低壓直流負(fù)載過載測(cè)控電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低壓直流負(fù)載過載測(cè)控電路。本發(fā)明包括測(cè)控主電路和過載判別電路，具體包括驅(qū)動(dòng)器DR、直流負(fù)載DL、晶閘管VT1、MOS管VT2、穩(wěn)壓管DW1、限壓管DW2、比較器IC1、電感L1、二極管D1、電源燈LED1、輸出燈LED2、穩(wěn)壓電阻R1、陽極電阻R2、柵極電阻R3、輸出電阻R4、門極電阻R5、穩(wěn)壓電容C1、濾波電容C2、設(shè)定電容C3等。本發(fā)明利用超低導(dǎo)通電阻的功率場(chǎng)效應(yīng)管，既作為電流檢測(cè)元件，也作為電路關(guān)斷控制元件，結(jié)合晶閘管的半控特性及在負(fù)載回路中串接的微量電感及快速判別電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓直流負(fù)載的過載與短路故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、判別與安全控制，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、成本低。
【專利說明】低壓直流負(fù)載過載測(cè)控電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域，涉及一種電路，特別涉及一種低壓直流負(fù)載過載測(cè)控電路，適用于需要對(duì)低壓直流負(fù)載的過載或短路故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與安全保護(hù)控制的場(chǎng)
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【背景技術(shù)】
[0002]在用直流驅(qū)動(dòng)電源(也稱驅(qū)動(dòng)器)給低壓直流負(fù)載的供電中，經(jīng)常發(fā)生因負(fù)載過載或發(fā)生短路現(xiàn)象而損壞直流驅(qū)動(dòng)電源及負(fù)載本身，因此，必須進(jìn)行對(duì)過載與短路故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與安全保護(hù)控制。目前常用的有效方法是:通過響應(yīng)迅速的霍爾電流傳感器對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、比較判斷，當(dāng)超過安全閾值時(shí)即發(fā)出指令，關(guān)斷驅(qū)動(dòng)器并發(fā)出報(bào)警指示，以實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)器、直流負(fù)載的安全保護(hù)。該方法存在的問題是:一是因負(fù)載過載或短路故障時(shí)電流很大，因此驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的功率器件容量要取較大裕量，用于短路檢測(cè)的霍爾電流傳感器的量程也要選得比正常工作電流大較多的，這使得成本很高；二是對(duì)于瞬間發(fā)生的短路故障，往往來不及保護(hù)就將造成驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部功率器件的損壞。為此，研究成本低、安全性高的過載與短路故障測(cè)控方案具有重要的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)意義，且用途廣泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種低壓直流負(fù)載過載測(cè)控電路。該電路利用超低導(dǎo)通電阻的功率場(chǎng)效應(yīng)管(M0SFET)，既作為電流檢測(cè)元件，也同時(shí)作為電路關(guān)斷控制元件，結(jié)合晶閘管的半控特性及在負(fù)載回路中串接的微量電感及快速判別電路，可實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓直流負(fù)載的過載與短路故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、判別與安全控制。
[0004]本發(fā)明包括測(cè)控主電路和過載判別電路。
[0005]測(cè)控主電路包括驅(qū)動(dòng)器DR、電感L1、二極管D1、直流負(fù)載DL、電源燈LED1、輸出燈LED2、穩(wěn)壓管DW1、限壓管DW2、晶閘管VTUMOS管VT2、穩(wěn)壓電容Cl、穩(wěn)壓電阻R1、陽極電阻R2、柵極電阻R3、輸出電阻R4、門極電阻R5、分壓電阻R6，驅(qū)動(dòng)器DR的正輸出端+E端與電感LI的一端、二極管Dl的陰極、電源燈LEDl的陽極、陽極電阻R2的一端、柵極電阻R3的一端、輸出燈LED2的陽極連接，驅(qū)動(dòng)器DR的負(fù)輸出端-E端接地，電源燈LEDl的陰極與穩(wěn)壓電阻Rl的一端連接，穩(wěn)壓電阻Rl的另一端與穩(wěn)壓管DWl的陰極、穩(wěn)壓電容Cl的一端、上拉電阻R7的一端、基準(zhǔn)電阻R8的一端、比較器ICl的正電源端V+端連接，穩(wěn)壓管DWl的陽極、穩(wěn)壓電容Cl的另一端均接地，陽極電阻R2的另一端與晶閘管VTl的陽極、限壓管DW2的陰極、柵極電阻R3的另一端、MOS管VT2的柵極端G端連接，晶閘管VTl的門極與門極電阻R5的一端、分壓電阻R6的一端連接，晶閘管VTl的陰極、門極電阻R5的另一端、限壓管DW2的陽極及MOS管VT2的源極端S端均接地，MOS管VT2的漏極端D端與輸出電阻R4的一端、直流負(fù)載DL的負(fù)端-1N端、檢測(cè)電阻RlI的一端連接，輸出電阻R4的另一端與輸出燈LED2的陰極連接，直流負(fù)載DL的正端+IN端與電感LI的另一端、二極管Dl的陽極連接。
[0006]過載判別電路包括比較器IC1、上拉電阻R7、基準(zhǔn)電阻R8、設(shè)定電阻R9、濾波電阻R10、檢測(cè)電阻R11、濾波電容C2、設(shè)定電容C3，比較器ICl的地端GND端接地，比較器ICl的正輸入端IN+端與檢測(cè)電阻Rll的另一端、濾波電阻RlO的一端、濾波電容C2的一端連接，濾波電阻RlO的另一端、濾波電容C2的另一端均接地，比較器ICl的負(fù)輸入端IN-端與基準(zhǔn)電阻R8的另一端、設(shè)定電阻R9的一端、設(shè)定電容C3的一端連接，設(shè)定電阻R9的另一端、設(shè)定電容C3的另一端均接地，比較器ICl的輸出端OUT端與分壓電阻R6的另一端、上拉電阻R7的另一端連接。
[0007]本發(fā)明的有益效果如下:
[0008]本發(fā)明利用一只超低導(dǎo)通電阻的功率場(chǎng)效應(yīng)管(M0SFET)，既作為電流檢測(cè)元件，也同時(shí)作為電路關(guān)斷控制元件，結(jié)合晶閘管的半控特性及在負(fù)載回路中串接的微量電感及快速判別電路，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓直流負(fù)載的過載與短路故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、快速判別與安全控制。該電路方案結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、成本低、應(yīng)用范圍廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011]如圖1所示，低壓直流負(fù)載過載測(cè)控電路，包括測(cè)控主電路和過載判別電路。
[0012]測(cè)控主電路包括驅(qū)動(dòng)器DR、電感L1、二極管D1、直流負(fù)載DL、電源燈LED1、輸出燈LED2、穩(wěn)壓管DW1、限壓管DW2、晶閘管VTUMOS管VT2、穩(wěn)壓電容Cl、穩(wěn)壓電阻R1、陽極電阻R2、柵極電阻R3、輸出電阻R4、門極電阻R5、分壓電阻R6，驅(qū)動(dòng)器DR的正輸出端+E端與電感LI的一端、二極管Dl的陰極、電源燈LEDl的陽極、陽極電阻R2的一端、柵極電阻R3的一端、輸出燈LED2的陽極連接，驅(qū)動(dòng)器DR的負(fù)輸出端-E端接地，電源燈LEDl的陰極與穩(wěn)壓電阻Rl的一端連接，穩(wěn)壓電阻Rl的另一端與穩(wěn)壓管DWl的陰極、穩(wěn)壓電容Cl的一端、上拉電阻R7的一端、基準(zhǔn)電阻R8的一端、比較器ICl的正電源端V+端連接，穩(wěn)壓管DWl的陽極、穩(wěn)壓電容Cl的另一端均接地，陽極電阻R2的另一端與晶閘管VTl的陽極、限壓管DW2的陰極、柵極電阻R3的另一端、MOS管VT2的柵極端G端連接，晶閘管VTl的門極與門極電阻R5的一端、分壓電阻R6的一端連接，晶閘管VTl的陰極、門極電阻R5的另一端、限壓管DW2的陽極及MOS管VT2的源極端S端均接地，MOS管VT2的漏極端D端與輸出電阻R4的一端、直流負(fù)載DL的負(fù)端-1N端、檢測(cè)電阻Rl I的一端連接，輸出電阻R4的另一端與輸出燈LED2的陰極連接，直流負(fù)載DL的正端+IN端與電感LI的另一端、二極管Dl的陽極連接。
[0013]過載判別電路包括比較器IC1、上拉電阻R7、基準(zhǔn)電阻R8、設(shè)定電阻R9、濾波電阻R10、檢測(cè)電阻R11、濾波電容C2、設(shè)定電容C3，比較器ICl的地端GND端接地，比較器ICl的正輸入端IN+端與檢測(cè)電阻Rll的另一端、濾波電阻RlO的一端、濾波電容C2的一端連接，濾波電阻RlO的另一端、濾波電容C2的另一端均接地，比較器ICl的負(fù)輸入端IN-端與基準(zhǔn)電阻R8的另一端、設(shè)定電阻R9的一端、設(shè)定電容C3的一端連接，設(shè)定電阻R9的另一端、設(shè)定電容C3的另一端均接地，比較器ICl的輸出端OUT端與分壓電阻R6的另一端、上拉電阻R7的另一端連接。
[0014]本發(fā)明所使用的包括晶閘管VTUMOS管VT2、比較器ICl、穩(wěn)壓管DWl、限壓管DW2、電源燈LED1、輸出燈LED2等在內(nèi)的所有器件均采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，可以通過市場(chǎng)取得。例如:晶閘管采用KP1-2，MOS管采用IRF系列N溝道MOSFET管，比較器采用高速電壓比較器LMV7239，穩(wěn)壓管采用BZX84-B5V1，限壓管采用IN4746A，電源燈、輸出燈均采用3_5mm發(fā)
光二極管等。
[0015]本發(fā)明中的主要電路參數(shù)配合關(guān)系如下:
[0016]附圖1中，本發(fā)明適用的驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)電壓Ud范圍為+IOV~+100V，基準(zhǔn)電阻R8、設(shè)定電阻R9、濾波電阻R10、檢測(cè)電阻Rll間的參數(shù)配合關(guān)系如式(I)、式(2)所示，濾波電容C2、設(shè)定電容C3間的參數(shù)配合關(guān)系如式(3)所示，其中，Uw為穩(wěn)壓管DWl的穩(wěn)壓電壓(V)7Ui為MOS管VT2導(dǎo)通時(shí)的電流檢測(cè)信號(hào)(￥)、1為電流閾值設(shè)定信號(hào)(￥)、1^為皿)3管VT2導(dǎo)通電阻(Ω )、1m為過載與短路保護(hù)的最大閾值電流(A)。
【權(quán)利要求】
1.低壓直流負(fù)載過載測(cè)控電路，包括測(cè)控主電路和過載判別電路，其特征在于: 測(cè)控主電路包括驅(qū)動(dòng)器DR、電感L1、二極管D1、直流負(fù)載DL、電源燈LED1、輸出燈LED2、穩(wěn)壓管DW1、限壓管DW2、晶閘管VTUMOS管VT2、穩(wěn)壓電容Cl、穩(wěn)壓電阻R1、陽極電阻R2、柵極電阻R3、輸出電阻R4、門極電阻R5、分壓電阻R6，驅(qū)動(dòng)器DR的正輸出端+E端與電感LI的一端、二極管Dl的陰極、電源燈LEDl的陽極、陽極電阻R2的一端、柵極電阻R3的一端、輸出燈LED2的陽極連接，驅(qū)動(dòng)器DR的負(fù)輸出端-E端接地，電源燈LEDl的陰極與穩(wěn)壓電阻Rl的一端連接，穩(wěn)壓電阻Rl的另一端與穩(wěn)壓管DWl的陰極、穩(wěn)壓電容Cl的一端、上拉電阻R7的一端、基準(zhǔn)電阻R8的一端、比較器ICl的正電源端V+端連接，穩(wěn)壓管DWl的陽極、穩(wěn)壓電容Cl的另一端均接地，陽極電阻R2的另一端與晶閘管VTl的陽極、限壓管DW2的陰極、柵極電阻R3的另一端、MOS管VT2的柵極端G端連接，晶閘管VTl的門極與門極電阻R5的一端、分壓電阻R6的一端連接，晶閘管VTl的陰極、門極電阻R5的另一端、限壓管DW2的陽極及MOS管VT2的源極端S端均接地，MOS管VT2的漏極端D端與輸出電阻R4的一端、直流負(fù)載DL的負(fù)端-1N端、檢測(cè)電阻Rl I的一端連接，輸出電阻R4的另一端與輸出燈LED2的陰極連接，直流負(fù)載DL的正端+IN端與電感LI的另一端、二極管Dl的陽極連接； 過載判別電路包括比較器IC1、上拉電阻R7、基準(zhǔn)電阻R8、設(shè)定電阻R9、濾波電阻R10、檢測(cè)電阻Rl1、濾波電容C2、設(shè)定電容C3，比較器ICl的地端GND端接地，比較器ICl的正輸入端IN+端與檢測(cè)電阻Rll的另一端、濾波電阻RlO的一端、濾波電容C2的一端連接，濾波電阻RlO的另一端、濾波電容C2的另一端均接地，比較器ICl的負(fù)輸入端IN-端與基準(zhǔn)電阻R8的另一端、設(shè)定電阻R9的一端、設(shè)定電容C3的一端連接，設(shè)定電阻R9的另一端、設(shè)定電容C3的另一端均接地，比較器ICl的輸出端OUT端與分壓電阻R6的另一端、上拉電阻R7的另一端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓直流負(fù)載過載測(cè)控電路，其特征在于:所述的晶閘管VT1、MOS管VT2、比較器ICl、穩(wěn)壓管DWl、限壓管DW2、電源燈LEDl、輸出燈LED2均采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，能夠通過市場(chǎng)取得，所述的晶閘管VTl采用KP1-2，M0S管VT2采用IRF系列N溝道MOSFET管，比較器ICl采用高速電壓比較器LMV7239，穩(wěn)壓管DWl采用BZX84-B5V1，限壓管DW2采用IN4746A，電源燈LED1、輸出燈LED2均采用3_5mm發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的低壓直流負(fù)載過載測(cè)控電路，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)器DR輸出的驅(qū)動(dòng)電壓Ud范圍為+IOV~+100V，基準(zhǔn)電阻R8、設(shè)定電阻R9、濾波電阻R10、檢測(cè)電阻Rll間的參數(shù)配合關(guān)系如式(1)、式(2)所示，濾波電容C2、設(shè)定電容C3間的參數(shù)配合關(guān)系如式(3)所示，其中，Uw為穩(wěn)壓管DWl的穩(wěn)壓電壓(V)，Ui為MOS管VT2導(dǎo)通時(shí)的電流檢測(cè)信號(hào)(V)、Uir為電流閾值設(shè)定信號(hào)(￥)、1^為皿)3管VT2導(dǎo)通電阻(Ω )、IM為過載與短路保護(hù)的最大閾值電流(A)；
【文檔編號(hào)】H02H3/087GK103956708SQ201410160375
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】陳德傳, 陳亞龍, 鄭忠杰, 李明星 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)