[發明專利]一種過流保護控制方法及過流保護裝置

在審

• 申請號: 201710858180.0
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107732868A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 李樹佳;劉改;馮剛
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種過流保護控制方法及過流保護裝置，特別涉及一種連接非本安直流供電電路與直流本安電路的本安關聯器。

背景技術：

本質安全型電源主要應用于煤礦、化工、石油天然氣等含有爆炸性混合物的環境中，作為通訊、監控、檢測、報警以及控制系統的供電裝置。根據國家標準要求，本質安全型設備在正常工作或規定故障狀態下產生的電火花和熱效應均不能點燃規定的爆炸混合物。為了防止過功率、過能量而產生火花，本安電源中都會有電流限制的電路，限制了同等電壓下的最大輸出電流。

現有過流保護電路，常用的形式有電流限制型及電流截止型。電流限制型電路，當負載裝置工作異常使得電流增大時可起到限制電流的作用，但由于負載持續有工作電流，并不能完全起到保護受保護設備的作用。同時電流限制型電路在確保電路精度及降低電路損耗的情況下，電路復雜度較大，電路成本較高，過多的增加了硬件成本。

電流截止型過流保護電路，采用采樣電阻采樣主功率線電流，并反饋到信號放大端，通過信號處理電路的輸出端跟基準電壓進行比較來決定后級功率控制電路的通斷。傳統的簡易過流保護裝置，如圖1所示，工作原理為：產品正常工作時，比較器LM324A正向輸入端上拉，輸入電壓高于負向輸入端通過分壓電阻R2、R4分壓后電壓，比較器輸出電壓為高電位，通過R6、R7分壓使得NPN三極管Q2飽和導通，進一步使得PNP三極管Q3的基極下拉，三極管Q3飽和導通，Vcc正常給負載LED系統供電；當負載LED系統電流過大時，通過采樣電阻R8進行采樣，采樣到的較高電位使得NPN三極管Q1進入導通狀態，將比較器LM324A的正向輸入端輸入電壓下拉，輸入電壓低于負向輸入端通過分壓電阻R2、R4分壓后電壓，比較器輸出電壓為低電位，通過R6、R7分壓使得NPN三極管Q2截止，進一步使得PNP三極管Q3的基極通過R3上拉，三極管Q3截止，阻斷了Vcc與負載LED系統的連接；由于過流保護過程始終通過通過R8對負載LED電流進行采樣而后直接反饋給NPN三極管Q1的基極，利用過流采樣電壓信號使得NPN三極管Q1獲得一個飽和導通的壓降，這個過程大電流在采樣電阻R8上造成的損耗是不可忽略的；同時大電流在二極管D1及PNP三極管Q3導通過程形成的損耗也極大，當負載系統工作電流較大，該過流保護電路給系統帶來的額外損耗不可忽視。

除了以上問題點外，當傳統的過流保護電路(如圖1)接入到供電裝置與負載設備之間，來實現系統的過流保護，保障系統過流保護電路正常工作用的二極管D1上形成的壓降，及采樣電阻R8上造成的壓降，容易使得負載設備的輸入電壓精度擺動超過系統正常工作的輸入電壓精度需求，從而導致負載設備進入不正常的工作狀態；當負載設備的工作電流持續處于過流狀態，由于過流保護電路對負載系統進行實時采樣，采樣到負載電流過大時，PNP三極管Q3關斷，從而使得負載電流降為0，通過電流采樣及信號處理重新使得PNP三級管Q3導通，并再一次進入“判斷-關斷-判斷-導通”的死循環，即無法完全關斷輸出而保護過流負載系統，同時由于系統工作于高速開關狀態，容易使得功率控制的PNP三極管Q3損壞，電路的可靠性難以保障。

綜上所述，現有技術中，過流保護常使用采樣電阻對電流進行采樣，并將采樣電壓直接反饋給晶體管，經過信號處理電路之后再通過輸出控制晶體管的導通關斷控制輸出，在電路進入大電流工作狀態，系統損耗極大，同時影響輸出電壓的電壓精度；當系統工作與持續過流狀態，則無法通過過流保護電路完全關斷輸出，電路可靠性也受到限制。

發明內容：

有鑒如此，本發明提出一種過流保護控制方法及過流保護裝置，能夠對供電裝置的輸出電流進行實時檢測，過流保護點可調，同時電路工作狀態的損耗極低；當前后級裝置正常工作時，保證前后級裝置的電氣連接，保障系統的正常工作；當裝置出現工作電流過大時，關斷供電輸出以保護后級設備。

本發明還采用自鎖電路來保證供電輸出的持續關斷，當裝置進入過流保護狀態，自鎖電路工作，持續產生使得輸出控制電路關斷供電輸出的控制信號，保證過載后系統持續關斷。通過自鎖電路前后級電路的改進，保證系統工作時，過流保護裝置不會誤觸發自鎖而使得供電輸出關斷。

本發明本身損耗極低，同時采用高精度低阻值電阻對電流信號進行采樣，保障了過流裝置本身電路的低損耗，保證了負載設備供電電壓精度，保障了受保護裝置的正常工作；采用高精度采樣電阻及高精度運放，可對采樣信號進行高精度的控制，保證了采樣的高精準度。

本發明通過以下技術方案實現：

一種過流保護控制方法，包括以下步驟：