[发明专利]一种过流保护控制方法及过流保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种过流保护控制方法及过流保护装置，特别涉及一种连接非本安直流供电电路与直流本安电路的本安关联器。

背景技术：

本质安全型电源主要应用于煤矿、化工、石油天然气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装置。根据国家标准要求，本质安全型设备在正常工作或规定故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸混合物。为了防止过功率、过能量而产生火花，本安电源中都会有电流限制的电路，限制了同等电压下的最大输出电流。

现有过流保护电路，常用的形式有电流限制型及电流截止型。电流限制型电路，当负载装置工作异常使得电流增大时可起到限制电流的作用，但由于负载持续有工作电流，并不能完全起到保护受保护设备的作用。同时电流限制型电路在确保电路精度及降低电路损耗的情况下，电路复杂度较大，电路成本较高，过多的增加了硬件成本。

电流截止型过流保护电路，采用采样电阻采样主功率线电流，并反馈到信号放大端，通过信号处理电路的输出端跟基准电压进行比较来决定后级功率控制电路的通断。传统的简易过流保护装置，如图1所示，工作原理为：产品正常工作时，比较器LM324A正向输入端上拉，输入电压高于负向输入端通过分压电阻R2、R4分压后电压，比较器输出电压为高电位，通过R6、R7分压使得NPN三极管Q2饱和导通，进一步使得PNP三极管Q3的基极下拉，三极管Q3饱和导通，Vcc正常给负载LED系统供电；当负载LED系统电流过大时，通过采样电阻R8进行采样，采样到的较高电位使得NPN三极管Q1进入导通状态，将比较器LM324A的正向输入端输入电压下拉，输入电压低于负向输入端通过分压电阻R2、R4分压后电压，比较器输出电压为低电位，通过R6、R7分压使得NPN三极管Q2截止，进一步使得PNP三极管Q3的基极通过R3上拉，三极管Q3截止，阻断了Vcc与负载LED系统的连接；由于过流保护过程始终通过通过R8对负载LED电流进行采样而后直接反馈给NPN三极管Q1的基极，利用过流采样电压信号使得NPN三极管Q1获得一个饱和导通的压降，这个过程大电流在采样电阻R8上造成的损耗是不可忽略的；同时大电流在二极管D1及PNP三极管Q3导通过程形成的损耗也极大，当负载系统工作电流较大，该过流保护电路给系统带来的额外损耗不可忽视。

除了以上问题点外，当传统的过流保护电路(如图1)接入到供电装置与负载设备之间，来实现系统的过流保护，保障系统过流保护电路正常工作用的二极管D1上形成的压降，及采样电阻R8上造成的压降，容易使得负载设备的输入电压精度摆动超过系统正常工作的输入电压精度需求，从而导致负载设备进入不正常的工作状态；当负载设备的工作电流持续处于过流状态，由于过流保护电路对负载系统进行实时采样，采样到负载电流过大时，PNP三极管Q3关断，从而使得负载电流降为0，通过电流采样及信号处理重新使得PNP三级管Q3导通，并再一次进入“判断-关断-判断-导通”的死循环，即无法完全关断输出而保护过流负载系统，同时由于系统工作于高速开关状态，容易使得功率控制的PNP三极管Q3损坏，电路的可靠性难以保障。

综上所述，现有技术中，过流保护常使用采样电阻对电流进行采样，并将采样电压直接反馈给晶体管，经过信号处理电路之后再通过输出控制晶体管的导通关断控制输出，在电路进入大电流工作状态，系统损耗极大，同时影响输出电压的电压精度；当系统工作与持续过流状态，则无法通过过流保护电路完全关断输出，电路可靠性也受到限制。

发明内容：

有鉴如此，本发明提出一种过流保护控制方法及过流保护装置，能够对供电装置的输出电流进行实时检测，过流保护点可调，同时电路工作状态的损耗极低；当前后级装置正常工作时，保证前后级装置的电气连接，保障系统的正常工作；当装置出现工作电流过大时，关断供电输出以保护后级设备。

本发明还采用自锁电路来保证供电输出的持续关断，当装置进入过流保护状态，自锁电路工作，持续产生使得输出控制电路关断供电输出的控制信号，保证过载后系统持续关断。通过自锁电路前后级电路的改进，保证系统工作时，过流保护装置不会误触发自锁而使得供电输出关断。

本发明本身损耗极低，同时采用高精度低阻值电阻对电流信号进行采样，保障了过流装置本身电路的低损耗，保证了负载设备供电电压精度，保障了受保护装置的正常工作；采用高精度采样电阻及高精度运放，可对采样信号进行高精度的控制，保证了采样的高精准度。

本发明通过以下技术方案实现：

一种过流保护控制方法，包括以下步骤：