固态直流过流保护电路制造技术

本发明专利技术涉及固态直流过流保护电路，直流电源连接续流二极管的负极和负载的一端，负载的另一端经串联的限流电阻和恢复开关与第二NPN三极管的基极相连，第二NPN三极管的集电极通过上拉电阻与直流电源连接，第二NPN三极管的发射极经取样电阻与晶体管类型的开关管的栅极连接，并由开关管的漏极连接至续流二极管的正极和所述负载的另一端，开关管的漏极还与第一NPN三极管的基极连接，第一NPN三极管的发射极连接直流电源的负极、集电极连接开关管的源极，在第一NPN三极管的基极和开关管的源极之间，设有并行的稳压二极管和下拉电阻。本发明专利技术结构简单，可适用的电压范围宽，动作时间短，而且可以灵活改变参数根据实际场合重新设计，同时还带有自锁功能。

【技术实现步骤摘要】
固态直流过流保护电路
本专利技术涉及电路结构，具体的讲是固态直流过流保护电路。
技术介绍
目前有很多电源产品都具有过流保护功能，这体现了过流保护在供电安全中的重要地位，现有的过流保护手段主要有：1.使用空气开关。2.使用带过流保护的开关电源芯片进行电源设计。3.串联保险丝。4串联自恢复保险管。以上的方案存在的缺陷有：1.空气开关：因为是机械结构，所以在跳闸的时候可能产生电弧，因此频繁的保护动作将大大减少空开的寿命。2.使用带过流保护的开关电源芯片进行电源设计：结构复杂，每次设计都需要进行大量的计算。3.串联保险丝：保险丝是一次性使用元件，每次保护动作都会报废，不经济。4自恢复保险管：是传统保险丝很好的代替方案，但是耐压不高，在高电压大功率场合很受限制。总体来说，以上的方案都存在灵活性不高的问题，每改变一次参数都要进行重新设计，甚至更换不同型号的元件，给使用者带来了极大的不便。
技术实现思路
本专利技术提供了一种固态直流过流保护电路，结构简单，可适用的电压范围宽，并可灵活改变参数以及带有自锁功能。本专利技术的固态直流过流保护电路，直流电源的正极连接续流二极管的负极和负载的一端，负载的另一端经串联的限流电阻和恢复开关与第二NPN三极管的基极相连，第二NPN三极管的集电极通过上拉电阻与直流电源的正极连接，第二NPN三极管的发射极经取样电阻与晶体管类型的开关管的栅极连接，并由开关管的漏极连接至续流二极管的正极和所述负载的另一端，开关管的漏极还与第一NPN三极管的基极连接，第一NPN三极管的发射极连接直流电源的负极、集电极连接开关管的源极，在第一NPN三极管的基极和开关管的源极之间，设有并行的稳压二极管和下拉电阻。本专利技术由于没有使用储能元件(电感和电容)，因此能够很方便制造成集成电路，其优点包括：1.结构简单，可靠性高。2.重新设计时，计算参数容易，主要考虑电路的功耗，改变保护电流额定值只需要改变取样电阻的阻值。3.每次设计都可以应用于较宽的电压范围。4.因为功率元件使用的是晶体管，响应速度快，不会出现机械结构的打火情况，使用寿命长。5.不需要单独的控制电路的电源。进一步的，在第一NPN三极管的基极和开关管的漏极之间串联有保护指示灯和LED限流电阻，在过压保护时能够通过保护指示灯的点亮进行提示。优选的，所述的开关管为MOSFET晶体管(金氧半场效晶体管)或IGBT晶体管(绝缘栅双极型晶体管)。进一步的，所述的开关管为N沟道绝缘栅型的MOSFET晶体管或IGBT晶体管。进一步的，负载为可调电阻，也可以是任何形式的负载。本专利技术的固态直流过流保护电路，结构简单，可适用的电压范围宽，动作时间短，而且可以灵活改变参数根据实际场合重新设计，同时还带有自锁功能。以下结合实施例的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本专利技术的范围内。附图说明图1为本专利技术固态直流过流保护电路的电路示意图。具体实施方式如图1所示本专利技术的固态直流过流保护电路，直流电源U1的正极连接续流二极管D1的负极和负载R6的一端。负载R6可以为可调电阻，负载R6的另一端经串联的限流电阻R5和恢复开关S1与第二NPN三极管Q2的基极相连，第二NPN三极管Q2的集电极通过上拉电阻R4与直流电源U1的正极连接。恢复开关S1选用常闭无自锁开关，作用为按下时恢复保护电路的导通。第二NPN三极管Q2的发射极经取样电阻R1与MOSFET晶体管或IGBT晶体管类型的开关管Q3的栅极连接，并由开关管Q3的漏极连接至续流二极管D1的正极和所述负载R6的另一端。上拉电阻R4作为开关管Q3的上拉电阻，为开关管Q3提供栅极驱动电压。开关管Q3的漏极通过串联的保护指示灯LED1和LED限流电阻R2与第一NPN三极管Q1的基极连接。取样电阻R1的大小根据保护电流而定，也可以使用可调电阻。第一NPN三极管Q1的发射极连接直流电源U1的负极、集电极连接开关管Q3的源极，在第一NPN三极管Q1的基极和开关管Q3的源极之间，设有并行的稳压二极管D2和下拉电阻R3。下拉电阻R3作为Q3的下拉电阻，使电路刚通电时开关管Q3的栅极电压为0，开关管Q3为关闭(高阻)状态。第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2可以选择的型号有S8050、SS8050、2N222等。续流二极管D1的作用是防止开关管Q3被击穿，可选用耐压大于额定电压的快恢复二极管或肖特基二极管。电路初始接通电源U1时，因为下拉电阻R3的作用，开关管Q3的栅极电压为0，此时开关管Q3为关闭(高阻)状态，电源电压大部分施加在开关管Q3的两端，此时限流电阻R5两端的电压与开关管Q3两端的电压相差不大，所以第二NPN三极管Q2的基极有电流通过，因为三极管的放大作用，流过上拉电阻R4的电流通过第二NPN三极管Q2被释放掉，开关管Q3的栅极保持低电位，开关管Q3不会导通，同时保护指示灯LED1发光。需要电路为导通、无需保护状态时，按下恢复开关S1时第二NPN三极管Q2基极不再有电流，第二NPN三极管Q2被关断，因为按下恢复开关S1的动作时间是毫秒级的，有足够的时间让电源U1通过上拉电阻R4给开关管Q3的栅极寄生电容充电，使开关管Q3导通。开关管Q3导通后，开关管Q3两端的电压基本降为0，此时保护指示灯LED1熄灭，按下恢复开关S1后限流电阻R5的两端也无电压，所以第二NPN三极管Q2将维持关闭状态，于是电路被锁定为导通状态。当电流大于保护的额定电流后，取样电阻R1两端的电压大于第一NPN三极管Q1的导通电压，第一NPN三极管Q1迅速导通，将开关管Q3栅极的电压拉低，开关管Q3关闭，开关管Q3两端的电压近似电源电压，限流电阻R5再次有电流通过，第二NPN三极管Q2导通，保持开关管Q3栅极的低电位，保护指示灯LED1发光，取样电阻R1两端的电压降为0，第一NPN三极管Q1关闭，但电路仍然处于关断状体，说明电路被锁定为关断状态。当故障解除或负载的功率小于额定值时，按下恢复开关S1，将解除第二NPN三极管Q2的导通状态，开关管Q3再次导通，恢复电路正常的导通状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
固态直流过流保护电路，其特征为：直流电源(U1)的正极连接续流二极管(D1)的负极和负载(R6)的一端，负载(R6)的另一端经串联的限流电阻(R5)和恢复开关(S1)与第二NPN三极管(Q2)的基极相连，第二NPN三极管(Q2)的集电极通过上拉电阻(R4)与直流电源(U1)的正极连接，第二NPN三极管(Q2)的发射极经取样电阻(R1)与晶体管类型的开关管(Q3)的栅极连接，并由开关管(Q3)的漏极连接至续流二极管(D1)的正极和所述负载(R6)的另一端，开关管(Q3)的漏极还与第一NPN三极管(Q1)的基极连接，第一NPN三极管(Q1)的发射极连接直流电源(U1)的负极、集电极连接开关管(Q3)的源极，在第一NPN三极管(Q1)的基极和开关管(Q3)的源极之间，设有并行的稳压二极管(D2)和下拉电阻(R3)。

【技术特征摘要】
1.固态直流过流保护电路，其特征为：直流电源(U1)的正极连接续流二极管(D1)的负极和负载(R6)的一端，负载(R6)的另一端经串联的限流电阻(R5)和恢复开关(S1)与第二NPN三极管(Q2)的基极相连，第二NPN三极管(Q2)的集电极通过上拉电阻(R4)与直流电源(U1)的正极连接，第二NPN三极管(Q2)的发射极经取样电阻(R1)与晶体管类型的开关管(Q3)的栅极连接，并由开关管(Q3)的漏极连接至续流二极管(D1)的正极和所述负载(R6)的另一端，开关管(Q3)的漏极还与第一NPN三极管(Q1)的基极连接，第一NPN三极管(Q1)的发射极连接直流电源(U1)的负极、集电极连接开关管(Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晨，于娟，白浪，王磊，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：四川,51