[實(shí)用新型]一種快速切斷保護(hù)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320425335.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN203387152U
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐建平;黃詠委;趙宏;葛青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院;上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗(yàn)測(cè)試所
• 主分類號(hào): H02H3/00
• 分類號(hào): H02H3/00;H02H3/06;H02H9/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電氣設(shè)備故障保護(hù)電路，特別涉及一種快速切斷保護(hù)電路。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)安全柵通過采用限流電阻或晶體管限制輸出電流的方式將提供給危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量限制在安全水平以下，但這種方式使得正常工作時(shí)危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣設(shè)備獲得的電氣能量過低，大大限制了電氣設(shè)備的功能。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型是針對(duì)安全柵提供給危險(xiǎn)場(chǎng)所的電氣能量過低的問題，提出一種快速切斷保護(hù)電路，在正常工作時(shí)以最大功率輸出，當(dāng)檢測(cè)到負(fù)載側(cè)故障時(shí)，快速切換成傳統(tǒng)安全柵的限流器件，保證危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安全。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種快速切斷保護(hù)電路，包括限流電阻電壓檢測(cè)電路、電壓變化率檢測(cè)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、與非門、延遲啟動(dòng)電路和快速關(guān)斷電路，限流電阻兩端電壓輸入限流電阻電壓檢測(cè)電路，電壓變化率檢測(cè)電路檢測(cè)輸出端采樣電阻電壓，電壓變化率檢測(cè)電路輸出接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和限流電阻電壓檢測(cè)電路輸出接與非門兩輸入，與非門輸出接延遲啟動(dòng)電路，延遲啟動(dòng)電路輸出接快速關(guān)斷電路，快速關(guān)斷電路并聯(lián)在限流電阻上。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型快速切斷保護(hù)電路，能根據(jù)檢測(cè)限流電阻上電壓和輸出電壓變化來判斷，將限流電阻快速投入故障保護(hù)中，當(dāng)故障解除后有能將電路快速恢復(fù)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型快速切斷保護(hù)電路使用示意圖；

圖2為本實(shí)用新型快速切斷保護(hù)電路結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本實(shí)用新型快速切斷保護(hù)電路圖。

具體實(shí)施方式

故障保護(hù)電路一般要求動(dòng)作快速，如圖1所示快速切斷保護(hù)電路使用示意圖，負(fù)載正常工作時(shí)該限流電阻被快速關(guān)斷電路短路，實(shí)現(xiàn)大功率輸出；通過檢測(cè)主回路采樣電阻電壓變化率判斷出負(fù)載故障，斷開快速關(guān)斷電路并重新接入限流電阻，從檢測(cè)到電壓變化率到快速關(guān)斷不超過2μs；故障排除后，通過檢測(cè)限流電阻電壓及延時(shí)啟動(dòng)電路重新導(dǎo)通快速關(guān)斷電路，將限流電阻短路。

如圖2所示快速切斷保護(hù)電路結(jié)構(gòu)框圖，包括限流電阻電壓檢測(cè)電路、電壓變化率檢測(cè)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、與非門、延遲啟動(dòng)電路和快速關(guān)斷電路，限流電阻兩端電壓輸入限流電阻電壓檢測(cè)電路，電壓變化率檢測(cè)電路檢測(cè)輸出端采樣電阻電壓，電壓變化率檢測(cè)電路輸出接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和限流電阻電壓檢測(cè)電路輸出接與非門兩輸入，與非門輸出接延遲啟動(dòng)電路，延遲啟動(dòng)電路輸出接快速關(guān)斷電路，快速關(guān)斷電路并聯(lián)在限流電阻上。

當(dāng)快速關(guān)斷電路導(dǎo)通工作輸出最大功率時(shí),負(fù)載側(cè)發(fā)生短路或開路故障時(shí)，電壓變化率檢測(cè)電路檢測(cè)到采樣電阻Rs電壓變化率，通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路斷開快速關(guān)斷電路,快速關(guān)斷電路與限流電阻Ro并聯(lián)，限流電阻Ro投入工作,從檢測(cè)到電壓變化率到快速關(guān)斷不超過2μs，電路恢復(fù)到本安輸出狀態(tài)；負(fù)載故障排除后，快速關(guān)斷電路導(dǎo)通重新延遲啟動(dòng)。

如圖3所示快速切斷保護(hù)電路圖。限流電阻Ro，在正常啟動(dòng)階段按先后順序工作：首先MOS管Q5關(guān)閉，主回路采用限流電阻Ro限流，所有晶體管截止，從觸發(fā)器U4的3腳輸出的信號(hào)為高電平（穩(wěn)態(tài)），如檢測(cè)限流電阻Ro兩端電壓到達(dá)預(yù)先設(shè)定的閾值，則限流電阻電壓檢測(cè)電路的輸出為高電平，與非門電路U5A的輸出為低電平，輸入電壓Vi通過電阻R6對(duì)電容C3充電，電容電壓緩慢上升，晶體管Q2飽和導(dǎo)通，晶體管Q4飽和導(dǎo)通，MOS管Q5緩慢開啟，限流電阻R12被短路，電路進(jìn)入大功率輸出狀態(tài)。

當(dāng)負(fù)載側(cè)發(fā)生短路或開路故障時(shí)，微分電路檢測(cè)到采樣電阻Rs的電壓變化率，輸出電壓與窗口比較器U2A、U2B的上下限閾值比較，超過設(shè)定閾值時(shí)U2A、U2B輸出切換。U2A、U2B輸出的高電平連接至觸發(fā)器U4的2腳，使得U4?的3腳輸出由高電平（穩(wěn)態(tài)）轉(zhuǎn)為低電平（暫態(tài)），暫態(tài)時(shí)間由電阻R3和電容C2控制，該觸發(fā)器U4的輸出信號(hào)連接至與非門電路U5A的1腳，與此同時(shí)，限流電阻Ro兩端電壓超過預(yù)先設(shè)定的閾值，限流電阻電壓檢測(cè)電路的輸出為低電平，經(jīng)過比較器U3A、U3B輸出該信號(hào)連接至與非門電路U5A的2腳，U5A的輸出為高電平，從而晶體管Q1飽和導(dǎo)通，使得電容C3被短路放電，Q2斷開為下一次延時(shí)啟動(dòng)做準(zhǔn)備。同時(shí)晶體管Q3飽和導(dǎo)通，將晶體管Q4的基極電位關(guān)斷，最后晶體管Q5被快速關(guān)斷，限流電阻Ro重新接入電路主回路。此后，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U4的3腳電平在延時(shí)一段時(shí)間后由低電平（暫態(tài)）恢復(fù)到高電平（穩(wěn)態(tài)），該信號(hào)連接至與非門電路U5A的1腳，此時(shí)若負(fù)載側(cè)故障仍然存在，則限流電阻電壓監(jiān)視電路輸出仍為低電平，與非門U5A輸出保持高電平，MOS管Q5保持關(guān)斷狀態(tài)；若負(fù)載側(cè)故障已經(jīng)解決，則限流電阻電壓監(jiān)視電路輸出轉(zhuǎn)為高電平，與非門U5A輸出切換為低電平，電路重新進(jìn)入延遲啟動(dòng)階段，實(shí)現(xiàn)了故障排除后的自恢復(fù)功能。