一種基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種過(guò)流保護(hù)電路，尤其涉及一種基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)控制中常用到含有4?20mA電流輸入輸出的產(chǎn)品。其中大多用24V供電。用戶在接線及使用時(shí)經(jīng)常會(huì)將24V電源接到4?20mA輸入輸出端，導(dǎo)致器件損壞。同時(shí)，工業(yè)控制場(chǎng)合電磁干擾復(fù)雜，如浪涌、暫態(tài)過(guò)電壓、靜電等，這些干擾信號(hào)也會(huì)使輸入輸出端口的器件損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，隔離器、安全柵的損壞，90%的不良均是端口器件損壞造成。
[0003]為了避免器件損壞，最常見(jiàn)的方式是在輸入端口加過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)電路及過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)器件。
[0004]過(guò)壓保護(hù)器件并聯(lián)在端口二端，其器件大多為壓敏電阻、TVS管等。
[0005]過(guò)流器件串聯(lián)在回路中，器件大多為保險(xiǎn)絲、PTC、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲、突波吸收器等。
[0006]這些過(guò)流保護(hù)器件使用起來(lái)均不少缺陷。比如，當(dāng)采用的是保險(xiǎn)絲時(shí)，過(guò)流時(shí)保險(xiǎn)絲熔斷，修理時(shí)需更換保險(xiǎn)絲。在有些場(chǎng)合如高壓配電場(chǎng)合，更換保險(xiǎn)絲非常不方便。同時(shí)由于設(shè)置保險(xiǎn)絲容量時(shí)需預(yù)留一些缺陷，往往保險(xiǎn)絲還沒(méi)起作用，端口其它器件已經(jīng)損壞。
[0007]而PTC、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲為熱敏器件，與保險(xiǎn)絲相比較，除了可反復(fù)使用外，其存在的問(wèn)題比保險(xiǎn)絲更嚴(yán)重，即還受環(huán)境溫度的影響。當(dāng)這些產(chǎn)品被用到寒冷的北方時(shí)，被限制的電流閥值會(huì)發(fā)生較大的變化。經(jīng)常出現(xiàn)端口器件損壞時(shí)PTC或可恢復(fù)保險(xiǎn)絲還沒(méi)有起作用的情況。
[0008]至于突波吸收器，則單價(jià)比較高，保護(hù)電流閥值差異大，這些因素限制了其被大量使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種既能可靠的限流、成本又低廉的過(guò)流保護(hù)電路。
[0010]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題提出的技術(shù)方案是:一種基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路，包括輸入過(guò)流保護(hù)模塊和輸出過(guò)流保護(hù)模塊；
[0011]所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊和輸出過(guò)流保護(hù)模塊均包括輸入端、輸出端和地；其特征在于，所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊還包括第一、第二電阻和第一、第二三極管；所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端通過(guò)所述第一電阻與所述第一三極管的集電極連接，所述第一三極管的集電極還與所述第二三極管的基極連接，所述第一三極管的發(fā)射極與所述地連接；所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端還與所述第二三極管的集電極連接，所述第二三極管的發(fā)射極與所述第一三極管的基極連接，其節(jié)點(diǎn)通過(guò)所述第二電阻與地連接，所述第二三極管的發(fā)射極即是所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端；
[0012]所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊還包括第三、第四電阻和第三、第四三極管；所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端通過(guò)第三電阻與所述第四三極管的發(fā)射極連接，同時(shí)所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端還與所述第三三極管的發(fā)射極連接；所述第三電阻與所述第四三極管的發(fā)射極的連接節(jié)點(diǎn)連接所述第三三極管的基級(jí)；所述第四三極管的基極連接所述第三三極管的集電極，其連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)第四電阻與所述第四三極管的集電極連接；所述第四三極管的集電極即是所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端。
[0013]上述方案的進(jìn)一步的改進(jìn)在于:所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端正向串聯(lián)有第一二極管；所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端正向串聯(lián)有第二二極管。
[0014]上述方案的進(jìn)一步的改進(jìn)在于:所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端與所述地之間連接有第一 TVS管；所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端第二 TVS管；。
[0015]上述方案的進(jìn)一步的改進(jìn)在于:所述第二和第三電阻是可調(diào)電阻。
[0016]上述方案的進(jìn)一步的改進(jìn)在于:所述第一、第二、第三和第四三極管是2N5551或2N5401。
[0017]本實(shí)用新型提供的基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路，在輸入過(guò)流保護(hù)模塊中以第二電阻作為取樣電阻，當(dāng)輸出端輸出的電流增加時(shí)，第二電阻上的電流也增加，第二電阻上壓降也跟著增大，當(dāng)超過(guò)第一三極管的導(dǎo)通電壓時(shí)，第一三極管導(dǎo)通，導(dǎo)致第二三極管的基極電壓降低，即流過(guò)第二三極管的基極電流降低，這樣流過(guò)第二三極管集電極和發(fā)射極的電流將低，導(dǎo)致流過(guò)取樣電阻上的電流降低，當(dāng)這個(gè)過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)，流過(guò)第二電阻上的最大電流被限制，以此達(dá)到限制輸入電流的目的。在過(guò)流保護(hù)模塊中以第三電阻為取樣電阻，當(dāng)?shù)谌娮枭系碾娏髟龃髸r(shí)，第三電阻上壓降增大，當(dāng)超過(guò)第三三極管的導(dǎo)通電壓時(shí)，第四三極管的基極電壓升高，即流過(guò)第四三極管的基極電流降低，這樣流過(guò)第四三極管的電流將低，導(dǎo)致流過(guò)取樣電阻上的電流降低，當(dāng)這個(gè)過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)，流過(guò)第三電阻上的最大電流被限制，即輸出電流被限制，以此達(dá)到限流的目的。本實(shí)用新型利用三極管的特性來(lái)進(jìn)行限流，受外部環(huán)境影響小，限流效果好，同時(shí)，電路十分簡(jiǎn)單，所采用的器件價(jià)格也非常低廉，成本極低。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例的輸入過(guò)流保護(hù)模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例的輸出過(guò)流保護(hù)模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
實(shí)施例
[0021]本實(shí)施例的基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路如圖1和圖2所示，包括輸入過(guò)流保護(hù)模塊和輸出過(guò)流保護(hù)模塊；輸入過(guò)流保護(hù)模塊和輸出過(guò)流保護(hù)模塊均包括輸入端、輸出端和地，輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端用以連接外部電源，輸出端連接工控器件，用來(lái)限制外部電源輸入工控器件的電流；而輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端連接工控器件，輸出端連接外部用電器件，用來(lái)限制由工控器件的輸出電流。
[0022]輸入過(guò)流保護(hù)模塊如圖1所示，還包括兩只電阻Rl和R2 ;兩只三極管Ql和Q2。
[0023]輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端通過(guò)電阻Rl與三極管Ql的集電極連接，三極管Ql的集電極連接還與三極管Q2的基極連接，三極管Ql的發(fā)射極與地連接；輸入端還與三極管Q2的集電極連接，三極管Q2的發(fā)射極與三極管Ql的基級(jí)連接，其節(jié)點(diǎn)通過(guò)電阻R2與地連接，三極管Q2的發(fā)射極即是輸出端。
[0024]輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端正向串聯(lián)有一個(gè)防反接二極管D1，防止輸入端外部線路接反。輸入端與地之間連接有TVS管D2，用來(lái)作為過(guò)壓保護(hù)。
[0025]輸出過(guò)流保護(hù)模塊如圖2所示，還包括，電阻R3和R3 ;三極管Q3和Q4 ;輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端通過(guò)電阻R3與三極管Q4的發(fā)射極連接，同時(shí)輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端還與三極管Q3的發(fā)射極連接；電阻R3與三極管Q4的發(fā)射極的連接節(jié)點(diǎn)連接三極管Q3的基級(jí)；三極管Q4的基極連接三極管Q3的集電極，其連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)電阻R4與三極管Q4的集電極連接；三極管Q4的集電極即是輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端。
[0026]輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端正向串聯(lián)有一個(gè)防反接二極管D3，防止外部線路接反。輸出端與地之間連接有TVS管D4，用來(lái)作為過(guò)壓保護(hù)。
[0027]這樣，在工作時(shí)，對(duì)于輸入過(guò)流保護(hù)模塊來(lái)說(shuō)，電阻R2作為取樣電阻，從輸出端輸出的電流增加時(shí)，電阻R2上的電流也增加，即R2上壓降也跟著增加，當(dāng)電阻R2上的壓降超過(guò)三極管Ql的導(dǎo)通電壓時(shí)，三極管Ql導(dǎo)通，這樣，三極管Q2的基極處的電壓就會(huì)降低，即流過(guò)三極管Q2的基極電流降低，這樣流過(guò)三極管Q2集電極和發(fā)射極的電流將低，導(dǎo)致流過(guò)取樣電阻R2上的電流降低，當(dāng)這個(gè)過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)，流過(guò)電阻R2上的最大電流被限制，以此達(dá)到限流的目的。
[0028]同樣的，對(duì)于輸出過(guò)流保護(hù)模塊，電阻R3為取樣電阻，當(dāng)電阻R3上的電流增大時(shí)，壓降也增大，當(dāng)超過(guò)三極管Q3的導(dǎo)通電壓時(shí)，Q4三極管的基極電壓升高，即流過(guò)三極管Q4的基極電流降低，這樣流過(guò)三極管Q4的電流將低，導(dǎo)致流過(guò)電阻R3上的電流降低，當(dāng)這個(gè)過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)，流過(guò)電阻R3上的最大電流被限制，即輸出電流被限制，以此達(dá)到限流的目的。
[0029]通常，在限制電流是固定值時(shí)，可以將電阻R2和R3根據(jù)需要選取不同阻值的電阻，而當(dāng)限制電流需要可調(diào)時(shí)，則可選用可調(diào)電阻作為采樣電阻。
[0030]對(duì)于三級(jí)管Ql、Q2、Q3和Q4，可以選VCBO、VCEO電壓比較大的三極管，比如2N5551和2N5401，這樣對(duì)端口的EMC防護(hù)能力有一些好處。
[0031]本實(shí)用新型不局限于上述各實(shí)施例，凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路，包括輸入過(guò)流保護(hù)模塊和輸出過(guò)流保護(hù)模塊； 所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊和輸出過(guò)流保護(hù)模塊均包括輸入端、輸出端和地；其特征在于，所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊還包括第一、第二電阻和第一、第二三極管；所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端通過(guò)所述第一電阻與所述第一三極管的集電極連接，所述第一三極管的集電極還與所述第二三極管的基極連接，所述第一三極管的發(fā)射極與所述地連接；所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端還與所述第二三極管的集電極連接，所述第二三極管的發(fā)射極與所述第一三極管的基極連接，其節(jié)點(diǎn)通過(guò)所述第二電阻與地連接，所述第二三極管的發(fā)射極即是所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端； 所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊還包括第三、第四電阻和第三、第四三極管；所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端通過(guò)第三電阻與所述第四三極管的發(fā)射極連接，同時(shí)所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端還與所述第三三極管的發(fā)射極連接；所述第三電阻與所述第四三極管的發(fā)射極的連接節(jié)點(diǎn)連接所述第三三極管的基級(jí)；所述第四三極管的基極連接所述第三三極管的集電極，其連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)第四電阻與所述第四三極管的集電極連接；所述第四三極管的集電極即是所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于:所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端正向串聯(lián)有第一二極管；所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端正向串聯(lián)有第二二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于:所述輸入過(guò)流保護(hù)模塊的輸入端與所述地之間連接有第一 TVS管；所述輸出過(guò)流保護(hù)模塊的輸出端第二TVS 管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于:所述第二和第三電阻是可調(diào)電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于:所述第一、第二、第三和第四三極管是2N5551或2N5401。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種過(guò)流保護(hù)電路，尤其涉及一種基于三極管的過(guò)流保護(hù)電路。該電路包括：輸入過(guò)流保護(hù)模塊和輸出過(guò)流保護(hù)模塊；輸入過(guò)流保護(hù)模塊和輸出過(guò)流保護(hù)模塊均包括輸入端、輸出端和地；輸入過(guò)流保護(hù)模塊還包括第一、第二電阻和第一、第二三極管；輸出過(guò)流保護(hù)模塊還包括第三、第四電阻和第三、第四三極管。本實(shí)用新型利用三極管的特性來(lái)進(jìn)行限流，受外部環(huán)境影響小，限流效果好，同時(shí)，電路十分簡(jiǎn)單，所采用的器件價(jià)格也非常低廉，成本極低。
【IPC分類】H02H9-02
【公開(kāi)號(hào)】CN204391699
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520045054
【發(fā)明人】董偉, 李義芳, 張紅云
【申請(qǐng)人】南京優(yōu)倍電氣有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日