一種延時可控的電源短路保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種延時可控的電源短路保護電路，主要包括：輸入濾波單元、輸出濾波單元、延時單元、采樣單元、驅動單元、使能控制單元以及功率導通單元，所述采樣單元用于將回路電流轉換成采樣電壓，該采樣電壓經過延時單元后作為使能控制單元的輸入信號；所述使能控制單元接收所述輸入信號，用于與所述使能控制單元內部的參考閾值進行比較以控制輸出低電平進入驅動單元；所述驅動單元產生變換電壓，并與所述使能控制單元共同控制關斷功率導通單元。本實用新型的電源保護電路可以滿足主系統的可靠性要求，同時滿足搭載系統對空間、動態特性的要求。
【專利說明】—種延時可控的電源短路保護電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種延時可控的電源短路保護電路，特別適用于提高復雜電源系統輸入端過載和短路保護能力，以及提高機載型慣導系統產品輸入端短路保護能力。
【背景技術】
[0002]隨著預研型慣導系統種類和數量的日漸增加，通常需要搭載其他系統進行機載試驗，因此要求機載型慣導系統具有輸入端短路或過流檢測能力，保證機載系統故障過程中導致輸入端過流或短路時，不影響主系統的供電端正常工作。傳統設計上常采用斷路器或自恢復型保險絲，占用較大空間，響應慢，并且可靠性較低，常用斷路器當過載時，電流變大，發熱量加劇，雙金屬片變形到一定程度推動機構動作(電流越大，動作時間越短)。現在有電子型的，使用互感器采集各相電流大小，與設定值比較，當電流異常時微處理器發出信號，使電子脫扣器帶動操作機構動作。
[0003]因此要求在機載系統電源輸入端增加一種電路，替代斷路器的作用。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于克服斷路器的響應慢、體積大、可靠性低的缺點，提高機載型慣導系統采用直流電源輸入端時短路保護和過流保護能力，同時通過延時控制電路，保證該電路具有提供機載系統較大啟動電流的能力。
[0005]本實用新型的技術方案為:一種延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，包括驅動單元、使能控制單元、延時單元、采樣單元、功率導通單元；
[0006]所述采樣單元用于將回路電流轉換成采樣電壓，該采樣電壓經過延時單元后作為使能控制單元的輸入信號；
[0007]所述使能控制單元接收所述輸入信號，用于與所述使能控制單元內部的參考閾值進行比較以控制輸出低電平進入驅動單元；
[0008]所述驅動單元產生變換電壓，并與所述使能控制單元共同控制關斷功率導通單
J Li ο
[0009]可選地，還包括輸入濾波單元和輸出濾波單元，所述輸入濾波單元在輸入端分別與輸入正和輸入地相連接，所述輸出濾波單兀在輸出端分別與輸出正和輸出地相連接。
[0010]可選地，所述輸入濾波單元和輸出濾波單元由Cl和/或C4瓷介電容組成。
[0011]可選地，所述驅動單元分別接輸入正和輸入地，所述驅動單元的輸出端與使能控制單元的輸出端共同接功率導通單元的輸入端。
[0012]可選地，所述驅動單元包括限流電阻、穩壓二極管，在所述驅動單元電路的穩壓二極管兩端并聯一濾波瓷介電容。
[0013]可選地，所述使能控制單元輸入端接延時單元的輸出端，該延時單元輸入端接采樣單元的輸出端。
[0014]可選地，所述使能控制單元為低管壓降的三極管，并將管壓降設定為閾值。[0015]可選地，所述功率導通單元采用低導通電阻型器件MOSFET的功率導通單元電路。
[0016]可選地，所述采樣單元輸入端聯接輸出地和功率導通單元，該功率導通單元另一端接輸入地。
[0017]可選地，所述采樣單元包括三個并聯電阻。
[0018]有益效果
[0019]本實用新型采用一種延時可控的保護電路，在機載系統中加載該延時可控保護電路后具有對機載系統輸入端電流進行快速檢測并保護，同時保證在機載系統啟動過程中能夠提供較大需求電流的能力，該保護電路減小了體積，提高了機載系統的響應速度和可靠性。在本實用新型中延時單元內部RC參數根據延時要求確定，搭載慣導系統中直流電源在啟動過程中滿足大電流，采樣單元中的電阻參數根據過流保護要求確定，搭載慣導系統后在短路或過流時不影響主系統。采用一種延時可控的電源短路保護電路，可以滿足主系統的可靠性要求，同時滿足搭載系統對空間、動態特性的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型一種延時可控的電源短路保護電路原理框圖；
[0021]圖2所示為一種應用在掛機型慣導系統中直流電源輸入端短路保護電路:
【具體實施方式】
[0022]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0023]如圖1所示是本實用新型一種延時可控的電源短路保護電路原理框圖；
[0024]本實用新型的電路主要包括輸入濾波單元、輸出濾波單元、驅動單元、使能控制單元、延時單元、采樣單元、功率導通單元等部分。
[0025]輸入濾波單兀與輸入正和輸入地相連接，輸出濾波單兀和輸出正和輸出地相連接，輸入正和輸出正直接連接。
[0026]驅動單元輸入端接輸入正和輸入地，其輸出端與使能控制單元輸出端同接功率導通單元的輸入端。
[0027]使能控制單元輸入端接延時單元的輸出端，延時單元的輸入端接采樣單元的輸出端。
[0028]采樣單元輸入端接輸出地和功率導通單元，功率導通單元另一端接輸入地。
[0029]其中，輸入濾波單元為該電路提供濾波作用，輸出濾波單元為該電路輸出提供濾波作用，驅動單元將輸入電壓穩壓在UA，該電壓保證在電路未發生保護時功率導通單元正常工作，采樣單元將回路電流轉換成采樣電壓，延時單元以采樣單元輸出為輸入，對采樣電壓延時后進行無損輸出，當發生短路或者過流故障時，采樣電壓值超過使能控制單元內部閾值，使能控制單元此時輸出為低電平，該低電平將驅動單元輸出電平拉低，同時關斷功率單元，保證供電系統不會出現故障。
[0030]圖2所示為一種應用在掛機型慣導系統中直流電源輸入端短路保護電路，其中，輸入/輸出濾波單元搭載慣導系統，其特征在于，包括驅動單元、使能控制單元、延時單元、采樣單元、功率導通單元；所述采樣單元用于將回路電流轉換成采樣電壓，該采樣電壓經過延時單元后作為使能控制單元的輸入信號；所述輸入信號用于與所述使能控制單元內部參考閾值進行比較，所述閾值用于控制輸出低電平，該低電平輸出進入驅動單元；所述驅動單元產生變換電壓，并與該使能控制單元共同控制關斷功率導通單元。當所述輸入信號超過閾值時，使能控制單元輸出低電平，該低電平將驅動單元輸出電平拉低。
[0031]輸入濾波單兀與輸入正和輸入地相連接，所述輸出濾波單兀和輸出正和輸出地相連接，其中，輸入正和輸出正直接連接。輸入濾波單元和輸出濾波單元均采用電容濾波，電容型號選擇需要根據電源產品的工作環境定性確定，本實施例中選用Cl和C4瓷介電容進行濾波；輸入濾波單兀與輸入正和輸入地相連接，輸出濾波單兀和輸出正和輸出地相連接。
[0032]驅動單元輸入端接輸入正和輸入地，輸出端與使能控制單元輸出端同接功率導通單元的輸入端。驅動單元包括限流電阻R1、穩壓二極管VI，同時穩壓二極管兩端并聯一濾波瓷介電容，容量在0.1nF?10nF，該部分電路實現將輸入電壓穩壓在UA，UA為IlV?15.8V ；
[0033]使能控制單元輸入端接延時單元的輸出端，該延時單元輸入端接采樣單元的輸出端，使能控制單元優選低管壓降的三極管，其中管壓降設定為閾值。采樣單元選用電阻將電流信號轉換為電壓信號。當采樣單元輸出電壓信號高于該閾值時，使能控制單元輸出為低電平。
[0034]該實施例中選用三支電阻并聯，如圖2所示R3?R5，同時滿足功率裕度要求。
[0035]上述的電阻R3?R5需要滿足，電阻選型公式:
[0036]R=0.5/i (I)
[0037]其中i為設定的保護電流，該電流可以認為是搭載系統所能承受的電流。
[0038]延時單元內部RC參數根據延時要求確定，搭載慣導系統中直流電源在啟動過程中滿足大電流。延時單元采用RC—階沿時電路設計，延時時間確定公式為:
[0039]T = 3*R*C (2)
[0040]功率導通單元采用低導通電阻型器件MOSFET V3的功率導通單元電，其驅動電平為 ±20V。
【權利要求】
1.一種延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，包括驅動單元、使能控制單元、延時單元、采樣單元、功率導通單元； 所述采樣單元用于將回路電流轉換成采樣電壓，該采樣電壓經過延時單元后作為使能控制單元的輸入信號； 所述使能控制單元接收所述輸入信號，用于與所述使能控制單元內部的參考閾值進行比較以控制輸出低電平進入驅動單元； 所述驅動單元產生變換電壓，并與所述使能控制單元共同控制關斷功率導通單元。
2.如權利要求1所述的延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，還包括輸入濾波單元和輸出濾波單元，所述輸入濾波單元在輸入端分別與輸入正和輸入地相連接，所述輸出濾波單兀在輸出端分別與輸出正和輸出地相連接。
3.如權利要求2所述的延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，所述輸入濾波單元和輸出濾波單元由Cl和/或C4瓷介電容組成。
4.如權利要求1所述的延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，所述驅動單元分別接輸入正和輸入地，所述驅動單元的輸出端與使能控制單元的輸出端共同接功率導通單元的輸入端。
5.如權利要求1所述的延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，所述驅動單元包括限流電阻、穩壓二極管，在所述驅動單元電路的穩壓二極管兩端并聯一濾波瓷介電容。
6.如權利要求1所述的延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，所述使能控制單元輸入端接延時單元的輸出端，該延時單元輸入端接采樣單元的輸出端。
7.如權利要求6所述的延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，所述使能控制單元為低管壓降的三極管，并將管壓降設定為閾值。
8.如權利要求1所述的延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，所述功率導通單元采用低導通電阻型器件MOSFET的功率導通單元電路。
9.如權利要求1所述的延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，所述采樣單元輸入端聯接輸出地和功率導通單元，該功率導通單元另一端接輸入地。
10.如權利要求9所述的延時可控的電源短路保護電路，其特征在于，所述采樣單元包括三個并聯電阻。
【文檔編號】H02H3/087GK203596601SQ201320608904
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】張福亮, 朱強, 王學軍, 陳京誼, 劉建華, 劉曉剛 申請人:航天科工慣性技術有限公司