CN102790379B - 一种新型故障保护自恢复电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型故障保护自恢复电路，包括用于采集被保护电路输出电压的电压采样电路，电压采样电路、电压基准电路的输出端均与比较电路的输入端相连，比较电路的输出端分别与被保护电路的电源控制电路、自恢复电路的输入端相连，自恢复电路的输出端与电压基准电路的输入端相连。本发明既可以在故障发生时，提供独立的正常辅助源输出，以保证电源的部分功能如预警可以正常工作，又可以在故障解除之后，使电源自动恢复至正常状态而无需重启。本发明既可以实现辅助供电持续，又可以实现高精度、高可靠性、低成本的自恢复故障保护功能，在特殊复杂领域非常适用。

Description

一种新型故障保护自恢复电路
技术领域
本发明涉及开关电源领域，尤其是一种新型故障保护自恢复电路。
背景技术                  
随着科学技术的发展，开关电源相继进入各种复杂电子、电器设备领域，如程控交换机、通讯、工业控制设备电源等，都已广泛地使用了开关电源。高新技术的飞速发展和应用也给开关电源本身提出了更高的要求，包括更高效、更高功率密度、更完善保护功能、更方便智能控制等。
为了保护开关电源自身和负载***的安全，使开关电源在恶劣环境及突发故障情况下仍能安全可靠地工作并保护负载***，需要精确的输出故障保护功能。传统的输出保护电路由独立的辅助源供电，因此在保证辅助供电输出一直正常的情况下，无法实现主电路的自恢复功能，必须重启才能使电源再次恢复正常。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在故障发生时，能够提供独立的正常辅助源输出，又可以在故障解除之后，无需重启就能够使电源自动恢复至正常状态的新型故障保护自恢复电路。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种新型故障保护自恢复电路，包括用于采集被保护电路输出电压的电压采样电路，电压采样电路、电压基准电路的输出端均与比较电路的输入端相连，比较电路的输出端分别与被保护电路的电源控制电路、自恢复电路的输入端相连，自恢复电路的输出端与电压基准电路的输入端相连；所述的电压采样电路包括用于采集被保护电路输出电压Vout的取样电阻R1，所述电阻R1的一端与被保护电路的输出端相连，电阻R1的另一端与比较器U1B的正相输入端相连；所述的比较电路包括比较器U1A、U1B，所述比较器U1B的反相输入端通过电容C2接地，比较器U1B的正相输入端通过电阻R11接+15V直流电，比较器U1B的输出端分两路输出，一方面通过电阻R4接+15V直流电，另一方面通过电阻R3与其正相输入端相连，比较器U1B的输出端与比较器U1A的反相输入端相连，比较器U1A的输出端与被保护电路的电源控制电路相连。
由上述技术方案可知，本发明既可以在故障发生时，提供独立的正常辅助源输出，以保证电源的部分功能如预警可以正常工作，又可以在故障解除之后，使电源自动恢复至正常状态而无需重启。本发明既可以实现辅助供电持续，又可以实现高精度、高可靠性、低成本的自恢复故障保护功能，在特殊复杂领域非常适用。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
一种新型故障保护自恢复电路，包括用于采集被保护电路输出电压的电压采样电路1，电压采样电路1、电压基准电路3的输出端均与比较电路2的输入端相连，比较电路2的输出端分别与被保护电路的电源控制电路、自恢复电路4的输入端相连，自恢复电路4的输出端与电压基准电路3的输入端相连。所述的电压采样电路1包括用于采集被保护电路输出电压Vout的取样电阻R1，所述的比较电路2包括比较器U1A、U1B，所述的电压基准电路3包括电阻R5、R6，所述的自恢复电路4包括开关管，开关管可以采用三极管或者场效应管，如图1所示。
如图1所示，所述电阻R1的一端与被保护电路的输出端相连，电阻R1的另一端与比较器U1B的正相输入端相连。所述比较器U1B的反相输入端通过电容C2接地，比较器U1B的正相输入端通过电阻R11接+15V直流电，比较器U1B的输出端分两路输出，一方面通过电阻R4接+15V直流电，另一方面通过电阻R3与其正相输入端相连，比较器U1B的输出端与比较器U1A的反相输入端相连，比较器U1A的输出端与被保护电路的电源控制电路相连。
如图1所示，所述电阻R5的一端接+5V参考电压Vref，电阻R5的另一端与电阻R6的一端串联，电阻R6的另一端接地。所述的开关管为三极管Q1，其发射极接地，其基极分别与电阻R8、R10的一端相连，电阻R8的另一端接地，电阻R10的另一端与比较器U1A的输出端相连，三极管Q1的集电极分别与电阻R2、R7的一端相连，电阻R2的另一端分两方面输出，一方面与比较器U1B的反相输入端相连，另一方面通过电容C2接地，电阻R7的另一端与电阻R5的一端相连，比较器U1A的正相输入端接在电阻R5、R6之间。
以下结合图1对本发明作进一步的说明。
第1步，在电源正常的开机状态：
由于电源具备辅助供电，故而Vcc15V先建立或始终存在，V5=3V，V1=V6=9.1V，V7=Vctr=0，被保护电路电源控制电路不工作，电源具备执行开机动作的能力；
此时Vout由于被保护电路供电滞后，Vout仍为0V；V3依据理论计算等于0.714V；Vref5V通过电阻R7、R2给电容C2缓慢充电，由于电容C2的延时，使得在开机的一段时间t1（可调）内V3＞V2，所以V1约为9V；同时由于电阻R3的正反馈作用，使得V3电位立刻上升到1.3V；
此时V1=V6=9.1V，并且V5=3V，所以V7=Vctr=0，被保护电路的电源控制电路不工作，Vb=0V，三极管Q2处于截止状态，电源执行开机动作，正常给出Vout=9V；
与此同时，由于V7=Vctr=0V，所以Vb=0V，三极管Q2处于截止状态，Vref5V将继续通过电阻R7、R2给电容C2缓慢充电，直到V2=5V；
可见，在开机上电过程中，V3电压始终大于V2电压，Vctr始终为低电位，本发明不工作，故电源正常启动。
第2步，保护动作：
当电源即被保护电路发生故障，Vout=0V，V3=1.3V，由于此时V2=5V，所以比较器U1B翻转，V1=0V；
又因为正反馈电阻R3的存在，V3电压被立刻下拉至0.714V，使得V1的输出被单调的，很干净的下拉至0电位；
此时V1=V6=0V，V5=3V，比较器U1A翻转，V7输出高电位，V7=Vctr=14.2V，本发明工作，关闭被保护电路的输出。
第3步，自恢复动作：
当V7=Vctr=14.2V时，Vb电压同样被升高到2.5V，使得三极管Q1开通，将Vc点电位下拉至0.3V，同时存储在电容C2的能量，即V2之电压通过电阻R2缓慢放电，直到小于0.714V；
V3电压为0.714V，当V2小于0.714V后，比较器U1B再次翻转，V1输出高电位，此时由于电阻R3的正反馈作用，使得V3电位迅速上升至1.3V，此刻V2为0.714V，且仍然在继续放电状态；
由于电阻R3正反馈的存在，基于以上分析可知，V3在一段时间t2内高于V2，所以V1持续在t2时间内输出高电位，V1=V6=9.1V；此时V5=5V，比较器U1A翻转，V7输出低电位，V7=Vctr=0V，本发明不工作，电源执行正常启动动作；
V7=Vctr=0V，所以Vb=0V，三极管Q2处于截止状态，Vref5V将继续通过电阻R7、R2给电容C2缓慢充电，直到V2=5V。
第4步，输出端故障未解除状态：
从以上分析可知，电源开始执行正常启动动作，然而由于输出端故障没有解除，Vout任然为低电平，故V3=1.3V不变；
此时三极管Q2仍处于截止状态，Vref5V通过电阻R7、R2从0.714V开始给V2充电，直到大于1.3V；
当V2＞V3后，比较器U1B翻转，V1=V6=0V，由于V5始终为5V，所以V5＞V6，比较器U1A再次翻转，V7=Vctr=14.2V，再次触发本发明，从而关闭被保护电路的输出，并重复第3、第4步骤，进入循环。
第5步，输出端故障状态解除状态：
从以上分析可知，电源在输出端故障没有解除前，始终处于关断---自恢复---关断---自恢复的循环，当电源当输出端故障解除后，Vout将成为高电位，V3电压由1.3V上升至9.5V，V3＞V2，比较器U1B翻转，V1=V6=9.1V；
由于V5=5V，所以V7=Vctr=0V，本发明不再工作，电源进入正常运行状态。
可见，此电路既可以实现辅助供电持续，又可以实现高精度、高可靠性、低成本的自恢复故障保护功能，在特殊复杂领域非常适用。
采用本发明，可以在辅助供电持续提供的前提下，实现任意故障保护点的精确调节，实现保护间隔时间的精确控制，实现保护后的自恢复功能，同时限制平均功率输出，有效的保护了电源本身和负载***，并具备成本低，可靠性高的特点。

Claims (4)

1.一种新型故障保护自恢复电路，其特征在于：包括用于采集被保护电路输出电压的电压采样电路（1），电压采样电路（1）、电压基准电路（3）的输出端均与比较电路（2）的输入端相连，比较电路（2）的输出端分别与被保护电路的电源控制电路、自恢复电路（4）的输入端相连，自恢复电路（4）的输出端与电压基准电路（3）的输入端相连；所述的电压采样电路（1）包括用于采集被保护电路输出电压Vout的取样电阻R1，所述电阻R1的一端与被保护电路的输出端相连，电阻R1的另一端与比较器U1B的正相输入端相连；所述的比较电路（2）包括比较器U1A、U1B，所述比较器U1B的反相输入端通过电容C2接地，比较器U1B的正相输入端通过电阻R11接+15V直流电，比较器U1B的输出端分两路输出，一方面通过电阻R4接+15V直流电，另一方面通过电阻R3与其正相输入端相连，比较器U1B的输出端与比较器U1A的反相输入端相连，比较器U1A的输出端与被保护电路的电源控制电路相连。
2.根据权利要求1所述的新型故障保护自恢复电路，其特征在于：所述的电压基准电路（3）包括电阻R5、R6，所述的自恢复电路（4）包括开关管。
3.根据权利要求2所述的新型故障保护自恢复电路，其特征在于：所述电阻R5的一端接+5V参考电压Vref，电阻R5的另一端与电阻R6的一端串联，电阻R6的另一端接地。
4.根据权利要求2所述的新型故障保护自恢复电路，其特征在于：所述的开关管为三极管Q1，其发射极接地，其基极分别与电阻R8、R10的一端相连，电阻R8的另一端接地，电阻R10的另一端与比较器U1A的输出端相连，三极管Q1的集电极分别与电阻R2、R7的一端相连，电阻R2的另一端分两方面输出，一方面与比较器U1B的反相输入端相连，另一方面通过电容C2接地，电阻R7的另一端与电阻R5的一端相连，比较器U1A的正相输入端接在电阻R5、R6之间。
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