[發(fā)明專利]一種硬件過載或短路保護電路及DC電源供電電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310752672.3
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103701089A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃全安;王進丁;宋健
• 申請（專利權(quán)）人: 昌輝汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（黃山）有限公司
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標事務(wù)所(普通合伙) 44240
• 代理人: 楊大慶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電源保護技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種硬件過載或短路保護電路及DC電源供電電路。

背景技術(shù)

在自動控制領(lǐng)域中，控制器往往需要采集多個外部傳感器的信號，進行反饋控制。絕大部分傳感器是有源式的，即需要供電才能正常工作，這就需要控制器內(nèi)部設(shè)計有可為傳感器供電的電源系統(tǒng)電路。

如果外部傳感器和控制器內(nèi)部電路使用同一個電源模塊電路供電，則在外部傳感器發(fā)生故障或由于線束問題導(dǎo)致傳感器的供電正極和負極短路時，會使得控制器內(nèi)部電路也無法得到正常供電，從而使整個系統(tǒng)癱瘓。因此控制器內(nèi)部電路的供電和外部傳感器的供電必須分開設(shè)計，且各自具有過載和短路保護。

在本技術(shù)領(lǐng)域和相似領(lǐng)域中，目前主要是使用具有保護功能的集成電路芯片這種方法來解決這個問題，這種方法有以下缺點：（1）集成電路芯片價格較高；若控制器需要為多個傳感器進行相互獨立的供電，使用成本比較可觀；（2）每種型號的集成電路芯片的輸出電流能力是固定的，因此不同的傳感器應(yīng)用可能需要匹配不同型號的集成電路芯片，在設(shè)計應(yīng)用上受限。

另外也有使用軟件保護的方法，具體是通過單片機程序?qū)ω撦d電流進行檢測，然后根據(jù)檢測的結(jié)果進行電源的開關(guān)控制。這種方法首先需要設(shè)計精密的測流電路，設(shè)計成本較高，其次軟件保護的響應(yīng)時間不夠迅速，因此這種保護并不可靠。

還有在線路上使用PPTC自恢復(fù)保險或熔斷器的方法，這種方法雖然電路結(jié)構(gòu)最為簡單、成本最低，但響應(yīng)時間也較慢，保護不可靠，并且也不適合額定負載電流較小（如小于100mA）的電路應(yīng)用。

中國發(fā)明專利（專利申請?zhí)朇N201010216394.6）公開了一種過壓過流硬件保護電路，其中使用了反相比例電路來進行電流的檢測，這種電路在實際應(yīng)用中由于電阻的精度和運算放大器性能問題，在放大系數(shù)較小的時候誤差較大，可能會導(dǎo)致反復(fù)誤觸發(fā)，應(yīng)用有較大的局限性；另外該發(fā)明中除了使用比較器，還使用了門電路和光耦等器件對保護驅(qū)動信號進行鎖止避免振蕩，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種硬件過載或短路保護電路及DC電源供電電路，解決現(xiàn)有保護電路采用反相比例電路來進行電流的檢測，誤差大，容易反復(fù)誤觸發(fā)的問題，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之一是：提供一種硬件過載或短路保護電路，包括：設(shè)置在DC電源E與供電輸出端正極之間的用于控制電路通斷的開關(guān)電源輸出單元K；

限流輸出電阻R0，其設(shè)置在開關(guān)電源輸出單元K與供電輸出端正極之間的線路上；

保護單元P，其包括一個正反饋比較電路，其產(chǎn)生一個滯回比較區(qū)間，即第一比較電壓閾值和第二比較電壓閾值，所述的第一比較電壓閾值大于第二比較電壓閾值；

所述正反饋比較電路接收限流輸出電阻R0兩端的電壓，當限流輸出電阻R0兩端的電壓差大于第一比較電壓閾值時，保護單元P中的正反饋比較電路輸出切斷輸出保護信號至開關(guān)電源輸出單元K，切斷開關(guān)電源輸出單元K的輸出，從而保護整個電源系統(tǒng)；若限流輸出電阻R0兩端電壓差小于第二比較電壓閾值時，保護電路停止輸出保護信號，通過設(shè)定第二比較電壓閾值小于零，保護電流輸出的切斷輸出保護信號將會一直鎖止，直至故障排除后的下一次重新上電，才可恢復(fù)正常。

所述開關(guān)電源輸出單元K包括輸入端口4-1、接地端口4-2、輸出端口4-3、供電端口4-4，第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管Q2，第一開關(guān)管Q1接收輸入端口4-1的信號用以驅(qū)動第二開關(guān)管Q2，第二開關(guān)管Q2與輸出端口4-3、供電端口4-4連接，用于輸出供電。

所述保護單元P還包括第三開關(guān)管Q3，比較器U1接收來自限流輸出電阻R0兩端的電壓，當電壓差超過設(shè)定的閾值時，比較器U1輸出切斷輸出保護信號，使第三開關(guān)管Q3導(dǎo)通，第三開關(guān)管Q3將信號傳輸給開開關(guān)電源輸出單元K的輸入端口4-1，第一開關(guān)管Q1接收輸入端口4-1的信號用以驅(qū)動第二開關(guān)管Q2，從而控制開關(guān)電源輸出單元K的輸出狀態(tài)。

所述保護單元P包括與開關(guān)電源輸出單元K的輸入端口4-1連接的輸出端口5-1；接地端口5-2；與限流輸出電阻R0輸出端連接的第二狀態(tài)輸入端口5-3；與限流輸出電阻R0輸入端連接的第一狀態(tài)輸入端口5-4；與DC電源E連接的供電端口5-5。所述比較器U1的正向輸入端與第一狀態(tài)輸入端口5-4之間設(shè)置有供電狀態(tài)第一輸入電阻R6，比較器U1的反向輸入端與第二狀態(tài)輸入端口5-3之間設(shè)置有供電狀態(tài)第二輸入電阻R7。

進一步的，所述保護單元P還包括用于提高電源穩(wěn)定性的第三上拉電阻R9、驅(qū)動第三開關(guān)管Q3的第三驅(qū)動電阻R10。