[實用新型]短路/過流保護控制器

有效

• 申請號: 201220122023.6
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN202633893U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 楊瑩;陸玉芳;黃敏
• 申請（專利權）人: 桂林航天電子有限公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

(一)技術領域

本實用新型涉及電路中過流保護技術領域，具體為一種短路/過流保護控制器。

(二)背景技術

電路發生故障時，可能會產生短路，瞬間工作電流趨于無窮大；或者可能電流值迅速增加超過設定的允許值，即產生過流。在短路或過流時為保護負載和電源，需要立即切斷電路，所以設計了短路/過流保護器。目前普遍應用的短路/過流保護產品主要有熔斷器、斷路器和基于微處理器的過流保護模塊。熔斷器在通過的電流大于一定值時立即熔斷，起到保護作用時熔絲被短路電流或過流燒毀，無法重復使用，需更換熔絲、電路才能重新接通。斷路器為機械結構，因為是由運動部件實現斷路，電路斷開使電路得到保護的時間較長，保護電流也不能隨意設置，且環境指標較低。電子式的過流保護產品大多數是以單片機或微處理器為控制核心，利用專門編制的微處理器軟件的邏輯控制模塊來控制后級開關電路的開/關，實現電路的短路/過流保護。基于微處理器的過流保護產品可以用軟件實現任意設置過流保護電流，并且能重復使用，但由于其核心為微處理器，依靠編制的軟件實現短路/過流保護，因此可靠性較低，且成本較高。

(三)實用新型內容

本實用新型的目的是設計一種短路/過流保護控制器，本控制器為純硬件電路，包括電流采集模塊、過流判斷鎖存模塊和開關電路模塊，本控制器串聯在被保護電路中，實時監測被保護電路中的電流情況，當被保護電路發生短路/過流時及時切斷被保護電路連接，有效保護被保護電路負載和電源的安全。

本實用新型設計的短路/過流保護控制器，包括電流采集模塊、過流判斷鎖存模塊和開關電路模塊。

電流采集模塊用于采集被保護電路工作回路中的電流值，并將該電流值線性轉化為規定電壓范圍內的電壓值。電流采集模塊包括霍爾電流傳感器和外圍匹配電阻電容構成的RC回路，霍爾電流傳感器的檢測線圈接在被保護電路中，其輸出經RC回路接入過流判斷鎖存模塊。

開關電路模塊用于具體執行接通或關斷被保護電路，開關電路模塊為標準的繼電器或接觸器電路，可根據負載的類型選擇不同的繼電器或接觸器電路。開關電路模塊串聯在被保護電路的工作回路中，過流判斷鎖存模塊的輸出接入開關電路模塊，控制其繼電器或接觸器的接通或者斷開。

當開關電路模塊的繼電器為固體繼電器，即開關電路模塊為依次連接的驅動電路、變壓器、整流濾波穩壓電路和功率開關管，開關控制電路的輸出接入驅動電路，功率開關管接在被保護電路中。

當開關電路模塊的繼電器或者接觸器為電磁繼電器或者電磁接觸器，則根據負載特性直接選用相應的電磁繼電器或電磁接觸器，并配有電磁驅動電路與電磁繼電器或電磁接觸器連接，開關控制電路的輸出接入電磁驅動電路，電磁繼電器或電磁接觸器的輸出觸點接在被保護電路中。

過流判斷鎖存模塊的主要功能為判斷電流采集模塊所采集的負載輸出電流的電壓信號，將該電壓信號值與預置的保護電流值換算得到的相應的保護電壓值相比較，當超過預置的保護電流值對應的電壓值時，該模塊的輸出信號控制開關電路模塊關斷，且在負載的輸出電流恢復到正常值時，該模塊仍鎖存關斷信號的輸出狀態，保持開關電路模塊關斷。

過流判斷鎖存模塊包括過流判斷狀態鎖存電路和開關控制電路。過流判斷狀態鎖存電路為電壓比較器及外圍的匹配電阻，開關控制電路為開關器件，所述開關器件為場效應管、或三極管開關、或光耦開關。電流采集模塊的輸出端接入電壓比較器的負電壓比較輸入端，電壓比較器輸出端接入開關控制電路的開關器件，該開關器件接入開關電路模塊的繼電器或接觸器電路，接通或者關斷繼電器或接觸器；同時電壓比較器輸出端還經反饋電阻連接電壓比較器的正電壓比較輸入端。

過流判斷鎖存模塊中還有輔助供電電路，輔助供電電路與電源連接，將電源電壓轉換為本控制器內各器件的工作電壓，分別接入電流采集模塊、過流判斷鎖存模塊和開關電路模塊。

本控制器上電初始瞬間，由于電流采集模塊存在RC充電回路，其輸出到過流判斷鎖存模塊電壓比較器的負電壓比較輸入端的電壓較低，該電壓值低于正電壓比較輸入端電壓，此時電壓比較器輸出為高電平控制開關控制電路的開關器件導通，接通開關電路模塊的繼電器或接觸器電路，從而接通被保護電路。當被保護電路出現短路或過流時，電流采集模塊采集到的電流變大，因此電流采集模塊輸出到電壓比較器負電壓比較輸入端的電壓變大，當該電壓值大于電壓比較器正電壓比較輸入端的預置電壓值時，電壓比較器輸出為低電平控制開關器件關斷開關電路模塊的繼電器或接觸器電路，從而開關電路模塊的繼電器或接觸器關斷被保護電路，實現了短路/過流保護的目的。