一種三相程控功率源及其功放管短路保護電路的製作方法
2023-04-23 07:58:06
專利名稱：一種三相程控功率源及其功放管短路保護電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於電力工程領域，尤其涉及一種三相程控功率源及其功放管短路保護電路。
背景技術：
在功率放大電路中，功放管是必不可少的重要組成部分，如果在實際應用中因誤操作而導致功放管短路，則會使整個功率放大電路無法正常工作。針對上述功放管短路所出現的問題，現有技術提供了一種功放管保護電路，其通過採用二極體對功放管的輸出電壓進行鉗位，從而實現對功放管進行短路保護。然而，由於現有技術的響應速度慢，只能在短路電流較小時對功放管起保護作用，而且當短路電流較大時，其無法對功放管進行全面的短路保護。因此，現有技術存在無法對功放管進行全面短路保護的問題。
發明內容
本發明提供了一種功放管短路保護電路，旨在解決現有技術存在的無法對功放管進行全面短路保護的問題。本發明是這樣實現的，一種功放管短路保護電路，與功放管、供電電源、參考電壓源相連接，所述功放管短路保護電路包括取樣電阻，第一端接所述功放管的負電源輸入端，第二端接所述供電電源的負端， 用於對所述功放管的負電源輸入端進行電流採樣，並生成取樣電壓；運放單元，第一輸入端和第二輸入端接所述取樣電阻的第一端和第二端，用於根據所述取樣電壓生成一短路參考電壓；比較單元，第一輸入端接所述參考電壓源的輸出端，第二輸入端接所述運放單元的輸出端，用於將所述短路參考電壓與所述參考電壓源的輸出電壓進行比較，並輸出短路判決信號；開關單元，控制端接所述比較單元的輸出端，輸入端和輸出端分別與所述功放管的靜音信號輸入端和負電源輸入端相連接，用於根據所述短路判決信號控制所述功放管的工作狀態。本發明的另一目的還在於提供一種包括所述功放管短路保護電路的三相程控功率源。在本發明中，通過採用包括所述取樣電阻、所述運放單元、所述比較單元以及所述開關單元的所述功放管短路保護電路，對所述功放管的負電源輸入端的短路電流進行檢測，並根據檢測結果相應地對所述功放管進行工作狀態控制，從而實現了當所述功放管發生短路時，能夠快速地控制所述功放管停止工作，有效地保護所述功放管免受短路故障所帶來的損壞，解決了現有技術存在的無法對功放管進行全面短路保護的問題。
圖1是本發明實施例提供的功率管短路保護電路的模塊結構圖；圖2是本發明實施例提供的功率管短路保護電路的示例電路結構圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。圖1示出了本發明實施例提供的功率管短路保護電路的模塊結構圖，為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下功放管短路保護電路100與功放管U1、供電電源200、參考電壓源300相連接，該功放管短路保護電路100包括取樣電阻R1，第一端接功放管Ul的負電源輸入端4，第二端接供電電源200的負端V2-，用於對功放管Ul的負電源輸入端4進行電流採樣，並生成取樣電壓。運放單元101，第一輸入端和第二輸入端接取樣電阻Rl的第一端和第二端，用於根據取樣電壓生成一短路參考電壓。比較單元102，第一輸入端接參考電壓源300的輸出端，第二輸入端接運放單元 101的輸出端，用於將短路參考電壓與參考電壓源300的輸出電壓進行比較，並輸出短路判決信號。開關單元103，控制端接比較單元102的輸出端，輸入端和輸出端分別與功放管Ul 的靜音信號輸入端8和負電源輸入端4相連接，用於根據短路判決信號控制功放管Ul的工作狀態。 功放管短路保護電路100還包括輸出過壓保護單元104，輸入端接功放管Ul的輸出端3，第一端接供電電源200的正端V2+，第二端接取樣電阻Rl的第一端，用於對功放管Ul輸出的交流電進行穩壓處理，並從其輸出端輸出穩定的交流電。功放管短路保護電路100進一步包括去耦電容Cl、去耦電容C2、二極體Dl及二極體D2 ；去耦電容Cl的正極和負極分別與供電電源200的正電源端V2+和模擬地AGND相連接，去耦電容C2的負極接取樣電阻Rl的第二端，去耦電容C2的正極接模擬地AGND，二極體Dl的陽極接供電電源200的正電源端V2+，二極體Dl的陰極同時與功放管Ul的第一正電源輸入端1和第二正電源輸入端2相連接，二極體D2的陽極和陰極分別與功放管Ul的負電源輸入端4和取樣電阻Rl的第一端相連接。去耦電容Cl和去耦電容C2用於消除功放管Ul在工作過程中因自激振蕩而產生的幹擾信號；二極體Dl和二極體D2用於防止供電電源200的正負電源端接反對功放管Ul所造成的損壞。在本發明實施例中，功放管Ul的接地端7接模擬地AGND，功放管Ul的反相輸入端 5和同相輸入端6分別接入電壓信號Vl和V2 ；參考電壓源300的輸出電壓為0. 25V。圖2示出了本發明實施例提供的功率管短路保護電路的示例電路圖，為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下
作為本發明一實施例，運放單元101包括二極體D3、二極體D4、AD620BR儀表運算放大器U2、電容C3、電容C4及電阻R2 ；二極體D3的陽極和陰極分別為運放單元101的第一輸入端和第二輸入端，二極體 D4的陽極和陰極分別與二極體D3的陰極和陽極相連接，AD620BR儀表運算放大器U2的同相輸入端1和反相輸入端2分別接二極體D4的陰極和陽極，AD620BR儀表運算放大器U2 的正電源端3接+5V直流電源，AD620BR儀表運算放大器U2的負電源端4和接地端5分別與-5V直流電源和地相連接，電容C3連接於AD620BR儀表運算放大器U2的正電源端3和地之間，電容C4連接於AD620BR儀表運算放大器U2的負電源端4和地之間，電阻R2連接於AD620BR儀表運算放大器U2的第一增益端6和第二增益端7之間，AD620BR儀表運算放大器U2的輸出端8為運放單元101的輸出端。作為本發明一實施例，比較單元102包括比較器U3、電容C5、電阻R3、二極體D5、電阻R4、SN74LVCLG175鎖存器U4、比較器 U5及電阻R5 ；比較器U3的反相輸入端1和同相輸入端2分別為比較單元102的第一輸入端和第二輸入端，比較器U3的正電源端3和負電源端4分別與+5V直流電源和-5V直流電源相連接，電容C5連接於比較器U3的正電源端3和地之間，電阻R3連接於比較器U3的正電源端 3和輸出端5之間，二極體D5的陽極和陰極分別與比較器U3的輸出端5和SN74LVCLG175鎖存器U4的第一端1相連接，電阻R4連接於SN74LVCLG175鎖存器U4的第一端1和地之間， SN74LVCLG175鎖存器U4的第三端3和第五端5均與+5V直流電源相連接，SN74LVCLG175 鎖存器U4的第二端2接地，SN74LVCLG175鎖存器U4的第四端4接比較器U5的反相輸入端2，SN74LVCLG175鎖存器U4的第六端6空接，比較器U5的同相輸入端1接比較器U3的同相輸入端1，比較器U5的正電源端3和負電源端4分別與+5V直流電源和-5V直流電源相連接，電阻R5連接於比較器U5的正電源端3和輸出端5之間，比較器U5的輸出端5為比較單元102的輸出端。作為本發明一實施例，開關單元103包括電阻 R6、N 型 MOS 管 Q1、電阻 R7 ；電阻R6的第一端為開關單元103的控制端，N型MOS管Ql的柵極和漏極分別與電阻R6的第二端和電阻R7的第一端相連接，N型MOS管Ql的源極為開關單元103的輸出端，電阻R7的第二端為開關單元103的輸入端。作為本發明一實施例，輸出過壓保護單元104包括限流電阻R8、二極體D6、二極體D7及瞬態抑制二極體TVl ；限流電阻R8的第一端和第二端分別為輸出過壓保護單元104的輸入端和輸出端， 二極體D6的陽極同時與限流電阻R8的第二端、二極體D7的陰極及瞬態抑制二極體TVl的第一端相連接，二極體D6的陰極和二極體D7的陽極分別為輸出過壓保護單元104的第一端和第二端，瞬態抑制二極體TVl的第二端接地。在本發明實施例中，通過採用限流電阻R8對功放管Ul輸出的交流電進行限流，二極體D6和二極體D7對流出限流電阻R8的交流電進行電壓鉗位，以及瞬態抑制二極體TVl 對流出限流電阻R8的交流電進行過壓抑制，從而使功放管Ul輸出穩定的交流電。在本發明實施例中，功放管Ul在其靜音信號輸入端8有低電平輸入的情況下，會保持原有的工作狀態，反之，則停止工作。以下結合工作原理對功放管短路保護電路100作進一步說明當功放管Ul處於正常工作狀態下，取樣電阻Rl兩端的取樣電壓小於0. 25V，則 AD620BR儀表運算放大器U2的輸出端8輸出的短路參考電壓為零，比較器U3輸出一低電平，由於二極體D5的正向偏置特性，二極體D5陰極的電壓為零，於是，SN74LVCLG175鎖存器 U4的第四端4的輸出電壓也為零，SN74LVCLG175比較器U4的同相輸入端1的電壓高於反相輸入端2的電壓，其輸出端5輸出一高電平，該高電平作為短路判決信號通過電阻R6輸入到N型MOS管Ql的柵極，從而使N型MOS管Ql導通，功放管Ul的靜音信號輸入端8為低電平，功放管Ul繼續正常工作。當功放管Ul的電源輸入發生短路，取樣電阻Rl的兩端的取樣電壓大於0. 25V時， AD620BR儀表運算放大器U2的輸出端8輸出的短路參考電壓與該壓降相同，則比較器U3輸出一高電平，於是，SN74LVCLG175鎖存器U4對該高電平進行鎖存後，從其第四端4輸出5V 電壓至比較器U5的反相輸入端2，使比較器TO輸出一低電平，該低電平作為短路判決信號通過電阻R6輸入到N型MOS管Ql的柵極，則N型MOS管Ql截止，功放管Ul的靜音信號輸入端8無低電平輸入，從而使功放管Ul停止工作，達到對功放管Ul進行短路保護的目的。本發明實施例的另一目的還在於提供一種包括上述功放管短路保護電路100的三相程控功率源。在本發明實施例中，通過採用包括取樣電阻R1、運放單元101、比較單元102以及開關單元103的所述功放管短路保護電路，對功放管Ul的負電源輸入端的短路電流進行檢測，並根據檢測結果相應地對功放管Ul進行工作狀態控制，從而實現了當功放管Ul發生短路時，能夠快速地控制功放管Ul停止工作，有效地保護功放管Ul免受短路故障所帶來的損壞，解決了現有技術存在的無法對功放管進行全面短路保護的問題。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種功放管短路保護電路，與功放管、供電電源、參考電壓源相連接，所述功放管短路保護電路包括取樣電阻，第一端接所述功放管的負電源輸入端，第二端接所述供電電源的負端，用於對所述功放管的負電源輸入端進行電流採樣，並生成取樣電壓；運放單元，第一輸入端和第二輸入端接所述取樣電阻的第一端和第二端，用於根據所述取樣電壓生成一短路參考電壓；比較單元，第一輸入端接所述參考電壓源的輸出端，第二輸入端接所述運放單元的輸出端，用於將所述短路參考電壓與所述參考電壓源的輸出電壓進行比較，並輸出短路判決信號；開關單元，控制端接所述比較單元的輸出端，輸入端和輸出端分別與所述功放管的靜音信號輸入端和負電源輸入端相連接，用於根據所述短路判決信號控制所述功放管的工作狀態。
2.如權利要求1所述的功放管短路保護電路，其特徵在於，所述功放管短路保護電路還包括輸出過壓保護單元，輸入端接所述功放管的輸出端，第一端接所述供電電源的正端，第二端接所述取樣電阻的第一端，用於對所述功放管輸出的交流電進行穩壓處理，並從其輸出端輸出穩定的交流電。
3.如權利要求1所述的功放管短路保護電路，其特徵在於，所述運放單元包括二極體D3、二極體D4、AD620BR儀表運算放大器U2、電容C3、電容C4及電阻R2 ；所述二極體D3的陽極和陰極分別為所述運放單元的第一輸入端和第二輸入端，所述二極體D4的陽極和陰極分別與所述二極體D3的陰極和陽極相連接，所述AD620BR儀表運算放大器U2的同相輸入端和反相輸入端分別接所述二極體D4的陰極和陽極，所述AD620BR 儀表運算放大器U2的正電源端接+5V直流電源，所述AD620BR儀表運算放大器U2的負電源端和接地端分別與-5V直流電源和地相連接，所述電容C3連接於所述AD620BR儀表運算放大器U2的正電源端和地之間，所述電容C4連接於所述AD620BR儀表運算放大器U2的負電源端和地之間，所述電阻R2連接於所述AD620BR儀表運算放大器U2的第一增益端和第二增益端之間，所述AD620BR儀表運算放大器U2的輸出端為所述運放單元的輸出端。
4.如權利要求1所述的功放管短路保護電路，其特徵在於，所述比較單元包括比較器U3、電容C5、電阻R3、二極體D5、電阻R4、SN74LVCLG175鎖存器U4、比較器U5及電阻R5 ；所述比較器U3的反相輸入端和同相輸入端分別為所述比較單元的第一輸入端和第二輸入端，所述比較器U3的正電源端和負電源端分別與+5V直流電源和-5V直流電源相連接，所述電容C5連接於所述比較器U3的正電源端和地之間，所述電阻R3連接於所述比較器U3的正電源端和輸出端之間，所述二極體D5的陽極和陰極分別與所述比較器U3的輸出端和所述SN74LVCLG175鎖存器U4的第一端相連接，所述電阻R4連接於所述SN74LVCLG175 鎖存器U4的第一端和地之間，所述SN74LVCLG175鎖存器U4的第三端和第五端均與+5V直流電源相連接，所述SN74LVCLG175鎖存器U4的第二端接地，所述SN74LVCLG175鎖存器U4 的第四端接所述比較器U5的反相輸入端，所述SN74LVCLG175鎖存器U4的第六端空接，所述比較器TO的同相輸入端接所述比較器U3的同相輸入端，所述比較器TO的正電源端和負電源端分別與+5V直流電源和-5V直流電源相連接，所述電阻R7連接於所述比較器TO的正電源端和輸出端之間，所述比較器TO的輸出端5為所述比較單元的輸出端。
5.如權利要求1所述的功放管短路保護電路，其特徵在於，所述開關單元包括 電阻R8、N型MOS管Q1、電阻R9 ；所述電阻R8的第一端為所述開關單元103的控制端，所述N型MOS管Ql的柵極和漏極分別與所述電阻R8的第二端和所述電阻R9的第一端相連接，所述N型MOS管Ql的源極為所述開關單元的輸出端，所述電阻R9的第二端為所述開關單元的輸入端。
6.如權利要求2所述的功放管短路保護電路，其特徵在於，所述輸出過壓保護單元包括限流電阻R10、二極體D6、二極體D7及瞬態抑制二極體TVl ；所述限流電阻RlO的第一端和第二端分別為所述輸出過壓保護單元的輸入端和輸出端，所述二極體D6的陽極同時與所述限流電阻RlO的第二端、所述二極體D7的陰極及所述瞬態抑制二極體TVl的第一端相連接，所述二極體D6的陰極和所述二極體D7的陽極分別為所述輸出過壓保護單元的第一端和第二端，所述瞬態抑制二極體TVl的第二端接地。
7.一種三相程控功率源，其特徵在於，所述三相程控功率源包括如權利要求1至6任一項所述的功放管短路保護電路。全文摘要
本發明屬於電力工程領域，提供了一種三相程控功率源及其功放管短路保護電路。在本發明中，通過採用包括取樣電阻、運放單元、比較單元以及開關單元的功放管短路保護電路，對功放管的負電源輸入端的短路電流進行檢測，並根據檢測結果相應地對功放管進行工作狀態控制，從而實現了當功放管發生短路時，能夠快速地控制功放管停止工作，有效地保護功放管免受短路故障所帶來的損壞，解決了現有技術存在的無法對功放管進行全面短路保護的問題。
文檔編號H02H3/08GK102377172SQ201110333610
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者陳漢新, 陳鋼, 黃建鍾, 黃清樂 申請人:深圳市星龍科技有限公司