一种用于通信电路的过载保护电路制造技术

本实用新型专利技术属于通信电路技术领域，公开一种用于通信电路的过载保护电路，包括电流输出电路、与电流输出电路输出端连接的负载、与负载串联的负载电流检测电路、与负载电流检测电路输出端连接的比较电路、与比较电路输入端相连的过载电流基准模块、与比较电路输出端连接的过载保护保持控制电路以及两端分别与电流输出电路信号端和过载保护保持控制电路连接的电流输出控制电路，还包括为过载电流基准模块、比较电路、电流输出控制电路和电流输出电路提供电源的电源模块。本保护电路结构简单、成本低，在电路发生过载或短路情况下，及时停止电流输出，同时对过载是否消除进行反复自动检测，在检出过载消除后，使该电路快速恢复正常工作状态。

【技术实现步骤摘要】
一种用于通信电路的过载保护电路
本技术涉及通信线路保护
，具体地，涉及一种用于通信电路的、尤其是水表采集器的Mbus通信电路、可在电路正常或过载工况下对电路的电流进行相关调控的过载保护电路。
技术介绍
MBUS作为一种主从半双工的通信技术，具有通信距离远、抗干扰能力强、供电灵活等特点，广泛应用于各种仪表的数据采集中，水表采集器的MBUS通信电路既可以作为通信线路，也可以作为供电线路，其过载或短路会对采集器乃至整个采集系统的设备都有比较严重的影响。MBUS数据通信总线在水表数据采集中被广泛使用，该总线在进行通信的同时也为所属的从机(水表)提供电源的供应，所以对作为主机采集器的MBUS电路进行保护至关重要。传统的MBUS主机电路的保护主要是通过限制电路的最大输出电流来实现对电路的保护作用，其电流与负载的关系如附图1所示，这种传统的输出方式在过载时，其输出的电流是最大电流值，当现场施工或其他原因造成过载或短路时，MBUS主机(采集器)一直在输出最大的电流，这样容易使主机器件发热、老化，在密封的环境下，还会因为发出的热量积累严重而烧坏采集器，更严重的是引起火灾等安全事故。
技术实现思路
本技术解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于通信电路的、能在电路发生过载状况时对电路电流进行调控，并在过载状况消失时能够立刻自动投入工作的过载保护电路。本技术的目的通过以下技术方案实现：一种用于通信电路的过载保护电路，包括电流输出电路、与电流输出电路输出端连接的所属从机组成的负载、与负载串联的负载电流检测电路、与负载电流检测电路输出端连接的比较电路、与比较电路输入端相连的过载电流基准模块、与比较电路输出端连接的过载保护保持控制电路以及两端分别与电流输出电路信号端和过载保护保持控制电路连接的电流输出控制电路，还包括电源模块，所述电源模块用于为过载电流基准模块、比较电路、电流输出控制电路和电流输出电路提供电源。所述保护电路根据负载的实际情况设置负载的过载电流基准，在电源模块正常工作情况下，所述过载保护电路包含以下3种工作状态：状态1：负载正常；负载电流检测电路检测的电流值与过载电流基准经比较电路比较判断后，比较电路持续输出“负载正常”信号，过载保护保持控制电路直通，电流输出控制电路使电流输出电路正常输出电流，维持通信的正常进行。状态2：过载检测；当发生过载时，负载电流检测电路将检测出的负载电流输入比较电路中，与过载电流基准进行比较，比较电路输出“负载过载”信号，并经过载保护保持控制电路进行延时T1之后，输出给电流输出控制电路，切断电流输出电路的输出电流，防止负载电流过大，烧毁电流输出电流，达到保护主机采集器的目的。状态3：过载状态是否解除的检测；当过载持续进行时，在电流输出控制电路控制电流输出电路切断负载电流后，即相当于过载状况消失，比较电路输出“负载正常”信号，经过过载保护保持控制电路进行延时T2之后，电流输出控制电路控制电流输出电路正常输出；但实际的过载状况并未解除，负载电流检测电路与比较电路立刻检测出负载处于过载状态，经过载保护保持控制电路进行延时T1之后，电流输出控制电路再次切断电流输出电路的输出电流，保护主机采集器，在负载状况过载持续期间，不断反复进行该过程，直到过载解除，整个装置恢复至状态1。在此过程中，电流输出控制电路不断控制电流输出电路正常输出电流与切断输出电流，若负载过载状况解除，则比较器不会输出“负载过载”信号，从而电流输出电流能够一直正常地为负载输出工作，使整个MBUS通信系统立刻进入正常工作状态，即状态1。具体地，在该保护电路的状态2与状态3中，通过配置过载保护保持控制电路的延时时间T1与延时时间T2，可以有效地保护状态3中的主机采集器的电流输出电流。即在通信负载持续过载，保护电路主动检测过载是否解除的过程中，T1为过载电流的持续时间，T2为电流输出电流切断负载电流的时间，T1与T2之和为一个过载状态是否解除检测的周期，因此实际负载的平均电流IAV由式(1)可得：式中，IOL为过载电流；当T1远小于T2时，负载过载时的平均电流IAV基本可忽略不计，即电流输出电路在宏观尺度下实际输出的电流很小，不会对电流输出电路造成任何不利影响，因此在状态3中电流输出电路周期性地输出电流来检测过载是否解除而不断引发过载时，不会损坏电流输出电路，并且在过载解除后，能使整个MBUS通信系统迅速进入正常的工作状态。进一步地，所述过载保护保持控制电路包括阳极与所述比较电路输出端连接的二极管，所述二极管的阴极接用于设置T1、T2的充放电电容与电容放电电阻，所述电容与电容放电电阻直接并联，另一端直接接地。具体地，延时T1为比较电路输出端通过二极管为所述电容快速充电至电流输出控制电路控制电流输出电路切断电流输出的有效控制电压的时间，延时为电容对所述电阻放电至电流输出控制电路控制电流输出电路恢复电流输出的有效控制电压的时间。具体地，所述二极管可有效防止电容反向通过比较电路输出端进行放电，保证电容只能通过电阻放电，便于精确控制延时时间T2，保证主机采集器在状态3下的安全性。进一步地，所述电流输出控制电路包括三端口半导体器件以及与所述三端口半导体器件串联的限流电阻，所述限流电阻另一端与电源模块连接。具体地，所述三端口半导体器件可为三极管、MOSFET、场效应管或IGBT等具备控制端的半导体器件中的任意一种，所述三端口半导体器件的控制端信号输入由比较电路的输出信号经过载保护保持电路进行延时给定，通过该控制信号控制电流输出电路是正常输出电流，还是切断电流停止工作。优选地，所述三端口半导体器件为MOSFET，MOSFET开关速度快，为电压型驱动器件，阈值电压低，驱动电流小，驱动电路简单，无需比较电路具备较强的带载能力。具体地，所述MOSFET的门极与二极管的阴极相连，漏极与限流电阻串联，所述MOSFET的漏极还与所述电流输出电路的控制信号端连接。更具体地，过载发生时，比较电路输出端通过对电容充电，使电容电压迅速达到所述MOSFET的开启电压，从而切断电流输出电路对负载的输出。所述限流电阻用于限制所在支路电流的大小，防止MOSFET开通时，漏极电流过大，损坏MOSFET，也可降低因MOSFET关闭时，对电流输出电路的控制信号输入端的瞬间电流冲击，避免损害电流输出电路。进一步地，所述比较电路包括电压比较器，所述电压比较器的同相端输入信号为负载电流检测电路的输出信号；所述电压比较器的反相端输入信号为负载过载电流基准模块的输出信号。具体地，当负载电流检测电路的输出信号大于过载电流基准模块的输出信号，电压比较器输出高电平，电压比较器通过过载保护保持控制电路的二极管给电容充电，使过载保护保持控制电路的电容电压升高；当负载电流检测电路的输出信号小于过载电流基准模块的输出信号，电压比较器输出低电平，由于过载保护保持控制电路中二极管的单向导电性，过载保护保持控制电路的电容只能通过放电电阻放电，电容电压降低直至零。负载电流检测电路进一步地，所述负载电流检测电路使用小电阻采样，通过检测所述小电阻的电压得出负载电流。具体地，负载电流检测电路选用较小阻值的电阻，远小于负载电阻值，不会影响电流输出电路正常输出的负载电流。进一步地，所述过载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通信电路的过载保护电路，其特征在于，包括电流输出电路、与电流输出电路输出端连接的负载、与负载串联的负载电流检测电路、与负载电流检测电路输出端连接的比较电路、与比较电路输入端相连的过载电流基准模块、与比较电路输出端连接的过载保护保持控制电路以及两端分别与电流输出电路信号端和过载保护保持控制电路连接的电流输出控制电路，还包括电源模块，所述电源模块用于为过载电流基准模块、比较电路、电流输出控制电路和电流输出电路提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种用于通信电路的过载保护电路，其特征在于，包括电流输出电路、与电流输出电路输出端连接的负载、与负载串联的负载电流检测电路、与负载电流检测电路输出端连接的比较电路、与比较电路输入端相连的过载电流基准模块、与比较电路输出端连接的过载保护保持控制电路以及两端分别与电流输出电路信号端和过载保护保持控制电路连接的电流输出控制电路，还包括电源模块，所述电源模块用于为过载电流基准模块、比较电路、电流输出控制电路和电流输出电路提供电源。2.根据权利要求1所述用于通信电路的过载保护电路，其特征在于，所述过载保护保持控制电路包括阳极与所述比较电路输出端连接的二极管，所述二极管的阴极接有用于为检测过载是否消除而充放电的电容，电容另一端接地，所述电容两端并联有放电电阻；所述电流输出控制电路包括三端口半导体器件以及与所述三端口半导体器件串联的限流电阻，所述限流电阻另一端与电源模块连接。3.根据权利要求2所述用于通信电路的过载保护电路，其特征在于，所述三端口半导体器件为MOSFET，所述MOSFET的门极与二极管的阴极相连，漏极与限流电阻串联，所述MOSFET的漏极还与所述电流输出电路的信号端连接。4.根据权利要求2所述用于通信电路的过载保护电路，其特征在于，所述比较电路包括电压比较器，所述电压比较器的同相输入端与负载电流检测电路的输出端连接，反相输入端与过载电流基准模块连接，电压比较器的输出端与所述二极管的阳极相连，所述电压比较器...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐仲民，周俭，曾涛，王健雄，蔡骅，周礼，帅学华，刘旸，
申请(专利权)人：株洲珠华水工业科技开发有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43