[实用新型]一种本安电源短路保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电源防护电路，具体地说是一种本安电源短路保护电路。

背景技术

本质安全型电源简称为“本安电源”，主要应用在石油、化工、纺织和煤炭等含有爆炸性混合物的环境中，作为通讯、监控、检测、报警以及控制系统的供电设备。为了防止输出过流或负载短路时产生的火花点燃易燃易爆气体，本安电源必须采用保护电路，来限制火花的能量。短路电流值越高，火花的能量越大；短路电流值与短路保护时间和输出电压的乘积成正比，即输出电压越高短路保护时间越长、短路电流值越大。在安全火花的能量一定时，电压越高，短路保护时间就要越短，电压越低，容许短路保护的时间就越长。所以，低压小功率的本安电源容易通过火花试验，而电压高、功率大的本安电源就不容易通过火花试验。由于保护电路各部分电路受到电路寄生电容和寄生电感的影响都会有一定的动作时间， 

常用的保护电路工作方式是：当有输出过流或负载短路故障发生后，首先要能被检测电路检测到，然后再控制开关电路动作，使开关电路中的开关管（通常是选用MOS管）从导通态变换到关断态，以进行短路保护。

这种方式存在有很大的不足：一是短路保护时间较长，因为是先由检测电路检测到短路情况的发生，再控制开关电路产生关断动作，由于各部分电路受到电路寄生电容和寄生电感的影响都会有一定的延迟时间，这样，短路保护的时间由检测电路的动作时间和开关电路的动作时间这两部分组成，即从短路发生到检测电路动作再到到开关电路动作会有较长的时间间隔。二是开关电路中的MOS管从导通到关断需要很长的操作时间，在MOS管的沟道完全打开的情况下，要想关断它需要很大的驱动电流和较长的时间，这样易导致驱动电路成本提高，开关电路的关断动作时间也较长，容易使得短路电流瞬时值很高，远大于检测电路的动作阈值。三是这种保护电路使得本安电源功率输出较小，对应用造成限制。另外，常用的保护电路还存在输出压降大、短路发热量大和不能带载恢复等问题，而且电路结构比较复杂，制作成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种本安电源短路保护电路，以解决现有保护电路的短路保护动作慢和电路结构复杂的问题。

本实用新型是这样实现的：一种本安电源短路保护电路，包括有：

短路检测电路，并联连接在本安电源的正极端与负极端之间，分别与饱和电流控制电路和开关电路相接，用于监测本安电源的输出短路情况，并在发生输出短路时将短路信号以低电平方式发送给饱和电流控制电路；

电流采样电路，串联连接在本安电源的负极端与上述保护电路的负极输出端之间的连线上，分别与饱和电流控制电路和开关电路相接，用于检测本安电源的输出电流，并将电流信号转换成电压信号发送给所述饱和电流控制电路；

饱和电流控制电路，分别与所述短路检测电路、所述电流采样电路和开关电路相接，用于根据接收到的所述短路检测电路输入的短路信号和所述电流采样电路输入的电压转换信号，控制开关电路对本安电源的输出进行关断；

预夹断控制电路，分别与所述饱和电流控制电路和开关电路相接，用于控制开关电路的工作电压，使开关电路处于预夹断工作状态；以及

开关电路，串联连接在本安电源的负极端与上述保护电路的负极输出端之间的连线上，分别与所述短路检测电路、所述电流采样电路、所述饱和电流控制电路和所述预夹断控制电路相接，用于在本安电源发生输出短路或过流时先通过迅速增加自身压降来抑制输出电流的增大，再对本安电源的输出进行关断。

所述电流采样电路为电阻R11，串联连接在本安电源的负极端与上述保护电路的负极输出端之间的连线上。

所述开关电路由N沟道MOS管Q1构成，所述MOS管Q1的漏极与所述短路检测电路和所述预夹断控制电路相接，所述MOS管Q1的栅极与所述饱和电流控制电路和所述预夹断控制电路相接，所述MOS管Q1的源极与所述电流采样电路相接。

所述短路检测电路包括由电阻R1、电阻R2串联组成的第一分压电路，以及由运放IC1构成的第一比较电路；所述第一分压电路的两端分接在本安电源的正极端与负极端之间；所述运放IC1的正极输入端连接在所述第一分压电路的分压节点上，所述运放IC1的负极输入端与所述MOS管Q1的漏极相接，所述运放IC1的输出端与所述饱和电流控制电路相接。