过流保护电路、模拟量数据采集板卡、核电站仪控装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于核电站控制系统的技术领域，为了解决现有技术中缺少能够用简易电路对电流进行有效防护的技术问题，本发明专利技术提供一种过流保护电路、模拟量数据采集板卡、核电站仪控装置，过流保护电路包括：接收输入电流的功率管，开关元件；以及分别与功率管和开关元件并联的第一阻抗元件和第二阻抗元件；当输入电流处于Ia～Ib时，第一阻抗元件提供功率管导通的偏置电压，当输入电流大于Ib时，第一阻抗元件的大阻抗阻碍回路电流的增加；第二阻抗元件设置成：当输入电流小于Ia时，第二阻抗元件的分压小，开关元件处于断开状态，当输入电流处于Ib时，第二阻抗元件达到开关元件的饱和导通状态，从而形成恒流。因此，能够进行过流保护、且实现成本低。

Overcurrent Protection Circuit, Analog Data Acquisition Board and Instrument Control Device of Nuclear Power Station

【技术实现步骤摘要】
过流保护电路、模拟量数据采集板卡、核电站仪控装置
本专利技术涉及核电站控制系统的
，尤其涉及一种过流保护电路、模拟量数据采集板卡、核电站仪控装置。
技术介绍
常用的供电电路或信号传输电路，在工作过程中都会设置电流防护元件，从而保证电路工作的安全性，而对安全性要求很高的核电站控制系统，更是需要在多种电路中设置电流防护元件。现有的电流防护主要都是通过器件发热进而熔断来达到保护的目的，例如熔断保险丝和PTC热敏电阻就是常用的过流防护器件；但是从应用看，这类器件的最小启动电流要求比较高，最小也需要达到100mA左右。专利技术人在实现本专利技术的过程中发现：核电站控制系统中输入的电流信号的大小范围通常是在之间，因此现有技术中的通过器件发热进而熔断的实现方案，并不具备防护4～20mA电流的目的。另一种可能想到的解决方式是，可以通过比较器来搭建采集电路，但是这种实现方案又较为复杂。因此，本领域技术人员迫切希望，提供一种能够用不负责的电路，就能实现防护4～20mA的输入电流。需要说明的是，上述技术方案仅仅是为了让本领域技术人员更容易理解本专利技术的技术方案，而非上述技术方案都属于现有技术。
技术实现思路
为了解决现有技术中缺少能够用简易电路对电流进行有效防护的技术问题，本专利技术提供一种过流保护电路、模拟量数据采集板卡、核电站仪控装置，能够进行过流保护、且实现成本低。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案包括：本专利技术一方面提供一种过流保护电路，所述过流保护电路用于防护Ia～Ib之间的电流，所述过流保护电路串联在输入电流和采样电阻之间，其特征在于，包括：接收所述输入电流的功率管，以及与所述功率管连接的开关元件；以及分别与所述功率管和所述开关元件并联的第一阻抗元件和第二阻抗元件；所述第一阻抗元件设置成：当所述输入电流处于Ia～Ib时，所述第一阻抗元件提供所述功率管导通的偏置电压，当所述输入电流大于Ib时，所述第一阻抗元件的大阻抗阻碍回路电流的增加；所述第二阻抗元件设置成：当所述输入电流小于Ia时，所述第二阻抗元件的分压小，所述开关元件处于断开状态，当所述输入电流处于Ib时，所述第二阻抗元件达到所述开关元件的饱和导通状态，从而形成恒流。本专利技术优选的实施方式中，所述功率管为第一三极管，所述开关元件为第二三极管；所述第一三极管的集电极与输入电流信号连接，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的基极连接；所述第一阻抗元件两端分别与所述第一三极管的集电极和基极并联；所述第二阻抗元件的两端分别与所述第二三极管的基极和发射极并联。本专利技术优选的实施方式中，所述Ia为4mA，所述Ib为20mA；所述第一阻抗元件的阻抗范围大小为1KΩ～100KΩ，所述第二阻抗元件的阻抗范围大小为≤23Ω。本专利技术进一步优选的实施方式中，当所述输入电流小于Ia时，由于开关管尚未导通，通过所述第一阻抗元件的电流IR1小，所述过流保护电路中电流通过所述第二阻抗元件，所述第二阻抗元件的电流为IR2，当所述第二阻抗元件上的电流达到预定值时，所述开关元件饱和导通，使得流经与所述开关元件并联的第二阻抗元件的电流IR2接近恒流状态从而变小；此后增大的电流通过所述第一阻抗元件回路，由于所述第一阻抗元件的阻抗，所述第一阻抗元件的电流IR1变大时，所述第一阻抗元件两端需要的电压根据欧姆定律需要变高，由于前级电路的驱动电压有限，不能提供电流IR1增加所需的电压，从而限制所述较大的电流IR1输入至采样电阻。本专利技术第二方面还提供一种模拟量数据采集板卡，其特征在于，包括：输入电流接口，用于接收Ia～Ib之间的电流；采样电阻，设置成基于所述采样电阻输出模拟电压信号；以及设置在所述输入电流接口和所述采样电阻之间的过流防护电路，所述过流防护电路为如第一方面提供的任意一种所述过流保护电路。本专利技术优选的实施方式中，所述模拟量数据采集板卡还包括设置在所述输入电流接口和所述采样电阻另一端之间的防反接电路，并且所述防反接电路包括二极管，所述二极管的阳极朝向所述采样电阻，所述二极管的阴极朝向所述输入电流接口。本专利技术优选的实施方式中，所述模拟量数据采集板卡还包括依次与所述采样电阻连接的滤波电路、调理电路、模数转换电路、数字隔离电路和处理器。本专利技术优选的实施方式中，所述采样电阻为高精密电阻，且所述高精密电阻处于采样通道的最前端。本专利技术优选的实施方式中，所述采样电阻的范围大小为25Ω～200Ω。本专利技术第三方面还提供一种核电站仪控装置，其特征在于，包括：如第二方面提供的任意一种所述的模拟量数据采集板卡，以及安装所述模拟量数据采集板卡的机柜。采用本申请提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：1、结合功率管(例如三极管)和开关元件(例如三极管)，用功率管承受过流时的能量，通过变阻特性达到限制回路电流的目的；而且信号在有效范围时，等效阻抗较小，对前级驱动的影响较小，且对于有效信号不分流不造成精度损失。2、启动电流可设置，可对模拟4～20mA的采样电阻进行有效的防护；防护效果好，弥补普通过流器件在这一范围的防护空白；这样可以为核电站仪控系统中电路提供有效的过流防护解决方案。3、电路复杂度较小，不对电路精度造成影响，成本很低；而且电路实现的元器件也不需要特殊的定制，不会影响具体实现过程中的工程进度。专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本专利技术的技术方案而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的一种过流保护电路的结构框图。图2为本专利技术另一实施例提供的一种过流保护电路的电路图。图3为图2的过流保护电路中流经三极管Q1、三极管Q2的电流变化仿真效果图一。图4为图2的过流保护电路中流经三极管Q1、三极管Q2的电流变化仿真效果图二。图5为本专利技术实施例提供的一种模拟量数据采集板卡对应的电路图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本专利技术，而非对本专利技术的限定性解释；并且只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。下面通过附图和具体实施例，对本专利技术的技术方案进行详细描述：实施例如图1所示，本实施例提供一种过流保护电路，过流保护电路用于防护Ia～Ib之间的电流，该过流保护电路设置在输入电流和采样电阻之间，该过流保护电路包括：接收输入电流的功率管110(例如大功率三极管)，以及与功率管连接的开关元件120(例如三极管)；以及分别与功率管110和开关元件120并联的第一阻抗元件130和第二阻抗元件140；本实施例实施过程中，需要的功率管110、开关元件120、第一阻抗元件130和第二阻抗元件140，可以利用不同厂商的不同器件达到同样的目的，因此不对其具体结构进行限制。其中，第一阻抗元件130设置成：当输入电流处于Ia～Ib时，第一阻抗元件130提供功率管110导通的偏置电压，功率管110导通，当输入电流大于Ib时，第一阻抗元件130的大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过流保护电路，所述过流保护电路用于防护Ia～Ib之间的电流，所述过流保护电路串联在输入电流和采样电阻之间，其特征在于，包括：接收所述输入电流的功率管，以及与所述功率管连接的开关元件；以及分别与所述功率管和所述开关元件并联的第一阻抗元件和第二阻抗元件；所述第一阻抗元件设置成：当所述输入电流处于Ia～Ib时，所述第一阻抗元件提供所述功率管导通的偏置电压，当所述输入电流大于Ib时，所述第一阻抗元件的大阻抗阻碍回路电流的增加；所述第二阻抗元件设置成：当所述输入电流小于Ia时，所述第二阻抗元件的分压小，所述开关元件处于断开状态，当所述输入电流处于Ib时，所述第二阻抗元件达到所述开关元件的饱和导通状态，从而形成恒流。

【技术特征摘要】
1.一种过流保护电路，所述过流保护电路用于防护Ia～Ib之间的电流，所述过流保护电路串联在输入电流和采样电阻之间，其特征在于，包括：接收所述输入电流的功率管，以及与所述功率管连接的开关元件；以及分别与所述功率管和所述开关元件并联的第一阻抗元件和第二阻抗元件；所述第一阻抗元件设置成：当所述输入电流处于Ia～Ib时，所述第一阻抗元件提供所述功率管导通的偏置电压，当所述输入电流大于Ib时，所述第一阻抗元件的大阻抗阻碍回路电流的增加；所述第二阻抗元件设置成：当所述输入电流小于Ia时，所述第二阻抗元件的分压小，所述开关元件处于断开状态，当所述输入电流处于Ib时，所述第二阻抗元件达到所述开关元件的饱和导通状态，从而形成恒流。2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述功率管为第一三极管，所述开关元件为第二三极管；所述第一三极管的集电极与输入电流信号连接，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的基极连接；所述第一阻抗元件两端分别与所述第一三极管的集电极和基极并联；所述第二阻抗元件的两端分别与所述第二三极管的基极和发射极并联。3.根据权利要求1或2所述的过流保护电路，其特征在于，所述Ia为4mA，所述Ib为20mA；所述第一阻抗元件的阻抗范围大小为1KΩ～100KΩ，所述第二阻抗元件的阻抗范围大小为≤23Ω。4.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，当所述输入电流小于Ia时，由于开关管尚未导通，通过所述第一阻抗元件的电流IR1小，所述过流保护电路中电流通过所述第二阻抗元件，所述第二阻抗元件的电流为IR2，当所述第二阻抗元件上的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋磊，李伟，张晓冬，马建新，谢逸钦，张春雷，高超，杨文宇，
申请(专利权)人：北京广利核系统工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11