[发明专利]输出通道可调谐延时式自恢复过流保护电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路设计技术领域，具体是指一种应用于工业控制系统和安全信号系统中的通道过流保护电路。

背景技术

工业控制系统和安全信号系统（应用于航空电子、铁路信号、核电等行业）中，控制器通过开关输出通道来实现对外部受控信号的开启和关闭。为防止输出短路时损坏输出电路，常设置短路防护设计，增强系统可用性。

常见的设计如图1所示。一种常见的设计是在输出端口（2）处使用PTC。过流后PTC变热，阻抗增大，切断输出；过流消失后，PTC阻抗恢复常态，输出恢复正常。这种方式电路简单，但PTC本身是热敏器件，受温度影响很大，触发电流、保护时间等参数温漂严重。

另一种做法是在（3）处使用延时电路。当通道过流关断后，延时电路开始工作，使通道保持一段时间的关断，然后重新开启。但这种方法要么延时电路复杂，降低了单板可用性；要么延时不好控制，一致性和普适性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种输出通道可调谐延时式自恢复过流保护电路，它可以实现过流保护阈值和过流关断时间精确可控，受温度等环境影响减小。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种输出通道可调谐延时式自恢复过流保护电路；包括：固态继电器1、过流采样电阻2、光耦3、P型MOS管4和P型MOS管5、充电限流电阻6、延时电容7及控制与反馈电阻8、9、10、11；所述通道输出串联采样电阻2，光耦3接限流电阻后并联在采样电阻两端；光耦3输出接延时电容7两端；P型MOS管5的栅极接RC延时电路的RC连接处，源极通过电阻接电源，漏极接P型MOS管4的栅极，并通过电阻接地；P型MOS管4的源极接电阻9后到电源，漏极接电阻10后用于控制通道。

本发明的有益效果在于：电路设计简单，只采用少数种类的元件，低成本。电路所占体积（面积）小，十分适合应用于多输出通道的系统中。使用电阻作为限流和反馈器件，避免了齐纳管漏电流和温漂的影响。电路过流阈值、延时时间等参数精确可控，调谐方便，普适性好。

根据设计参数的需要，采用不同容值的电容7或者采用不同阻值的电阻6、8、9、10、11的组合，调整电路参数。

P型MOS管5的源极和电阻9之间添加电阻或齐纳管分压。

所述光耦2为隔离器件。

所述光耦2为磁隔离器件。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是一种常见的控制系统输出通道电路设计结构示意图；其中，1固态继电器，2正温度系数热敏电阻，3延时控制电路。

图2是本发明的输出通道电压状态检测电路的原理图。其中，1固态继电器，2过流采样电阻，3光耦，4P型MOS管，5P型MOS管，6电阻，7延时电容，8~11电阻。

图3是本发明的一个实施例电路的原理图。

具体实施方式

为实现过流保护阈值和过流关断时间精确可控，受温度等环境影响减小，需要设计一种由分离元器件组成的输出通道过流保护电路。本发明提供一种输出通道过流保护电路，该电路能够应用于包括但并不局限于安全信号系统、工业控制系统等领域。

本发明输出通道状态检测电路的技术方案是：如图2所示，由采样电阻2、光耦3、P型MOS管4、P型MOS管5、延时电容7、电阻6、9、10、11组成。所述通道输出串联采样电阻2，光耦3接限流电阻后并联在采样电阻两端；光耦3输出接延时电容7两端；P型MOS管5的栅极接RC延时电路的RC连接处，源极通过电阻接电源，漏极接P型MOS管4的栅极，并通过电阻接地；P型MOS管4的源极接电阻9后到电源，漏极接电阻10后用于控制通道。根据设计参数的需要，采用不同容值的电容7或者采用不同阻值的电阻6、8、9、10、11的组合，调整电路参数。P型MOS管5的源极和电阻9之间添加电阻或齐纳管分压。所述光耦2为隔离器件，优选的为磁隔离器件。

本发明所述电路设计简单，只采用少数种类的元件，低成本。电路所占体积（面积）小，十分适合应用于多输出通道的系统中。使用电阻作为限流和反馈器件，避免了齐纳管漏电流和温漂的影响。电路过流阈值、延时时间等参数精确可控，调谐方便，普适性好。

根据设计参数的需要，采用不同容值的电容7或者采用不同阻值的电阻6、8、9、10、11的组合，调整电路参数。

P型MOS管5的源极和电阻9之间添加电阻或齐纳管分压。

所述光耦2为隔离器件。

所述光耦2为磁隔离器件。