一种低压直流电源输出短路保护装置制造方法及图纸

一种低压直流电源输出短路保护装置，36V以下直流电源通过P2输入端连接拨动开关S1，拨动开关S1与连接触点1或连接触点2连接，连接触点2断路，连接1触点分别与电阻R1和电阻R4，电阻R1与继电器K1连接，继电器K1触点A连接在P1输出端，电阻R4的另一端连接至三极管Q1，三极管Q1接入电阻R1与继电器K1之间的电路上，三极管Q1分别连接电阻R2的一端、续流二极管D1的正极以及继电器K1的线圈的一端，续流二极管D1的另一端与线圈的另一端并联至三极管Q2，三极管Q2与电阻R2的另一端并联后，再与电阻R3串联后接地，本发明专利技术能够及时切断输出端电流的保护装置，简单实用，易于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种低压直流电源输出短路保护装置
本专利技术涉及电源短路保护装置，具体说的是低压直流电源输出端短路保护装置。
技术介绍
目前已有的短路保护装置或方法有：1、自恢复保险丝：用一会儿电阻就会变，让后级电阻匹配十分困难。2、通用的短路保护电路一般包括采样电阻、差分运放、AD/比较器、处理器、动作器件组成。其缺点是：采用处理器（MCU）的短路保护电路存在处理器受干扰时，短路保护电路失效等情况。在短路时，尤其是短路的部分跟MCU的供电以某种方式耦合时（这种情况出现的概率还非常大），当电源出现短路时，会拉低MCU工作电压，导致MCU进入睡眠或者程序复位等状态，使MCU程序运行不稳定导致保护失效。3、快速限流器这种保护器只应用于供电线路的母线上，体积庞大，成本高，重量大，很难应用于各种移动的电源中。文献：[1]陈阳,雷娟.基于继电器电源短路保护报警电路的设计[J].价值工程.2012(14):44-45.逻辑器件较多，可靠性有问题，成本[2]干红林,冯全源,王丹.用于降压型DC-DC转换器的短路保护电路设计[J].2015.45(3):328-334.逻辑器件较多，可靠性有问题，成本[3]罗志聪,黄世震.一个高可靠性的短路保护电路设计及其应用[J].电子设计工程.2010.18(10):139-141.电路复杂，元器件多。[4]唐军,宋新林.两种简易直流电源输出短路保护电路[J].电子科技.2013.17.043.14.干簧管不可靠，线圈磁场弱。[5]吴光升.5V电源短路保护报警电路的设计与制作[J].电子制作.2006，3:20-24.电压低，实用性不强。4、其他采用纯电路技术进行短路保护的方法主要有：限流法和关断法。采用限流法的相关技术如文献[1][2][3][4]。文献[1]中的方法使用了LM358运放作为电压比较器来判断输入电压的大小从而控制比较器的输出是高电平还是低电平，再由74LS08与非门来驱动三极管2SC1815控制继电器通断。当电源输出短路时，根据报警采集信号的电路原理输出为低电平，通过74LS08后也为低电平，致使三极管截止，则继电器断开，实现电路短路自动断开功能。文献[2]中采用降压型DC-DC转换器的隔断触发模式短路保护方案，除了具有基本的峰值限流功能，该方案还能使转换器在输出短路时触发周期性的休眠与软启动。但是该方案不能够完全关断短路电流，而是限制电流不超过1.06A，同时内部还有短路模式判断电路，软启动电路，降频电路等复杂的数字电路逻辑单元，技术难度较高，成本难以控制，不能完全关断短路电流。文献[3]中的方法是在限流型保护电路的基础上设计改进了一个短路保护电路，确保短路情况下，关断功率MOS管。该电路含有MOS管构成的镜像电流源电路，差分电路，比较器电路，共使用了近20多个MOS管，这种复杂的电路需要精确地模拟参数计算，才能保证MOS管工作点的匹配，开关时机的准确。给设计工作带来很大麻烦，仿真虽然通过，但是复杂的模拟电路在实际的电路版上不易调节，易受温度，电磁场等外界因素的干扰，使其可靠性下降。总结文献[1][2][3]中的问题，都是电路中采用了复杂的逻辑门电路和模拟控制电路，功能设计复杂，不易于安装调试。文献[4][5]是关断式保护方法，文献[4]中采用电源输出导线结合干簧管的方法来检测输出电流的大小，当电流过大时绕制在干簧管上的线圈产生的磁场吸和干簧管内部的触点，使短路保护电路工作，输出继电器吸和，时电源输出线断开，起到保护的作用。该方法理论上可以通过，但是关键问题是电源输出的电流能否使干簧管的触点吸合。经过本人研究发现，干簧管触点的吸合方向和导线电流产生的磁场是垂直的！这个严重的设计缺陷会使得触点的吸合更加困难，甚至是不可能的。同时干簧管的寿命有限，采用玻璃管封装，极易损坏，因此这种方法不具有实用价值。文献[5]采用的是针对5V电源的输出短路保护，采用了逻辑器件4069反相器来判断输出是否短路，该方法只能报警，不能及时关断输出，因此，也不具有实用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种低压直流电源输出短路保护装置，为直流电源提供一个输出短路时，能够及时切断输出端电流的保护装置，本装置电路简单实用，易于推广。为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种低压直流电源输出短路保护装置，与直流电源连接，36V以下直流电源通过P2输入端连接拨动开关S1，拨动开关S1与连接触点1或连接触点2连接，连接触点2断路，连接1触点分别与电阻R1的一端和电阻R4的一端连接，电阻R1的另一端与继电器K1连接，继电器K1内常闭触点A连接在P1输出端，继电器K1的常开触点B依次串联电阻R5、相并联的蜂鸣器LS1和报警灯DS1后接地，电阻R4的另一端连接至三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极接入电阻R1与继电器K1之间的电路上，三极管Q1的发射极分别连接电阻R2的一端、续流二极管D1的正极以及继电器K1的线圈的一端，续流二极管D1的另一端与线圈的另一端并联至三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与电阻R2的另一端并联后，再与电阻R3串联后接地。本专利技术有益效果是：本装置简单可靠，成本低，使用元器件少，静态功耗低，不需要复杂的电路参数计算。由于三极管工作在开关状态，所以电阻的选取只要保证能够使三极管导通即可，不需要精确的计算三极管的静态工作点，降低了电路的设计难度，提高了电路的工作范围和可靠性。附图说明图1为本专利技术的电路原理图。具体实施方式一种低压直流电源输出短路保护装置，应用于各种36V以下直流电源输出端，当出现输出短路时，能够及时切断电源输出，从而保护电源本身不受到短路电流的损坏。保护装置的工作原理为：当电路正常工作时，开关S1在位置1，电源的电流经过电阻R1流到b点，b点为高电平，三极管Q1截止不导通，没有电流流经继电器线圈。电流同时通过继电器K1，触点默认在位置A。如果此时OUT端出现短路，则b点电位降低，三极管Q1导通，有电流从c端流出，经过电阻R2、R3分压后，R3的a端电压使三极管Q2导通，电流流经继电器线圈使继电器吸合触点，触点转换至B点，蜂鸣器LS1报警同时LED3点亮报警，同时A点断开，起到保护作用。待故障排除后，手动把S1的按键拨向2端，使三极管Q1关断，继电器K1复位后，排除短路故障后再拨回1端，电路正常工作。所选用的元器件价格低廉，电阻和三极管如果批量购买三个电阻和两个三极管的价格不超过0.3元，发光二极管和续流二极管的价格不超过0.2元，继电器一个的价格为3.9元，蜂鸣器价格为0.24元。元器件成本价可以控制在5元以内。降低了生产的成本，同时器件种类少，减少了采购的难度。保护时所驱动的电路功耗低，负载只有5个电阻2个三极管和继电器本身的线圈，采用可靠性高的9012和9013三极管，0805封装。导通时的电流最大为500mA，压降为1.7V，额定功率为：0.625W。电阻采用功率为1W的金属膜电阻。采用低压直流驱动的通用中间型继电器，线圈额定功率小于0.9W，按照最大工作电压36V算，短路保护工作时总的电流不超过2.8mA。功耗极低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压直流电源输出短路保护装置，与直流电源连接，其特征在于：36V以下直流电源通过P2输入端连接拨动开关S1，拨动开关S1与连接触点1或连接触点2连接，连接触点2断路，连接1触点分别与电阻R1的一端和电阻R4的一端连接，电阻R1的另一端与继电器K1连接，继电器K1内常闭触点A连接在P1输出端，继电器K1的常开触点B依次串联电阻R5、相并联的蜂鸣器LS1和报警灯DS1后接地，电阻R4的另一端连接至三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极接入电阻R1与继电器K1之间的电路上，三极管Q1的发射极分别连接电阻R2的一端、续流二极管D1的正极以及继电器K1的线圈的一端，续流二极管D1的另一端与线圈的另一端并联至三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与电阻R2的另一端并联后，再与电阻R3串联后接地。

【技术特征摘要】
1.一种低压直流电源输出短路保护装置，与直流电源连接，其特征在于：36V以下直流电源通过P2输入端连接拨动开关S1，拨动开关S1与连接触点1或连接触点2连接，连接触点2断路，连接1触点分别与电阻R1的一端和电阻R4的一端连接，电阻R1的另一端与继电器K1连接，继电器K1内常闭触点A连接在P1输出端，继电器K1的常开触点B依次串联电阻R5、相并联的蜂鸣器LS1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军，周涛，徐万明，贾磊磊，李玲，
申请(专利权)人：洛阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41