一种自恢复保护电路及装置转让专利
申请号 : CN202110433152.0
文献号 : CN112993933B
文献日 : 2021-08-17
发明人 : 徐远灿 , 陈万垒
申请人 : 宜宾听点科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种自恢复保护电路,包括:供电电路,向负载提供供电;供电控制电路,用于控制供电电路的通断;自恢复控制电路,用于检测供电电路的信号并控制供电控制电路的通断自恢复,其特征在于:
所述自恢复控制电路包括:
电流采样电路,用于对供电电路的供电电流进行采集,同时将采集到的供电电流转换为电压,输出等效供电电流的电压V0到第一比较器;
第一比较器电路,用于接收所述等效供电电流的电压V0并判断供电电路是否处于过流状态,当供电电路处于过流状态时,第一比较器电路电平翻转自锁定,并控制供电控制电路断开;
复位控制自恢复电路,用于当第一比较器电路进行电平自锁定时,以第一延时控制第一比较器电路进入复位状态;当第一比较器电路进入复位状态后,复位控制自恢复电路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态,同时复位控制自恢复电路以第三延时开启供电控制电路;其中,所述进入复位状态为第一比较器电路退出电平自锁定状态,所述退出复位状态为第一比较器电路恢复检测供电电路的信号;
所述以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态的完成时间点早于所述以第三延时开启供电控制电路的完成时间点;
所述第一比较器电路包括:
第一比较器,用于判断所述等效供电电流的电压V0与第一参考电压Vref1的大小,并输出第一比较信号V1;
自锁定电路,用于当等效供电电流的电压V0大于第一参考电压Vref1时,将第一比较器的输出锁定为高电平;
所述自锁定电路包括第八电阻R8,所述第八电阻R8连接在第一比较器的正向输入端和输出端之间;
所述复位控制自恢复电路包括依次连接的:第一充放电电路,包括第一电容C1,第一电容C1根据所述第一比较信号V1的电平状态进行充放电;
第二比较器电路,包括第二比较器,所述第二比较器根据电容C1的电压Vc1与第二参考电压Vref2的大小,并输出第二比较信号V2;
第二充放电电路,包括第二电容C2,第二电容C2根据所述第二比较信号V2的电平进行充放电;
比较复位电路,根据第二电容C2的电压Vc2大小,控制第一比较器电路进入或退出复位状态。
2.根据权利要求1所述的一种自恢复保护电路,其特征在于:所述第二充放电电路采用并联电容结构,所述并联电容结构采用:第一并联电容结构,包括第十一电阻R11、第十二电阻R12和第二电容C2,所述第十一电阻R11的一端与第二比较器的供电端连接,所述第十一电阻R11的另一端与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端接地,所述第十二电阻R12的一端与第二比较器的输出端连接,第十二电阻R12的另一端连接至第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点上,第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接;
或采用第二并联电容结构,包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第二电容C2和第三二极管D3,所述第十一电阻R11的一端与第二比较器的输出端连接,所述第十一电阻R11的另一端与第三二极管D3的输出端连接,第三二极管D3的输入端与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端接地,所述第十二电阻R12的一端与第二比较器的输出端连接,第十二电阻R12的另一端连接至第三二极管D3和第二电容C2连接的公共点上,第三二极管D3和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种自恢复保护电路,其特征在于:所述第二充放电电路采用串联电容结构,所述第二充放电电路还包括第十二电阻R12,所述第十二电阻R12的一端与第二比较器电路的输出端连接,第十二电阻R12的另一端与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端与所述比较复位电路连接。
4.根据权利要求1所述的一种自恢复保护电路,其特征在于:所述第一充放电电路包括第七电阻R7和第一电容C1,所述第七电阻R7的一端与所述第一比较器的输出端连接,所述第七电阻R7的另一端与第一电容C1的一端连接,第一电容C1的另一端接地,第七电阻R7和第一电容C1连接的公共点分别与第二比较器电路的输入端、供电控制电路连接。
5.根据权利要求1所述的一种自恢复保护电路,其特征在于:所述供电控制电路包括依次连接的电平转换电路和供电开关电路;
所述供电电路处于过流状态时,控制供电控制电路断开包括:第一比较器电路输出锁定的高电平信号,所述电平转换电路接收所述高电平信号并控制供电开关电路断开;
第一充放电电路放电并向电平转换电路输出Vc1,当Vc1大于电平转换电路的驱动电压时,所述电平转换电路控制供电开关电路断开;
所述复位控制自恢复电路以第三延时开启供电控制电路包括:第一充放电电路放电并向电平转换电路输出Vc1,当Vc1小于电平转换电路的驱动电压时,电平转换电路断开并控制供电开关电路闭合;
所述供电开关电路包括串联在供电电路上的开关管Q1。
6.根据权利要求5所述的一种自恢复保护电路,其特征在于:所述电平转换电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第四电阻R4、第五电阻R5、第三三极管Q3和第六电阻R6,第一二极管D1的输入端与第一比较器COMP1的输出端连接,所述第一二极管D1的输出端与第五电阻R5的输入端连接,第五电阻R5的输出端与第三三极管Q3的基极连接,第五电阻R5和第一三极管Q1连接的公共点与第三三极管Q3的发射极之间连接第六电阻R6,第三三极管Q3的集电极与第四电阻R4的输入端连接,第四电阻R4的输出端与供电开关电路连接;所述第二二极管D2的一端连接在第七电阻R7和第一电容C1的公共连接点上,第二二极管D2的另一端连接在所述第一二极管D1和第五电阻R5的公共连接点上。
7.根据权利要求5所述的一种自恢复保护电路,其特征在于:所述供电开关电路还包括第一电阻R1、第三电阻R3、第二电阻R2、第三电容C3和第二三极管Q2,所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接,所述开关管Q1的源极和第二三极管Q2的基极之间串联有第一电阻R1和第三电阻R3,第一电阻R1和第三电阻R3的公共连接点与第二三极管Q2的发射极连接,所述开关管Q1的栅极与第二电阻R2的一端连接,第二电阻R2的另一端接地,所述开关管Q1与第二电阻R2连接的公共点与第二三极管Q2的集电极连接,所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接,所述第三电容C3的一端与开关管Q1的栅极连接,第三电容C3的另一端与开关管Q1的输入端连接。
8.一种自恢复保护装置,连接在供电电路上,其特征在于:所述装置包括权利要求1‑7中任意一项所述的一种自恢复保护电路。
说明书 :
一种自恢复保护电路及装置
技术领域
背景技术
特性,传统做法是限流电阻或采用自恢复保险丝的方法,但是在功率稍大的场合,限流电阻
发热严重且容易烧毁,产生火花,而自恢复保险丝更多应用于限流,产生热损耗较大,当出
现短路时因响应较慢,容易出现大电流引起器件损坏无法恢复。
障、过流或者其他意外情况时,不能及时发现,导致电路存在安全隐患。
发明内容
设计保护电路时带来的搭建不方便、成本较高、难度较大的问题。
通断自恢复,所述自恢复控制电路包括:
电路断开;
路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态,同时复位控制自恢复电路以第三延时开
启供电控制电路;其中,所述进入复位状态为第一比较器电路退出电平自锁定状态,所述退
出复位状态为第一比较器电路恢复检测供电电路的信号;
的一端连接,第二电容C2的另一端接地,所述第十二电阻R12的一端与第二比较器的输出端
连接,第十二电阻R12的另一端连接至第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点上,第十
一电阻R11和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接;
的另一端与第三二极管D3的输出端连接,第三二极管D3的输入端与第二电容C2的一端连
接,第二电容C2的另一端接地,所述第十二电阻R12的一端与第二比较器的输出端连接,第
十二电阻R12的另一端连接至第三二极管D3和第二电容C2连接的公共点上,第三二极管D3
和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接。
的另一端与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端与所述比较复位电路连接。
接,第一电容C1的另一端接地,第七电阻R7和第一电容C1连接的公共点分别与第二比较器
电路的输入端、供电控制电路连接。
连接,所述第一二极管D1的输出端与第五电阻R5的输入端连接,第五电阻R5的输出端与第
三三极管Q3的基极连接,第五电阻R5和第一三极管Q1连接的公共点与第三三极管Q3的发射
极之间连接第六电阻R6,第三三极管Q3的集电极与第四电阻R4的输入端连接,第四电阻R4
的输出端与供电开关电路连接;所述第二二极管D2的一端连接在第七电阻R7和第一电容C1
的公共连接点上,第二二极管D2的另一端连接在所述第一二极管D1和第五电阻R5的公共连
接点上。
管Q1的源极和第二三极管Q2的基极之间串联有第一电阻R1和第三电阻R3,第一电阻R1和第
三电阻R3的公共连接点与第二三极管Q2的发射极连接,所述开关管Q1的栅极与第二电阻R2
的一端连接,第二电阻R2的另一端接地,所述开关管Q1与第二电阻R2连接的公共点与第二
三极管Q2的集电极连接,所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接,所述第
三电容C3的一端与开关管Q1的栅极连接,第三电容C3的另一端与开关管Q1的输入端连接。
电平锁定能够保持供电控制电路在一定时间内处于断开状态,防止电路突然恢复供电带来
的危险;接着以第一延时控制第一比较器电路进入复位状态退出电平自锁定,随后复位控
制自恢复电路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态,恢复电流检测判断功能,同
时复位控制自恢复电路以第三延时缓慢开启供电控制电路,实现缓慢自恢复供电。本发明
电路通过调节元件参数保证电路在恢复供电之前已经恢复过流检测,提高整个电路系统的
安全性与稳定性。
的充放电时间可以相互影响,借此调节系统自恢复供电的周期及恢复对供电电路的检测周
期。
容C2的充放电过程和C1的放电过程遵循严格的时序关系,串联电容的脉冲特性可自然完成
第一比较器电路的复位、自恢复检测,只要控制第一电容C1的充电时间来调节复位时间,即
可实现自恢复供电的过程的调节。
就能使第三三极管Q3导通,只有当第一电容C1电压基本放完,不足以驱动第三三极管Q3时,
才驱动开关管Q1打开恢复供电进入下一个检测周期,这样可以确保每个周期的恢复间隔时
间足够长,有效降低检测频率,降低损耗,同时还可以确保在恢复供电之前,检测电路已经
恢复检测状态。
要自恢复供电时,开关管Q1可以缓慢打开,供电电路缓慢自恢复供电,提高整个电路系统的
安全性与稳定性。
附图说明
号来表示相同或相似的部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成
对本申请的不当限定。
具体实施方式
员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,属于“第一”、“第二”仅
用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
电控制电路在一定时间内处于断开状态,防止电路突然恢复供电带来的危险;接着以第一
延时控制第一比较器电路进入复位状态退出电平自锁定,不检测供电电路的信号,随后复
位控制自恢复电路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态,同时复位控制自恢复电
路以第三延时缓慢开启供电控制电路,实现缓慢自恢复供电。在不使用限流电阻或采用自
恢复保险丝的情况下,实现保护电路的自恢复,且采用电子元器件搭建电流检测及保护电
路,并可调节元件参数实现周期性的恢复供电检测,直到故障消除时完全恢复供电。电路结
构简单,安全可靠,热损耗非常低。
路包括:
电路断开;
路以第二延时控制第一比较器电路退出复位状态,同时复位控制自恢复电路以第三延时开
启供电控制电路;其中,所述进入复位状态为第一比较器电路退出电平自锁定状态,所述退
出复位状态为第一比较器电路恢复检测供电电路的信号;
等效供电电流的电压V0,根据等效供电电流的电压V0的大小,判断供电电路是否处于过流
状态;
控制电路断开,当供电控制电路断开时,供电电路立即断开,实现及时过流保护。由于供电
电路断开之后,供电电流会消失,导致第一比较器电路输入的电压为0,第一比较器电路的
输出为“非过流”控制信号,让供电控制电路立即又重新连接,供电电路重新供电,达不到过
流保护的效果,因此,需要在过流保护时将第一比较器电路的输出锁定为过流信号。
为后续的自恢复检测做准备。
态,同时复位控制自恢复电路以第三延时开启供电控制电路,所述以第二延时控制第一比
较器电路退出复位状态的完成时间点早于所述以第三延时开启供电控制电路的完成时间
点,保证在电路自恢复供电之前已经开始了检测,避免恢复供电后突然过流或者电路故障
而未及时发现造成危害。
电路的驱动电压的完成时间点。
一参考电压Vref1,第一比较器COMP1的供电引脚接电源电压VCC,第一比较器COMP1的另一
个引脚接地,当过流时,等效供电电流的电压V0大于第一参考电压Vref1,第一比较器COMP1
输出过流信号即高电平信号,并通过第八电阻R8对该高电平信号进行锁定,防止第一比较
器COMP1的电平无限翻转。
用OC输出。
容C1的一端连接,第一电容C1的另一端接地,第七电阻R7和第一电容C1连接的公共点分别
与第二比较器电路的输入端、供电控制电路连接。
比较信号V1,第一充放电电路利根据所述第一比较信号V1的电平对电容C1进行Vc1大小的
充放电,向外输出Vc1。
端输入Vc1,第二比较器COMP2的负向输入端输入第二参考电压Vref2。
一端与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端接地,所述第十二电阻R12的一端与第
二比较器COMP2的输出端连接,第十二电阻R12的另一端连接至第十一电阻R11和第二电容
C2连接的公共点上,第十一电阻R11和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接。
进入复位状态,使用较小的放电电阻,让第二充放电电路较快放电,让第一比较器电路较快
退出复位状态,恢复检测,保证在恢复供电之前恢复检测。
放电电路向外输出Vc2。
的基极连接,第四三极管Q4的发射极接地,第四三极管Q4的集电极连接到第八电阻R8与第
一比较器的正向输入端连接的公共点上。
较信号V1对第一电容C1充电,当Vc1大于Vref2时,第二比较器COMP2输出高电平信号对第二
电容C2进行充电,当Vc2达到稳压管Z1和第四三极管Q4的驱动电压时,第四三极管Q4导通,
由于发射极接地,第四三极管Q4将第一比较器COMP1的正向输入拉低(钳位至0),处于复位
状态,不对电路进行检测,同时输出低电平信号。
得其保持控制供电电路断开的状态。当Vc1小于Vref2时,第二电容C2放电,当Vc2低于稳压
管Z1和第四三极管Q4的驱动电压时,第四三极管Q4断开,第一比较器COMP1的正向输入端恢
复为高阻状态,恢复检测。
之前已经进行检测。
开包括:
四电阻R4、第五电阻R5、第三三极管Q3和第六电阻R6,第一二极管D1的输入端与第一比较器
COMP1的输出端连接,所述第一二极管D1的输出端与第五电阻R5的输入端连接,第五电阻R5
的输出端与第三三极管Q3的基极连接,第五电阻R5和第一三极管Q1连接的公共点与第三三
极管Q3的发射极之间连接第六电阻R6,第三三极管Q3的集电极与第四电阻R4的输入端连
接,第四电阻R4的输出端与供电开关电路连接;所述第二二极管D2的一端连接在第七电阻
R7和第一电容C1的公共连接点上,第二二极管D2的另一端连接在所述第一二极管D1和第五
电阻R5的公共连接点上。
VQ3,就能导通第三三极管Q3,使得开关管Q1保持关闭。只有当第一电容C1电压基本放完时,
不足以驱动第三三极管Q3,才驱动开关管Q1打开恢复供电进入下一个检测周期,这样可以
确保每个周期电容的充电时间足够长,有效降低检测频率,降低损耗。
第三电容C3和第二三极管Q2,所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接,所
述开关管Q1的源极和第二三极管Q2的基极之间串联有第一电阻R1和第三电阻R3,第一电阻
R1和第三电阻R3的公共连接点与第二三极管Q2的发射极连接,所述开关管Q1的栅极与第二
电阻R2的一端连接,第二电阻R2的另一端接地,所述开关管Q1与第二电阻R2连接的公共点
与第二三极管Q2的集电极连接,所述电平转换电路的输出端与第二三极管Q2的基极连接,
所述第三电容C3的一端与开关管Q1的栅极连接,第三电容C3的另一端与开关管Q1的输入端
连接。
通,改变R2可改变开关管Q1开通速度,实现缓慢打开,给负载供电,提高整个电路系统的安
全性与稳定性。改变电阻的阻值在一定程度上可以对自恢复供电的周期进行调节。
出给第三三极管Q3的电压。
证开关管Q1保持关断。当Vc1低于Vref2时,还能保证第三三极管Q3导通。
Q4翻转。
T,在t2时刻恢复供电,负载仍然故障,电路立即保护停止输出,直到t3时刻,故障消除,电路
恢复供电并保持供电。调节第一充放电电路以及第二充放电电路的充放电时间,对时间T进
行调节,进而控制自恢复供电及检测的时间。
电阻R11的另一端与第三二极管D3的输出端连接,第三二极管D3的输入端与第二电容C2的
一端连接,第二电容C2的另一端接地,所述第十二电阻R12的一端与第二比较器的输出端连
接,第十二电阻R12的另一端连接至第三二极管D3和第二电容C2连接的公共点上,第三二极
管D3和第二电容C2连接的公共点与所述比较复位电路连接。
R12上并联二极管、电阻等元件串联组成快速放电电路。
高电平/低电平直接驱动稳压管和第三三级管Q3的工作,提高效率。
较器COMP2的输出端连接,第十二电阻R12的输出端与第二电容C2的一端连接,第二电容C2
的另一端与第三二极管D3的输出端连接,第三二极管D3的输入端与第四三极管Q4的发射极
连接,第四三极管Q4的基极连接到第二电容C2和第三二极管D3连接的公共点上。
所述第二电容C2为隔直电容,第二电容C2以输出脉冲信号的形式向比较复位电路输出Vc2。
复位;当第二电容C2电压充满或者第二比较器COMP2输出翻转为低电平时,第四三极管Q4自
动就关断,第一比较器COMP1的正向输入端恢复高阻检测状态。
测状态。当第二比较器COMP2输出低电平时,第二电容C2放电,进入下一周期准备状态。由于
在第一充放电电路进入放电状态之前,第一比较器电路已经快速变为恢复检测状态,此时,
只需调节第一充放电电路控制电路恢复供电即可。
并联的实施例一样遵循严格的时序关系,只要控制C1的参数即可自然完成第一比较器电路
的复位、自恢复检测和自恢复供电的过程的调节。
置,任何包含有一种自恢复保护电路中对现有技术做出贡献的部分的装置均包含在本装置
的保护范围中。
提下,还可以做出若干简单推演和替代,都应当视为属于本发明的保护范围。