CN116742571A - 一种自调节过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自调节过流保护电路，其包括输入电压检测电路、输出电压检测电路、过流阈值设定电路、电流采样电路、比较电路以及输出开关管M1，输入电压检测电路的输出端和输出电压检测电路的输出端连接过流阈值设定电路的调节端，过流阈值设定电路的输出端和电流采样电路的输入端分别连接比较电路的同相输入端和反相输入端，比较电路的输出端连接输出开关管M1的控制端。本发明能在电源***即将过流时自主降低过流阈值以提前起到过流保护作用，从而使得输出开关管M1关断时的反峰电压不会太高。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路领域，特别是指一种自调节过流保护电路。
背景技术
过流保护电路是电源***（稳压电源、电源适配器）的一个重要组成部分，过流保护电路能在电源***的输出电流过大时使得电源***的输出开关管（一般为MOS管）关断，从而切断电源***的输出以保护后端的电路。但是现有的电源***配备的过流保护电路往往存在着延时问题，即当电源***的输出电流大于设定过流阈值时过流保护电路需要一定的时间才能关断输出开关管，这样在过流保护电路关断输出开关管时电源***的输出电流已经大于设定过流阈值，进而会导致输出开关管关断时的反峰电压较高，而为了保护输出开关管，要么降低电源***的额定输入电压范围，要么使用耐压更高的开关管，这极大影响了电源***的使用和成本。
有鉴于上述问题的存在，有必要研究一种自调节过流保护电路，其能自主降低过流阈值以提前起到过流保护作用，从而使得输出开关管关断时的反峰电压不会太高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自调节过流保护电路，其能自主降低过流阈值以提前起到过流保护作用，从而使得输出开关管关断时的反峰电压不会太高。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种自调节过流保护电路，其包括输入电压检测电路、输出电压检测电路、过流阈值设定电路、电流采样电路、比较电路以及输出开关管M1，输入电压检测电路的输出端和输出电压检测电路的输出端连接过流阈值设定电路的调节端，过流阈值设定电路的输出端和电流采样电路的输入端分别连接比较电路的同相输入端和反相输入端，比较电路的输出端连接输出开关管M1的控制端；所述输入电压检测电路用于检测电源***的输入电压是否超过设定的输入电压阈值；当电源***的输入电压超过设定的输入电压阈值时，输入电压检测电路控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压；所述输出电压检测电路用于检测电源***的输出电压是否低于设定的输出电压阈值；当电源***的输出电压低于设定的输出电压阈值时，输出电压检测电路控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压；所述电流采样电路用于采集电源***的输出电流并根据电源***的输出电流相应输出电流采样信号；所述比较电路用于比较过流阈值信号和电流采样信号的大小而相应控制输出开关管M1的通断；当电流采样信号大于过流阈值信号时，比较电路控制输出开关管M1关断。
所述输入电压检测电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13和比较器U11；电阻R11的第一端连接接入输入电压阈值信号Vth1，电阻R11的第二端连接电阻R12的第一端、电阻R13的第一端以及比较器U11的同相输入端，电阻R12的第二端连接控制电源VCC，电阻R13的第二端和比较器U11的输出端连接输入电压检测电路的输出端，比较器U11的反相输入端连接输入电压检测电路的输入端。
所述输出电压检测电路包括电阻R21、电阻R22、电阻R23和比较器U21；电阻R21的第一端输出电压检测电路的输入端，电阻R21的第二端连接电阻R22的第一端、电阻R23的第一端以及比较器U21的同相输入端，电阻R22的第二端接地，电阻R23的第二端和比较器U21的输出端连接输出电压检测电路的输出端，比较器U21的反相输入端接入输出电压阈值信号Vth2。
当电源***的输入电压超过设定的输入电压阈值时，输入电压检测电路给过流阈值设定电路的调节端输入低电平；当电源***的输出电压低于设定的输出电压阈值时，输出电压检测电路给过流阈值设定电路的调节端输入低电平；所述过流阈值设定电路包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34和三极管Q31；电阻R31的第一端连接驱动电源VDD，电阻R31的第二端和三极管Q31的基极连接过流阈值设定电路的调节端，三极管Q31的集电极通过电阻R32接地，三极管Q31的发射极、电阻R33的第一端以及电阻R34的第一端连接过流阈值设定电路的输出端，电阻R33的第二端连接控制电源VCC，电阻R34的第二端接地。
所述电流采样电路包括电阻R41，电阻R41的两端分别连接电流采样电路的输入端和输出端。
所述比较电路包括电阻R51和比较器U51，电阻R51的第一端和比较器U51的同相输入端连接比较电路的同相输入端，电阻R51的第二端和比较器U51的输出端连接比较电路的输出端，比较器U51的反相输入端连接比较电路的反相输入端。
所述比较电路的输出端连接稳压电路。
所述稳压电路包括电阻R61和电容C61，电阻R61的第一端连接控制电源VCC，电阻R61的第二端和电容C61的第一端连接比较电路的输出端，电容C61的第二端接地。
所述的一种自调节过流保护电路还包括MCU控制电路，MCU控制电路的输出端和比较电路的输出端通过与门电路连接输出开关管M1，与门电路的第一输入端和第二输入端分别连接比较电路的输出端和MCU控制电路的输出端，与门电路的输出端连接输出开关管M1的控制端。
所述比较电路的输出端通过电阻R91和二极管D91连接与门电路的第一输入端，二极管D91的负极连接比较电路的输出端，二极管D91的正极连接电阻R91的第一端和与门电路的第一输入端，电阻R91的第二端连接控制电源VCC。
采用上述方案后，本发明当电源***的输入电压超过设定的输入电压阈值时，此时电源***处于即将过流的状态，而此时输入电压检测电路控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压（即自动降低过流阈值），这样比较电路在电流采样电路输出的电流采样信号大于该电压降低后的过流阈值信号时就控制输出开关管M1关断，从而使得本发明的自调节过流保护电路可以在电源***过流前就控制输出开关管M1关断，进而使得本发明的自调节过流保护电路可以提前起到过流保护作用；而当电源***的输出电压低于设定的输出电压阈值时，此时电源***也处于即将过流的状态，而此时输出电压检测电路控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压（即自动降低过流阈值），这样比较电路在电流采样电路输出的电流采样信号大于该电压降低后的过流阈值信号时就控制输出开关管M1关断，从而使得本发明的自调节过流保护电路可以在电源***过流前就控制输出开关管M1关断，进而使得本发明的自调节过流保护电路可以提前起到过流保护作用。
由上述可知，本发明能在电源***即将过流时自主降低过流阈值以提前起到过流保护作用，从而使得输出开关管M1关断时的反峰电压不会太高。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1所示，本发明揭示了一种自调节过流保护电路，其包括输入电压检测电路、输出电压检测电路、过流阈值设定电路、电流采样电路、比较电路以及输出开关管M1，输入电压检测电路的输出端和输出电压检测电路的输出端连接过流阈值设定电路的调节端，过流阈值设定电路的输出端和电流采样电路的输入端分别连接比较电路的同相输入端和反相输入端，比较电路的输出端连接输出开关管M1的控制端；其中，所述输入电压检测电路用于检测电源***的输入电压是否超过设定的输入电压阈值，当电源***的输入电压超过设定的输入电压阈值时，输入电压检测电路控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压；所述输出电压检测电路用于检测电源***的输出电压是否低于设定的输出电压阈值，当电源***的输出电压低于设定的输出电压阈值时，输出电压检测电路控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压；所述电流采样电路用于采集电源***的输出电流并根据电源***的输出电流相应输出电流采样信号；所述比较电路用于比较过流阈值信号和电流采样信号的大小而相应控制输出开关管M1的通断；当电流采样信号大于过流阈值信号时，比较电路控制输出开关管M1关断。
本发明的工作原理为：当电源***的输入电压超过设定的输入电压阈值时，此时电源***处于即将过流的状态，而此时输入电压检测电路控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压（即自动降低过流阈值），这样比较电路在电流采样电路输出的电流采样信号大于该电压降低后的过流阈值信号时就控制输出开关管M1关断，从而使得本发明的自调节过流保护电路可以在电源***过流前就控制输出开关管M1关断，进而使得本发明的自调节过流保护电路可以提前起到过流保护作用；而当电源***的输出电压低于设定的输出电压阈值时，此时电源***也处于即将过流的状态，而此时输出电压检测电路控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压（即自动降低过流阈值），这样比较电路在电流采样电路输出的电流采样信号大于该电压降低后的过流阈值信号时就控制输出开关管M1关断，从而使得本发明的自调节过流保护电路可以在电源***过流前就控制输出开关管M1关断，进而使得本发明的自调节过流保护电路可以提前起到过流保护作用。由前述可知，本发明能在电源***即将过流时自主降低过流阈值以提前起到过流保护作用，从而使得输出开关管M1关断时的反峰电压不会太高。其中，输入电压阈值和输出电压阈值一般可根据产品应用根据实际需求去设定。
在本发明的实施例中，所述输入电压检测电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13和比较器U11；电阻R11的第一端连接接入输入电压阈值信号Vth1，电阻R11的第二端连接电阻R12的第一端、电阻R13的第一端以及比较器U11的同相输入端，电阻R12的第二端连接控制电源VCC，电阻R13的第二端和比较器U11的输出端连接输入电压检测电路的输出端，比较器U11的反相输入端连接输入电压检测电路的输入端；比较器U11的反相输入端可以通过电容C11接地，电容C11可以稳定比较器U11的反相输入端电压。当电源***的输入电压超过设定的输入电压阈值（即输入电压阈值信号Vth1的电压）时，输入电压检测电路给过流阈值设定电路的调节端输入低电平，从而控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压。
在本发明的实施例中，所述输出电压检测电路包括电阻R21、电阻R22、电阻R23和比较器U21；电阻R21的第一端输出电压检测电路的输入端，电阻R21的第二端连接电阻R22的第一端、电阻R23的第一端以及比较器U21的同相输入端，电阻R22的第二端接地，电阻R23的第二端和比较器U21的输出端连接输出电压检测电路的输出端，比较器U21的反相输入端接入输出电压阈值信号Vth2；比较器U21的反相输入端可以通过电容C21接地，电容C21可以稳定比较器U21的反相输入端电压。当电源***的输出电压低于设定的输出电压阈值（即输出电压阈值信号Vth2的电压）时，输出电压检测电路给过流阈值设定电路的调节端输入低电平，从而控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压。
在本发明的实施例中，所述过流阈值设定电路包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34和三极管Q31；电阻R31的第一端连接驱动电源VDD，电阻R31的第二端和三极管Q31的基极连接过流阈值设定电路的调节端，三极管Q31的集电极通过电阻R32接地，三极管Q31的发射极、电阻R33的第一端以及电阻R34的第一端连接过流阈值设定电路的输出端，电阻R33的第二端连接控制电源VCC，电阻R34的第二端接地。当输入电压检测电路或输出电压检测电路给过流阈值设定电路的调节端输入低电平时，此时三极管Q31导通而使得电阻R32和电阻R34并联，从而降低过流阈值设定电路的输出端电压，即降低过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压。
在本发明的实施例中，所述电流采样电路包括电阻R41，电阻R41的两端分别连接电流采样电路的输入端和输出端，电流采样电路的输出端可通过电容C41接地，电容C41可以稳定电流采样电路的输出端电压。
在本发明的实施例中，所述比较电路包括电阻R51和比较器U51，电阻R51的第一端和比较器U51的同相输入端连接比较电路的同相输入端，电阻R51的第二端和比较器U51的输出端连接比较电路的输出端，比较器U51的反相输入端连接比较电路的反相输入端。
在本发明的实施例中，所述比较电路的输出端连接稳压电路，稳压电路可以稳定比较电路的输出电压而减小比较电路的输出电压波动。具体的，所述稳压电路包括电阻R61和电容C61，电阻R61的第一端连接控制电源VCC，电阻R61的第二端和电容C61的第一端连接比较电路的输出端，电容C61的第二端接地。
在本发明的实施例中，本发明的自调节过流保护电路还包括MCU控制电路，MCU控制电路的输出端和比较电路的输出端通过与门电路连接输出开关管M1，与门电路的第一输入端和第二输入端分别连接比较电路的输出端和MCU控制电路的输出端，与门电路的输出端连接输出开关管M1的控制端。该MCU控制电路也可以起到控制输出开关管M1的作用；常态时，MCU控制电路输出高电平给与门电路，这样输出开关管M1便由比较电路来控制。其中，所述MCU控制电路可以包括MCU处理器U71；所述与门电路可以包括与门U81和电阻R81，与门U81的两个输入端分别连接与门电路的第一输入端和第二输入端，与门U81的输出端通过电阻R81连接与门电路的输出端。
在本发明的实施例中，所述比较电路的输出端通过电阻R91和二极管D91连接与门电路的第一输入端，二极管D91的负极连接比较电路的输出端，二极管D91的正极连接电阻R91的第一端和与门电路的第一输入端，电阻R91的第二端连接控制电源VCC。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (10)
1.一种自调节过流保护电路，其特征在于：包括输入电压检测电路、输出电压检测电路、过流阈值设定电路、电流采样电路、比较电路以及输出开关管M1，输入电压检测电路的输出端和输出电压检测电路的输出端连接过流阈值设定电路的调节端，过流阈值设定电路的输出端和电流采样电路的输入端分别连接比较电路的同相输入端和反相输入端，比较电路的输出端连接输出开关管M1的控制端；
所述输入电压检测电路用于检测电源***的输入电压是否超过设定的输入电压阈值；当电源***的输入电压超过设定的输入电压阈值时，输入电压检测电路控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压；
所述输出电压检测电路用于检测电源***的输出电压是否低于设定的输出电压阈值；当电源***的输出电压低于设定的输出电压阈值时，输出电压检测电路控制过流阈值设定电路降低该过流阈值设定电路输出的过流阈值信号的电压；
所述电流采样电路用于采集电源***的输出电流并根据电源***的输出电流相应输出电流采样信号；
所述比较电路用于比较过流阈值信号和电流采样信号的大小而相应控制输出开关管M1的通断；当电流采样信号大于过流阈值信号时，比较电路控制输出开关管M1关断。
2.如权利要求1所述的一种自调节过流保护电路，其特征在于：所述输入电压检测电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13和比较器U11；电阻R11的第一端连接接入输入电压阈值信号Vth1，电阻R11的第二端连接电阻R12的第一端、电阻R13的第一端以及比较器U11的同相输入端，电阻R12的第二端连接控制电源VCC，电阻R13的第二端和比较器U11的输出端连接输入电压检测电路的输出端，比较器U11的反相输入端连接输入电压检测电路的输入端。
3.如权利要求1所述的一种自调节过流保护电路，其特征在于：所述输出电压检测电路包括电阻R21、电阻R22、电阻R23和比较器U21；电阻R21的第一端输出电压检测电路的输入端，电阻R21的第二端连接电阻R22的第一端、电阻R23的第一端以及比较器U21的同相输入端，电阻R22的第二端接地，电阻R23的第二端和比较器U21的输出端连接输出电压检测电路的输出端，比较器U21的反相输入端接入输出电压阈值信号Vth2。
4.如权利要求1至3任意一项所述的一种自调节过流保护电路，其特征在于：当电源***的输入电压超过设定的输入电压阈值时，输入电压检测电路给过流阈值设定电路的调节端输入低电平；当电源***的输出电压低于设定的输出电压阈值时，输出电压检测电路给过流阈值设定电路的调节端输入低电平；
所述过流阈值设定电路包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34和三极管Q31；电阻R31的第一端连接驱动电源VDD，电阻R31的第二端和三极管Q31的基极连接过流阈值设定电路的调节端，三极管Q31的集电极通过电阻R32接地，三极管Q31的发射极、电阻R33的第一端以及电阻R34的第一端连接过流阈值设定电路的输出端，电阻R33的第二端连接控制电源VCC，电阻R34的第二端接地。
5.如权利要求1所述的一种自调节过流保护电路，其特征在于：所述电流采样电路包括电阻R41，电阻R41的两端分别连接电流采样电路的输入端和输出端。
6.如权利要求1所述的一种自调节过流保护电路，其特征在于：所述比较电路包括电阻R51和比较器U51，电阻R51的第一端和比较器U51的同相输入端连接比较电路的同相输入端，电阻R51的第二端和比较器U51的输出端连接比较电路的输出端，比较器U51的反相输入端连接比较电路的反相输入端。
7.如权利要求1或6所述的一种自调节过流保护电路，其特征在于：所述比较电路的输出端连接稳压电路。
8.如权利要求8所述的一种自调节过流保护电路，其特征在于：所述稳压电路包括电阻R61和电容C61，电阻R61的第一端连接控制电源VCC，电阻R61的第二端和电容C61的第一端连接比较电路的输出端，电容C61的第二端接地。
9.如权利要求1所述的一种自调节过流保护电路，其特征在于：还包括MCU控制电路，MCU控制电路的输出端和比较电路的输出端通过与门电路连接输出开关管M1，与门电路的第一输入端和第二输入端分别连接比较电路的输出端和MCU控制电路的输出端，与门电路的输出端连接输出开关管M1的控制端。
10.如权利要求9所述的一种自调节过流保护电路，其特征在于：所述比较电路的输出端通过电阻R91和二极管D91连接与门电路的第一输入端，二极管D91的负极连接比较电路的输出端，二极管D91的正极连接电阻R91的第一端和与门电路的第一输入端，电阻R91的第二端连接控制电源VCC。
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