[實用新型]一種硬件過載或短路保護電路及DC電源供電電路

有效

• 申請號: 201320893911.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN203645299U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 黃全安;王進丁;宋健
• 申請（專利權）人: 昌輝汽車轉向系統（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所(普通合伙) 44240
• 代理人: 楊大慶

技術領域

本實用新型涉及電源保護技術領域，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

在自動控制領域中，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，這就需要控制器內部設計有可為傳感器供電的電源系統電路。

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

在本技術領域和相似領域中，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用可能需要匹配不同型號的集成電路芯片，在設計應用上受限。

另外也有使用軟件保護的方法，具體是通過單片機程序對負載電流進行檢測，然后根據檢測的結果進行電源的開關控制。這種方法首先需要設計精密的測流電路，設計成本較高，其次軟件保護的響應時間不夠迅速，因此這種保護并不可靠。

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

中國發明專利（專利申請號CN201010216394.6）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，這種電路在實際應用中由于電阻的精度和運算放大器性能問題，在放大系數較小的時候誤差較大，可能會導致反復誤觸發，應用有較大的局限性；另外該發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動信號進行鎖止避免振蕩，結構過于復雜。

實用新型內容

本實用新型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，容易反復誤觸發的問題，且結構復雜，成本高。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案之一是：提供一種硬件過載或短路保護電路，包括：設置在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電源輸出單元K；

限流輸出電阻R0，其設置在開關電源輸出單元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，其產生一個滯回比較區間，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電源輸出單元K，切斷開關電源輸出單元K的輸出，從而保護整個電源系統；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，才可恢復正常。

所述開關電源輸出單元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，第一開關管Q1和第二開關管Q2，第一開關管Q1接收輸入端口4-1的信號用以驅動第二開關管Q2，第二開關管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，當電壓差超過設定的閾值時，比較器U1輸出切斷輸出保護信號，使第三開關管Q3導通，第三開關管Q3將信號傳輸給開開關電源輸出單元K的輸入端口4-1，第一開關管Q1接收輸入端口4-1的信號用以驅動第二開關管Q2，從而控制開關電源輸出單元K的輸出狀態。

所述保護單元P包括與開關電源輸出單元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輸入端口5-3；與限流輸出電阻R0輸入端連接的第一狀態輸入端口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輸入端口5-4之間設置有供電狀態第一輸入電阻R6，比較器U1的反向輸入端與第二狀態輸入端口5-3之間設置有供電狀態第二輸入電阻R7。