自恢复过流保护电路结构制造技术

本实用新型专利技术自恢复过流保护电路结构由场效应管、电压比较器或运算放大器组成，并将负载电流与保护电流值进行比较以控制场效应管的开通及关闭，以此实现过流保护。此电路结构中的自恢复功能可以较好得避免人工恢复的麻烦，消除负载故障即可恢复电路工作。由于使用的是场效应管等低功耗元件，其自身功率消耗量极小，而且可以灵活调节保护电流值。其具有的快速保护、低功耗、低压降、自由调节分界电流值、方便电器操作等诸多优点使其主要应用于直流供电电路中。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术自恢复过流保护电路结构由场效应管、电压比较器或运算放大器组成，并将负载电流与保护电流值进行比较以控制场效应管的开通及关闭，以此实现过流保护。此电路结构中的自恢复功能可以较好得避免人工恢复的麻烦，消除负载故障即可恢复电路工作。由于使用的是场效应管等低功耗元件，其自身功率消耗量极小，而且可以灵活调节保护电流值。其具有的快速保护、低功耗、低压降、自由调节分界电流值、方便电器操作等诸多优点使其主要应用于直流供电电路中。【专利说明】自恢复过流保护电路结构—.
本技术涉及的内容属于电子
，能够防止直流电路的负载电流过大，作为电子设备中电路的短路、过载保护使用。二.
技术介绍
电子装置中一般都有供电电源，有一些还是专门向负载供电的电子设备，如直流稳压电源、后备电源、充电器等。凡是电子电路，向负载供电的能力均有一定限制，超过额定值会造成供电系统的永久性损坏。为此，以电路输出电流为限制目标，绝大多数供电电路设置有过流保护电路、短路保护电路等，如电流检测开关管保护、电流检测继电器保护、热保护开关、保险丝保护、自恢复保险丝保护、智能开关等。各种保护措施归纳起来可以分为两类:限流式保护与开关式保护。限流式保护是通过调节电压使得输出至负载的电流最大值被限制在某一数值上。简单的限流电路一般为串联型结构，限流时往往使得电流调节元件功耗过大，因此多数电路采用开关式保护，即电流达到某一极限值时，关闭供电输出电路，或者只保留很小的输出电流值。如上所述的电流检测开关管保护、电流检测继电器保护、热保护开关、保险丝保护、自恢复保险丝保护、智能开关等都属于开关式保护。开关式保护的好处是执行器件的功耗较低，但存在操作上不够方便，或者适用场合受到限制。如保险丝保护的结果是电流过大时保险丝熔断，需要人为更换保险丝；自恢复保险丝虽然是暂时开路，但他存在较大的自身电压降，不适用于低压电路；电流检测开关管保护和电流检测继电器保护灵敏度较高，但往往需要人工恢复电流输出；热保护开关的响应速度较慢，在需要快速保护的场合不适用，只用于电动机、电热器具中的过载电流保护；智能开关是目前新的过电流保护模块，响应速度也较快，自身功耗低，但进入保护的电流值被固定为一个系列，只能从中选择某一参数，不能自由调整。基于在快速保护、低功耗、低压降、自由调节分界电流值、方便电器操作等诸多因数的综合考虑，是本专利技术的一个思想基础。以此构建一套小规模自恢复过流保护电路结构，可以对直流负载的异常接入实现良好保护作用，实用性较强。三.
技术实现思路
本技术自恢复过流保护电路结构是防止供电电路向负载输出过大电流的电路模块，其结构特征是:由一个低内阻的场效应管Q1与外部负载相串联，这一场效应管Q1的内阻同时又兼作电流检测电阻，所获得的电流检测电压送至电压比较器的反相输入端，在电压比较器的同相输入端设置一个低电压参考值，与检测到的电压值进行比较，比较器的输出连接至这一场效应管Q1的栅极，控制其导通与否，如附图2所示；在电压比较器反相输入端设置有限压元件，防止加至电压比较器反相输入端的电压过高；在电压比较器反相输入端还连接有积分电容，防止过流保护电路出现过敏反应；在场效应管Q1的漏极、源极之间并联一个电阻，这里称为复位电阻，以保证空载时场效应管Q1的漏源间电压为零值。将这一自恢复过流保护电路各元件集中在小电路板中，就可以构成简单的三端模块，对外只有三个接线端:工作电压输入端、负载接入端、公共地端。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:由电压比较器和N沟道增强型场效应管构成反馈式通、断控制电路，形成一个反馈控制电子开关。电压比较器同相输入端的参考电压Vkef来自于预设值，电压比较器反相输入端被比较的电压来自于场效应管内阻所造成的电压降。当供电电路输出口空载时，由并联在场效应管Q1的漏极、源极之间复位电阻造成被比较电压值为0V，低于电压比较器同相输入端的参考电压，电压比较器输出高电位，并加至场效应管Q1的栅极，使场效应管彻底开通，供电电路能够正常向负载供电。电路参数设置中，需保证负载的保护电流在场效应管Q1上产生的电压降值等于电压比较器同相输入端的参考电压值VKEF。接上负载后，若负载电流小于保护电流值，场效应管Q1继续开通，正常工作；若负载电流大于保护电流值，电压比较电路输出低电位，场效应管被关闭，场效管的关闭进一步促使反馈电压升高，维持场效应管的关闭，这一控制是一个正反馈过程。过流保护后，只要卸除异常负载，电路又自然返回到开通状态。电压比较可以由运算放大器承担，由运算放大器构成的电路如附图2所示；也可以由电压比较器承担，电路结构如附图3所示。对于开关兼电流取样电阻的场效应管选择，主要考虑其漏极耐压、载流能力和开通内阻大小三方面参数，场效应管的漏极耐压一定要大于供电电路输向负载的最高输出电压；载流能力要远大于被保护的电流值；开通内阻以小为好，特别是作大电流保护时，必须保证场效应管漏极压降较小，以降低场效应管的功耗。用作小电流保护时，可以选择开通内阻大一些的场效应管，也可在低开通内阻场效应管的漏极另外串联一个低值电阻，以达到理想的电流取样电阻值。本技术的有益效果是:选择合适开通内阻的场效应管，能够在消耗微小功率的情况下，快速地对电路起到过流保护作用，对于所需要保护的电流值可以任意设定。同时，只要卸除异常的负载即可恢复电路工作，不必更换元件，方便故障排除。四.【专利附图】【附图说明】图1是自恢复过流保护电路结构的框图。图2是采用运算放大器的自恢复过流保护电路结构。图3是采用电压比较器的自恢复过流保护电路结构。图4是自恢复过流保护电路所构成的模块结构。五.【具体实施方式】自恢复过流保护电路结构大多用于电源电路、充电器电路等，作为这些电子装置内部的一个模块。为了降低这一模块的自身功耗，电压比较器同相输入端的参考电压以低为好，一般不超过0.3V。可以采用TL431、TLV431、LM385、发光二极管、普通二极管等设定稳定电压后，再用电阻网络分压获取，或者采用肖特基二极管的正向导通电压获取低值参考电压。附图2、附图3中的参考电压提供方式只是一个样例，并不限于这些结构。电压比较器的供电电压是以场效应管栅极的开通电压为依据的，一般应该达到场效应管栅极的开通电压的三倍以上。场效应管栅极的开通电压一般分为IV以上和3V以上二档，所以电压比较器的供电电压在5.12V之间选择，与所采用的场效应管相适应。当被保护的供电电路连接负载后再通电，往往存在一个较大的开机冲击电流，可能会造成保护电路误动作。为此，保护电路中引入了反馈积分电路，适当控制这一积分电路的时间常数，以消除冲击电流的影响，时间常数定在0.0ls左右。当电路出现过载保护后，说明负载过重，应该断开负载，调整正常后再接入电路即可。负载端口能够承受的电压值由场效应管的漏极耐压决定，与电路结构无关。低电压场合可以选用低耐压的场效应管，高电压场合可以选用高耐压的场效应管。自恢复过流保护电路结构可以与其他电路统一设计，也可以单独制作成模块加入被保护电路中。【权利要求】1.一种自恢复过流保护电路结构，其结构特征是:由一个低内阻的场效应管Q1与外部负载相串联，这一场效应管Q1的内阻同时又兼作电流检测电阻，所获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自恢复过流保护电路结构，其结构特征是：由一个低内阻的场效应管Q1与外部负载相串联，这一场效应管Q1的内阻同时又兼作电流检测电阻，所获得的电流检测电压送至电压比较器的反相输入端，在电压比较器的同相输入端设置一个低电压参考值，与检测到的电压值进行比较，比较器的输出连接至这一场效应管Q1的栅极；在电压比较器反相输入端设置有限压元件；在电压比较器反相输入端还连接有积分电容；在场效应管Q1的漏极、源极之间并联一个电阻。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林志杰，陈庭勋，
申请(专利权)人：浙江海洋学院，林志杰，
类型：新型
国别省市：浙江;33