一种响应速度快的硬件保护电路

专利摘要:
本实用新型涉及保护电路领域，尤指一种响应速度快的硬件保护电路，包含：比较翻转电路、二极管D1、二极管D2、电阻R5、RS触发器、第三与非门、第四与非门、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压管Z1和三极管TR1，所述比较翻转电路的输出端与二极管D1的阴极连接；所述RS触发器的SD输入端与所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极、电阻R5的一端连接；所述RS触发器的Q输出端与所述第三与非门的两个输入脚连接，第三与非门的输出脚与第四与非门的一个输入脚连接，第四与非门的另一个输入脚通过电阻R7下拉接地，第四与非门的输出脚通过电阻R8与稳压管Z1的阳极连接。本实用新型响应速度快，而且可以实现多个信号同时接入，节约空间并提高可靠性。
公开号:CN214337550U
申请号:CN202120200926.0U
申请日:2021-01-25
公开日:2021-10-01
发明作者:李欢
申请人:Shenzhen Jiali Electrical Technology Co ltd；
IPC主号:H02H7-20

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及保护电路领域，尤指一种响应速度快的硬件保护电路。
[n0002] 大功率UV变频电源、变频器等在应用过程中，由于使用需求，通常需要过电流、过电压、过载等一系列保护，传统方案将电压、电流等信号采集进MCU，经单片机比较判断后发出报警信号并封锁输出。
[n0003] 上述传统方案采用软件保护，需要MCU采集信号判别是否保护，再发出指令封锁输出，响应速度慢。
[n0004] 为解决上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种响应速度快的硬件保护电路，其响应速度快，而且可以实现多个信号同时接入，节约空间并提高可靠性。
[n0005] 本实用新型的又一目的在于提供一种响应速度快的硬件保护电路，其电路结构简单，降低了电路成本。
[n0006] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[n0007] 一种响应速度快的硬件保护电路，包含：比较翻转电路、二极管D1、二极管D2、电阻R5、RS触发器、第三与非门、第四与非门、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压管Z1和三极管TR1，所述比较翻转电路的输出端与二极管D1的阴极连接；
[n0008] 所述RS触发器的SD输入端与所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电源VCC连接；
[n0009] 所述RS触发器的Q输出端与所述第三与非门的两个输入脚连接，第三与非门的输出脚与第四与非门的一个输入脚连接，第四与非门的另一个输入脚通过电阻R7下拉接地，第四与非门的输出脚通过电阻R8与稳压管Z1的阳极连接；
[n0010] 稳压管Z1的阴极和电阻R9的一端连接且一起与三极管TR1的基极连接，电阻R9的另一端与所述三极管TR1的发射极、电源VCC连接，三极管TR1的集电极通过电阻R10接地。
[n0011] 进一步，所述比较翻转电路包括电压比较器、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电压比较器的正输入端与所述电阻R1的一端、电阻R2的一端以及电阻R3的一端连接，电阻R1的另一端连接电源VCC，电阻R2的另一端接地，所述电压比较器的负输入端连接输入信号，所述电压比较器的输出端与所述电阻R3的另一端以及二极管D1的阴极连接，所述电压比较器的输出端通过电阻R4上拉到电源VCC。
[n0012] 进一步，所述RS触发器包括第一与非门和第二与非门，所述第一与非门的一个输入脚与所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极连接，第一与非门的另一个输入脚与第二与非门的输出脚连接；
[n0013] 所述第二与非门的一个输入脚与MCU连接，所述第二与非门的一个输入脚与MCU之间连接有电阻R6，电阻R6还与电源VCC连接，第二与非门的另一个输入脚与第一与非门的输出脚连接。
[n0014] 本实用新型的有益效果在于：
[n0015] 本实用新型为纯硬件电路动作，响应速度快；而且可以实现多个输入信号共用一套硬件保护电路，节约空间并提高可靠性。
[n0016] 本实用新型通过电压比较器、RS触发器的配合，使机器、设备等能够实现过电流、过电压、过载等硬件保护，电路结构简单，降低了电路成本。
[n0017] 图1是本实用新型的电路原理图。
[n0018] 附图标号说明：101.第一与非门；102.第二与非门；103.第三与非门；104.第四与非门；105.电压比较器。
[n0019] 请参阅图1所示，本实用新型关于一种响应速度快的硬件保护电路，包含：比较翻转电路、二极管D1、二极管D2、电阻R5、RS触发器、第三与非门103、第四与非门104、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压管Z1和三极管TR1，所述比较翻转电路的输出端与二极管D1的阴极连接；
[n0020] 所述RS触发器的SD输入端与所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电源VCC连接；
[n0021] 所述RS触发器的Q输出端与所述第三与非门103的两个输入脚连接，第三与非门103的输出脚与第四与非门104的一个输入脚连接，第四与非门104的另一个输入脚通过电阻R7下拉接地，第四与非门104的输出脚通过电阻R8与稳压管Z1的阳极连接；
[n0022] 稳压管Z1的阴极和电阻R9的一端连接且一起与三极管TR1的基极连接，电阻R9的另一端与所述三极管TR1的发射极、电源VCC连接，三极管TR1的集电极通过电阻R10接地；
[n0023] 在上述方案中，当信号达到翻转条件时，RS触发器的SD输入端变为低电平，则RS触发器的Q输出端输出高电平，经所述第三与非门103、第四与非门104翻转后输出高电平封锁驱动信号输出，达到保护功能。
[n0024] 在本实施例中，所述比较翻转电路包括电压比较器105、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电压比较器105的正输入端与所述电阻R1的一端、电阻R2的一端以及电阻R3的一端连接，电阻R1的另一端连接电源VCC，电阻R2的另一端接地，所述电压比较器105的负输入端连接输入信号(即：采集信号)，所述电压比较器105的输出端与所述电阻R3的另一端以及二极管D1的阴极连接，所述电压比较器105的输出端通过电阻R4上拉到电源VCC。
[n0025] 在本实施例中，所述RS触发器包括第一与非门101和第二与非门102，所述第一与非门101的一个输入脚与所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极连接，第一与非门101的另一个输入脚与第二与非门102的输出脚连接；
[n0026] 所述第二与非门102的一个输入脚与MCU连接，所述第二与非门102的一个输入脚与MCU之间连接有电阻R6，电阻R6还与电源VCC连接，第二与非门102的另一个输入脚与第一与非门101的输出脚连接。
[n0027] 工作原理：
[n0028] 电阻R1、电阻R2串联分压接入电压比较器105的正输入端作为电路翻转阀值。
[n0029] 所述第一与非门101和第二与非门102构成RS触发器，其真值表如下所示：
[n0030]
[n0031] 电路上电正常工作时，比较翻转电路不工作，RS触发器的SD输入端经电阻R5上拉，输入为高电平1；RS触发器的RD输入端上的CLR信号由MCU给出，其上电后给低电平0，则RS触发器的Q输出端为低电平0有效，然后CLR信号变更为高电平1，则RS触发器的Q输出端同样保持上一个状态低电平0有效，经第三与非门103后输入高电平1有效，第四与非门104另外一个输入LOCK信号为MCU给出高电平1信号，则第四与非门104输出低电平0有效，则后端的三极管TR1作为开关管导通，DRV-P信号输出高电平1；
[n0032] 在实际应用中，DRV-P信号作为功率器件驱动光耦的输入使能端(高电平有效)，此时功率回路能够正常工作。
[n0033] 当采集信号超出比较阀值时，比较翻转电路翻转，此时OC信号为低电平0，则RS触发器的SD输入端为低电平，则RS触发器的Q输出端为高电平1，经第三与非门103后输出低电平0，则第四与非门104输出为高电平1，三极管TR1不导通，DRV-P信号经电阻R10接地，为低电平0，封锁驱动信号输出，实现保护功能。
[n0034] 设备保护后，比较翻转电路自动复位，RS触发器的SD/RD输入端均为高电平，则输出保持报警封锁状态，此时若有MCU给CLR信号一个低电平，即可将报警状态复位。LOCK信号的另外一个作用是软件发现任何异常，均可将LOCK信号置低封锁输出。
[n0035] 本实用新型的优势：
[n0036] 1、本实用新型的保护动作为纯硬件电路动作，响应速度快，通过匹配电路参数，其响应时间可以低至10us以下。
[n0037] 2、可以实现多个输入信号共用一套硬件保护电路，节约空间并提高可靠性；例如，将两个输入信号分别经过两个比较翻转电路后，通过二极管D1、D2并联接入RS触发器的SD输入端，并且OC、OE信号接入MCU以便识别此报警是由哪一个信号触发；以此类推，二极管D1可以并联多个二极管来连接多个输入信号。
[n0038] 3、本实用新型通过电压比较器105、RS触发器的配合，使机器实现过电流、过电压、过载等硬件保护，电路结构简单，降低了电路成本，增加了可靠性；在UV变频电源、大功率逆变电源、变频器等行业得到广泛应用。
[n0039] 需要说明的是，本实施例中的MCU是现有器件，而且不是对本实用新型的创造性起主要作用，因此无需对MCU进行详述。
[n0040] 以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

权利要求:
Claims (3)
[0001] 1.一种响应速度快的硬件保护电路，其特征在于，包含：比较翻转电路、二极管D1、二极管D2、电阻R5、RS触发器、第三与非门、第四与非门、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、稳压管Z1和三极管TR1，所述比较翻转电路的输出端与二极管D1的阴极连接；
所述RS触发器的SD输入端与所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电源VCC连接；
所述RS触发器的Q输出端与所述第三与非门的两个输入脚连接，第三与非门的输出脚与第四与非门的一个输入脚连接，第四与非门的另一个输入脚通过电阻R7下拉接地，第四与非门的输出脚通过电阻R8与稳压管Z1的阳极连接；
稳压管Z1的阴极和电阻R9的一端连接且一起与三极管TR1的基极连接，电阻R9的另一端与所述三极管TR1的发射极、电源VCC连接，三极管TR1的集电极通过电阻R10接地。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种响应速度快的硬件保护电路，其特征在于所述比较翻转电路包括电压比较器、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电压比较器的正输入端与所述电阻R1的一端、电阻R2的一端以及电阻R3的一端连接，电阻R1的另一端连接电源VCC，电阻R2的另一端接地，所述电压比较器的负输入端连接输入信号，所述电压比较器的输出端与所述电阻R3的另一端以及二极管D1的阴极连接，所述电压比较器的输出端通过电阻R4上拉到电源VCC。
[0003] 3.根据权利要求2所述的一种响应速度快的硬件保护电路，其特征在于所述RS触发器包括第一与非门和第二与非门，所述第一与非门的一个输入脚与所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极连接，第一与非门的另一个输入脚与第二与非门的输出脚连接；
所述第二与非门的一个输入脚与MCU连接，所述第二与非门的一个输入脚与MCU之间连接有电阻R6，电阻R6还与电源VCC连接，第二与非门的另一个输入脚与第一与非门的输出脚连接。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120200926.0U|CN214337550U|2021-01-25|2021-01-25|一种响应速度快的硬件保护电路|CN202120200926.0U| CN214337550U|2021-01-25|2021-01-25|一种响应速度快的硬件保护电路|