(dǎo)致第二運算放大器U2的輸出端(3腳)輸出為高電平，則M0S管Q1為關(guān)斷狀態(tài)。
[0031]如上所述，本實用新型過流過壓保護(hù)電路通過設(shè)置一開關(guān)管來控制直流電源和負(fù)載之間的連接；當(dāng)保護(hù)電路的輸入端有高電壓輸入時，控制電路控制開關(guān)管斷開，使得保護(hù)電路的輸入端與輸出端之間完全斷開，該高電壓輸入不會傳輸?shù)奖Ｗo(hù)電路的輸出端，從而避免負(fù)載承受高電壓；當(dāng)保護(hù)電路的輸入端有大電流輸入時，控制電路可根據(jù)采樣電路檢測到該大電流，進(jìn)而控制開關(guān)管斷開，由于開關(guān)管的斷開，采樣電路檢測結(jié)果發(fā)生變化，使得控制電路控制開關(guān)管導(dǎo)通，在經(jīng)過快速的多次斷開和導(dǎo)通后開關(guān)管最后進(jìn)入半導(dǎo)通的工作狀態(tài)，使得流向保護(hù)電路的輸出端的電流不會很大，從而保護(hù)了負(fù)載。
[0032]以上結(jié)合較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了描述，但本實用新型并不局限于以上揭示的實施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本實用新型的本質(zhì)進(jìn)行的修改。
【權(quán)利要求】
1.一種過流過壓保護(hù)電路，用于連接在直流電源和負(fù)載之間，其特征在于:所述過流過壓保護(hù)電路包括一開關(guān)管、一采樣電路及一控制電路，所述開關(guān)管和采樣電路依次連接于過流過壓保護(hù)電路的輸入端和輸出端之間，所述輸入端用于與直流電源相連，所述輸出端用于與負(fù)載相連， 所述控制電路同時與過流過壓保護(hù)電路的輸入端、采樣電路及開關(guān)管相連，用于根據(jù)輸入端的輸入電壓來控制開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷，且通過采樣電路檢測到的電流來控制開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過流過壓保護(hù)電路，其特征在于:所述控制電路包括第一調(diào)節(jié)電路、第二調(diào)節(jié)電路、第一比較電路及第二比較電路，其中， 所述第一調(diào)節(jié)電路用于匹配電路的過流點，其輸入端連接至采樣電路，其輸出端連接至第一比較電路，所述第一比較電路的輸出端連接至第二調(diào)節(jié)電路； 所述第二調(diào)節(jié)電路用于匹配電路的過壓點，其輸入端連接至過流過壓保護(hù)電路的輸入端，其輸出端連接至第二比較電路，所述第二比較電路的輸出端連接至開關(guān)管的控制端以控制開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過流過壓保護(hù)電路，其特征在于:所述采樣電路包括第五電阻，該第五電阻一端與開關(guān)管的輸出端相連，另一端與過流過壓保護(hù)電路的輸出端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的過流過壓保護(hù)電路，其特征在于: 所述第一調(diào)節(jié)電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻及第四電阻；所述第一電阻一端與過流過壓保護(hù)電路的輸出端相連，另一端與第四電阻的一端相連，所述第四電阻的另一端接地；所述第二電阻一端與開關(guān)管的輸出端相連，另一端與第三電阻的一端相連，所述第三電阻的另一端接地； 所述第一比較電路包括第一運算放大器，該第一運算放大器的同相輸入端連接在第二電阻和第三電阻之間，其反向輸入端連接在第一電阻和第四電阻之間，其輸出端連接至所述第二調(diào)節(jié)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過流過壓保護(hù)電路，其特征在于:所述第二調(diào)節(jié)電路包括穩(wěn)壓管、第六電阻、第七電阻、第八電阻及第九電阻，所述穩(wěn)壓管的負(fù)極與過流過壓保護(hù)電路的輸入端相連，其正極與第八電阻的一端相連，所述第八電阻的另一端與第六電阻的一端相連，所述第六電阻的另一端與第一運算放大器的輸出端相連；所述第七電阻一端與過流過壓保護(hù)電路的輸入端相連，另一端與第九電阻的一端相連，所述第九電阻的另一端接地； 所述第二比較電路包括第二運算放大器，該第二運算放大器的同相輸入端連接在第六電阻和第八電阻之間，其反向輸入端連接在第七電阻和第九電阻之間，其輸出端連接至開關(guān)管的控制端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的過流過壓保護(hù)電路，其特征在于:還包括第十電阻，該第十電阻連接在所述第二比較電路的輸出端與開關(guān)管的控制端之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的過流過壓保護(hù)電路，其特征在于:所述開關(guān)管為P型MOS管，該P型MOS管的漏極作為開關(guān)管的輸入端，其源極作為開關(guān)管的輸出端，其柵極作為開關(guān)管的控制端。
【文檔編號】H02H3/08GK204156500SQ201420583727
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】熊文 申請人:深圳市英威騰電氣股份有限公司