CN108808620A - 一种带自锁功能的过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种带自锁功能的过流保护电路，包括取样保护电路、信号放大电路和电压比较电路、对负载RL进行供电的负载供电回路和驱动及自锁电路；取样保护电路包括电阻R2和R3、稳压二极管D1、电解电容C1；信号放大电路包括运算放大器U1A、电阻R4和电位器VR1；电压比较电路包括电压比较器U2A、电阻R5～R7；驱动及自锁电路包括三极管Q1和Q2、电阻R8～R10、二极管D2、继电器K；负载供电回路用于对负载RL进行供电，其中继电器K的一组常闭开关K1串联在负载供电回路中。该电路具有自锁功能，能保证关闭状态，从而能有效地进行过流保护，能避免对电路造成损害，能对用电设备起到有效的保护作用。
Description
技术领域
发明涉及一种带自锁功能的过流保护电路。
背景技术
电路过电流保护主要是为了防止主回路的短路。现有的过流保护电路中，当检测到有过流时，会关闭输出，而当关闭输出后电路又处于不过流状态，这样，电路又会自动打开，进而会让电路处于反复关闭和打开的频繁切换状态。而如果此时电路的过流问题并没有得到有效解决，当电路自动打开后依然可能会再次发生过流，进而容易造成电路的损害，也亦导致设备无法正常工作。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，发明提供一种带自锁功能的过流保护电路，该电路具有自锁功能，能保证关闭状态，从而能有效地进行过流保护，能避免对电路造成损害，能对用电设备起到有效的保护作用。
为了实现上述目的，发明提供一种带自锁功能的过流保护电路，包括取样保护电路、信号放大电路和电压比较电路、对负载RL进行供电的负载供电回路和驱动及自锁电路；
所述取样保护电路包括电阻R2和R3、稳压二极管D1、电解电容C1；电阻R2的一端接地，其另一端通过电阻R3分别与稳压二极管D1的正极和电解电容C1的正极连接，稳压二极管D1的负极和电解电容C1的负极均接地，其中采样电阻R2还与负载RL串联；
所述信号放大电路包括运算放大器U1A、电阻R4和电位器VR1；运算放大器U1A的3脚与电解电容C1的正极连接，运算放大器U1A的1脚分别与电位器VR1的一端和电位器VR1的滑动端连接，电位器VR1的另一端分别与运算放大器U1A的2脚和地连接；
所述电压比较电路包括电压比较器U2A、电阻R5～R7；电阻R5的一端与电源VCC连接，其另一端经过电阻R6接地，电压比较器U2A的3脚与运算放大器U1A的1脚连接，电压比较器U2A的2脚与电阻R5和R6之间的节点连接，电压比较器U2A的1脚经过电阻R7与电源VCC连接；
所述驱动及自锁电路包括三极管Q1和Q2、电阻R8～R10、二极管D2、继电器K；三极管Q2的基极通过限流电阻R8与电压比较器U2A的1脚连接，三极管Q2的集电极通过限流电阻R9与三极管Q1的基极连接，三极管Q2的发射极通过继电器K与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的集电极通过限流电阻R10与三极管Q2的基极连接，三极管Q1的发射集与电源VCC连接，继电器K与二极管D2并联；
负载供电回路用于对负载RL进行供电，其中继电器K的一组常闭开关K1串联在负载供电回路中。
在该技术方案中，在过流状况出现时，电压比较器U2A的同相输入端大于其反相输入端，电压比较器U2A翻转输出高电平，三极管Q2开通，三极管Q1基级变为低电平，三极管Q1导通，继电器K的一组常闭开关K1得电，从而断开负载供电回路的输出；同时三极管Q1集电极高电平经过电阻R10给三极管Q2的基极以提供高电位形成自锁功能，即使三极管Q2保持开通状态。使得开关K1长期得电以截止输出。该电路属于截流型保护电路，在截止输出后无法自动恢复，从而能避免反复关闭和打开之间频繁切换的问题发生，能够有效地进行过流保护，能避免对电路造成损害，能对用电设备起到有效的保护作用。
作为一种优选，所述运算放大器U1A的型号为LM358，电压比较器U2A的型号为LM393。
作为一种优选，所述三极管Q1的型号均为C8550，三极管Q2的型号为C8050。
附图说明
图1是发明的电路原理图。
图2是发明的短路故障仿真图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步说明。
如图1所示，一种带自锁功能的过流保护电路，包括取样保护电路、信号放大电路和电压比较电路、对负载RL进行供电的负载供电回路和驱动及自锁电路；
所述取样保护电路包括电阻R2和R3、稳压二极管D1、电解电容C1；电阻R2的一端接地，其另一端通过电阻R3分别与稳压二极管D1的正极和电解电容C1的正极连接，稳压二极管D1的负极和电解电容C1的负极均接地，其中采样电阻R2还与负载RL串联；
所述信号放大电路包括运算放大器U1A、电阻R4和电位器VR1；运算放大器U1A的3脚与电解电容C1的正极连接，运算放大器U1A的1脚分别与电位器VR1的一端和电位器VR1的滑动端连接，电位器VR1的另一端分别与运算放大器U1A的2脚和地连接；
所述电压比较电路包括电压比较器U2A、电阻R5～R7；电阻R5的一端与电源VCC连接，其另一端经过电阻R6接地，电压比较器U2A的3脚与运算放大器U1A的1脚连接，电压比较器U2A的2脚与电阻R5和R6之间的节点连接，电压比较器U2A的1脚经过电阻R7与电源VCC连接；
所述驱动及自锁电路包括三极管Q1和Q2、电阻R8～R10、二极管D2、继电器K；三极管Q2的基极通过限流电阻R8与电压比较器U2A的1脚连接，三极管Q2的集电极通过限流电阻R9与三极管Q1的基极连接，三极管Q2的发射极通过继电器K与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的集电极通过限流电阻R10与三极管Q2的基极连接，三极管Q1的发射集与电源VCC连接，继电器K与二极管D2并联；
负载供电回路用于对负载RL进行供电，其中继电器K的一组常闭开关K1串联在负载供电回路中。
所述运算放大器U1A的型号为LM358，电压比较器U2A的型号为LM393。
所述三极管Q1的型号均为C8550，三极管Q2的型号为C8050。
作为优选，电阻R2取值0.1KΩ，电阻R3取值4.7KΩ，电容C1取值10uF,电阻R4取值2.2KΩ，电阻R5取值22KΩ,电阻R6取值4.7KΩ，电阻R7取值4.7KΩ，电阻R8、R9和R10均取值10KΩ。
工作原理：采样电阻R2将其两端电压信号输入到信号放大电路的运算放大器U1A中，取样保护电路中的电阻R3与稳压二极管D1能防止过高的电压进入运算放大器U1A中导致运算放大器U1A的损坏，电解电容C1防止干扰信号进入运算放大器U1A。信号放大电路的放大倍数由电位器VR1和电阻R4决定。电压比较电路把经过放大的取样的信号与标准电压进行比较。当电路正常工作时，电压比较器U2A的同相输入端小于反相输入端，电压比较器U2A输出低电平，三极管Q2和Q1均关断，继电器K的一组常闭开关K1失电，电路正常输出。
当出现过流状况时，电压比较器U2A的同相输入端大于其反相输入端，电压比较器U2A翻转输出高电平，三极管Q2开通，三极管Q1基级变为低电平，三极管Q1导通，继电器K的一组常闭开关K1得电，从而断开负载供电回路的输出；同时三极管Q1集电极高电平经过电阻R10给三极管Q2的基极以提供高电位形成自锁功能，即使三极管Q2保持开通状态。使得开关K1长期得电以截止输出。
以下为发明的一个具体实施例。
实施例：如图1，对于一个额定输出18V、1A的电源保护电路，设置1.05A为保护电路过流保护动作电流，信号放大电路VR1设置为65KΩ。设置电路在10ms时刻发生短路故障，30ms时刻故障消失。则保护电路仿真动作如图2所示。在发生短路故障后，电流采样电阻两端的电压经放大电路放大过后大于标准电压，比较器输出翻转，Q2、Q1导通给继电器通电并形成自锁。同时继电器常开开关K1断开切断电路输出。
发明保护电路采样电压经放大后与比较器进行比较，具有较高的精准度。电路能够较快的切断电路输出并形成自锁，具有优秀的保护性能，同时能够避免动作开关器件处于反复开关的状态以至损坏开关器件或电路，对用电设备具有很好的保护效果。
Claims (3)
1.一种带自锁功能的过流保护电路，包括取样保护电路、信号放大电路和电压比较电路和对负载RL进行供电的负载供电回路，其特征在于，还包括驱动及自锁电路；
所述取样保护电路包括电阻R2和R3、稳压二极管D1、电解电容C1；电阻R2的一端接地，其另一端通过电阻R3分别与稳压二极管D1的正极和电解电容C1的正极连接，稳压二极管D1的负极和电解电容C1的负极均接地，其中采样电阻R2与负载RL串联；
所述信号放大电路包括运算放大器U1A、电阻R4和电位器VR1；运算放大器U1A的3脚与电解电容C1的正极连接，运算放大器U1A的1脚分别与电位器VR1的一端和电位器VR1的滑动端连接，电位器VR1的另一端分别与运算放大器U1A的2脚和地连接；
所述电压比较电路包括电压比较器U2A、电阻R5～R7；电阻R5的一端与电源VCC连接，其另一端经过电阻R6接地，电压比较器U2A的3脚与运算放大器U1A的1脚连接，电压比较器U2A的2脚与电阻R5和R6之间的节点连接，电压比较器U2A的1脚经过上拉电阻R7与电源VCC连接；
所述驱动及自锁电路包括三极管Q1和Q2、电阻R8～R10、二极管D2、继电器K；三极管Q2的基极通过限流电阻R8与电压比较器U2A的1脚连接，三极管Q2的集电极通过限流电阻R9与三极管Q1的基极连接，三极管Q2的发射极通过继电器K与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的集电极通过限流电阻R10与三极管Q2的基极连接，三极管Q1的发射集与电源VCC连接，继电器K与二极管D2并联；
负载供电回路用于对负载RL进行供电，其中继电器K的一组常闭开关K1串联在负载供电回路中。
2.根据权利要求1所述的一种带自锁功能的过流保护电路，其特征在于，所述运算放大器U1A的型号为LM358，电压比较器U2A的型号为LM393。
3.根据权利要求2所述的一种带自锁功能的过流保护电路，其特征在于，所述三极管Q1的型号均为C8550，三极管Q2的型号为C8050。
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