[实用新型]一种硬件过载或短路保护电路及DC电源供电电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电源保护技术领域，尤其是涉及一种硬件过载或短路保护电路及DC电源供电电路。

背景技术

在自动控制领域中，控制器往往需要采集多个外部传感器的信号，进行反馈控制。绝大部分传感器是有源式的，即需要供电才能正常工作，这就需要控制器内部设计有可为传感器供电的电源系统电路。

如果外部传感器和控制器内部电路使用同一个电源模块电路供电，则在外部传感器发生故障或由于线束问题导致传感器的供电正极和负极短路时，会使得控制器内部电路也无法得到正常供电，从而使整个系统瘫痪。因此控制器内部电路的供电和外部传感器的供电必须分开设计，且各自具有过载和短路保护。

在本技术领域和相似领域中，目前主要是使用具有保护功能的集成电路芯片这种方法来解决这个问题，这种方法有以下缺点：（1）集成电路芯片价格较高；若控制器需要为多个传感器进行相互独立的供电，使用成本比较可观；（2）每种型号的集成电路芯片的输出电流能力是固定的，因此不同的传感器应用可能需要匹配不同型号的集成电路芯片，在设计应用上受限。

另外也有使用软件保护的方法，具体是通过单片机程序对负载电流进行检测，然后根据检测的结果进行电源的开关控制。这种方法首先需要设计精密的测流电路，设计成本较高，其次软件保护的响应时间不够迅速，因此这种保护并不可靠。

还有在线路上使用PPTC自恢复保险或熔断器的方法，这种方法虽然电路结构最为简单、成本最低，但响应时间也较慢，保护不可靠，并且也不适合额定负载电流较小（如小于100mA）的电路应用。

中国发明专利（专利申请号CN201010216394.6）公开了一种过压过流硬件保护电路，其中使用了反相比例电路来进行电流的检测，这种电路在实际应用中由于电阻的精度和运算放大器性能问题，在放大系数较小的时候误差较大，可能会导致反复误触发，应用有较大的局限性；另外该发明中除了使用比较器，还使用了门电路和光耦等器件对保护驱动信号进行锁止避免振荡，结构过于复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种硬件过载或短路保护电路及DC电源供电电路，解决现有保护电路采用反相比例电路来进行电流的检测，误差大，容易反复误触发的问题，且结构复杂，成本高。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供一种硬件过载或短路保护电路，包括：设置在DC电源E与供电输出端正极之间的用于控制电路通断的开关电源输出单元K；

限流输出电阻R0，其设置在开关电源输出单元K与供电输出端正极之间的线路上；

保护单元P，其包括一个正反馈比较电路，其产生一个滞回比较区间，即第一比较电压阈值和第二比较电压阈值，所述的第一比较电压阈值大于第二比较电压阈值；

所述正反馈比较电路接收限流输出电阻R0两端的电压，当限流输出电阻R0两端的电压差大于第一比较电压阈值时，保护单元P中的正反馈比较电路输出切断输出保护信号至开关电源输出单元K，切断开关电源输出单元K的输出，从而保护整个电源系统；若限流输出电阻R0两端电压差小于第二比较电压阈值时，保护电路停止输出保护信号，通过设定第二比较电压阈值小于零，保护电流输出的切断输出保护信号将会一直锁止，直至故障排除后的下一次重新上电，才可恢复正常。

所述开关电源输出单元K包括输入端口4-1、接地端口4-2、输出端口4-3、供电端口4-4，第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1接收输入端口4-1的信号用以驱动第二开关管Q2，第二开关管Q2与输出端口4-3、供电端口4-4连接，用于输出供电。

所述保护单元P还包括第三开关管Q3，比较器U1接收来自限流输出电阻R0两端的电压，当电压差超过设定的阈值时，比较器U1输出切断输出保护信号，使第三开关管Q3导通，第三开关管Q3将信号传输给开开关电源输出单元K的输入端口4-1，第一开关管Q1接收输入端口4-1的信号用以驱动第二开关管Q2，从而控制开关电源输出单元K的输出状态。

所述保护单元P包括与开关电源输出单元K的输入端口4-1连接的输出端口5-1；接地端口5-2；与限流输出电阻R0输出端连接的第二状态输入端口5-3；与限流输出电阻R0输入端连接的第一状态输入端口5-4；与DC电源E连接的供电端口5-5。所述比较器U1的正向输入端与第一状态输入端口5-4之间设置有供电状态第一输入电阻R6，比较器U1的反向输入端与第二状态输入端口5-3之间设置有供电状态第二输入电阻R7。