一种直流电源保护电路及其制造的GPRS设备制造技术

本发明专利技术涉及一种保护电路及包含该电路的GPRS设备，所述保护电路包括电流采集单元、第一控制单元和第二控制单元，所述电流采集单元和第一控制单元串联于直流电源的正极和用电设备之间，所述第二控制单元的输入端分别与直流电源的正极以及电流采集单元的电流信号输出端连接，所述第二控制单元的输出端与第一控制控制单元的控制输入端连接，所述第一控制单元至少包括两个相互串联的全控型器件，所述第二控制单元包括D触发器U1，当发生故障电流增大超过限值时，通过D触发器U1控制第一控制单元关断，进而将直流电源切断，实现了对用电设备及电源的保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子
，具体地说涉及一种直流电源保护电路。
技术介绍
使用直流电源供电的用电设备，特别是使用电池供电的用电设备，如GPRS设备，在电源和用电的用电设备之间通常设有电源保护电路，当出现故障，电流过大时断开电路，起到保护用电设备和电源的目的，目前，电源保护电路主要包括电流限流保护、电阻+熔断型保险丝保护以及三极管限流电路保护三种形式。1.电阻限流保护：采用大功率电阻限流的方式限制用电设备的电流，即当电源电压一定时，给电路串联电阻，使用电设备中即使出现短路，由于电阻的限流作用，使电路电流保持在运行范围内，这种设计要求电阻的功率需要满足在长期大电流下不会烧毁，则需要电阻的功率非常大，体积相应增大，对于电子产品空间上不容易实现，如电源供电电压为6.6V，当要求电路电流限制在3A以下时，电阻阻值需为6.6V÷3A＝2.2Ω，这样电阻功率为P＝I2R＝3×3×2.2＝19.8W，这还不包括采用1.5倍的安全系数计算，显然这样大的电阻在小巧的电池供电设备中体积过大；另外，如增大电阻的阻值，则会在电阻上产生很大的压降，从而影响对用电设备的电压供给，容易造成用电设备无法正常工作，如即使是2.2Ω的电阻，在2A负载电流情况下已经会分掉电源4.4V电压，用电设备的电压跌落严重，无法保证负载正常工作。2.电阻+熔断型保险丝保护：保险丝虽然能在用电设备发生持续数秒的大电流情况下熔断，保护用电设备，但保险丝熔断后，对于不方便拆卸的计量用电设备来讲，该设备意味着已损坏，需要返厂维修，即使是可更换保险丝的非计量设备，用户方便更换保险丝，也存在更换成本及影响使用的问题。3.三极管限流电路保护：这是一种当输出用电设备发生短路电流增大时，能使调整三极管输出电流减小至零，从而使调整三级管工作在截止状态，实现对用电设备及电源的保护，这种电路虽可实现对故障电源的切断，但切断时间长，会对用电设备造成损坏，而且电流过大情况下电路总压降过大，会造成用电设备两端电压的波动较大。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种直流电源保护电路，但电路中发生故障时，可将电源快速切除起到保护用电设备的作用。本专利技术采用的技术方案如下：一种保护电路，包括直流电源、电流采集单元、第一控制单元和第二控制单元，所述电流采集单元和第一控制单元串联于直流电源的正极和用电设备之间，所述第二控制单元的输入端分别与直流电源的正极以及电流采集单元的电流信号输出端连接，所述第二控制单元的输出端与第一控制控制单元的控制输入端连接，所述第一控制单元至少包括两个相互串联的全控型器件，所述第二控制单元包括D触发器U1。进一步，所述电流采集单元包括电阻R1和三极管Q1，所述电阻R1一端与直流电源的正极以及三极管Q1的发射极连接，另一端与第一控制单元的电源输入端以及三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1为PNP型三极管。进一步，D触发器U1的PR管脚通过电阻R2与直流电源的正极连接，且通过电容器C2接地，D触发器U1的VCC和CLR管脚与直流电源的正极连接，且二者通过电容器C3接地，D触发器U1的CP管脚与所述三极管Q1的集电极连接，D触发器U1的Q-管脚与第二控制单元的控制输入端连接，D触发器U1的D和GND管脚接地。进一步，还包括第一辅助单元，所述第一辅助单元一端与所述D触发器U1的CP管脚连接，另一端接地，第一辅助单元包括并联的电容器C4和电阻R3。进一步，所述第一控制单元包括相互串联的MOS管Q2与MOS管Q3，所述MOS管Q2的源极与所述电阻R1连接，所述MOS管Q3的漏极与用电设备连接，MOS管Q2的漏极与MOS管Q3的源极连接，所述MOS管Q2与MOS管Q3的栅极均与所述D触发器U1的Q-管脚连接，所述MOS管Q2与MOS管Q3均为大电流P沟道MOS管。进一步，还包括第二辅助单元，所述第二辅助单元一端与所述D触发器U1的Q-管脚连接，另一端接地，第二辅助单元包括并联的电容器C5和电阻R4。进一步，还包括第三辅助单元，所述第三辅助单元并联于所述直流电源的两端，第三辅助单元包括并联的二极管D1和电容器C1，所述二极管D1为瞬态抑制二极管。本专利技术还提供一种包含保护电路的GPRS设备，其特征在于，还包括GPRS电路、开关电路和MCU电路，所述GPRS电路的电源输入端通过开关电路与所述保护电路的输出端连接，所述MCU电路的电源输入端与保护电路的输出端连接，MCU电路的控制输出端与开关电路的控制输入端和GPRS电路的通信端连接。进一步，所述MCU电路包括调压器件U3和MCU芯片U4，所述GPRS电路包括GPRS芯片U6、SIM卡U5以及天线馈点，所述MCU芯片U4通过调压器件U3与所述保护电路的输出端连接，所述MCU芯片U4的控制输出端还与所述开关电路的控制输入端连接；所述GPRS芯片U6的通信端与MCU芯片U4的控制输出端连接，所述SIM卡U5与GPRS芯片U6的SIM端连接，所述天线馈点与GPRS芯片U6的GSM端连接，GPRS芯片U6的电源输入端通过开关电路与所述保护电路的输出端连接。本专利技术的有益效果是：(1)当电路中发生故障电流增大超过限值时，通过D触发器控制第一控制单元的各串联连接的MOS管关断，进而将直流电源切断，MOS管的翻转时间很短，在几十纳秒内即可完成电路的切断，几乎是瞬间切断，有效的实现了对用电设备及电源的保护；当故障消除后，电源恢复正常供电，D触发器Q2复位，保护电路中无器件损坏，无需更换新的器件即可恢复用电的正常使用。(2)第一控制单元包括至少两个相互串联连接的MOS管，当其中有MOS管出现故障被击穿时，第一控制单元仍能正常工作，增加了电路的稳定性。(3)MOS管Q2、MOS管Q3、D触发器U1以及电阻R1的损耗极小，使得整个保护电路的静态电流约为2μA，保证了用电设备的正常用电。(4)D触发器Q2的CP和Q-管脚分别通过RC电路组成第一、第二辅助单元接地，可以有效防止电路中有小的电压波动时，电路误动作，增加了电路的可靠性；直流电源两端并联第三辅助单元，可以有效抑制直流电源小的电压波动。(5)电路所有器件均为贴片封装，体积小巧，特别是D触发器U1，其面积仅为约4.4mm2，故整个电路占用面积非常小巧，可控制在2cm2以内，特别适合小型电子用电设备使用，并且整个电路成本很低，批量器件采购成本不高于3元，进而使得整个用电设备的成本更低。(6)GPRS电路通过开关电路与直流电源保护电路连接，在用电设备不使用时，通过MCU电路控制开关电路关断，进而关断GPRS电路，起到节约省电的作用。附图说明图1为一种保护电路的电路图；图2为一种包含保护电路的GPRS设备的电路图。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。下面结合附图和较佳的实施例对本专利技术作进一步说明。实施例一：如图1所示，一种保护电路，包括直流电源、电流采集单元、第一控制单元、第二控制单元、第一辅助单元、第二辅助单元和第三辅助单元，所述直流电源为6.6v电源，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保护电路，包括直流电源，其特征在于，还包括电流采集单元、第一控制单元和第二控制单元，所述电流采集单元和第一控制单元串联于直流电源的正极和用电设备之间，所述第二控制单元的输入端分别与直流电源的正极以及电流采集单元的电流信号输出端连接，所述第二控制单元的输出端与第一控制控制单元的控制输入端连接，所述第一控制单元至少包括两个相互串联的全控型器件，所述第二控制单元包括D触发器U1。

【技术特征摘要】
1.一种保护电路，包括直流电源，其特征在于，还包括电流采集单元、第一控制单元和第二控制单元，所述电流采集单元和第一控制单元串联于直流电源的正极和用电设备之间，所述第二控制单元的输入端分别与直流电源的正极以及电流采集单元的电流信号输出端连接，所述第二控制单元的输出端与第一控制控制单元的控制输入端连接，所述第一控制单元至少包括两个相互串联的全控型器件，所述第二控制单元包括D触发器U1。2.根据权利要求1所述的一种保护电路，其特征在于，所述电流采集单元包括电阻R1和三极管Q1，所述电阻R1一端与直流电源的正极以及三极管Q1的发射极连接，另一端与第一控制单元的电源输入端以及三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1为PNP型三极管。3.根据权利要求2所述的一种保护电路，其特征在于，D触发器U1的PR管脚通过电阻R2与直流电源的正极连接，且通过电容器C2接地，D触发器U1的VCC和CLR管脚与直流电源的正极连接，且二者通过电容器C3接地，D触发器U1的CP管脚与所述三极管Q1的集电极连接，D触发器U1的Q-管脚与第二控制单元的控制输入端连接，D触发器U1的D和GND管脚接地。4.根据权利要求3所述的一种保护电路，其特征在于，还包括第一辅助单元，所述第一辅助单元一端与所述D触发器U1的CP管脚连接，另一端接地，第一辅助单元包括并联的电容器C4和电阻R3。5.根据权利要求3所述的一种保护电路，其特征在于，所述第一控制单元包括相互串联的MOS管Q2与MOS管Q3，所述MOS管Q2的源极与所述电阻R1连接，所述MOS管Q3的漏极与用电设备连接，MOS管Q2的漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚金龙，杨铮，高楠，陈烊伊，董胜龙，张春林，符子建，
申请(专利权)人：廊坊新奥燃气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13