[发明专利]一种直流大电流短路保护电路及方法

权利要求书

1.一种直流大电流短路保护电路，其特征在于，包括霍尔效应电流传感器U1、阻抗匹配电路、分压取样电路和冷却控制电路；

霍尔效应电流传感器U1的IP+端连接有电源正端001，IP-端连接有电源地端002；阻抗匹配电路输入端与霍尔效应电流传感器U1输出端连接，输出端与分压取样电路输入端连接，阻抗匹配电路包括与霍尔效应电流传感器U1的VCC端依次分别连接电容C1的一端、电容C4的一端和电压跟随器am3的V+端，电容C4的另一端接地；霍尔效应电流传感器U1的GND端分别依次连接地和电容C2的一端；霍尔效应电流传感器U1的VOUT端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电压跟随器am3的正输入端；电容C1的一端连接电源，电容C1的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与电压跟随器am3的正输入端连接；分压取样电路输出端与冷却控制电路输入端连接；

冷却控制电路包括电阻R4、电阻R5、比较器am1和电容C5；电源分别连接电阻R4的一端、电阻R5的一端、比较器am1的V+端和电容C5的一端，电容C5的另一端接地；电阻R4另一端分别依次连接比较器am1的负输入端、NPN三极管T1的集电极和电容C3的一端，电容C3的另一端依次分别连接地和NPN三极管T1的发射极，NPN三极管T1的基极串联电阻R8后连接电路输出端003，电容C3的另一端还与分压采样电路连接；电阻R5另一端分别依次连接比较器am1的正输入端和电阻R6的一端，电阻R6的另一端依次分别连接比较器am2的正输入端和电阻R7的一端，电阻R7的另一端与电容C3的另一端连接，比较器am2的负输入端接收分压取样电路的采样电压值，比较器am2的V+端分别连电源和电容C6的一端，电容C6的另一端接地；

冷却控制电路还包括与非门D1、与非门D2和非门D3，与非门D1的一个输入端与比较器am1的输出端相连，另一个输入端与与非门D2的输出端连接；与非门D1输出端接到与非门D2的一个输入端；与非门D2的一个输入端与比较器am2的输出端相连，另一个输入端与与非门D1的输出端连接；与非门D2输出端接到与非门D1的一个输入端和非门D3的输入端，非门D3的输出端接到电路输出端003。

2.根据权利要求1所述的一种直流大电流短路保护电路，其特征在于，分压取样电路包括电阻R2和电阻R3，电阻R2的一端为 阻抗匹配电路的输出端，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接。

3.根据权利要求1所述的一种直流大电流短路保护电路，其特征在于，霍尔效应电流传感器U1的型号为ACS758ECB-200U-PFF-T。

4.一种直流大电流短路保护方法，根据权利要求1-3任意一项所述的直流大电流短路保护电路，其特征在于，包括以下步骤；

霍尔效应电流传感器U1的输出信号经过阻抗匹配电路进行阻抗匹配，增强驱动能力后，再经过分压取样电路，并对分压取样电路中的电压进行采样，作为比较器am2负输入端的输入信号；

设定比较器am1的阈值电压，当电容C3两端电压小于比较器am1的阈值电压时，比较器am1输出高电平，当电容C3两端电压大于比较器am1的阈值电压时，比较器am1输出低电平；

设定比较器am2的阈值电压，当供电通路电流在正常工作范围时，采样电压值小于比较器am2的阈值电压，比较器am2输出高电平；当供电通路发生过流或短路时，采样电压值大于比较器am2的阈值电压，则比较器am2输出低电平；

当供电通路电流在正常工作范围时，采样电压值小于比较器am2的设定阈值，比较器am2输出高电平，与非门D2输出低电平，电路输出端003电压为高电平，NPN三极管T1管导通，电容C3通过NPN三极管T1放电，使电路输出端003保持为高电平；

当供电通路发生过流或短路时，采样电压值大于比较器am2的设定阈值，比较器am2输出低电平，与非门D2输出高电平，电路的输出端003由高电平跳变为低电平，切断供电通路，进入过流短路保护状态，保护电路进入暂稳态，NPN三极管T1截止，此后电容C3充电，当电容C3充电至其两端电压大于比较器am1的阈值电压时，比较器am1输出低电平，比较器am2输出高电平，非门D3输入端为低电平，电路的输出端003由低电平翻转为高电平，同时NPN三极管T1导通，于是电容C3放电，保护电路返回到稳定状态，供电通路退出过流短路保护状态，被再次接通。

5.根据权利要求4所述的一种直流大电流短路保护方法，其特征在于，比较器am1的阈值电压为VCC×(R6+R7)/(R5+R6+R7)，比较器am2的阈值电压为VCC×(R7)/(R5+R6+R7)。