一种限流保护电路的制作方法

1.本技术涉及电路领域，特别是涉及一种限流保护电路。

背景技术：

2.带继电器输出数字量输出模块常用于对生产现场及公用工程的执行机构进行驱动控制，一般驱动电压为24v。由于执行机构为电磁阀等大功率执行器，所需要的保护电路必须为支持带载能力超过1a的电路。如果不进行过流关断功能的设计，则可能会由于过流带来的过功率而烧毁开关量电流输出系统的输出装置，损坏驱动电源等设备，造成损失。

技术实现要素：

3.基于上述问题，本技术提供了一种限流保护电路。
4.本技术实施例公开了如下技术方案：
5.一种限流保护电路，应用于开关量输出电路，包括：周期复位单元、正反馈保护单元和线性电流保护单元；
6.所述周期复位单元输出端与所述正反馈保护单元输入端连接，所述线性电流保护单元输入端与所述正反馈保护单元输出端连接，所述线性电流保护单元输出端与开关量输出电路输出端连接；
7.所述线性电流保护单元用于当负载电流超过限流值时，使得所述正反馈单元工作；
8.所述正反馈单元，用于断开开关量输出电路的对外配电；
9.所述周期复位单元用于当开关量输出电路因为负载过流而关断时，使开关量输出电路重新开始工作。
10.在一个可能的实现方式中，所述周期复位单元包括：555定时触发模块、第一mos管、第一三极管、第一电容、第一电阻和第二电阻；
11.所述555定时触发模块输出端经过所述第一电阻与所述第一mos管的栅极连接；所述第一mos管的漏极分别与第一三极管的基极和第二电阻连接的第二端连接；所述第一mos管的源极接地；所述第一三极管的发射极分别与第二电阻第一端、第一电容的第一端连接；所述第一三极管的集电极与所述第一电容的第二端连接；所述第二电阻第一端还连接直流电源。
12.在一个可能的实现方式中，所述正反馈单元包括：第二三极管、第二电容、第三电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；
13.所述第三电阻第一端分别与第一电容第二端、所述第二三极管发射极连接；所述第三电阻第二端分别与所述第二三极管基极、第一电容第一端、第四电阻第一端连接；所述第二三极管集电极分别与第二电容第一端、第五电阻第一端、第六电阻第一端、第七电阻第一端连接；所述第二电容第二端接地；所述第五电阻第二端与所述第二三极管发射极连接；所述第六电阻第二端接地；所述第七电阻第二端分别与所述第三电容第一端、第八电阻第
一端连接；所述第三电容第二端接地。
14.在一个可能的实现方式中，所述线性电流保护单元包括：第二mos管、第三三极管和限流检测电阻；
15.所述第二mos管的源极分别与所述第四电阻、开关量输出电路输出端连接；所述第二mos管的漏极分别与第三三极管的基极和限流检测电阻连接的一端连接；所述第二mos管的栅极分别与所述第三三极管的集电极、第八电阻另一端连接；所述第三三极管的发射极分别与电源和限流检测电阻另一端连接。
16.在一个可能的实现方式中，所述第一mos管为n-mos管。
17.在一个可能的实现方式中，所述第二mos管为p-mos管。
18.在一个可能的实现方式中，当所述限流检测电阻两端电压大于或等于所述第三三极管的发射极和基极间的电压时，所述第三三极管导通。
19.在一个可能的实现方式中，当所述限流检测电阻两端电压与第二mos管源极和漏极间的电压之和大于或等于所述第二三极管的发射极和基极间的电压和所述第四电阻两端电压之和时，所述第二三极管导通，在第三电容充电完成后，拉高第二mos管栅极电压，使得所述第二mos管关闭，以断开开关量输出电路的对外配电。
20.在一个可能的实现方式中，所述周期复位单元具体用于周期性使所述第二三极管关断，使m5重新导通。
21.在一个可能的实现方式中，所述第一三极管、第二三极管、所述第三三极管均为pnp三极管。
22.相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：
23.本技术提供的一种限流保护电路，应用于开关量输出电路，包括：周期复位单元、正反馈保护单元和线性电流保护单元；所述周期复位单元输出端与所述正反馈保护单元输入端连接，所述线性电流保护单元输入端与所述正反馈保护单元输出端连接，所述线性电流保护单元输出端与开关量输出电路输出端连接；所述线性电流保护单元用于当负载电流超过限流值时，使得所述正反馈单元工作；所述正反馈单元，用于断开开关量输出电路的对外配电；所述周期复位单元用于当开关量输出电路因为负载过流而关断时，使开关量输出电路重新开始工作。本技术能够有效避免负载电流过大对开关量输出电路造成的损毁，并且电路经济成本较低。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本技术实施例提供的一种限流保护电路图。
具体实施方式
26.正如前文描述，目前的带继电器输出数字量输出模块常用于对生产现场及公用工程的执行机构进行驱动控制，一般驱动电压为24v。由于执行机构为电磁阀等大功率执行
器，所需要的保护电路必须为支持带载能力超过1a的电路。如果不进行过流关断功能的设计，则可能会由于过流带来的过功率而烧毁开关量电流输出系统的输出装置，损坏驱动电源等设备，造成损失。
27.本技术提供的一种限流保护电路，应用于开关量输出电路，包括：周期复位单元、正反馈保护单元和线性电流保护单元；所述周期复位单元输出端与所述正反馈保护单元输入端连接，所述线性电流保护单元输入端与所述正反馈保护单元输出端连接，所述线性电流保护单元输出端与开关量输出电路输出端连接；所述线性电流保护单元用于当负载电流超过限流值时，使得所述正反馈单元工作；所述正反馈单元，用于断开开关量输出电路的对外配电；所述周期复位单元用于当开关量输出电路因为负载过流而关断时，使开关量输出电路重新开始工作。本技术能够有效避免负载电流过大对开关量输出电路造成的损毁，并且电路经济成本较低。
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.参见图1，该图为一种限流保护电路图。该限流保护电路应用于开关量输出电路，如图1所示，限流保护电路，包括：周期复位单元、正反馈保护单元和线性电流保护单元。
30.所述周期复位单元输出端与所述正反馈保护单元输入端连接，所述线性电流保护单元输入端与所述正反馈保护单元输出端连接，所述线性电流保护单元输出端与开关量输出电路输出端连接；所述线性电流保护单元用于当负载电流超过限流值时，使得所述正反馈单元工作；所述正反馈单元，用于断开开关量输出电路的对外配电；所述周期复位单元用于当开关量输出电路因为负载过流而关断时，使开关量输出电路重新开始工作。
31.在一个实施例中，所述周期复位单元包括：555定时触发模块、第一mos管m6、第一三极管q4、第一电容c6、第一电阻r7和第二电阻r14；
32.所述555定时触发模块输出端经过所述第一电阻r7与所述第一mos管m6的栅极连接；所述第一mos管m6的漏极分别与第一三极管的基极q4和第二电阻r14连接的第二端连接；所述第一mos管m6的源极接地；所述第一三极管q4的发射极分别与第二电阻r14第一端、第一电容c6的第一端连接；所述第一三极管q4的集电极与所述第一电容c6的第二端连接；所述第二电阻r14第一端还连接直流电源。
33.所述正反馈单元包括：第二三极管q2、第二电容c4、第三电容c5、第三电阻r11、第四电阻r8、第五电阻r10、第六电阻r9、第七电阻r12和第八电阻r13；
34.所述第三电阻r11第一端分别与第一电容c6第二端、所述第二三极管q2发射极连接；所述第三电阻r11第二端分别与所述第二三极管q2基极、第一电容c6第一端、第四电阻r8第一端连接；所述第二三极管q2集电极分别与第二电容c4第一端、第五电阻r10第一端、第六电阻r9第一端、第七电阻r12第一端连接；所述第二电容c4第二端接地；所述第五电阻r10第二端与所述第二三极管q4发射极连接；所述第六电阻r9第二端接地；所述第七电阻r12第二端分别与所述第三电容c5第一端、第八电阻r13第一端连接；所述第三电容c5第二端接地。
35.所述线性电流保护单元包括：第二mos管m5、第三三极管和限流检测电阻；
36.所述第二mos管m5的源极分别与所述第四电阻、开关量输出电路输出端连接；所述第二mos管m5的漏极分别与第三三极管q3的基极和限流检测电阻rj1一端连接的连接；所述第二mos管m5的栅极分别与所述第三三极管q3的集电极、第八电阻r13另一端连接；所述第三三极管q3的发射极分别与电源和限流检测电阻rj1另一端连接。
37.所述第一mos管m6为n-mos管，所述第二mos管m5为p-mos管。所述第一三极管q4、第二三极管q2、所述第三三极q3管均为pnp三极管。
38.当外部负载电流小于阈值电流时，p-mos-m5的vgs电压为大于开启电压，m5管子完全导通，对外输出阻抗为rj1+m5导通阻抗，此时阻抗较小，发热较小。当负载电流超过限流值后，q3导通，线性限流电路工作。此时可以保证对外输出电流不过高输出，保证m5不超过sao而烧毁。与此同时，q2导通，正反馈电路工作，当m5的栅极电压充电完成拉高后，m5关闭，此时断开对外配电。周期复位电路由555定时触发模块实现，主要功能为当电路因为过流关断时，打开n-mos-m6，使q4导通，q2关闭，m5导通，从而使电路重新开始工作。
39.线性电流保护单元工作原理：
40.设外部负载电流为i，rj1电阻的电压为v
rj1
。
41.当所述限流检测电阻rj1两端电压大于或等于所述第三三极管q3的发射极和基极间的电压(即v
rj1
≥v
be
(q3))时，所述第三三极管q3导通，将p-mos管m5的栅极电压拉高，第二mos管m5关闭。当所述限流检测电阻rj1两端电压小于所述第三三极管q3的发射极和基极间的电压(即v
rj1
＜v
be
(q3))时，时，所述第三三极管q3关闭，第二mos管m5导通。
42.该线性限流电路，限流值为i1：
43.i1＝v
be
/rj1；
44.限流检测电阻rj1需要选择精度较高、功率较大的电阻。m5需要选择功率较大的p-mos。以防止过功率而损坏器件。
45.正反馈保护单元工作原理：
46.当所述限流检测电阻两端电压与第二mos管源极和漏极间的电压之和大于或等于所述第二三极管的发射极和基极间的电压和所述第四电阻两端电压之和(即v
rj1
+v
ds
(m5)≥v
be
(q2)+v
r8
)时，所述第二三极管q2导通，此时第二电容c4和第三电容c5开始充电，由于第二电容c4无充电电阻，故第二电容c4充电完成较快，第二电容c4的主要作用为在上电瞬间保持低电平，使m5导通。第三电容c5需要经过第七电阻r12进行充电，在至少经过3个rc时间后，第三电容c5充电基本完成，在第三电容充电c5完成后，拉高第二mos管栅极电压，使得所述第二mos管关闭，以断开开关量输出电路的对外配电。
47.ic(q2)＝v
in
/r9，设三极管放大倍数＝h
fe
,输出电流为i，故：
48.r8*ic(q2)/h
fe
+v
be
(q2)＝i*(rj1+r
ds
(m5))
49.i＝(r8*v
in
/r9/h
fe
+v
be
)/(rj1+r
ds
(m5))
50.若r8为20k，r9为30k，v
in
为24v，rj1为0.5ω，r
ds
为20毫欧，三极管q2放大倍数为400，v
be
常温下为0.6v则：
51.i＝(20k*24/30k/400+0.6)/(0.5+0.02)≈1.2a
52.周期复位单元的工作原理：
53.周期复位单元具体用于周期性使所述第二三极管q2关断，能够在电路过流保护的时候关断q2，使m5重新导通。使得过流保护电路能够进入正常工作模式，实现自恢复功能，
而不对电路正常工作时产生影响。
54.555定时触发模块的周期的确定：可以适当地选择较大的时间参数，保证m5不会应为过大的应力超出soa而损坏，可参考m5的soa曲线参数进行设计。
55.本技术提供的一种限流保护电路，采用周期复位单元、正反馈保护单元和线性电流保护单元；所述周期复位单元输出端与所述正反馈保护单元输入端连接，所述线性电流保护单元输入端与所述正反馈保护单元输出端连接，所述线性电流保护单元输出端与开关量输出电路输出端连接；所述线性电流保护单元用于当负载电流超过限流值时，使得所述正反馈单元工作；所述正反馈单元，用于断开开关量输出电路的对外配电；所述周期复位单元用于当开关量输出电路因为负载过流而关断时，使开关量输出电路重新开始工作。本技术能够有效避免负载电流过大对开关量输出电路造成的损毁，并且电路经济成本较低。
56.需要注意，本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
57.需要注意，本技术中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
58.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
59.以上所述，仅为本技术的一种具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种限流保护电路，应用于开关量输出电路，其特征在于，包括：周期复位单元、正反馈保护单元和线性电流保护单元；所述周期复位单元输出端与所述正反馈保护单元输入端连接，所述线性电流保护单元输入端与所述正反馈保护单元输出端连接，所述线性电流保护单元输出端与开关量输出电路输出端连接；所述线性电流保护单元用于当负载电流超过限流值时，使得所述正反馈单元工作；所述正反馈单元，用于断开开关量输出电路的对外配电；所述周期复位单元用于当开关量输出电路因为负载过流而关断时，使开关量输出电路重新开始工作。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述周期复位单元包括：555定时触发模块、第一mos管、第一三极管、第一电容、第一电阻和第二电阻；所述555定时触发模块输出端经过所述第一电阻与所述第一mos管的栅极连接；所述第一mos管的漏极分别与第一三极管的基极和第二电阻连接的第二端连接；所述第一mos管的源极接地；所述第一三极管的发射极分别与第二电阻第一端、第一电容的第一端连接；所述第一三极管的集电极与所述第一电容的第二端连接；所述第二电阻第一端还连接直流电源。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述正反馈单元包括：第二三极管、第二电容、第三电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第三电阻第一端分别与第一电容第二端、所述第二三极管发射极连接；所述第三电阻第二端分别与所述第二三极管基极、第一电容第一端、第四电阻第一端连接；所述第二三极管集电极分别与第二电容第一端、第五电阻第一端、第六电阻第一端、第七电阻第一端连接；所述第二电容第二端接地；所述第五电阻第二端与所述第二三极管发射极连接；所述第六电阻第二端接地；所述第七电阻第二端分别与所述第三电容第一端、第八电阻第一端连接；所述第三电容第二端接地。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述线性电流保护单元包括：第二mos管、第三三极管和限流检测电阻；所述第二mos管的源极分别与所述第四电阻、开关量输出电路输出端连接；所述第二mos管的漏极分别与第三三极管的基极和限流检测电阻连接的一端连接；所述第二mos管的栅极分别与所述第三三极管的集电极、第八电阻另一端连接；所述第三三极管的发射极分别与电源和限流检测电阻另一端连接。5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一mos管为n-mos管。6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第二mos管为p-mos管。7.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，当所述限流检测电阻两端电压大于或等于所述第三三极管的发射极和基极间的电压时，所述第三三极管导通。8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，当所述限流检测电阻两端电压与第二mos管源极和漏极间的电压之和大于或等于所述第二三极管的发射极和基极间的电压和所述第四电阻两端电压之和时，所述第二三极管导通，拉高第二mos管栅极电压，使得所述第二mos管关闭，以断开开关量输出电路的对外配电。9.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述周期复位单元具体用于周期性使所述
第二三极管关断，使m5重新导通。10.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一三极管、第二三极管、所述第三三极管均为pnp三极管。

技术总结

本申请公开了一种限流保护电路，应用于开关量输出电路，包括：周期复位单元、正反馈保护单元和线性电流保护单元；所述周期复位单元输出端与所述正反馈保护单元输入端连接，所述线性电流保护单元输入端与所述正反馈保护单元输出端连接，所述线性电流保护单元输出端与开关量输出电路输出端连接；所述线性电流保护单元用于当负载电流超过限流值时，使得所述正反馈单元工作；所述正反馈单元，用于断开开关量输出电路的对外配电；所述周期复位单元用于当开关量输出电路因为负载过流而关断时，使开关量输出电路重新开始工作。本申请能够有效避免负载电流过大对开关量输出电路造成的损毁，并且电路经济成本较低。且电路经济成本较低。且电路经济成本较低。