请教如何只用一只三极管的过流保护电路

dianziboy · 发表于 2011-1-10 12:45:08

今天老大要求在如下基本电路的基础上，只增加一只三极管（PNP型）和若干电阻、电容、电感对负载进行过流保护，负载为阻性负载，请问如何实现？
过流保护要求：当电流达到正常值的1.5~2倍时断开继电器，然后延时一段时间后再接通继电器，以后反复如此。（注：只允许用一只PNP型三极管，所有增加的元件都在黑框以内做）

(原文件名:aaa.jpg)

on971 · 发表于 2011-1-10 13:10:26

只允许用一只PNP型三极管，连IC也不行，高难度啊，就算能整出来，过流动作值也飘忽不定，重复性很差。用自恢复保险都比这要好。

paladina · 发表于 2011-1-10 15:33:54

可以参考以下简单限流图

(原文件名:限流电路.JPG)

joychainleo · 发表于 2011-1-10 17:55:34

静等cowboy出现

hclcwx · 发表于 2011-1-10 18:19:41

(原文件名:01.png)

根据负载电流计算R

zhuyi25762 · 发表于 2011-1-10 18:35:18

mark

on971 · 发表于 2011-1-10 18:35:51

回复【4楼】hclcwx
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延时怎办？Q1导通和截止干脆否？

xunyu · 发表于 2011-1-10 18:38:39

帮你设计了一个，你参考一下

(原文件名:保护电路.jpg)

on971 · 发表于 2011-1-10 18:47:55

楼上的，即使行，元件过界啦。

xunyu · 发表于 2011-1-10 18:57:39

不好意思，那几只二极管换成一直稳压二极管，而且要反接

on971 · 发表于 2011-1-10 19:12:26

肯定不行啦，连基本的过流检测功能都没法实现啊。

cowboy · 发表于 2011-1-11 01:10:30

试试这个：
假定额定电流1A，RELAY 内阻1K

(原文件名:未命名.PNG)

on971 · 发表于 2011-1-11 10:27:25

我是以一种“挑刺”的精神讨论的，有挑刺才有好产品。无疑，牛仔的确是位大师，向您学习！
我觉得，这个电路可能存在一些问题。1.Q1至少在某个不短的时间里，存在截止和导通的不干脆情况，也许还有更坏的情况，Q1没有饱和过，使继电器得电远离24伏。2，由于C1的存在，使Q1动作不干脆。3.第1和第2若成立，在强的负载电流下，会影响继电器触点的使用寿命，甚至触点粘结。

qilujie · 发表于 2011-1-11 11:50:42

继电器不做隔离，仅作为开关，用mosfet更合适。成本上也差不多。
2楼的图问题在于：线圈的供电不仅取决于2003A，还要求触点吸合。这显然是无法启动的。

dianziboy · 发表于 2011-1-11 13:20:34

2楼是我们最开始用的电路，但除了不能启动以外，还起不到过流保护的作用，因为电流过大后，三极管是不能截止的

11楼cowboy的电路在测试中发现三极管的C、E极之间电压高达9V，而继电器线圈两端的电压只有14V左右，这使得继电器的动作不是很干脆，确实有如12楼on971所说的情况，而且三极管一直处于导通状态，长期使用担心三极管吃不消。

但在只用一只三极管的情况下，cowboy的电路无疑是一个不错的选择，而且这个电路我们确实没有想到过，一直在2楼的电路结构上打转，出不来，今天看到cowboy的电路可以说是眼前一亮，如果这个电路能更完善些（这也是我接下来要做的工作），应该具有实用价值。

谢谢cowboy和on971。

cowboy · 发表于 2011-1-11 13:22:16

回复【12楼】on971
我是以一种“挑刺”的精神讨论的，有挑刺才有好产品。无疑，牛仔的确是位大师，向您学习！
我觉得，这个电路可能存在一些问题。1.q1至少在某个不短的时间里，存在截止和导通的不干脆情况，也许还有更坏的情况，q1没有饱和过，使继电器得电远离24伏。2，由于c1的存在，使q1动作不干脆。3.第1和第2若成立，在强的负载电流下，会影响继电器触点的使用寿命，甚至触点粘结。
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欢迎挑刺，搞技术就是需要这种挑刺精神。
你提及的问题都是属实，这种方法不宜应用在实际电路中。11楼电路只是在楼主所限的条件下实现所需的功能，并没有考虑性能和寿命。
该电路本身本来就是让Q1工作于线性区，导通和和截止并不干脆。由于继电器的触点动作是具有机械滞回特征，因而Q1的开关不利落并不影响负载通断电的速度，但正如你所说，这将缩短继电器触点的电气寿命。不过我仍见过一些音频功放电路中采用这种形式，作为嗽叭保护电路。
Q1能不能饱和，取决于负载电流。当负载电流在1A以下，Q1能进入饱和状态，所以额定电流内，继电器线圈能得到接近24V的驱动电压。只有过流情况发生时，Q1才工作于线性区域。
再增加一三极管可以解决上述的所有问题，但这将超出楼主的制约要求。

dianziboy · 发表于 2011-1-11 13:23:30

回复【7楼】xunyu
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首先，谢谢你

但你的电路好象不能过流保护吧

cowboy · 发表于 2011-1-11 13:30:22

回复【14楼】dianziboy
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11楼电路只提供电路形式，具体电路参数需根据继电器线圈电阻，额定电流，三极管放大倍数等作相应的调整，关键是几个电阻的取值。

dianziboy · 发表于 2011-1-11 13:40:10

回复【17楼】cowboy
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是的，11楼的电路至少提供了一个方向和思路，电路参数当然是要作调整的。谢了

on971 · 发表于 2011-1-11 13:52:48

dianziboy，说服老大放宽条件吧，否则够呛。另外，如果该革新是为了克服烧2003A，觉得同样够呛。

dianziboy · 发表于 2011-1-11 15:23:22

回复【19楼】on971
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其实，我一直在试图说服老大，而且我也给老大提供过使用两个管子和三个管子的方案，但有时候，人是特别自信的，而且非要不撞南墙不回头啊。等等吧，等到此路不通的时候再说了。

on971 · 发表于 2011-1-11 15:27:19

回复【20楼】dianziboy
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老大喜欢走胡同，还是尽头有堵墙的胡同。

gnail092 · 发表于 2011-2-20 22:58:22

回复【11楼】cowboy
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谁能解释一下这个图是如何实现延时的，电容充电和放电的回路是怎样的？

(原文件名:未命名.PNG)

cowboy · 发表于 2011-2-21 09:39:32

回复【22楼】gnail092
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控制端低电平有效。
D2、D3由R2提供偏置电流，两端压降相对地稳定于0.6*2 = 1.2V。
R3为电流检测电阻，其取值确定过流阀值,按图参数约为1.5A。
负载1A以内,R3压降小于0.4V, 两D压降1.2V, 因而电容两端电压最终稳定于0.8V以上。
电容两端电压0.8V以上，通过R5加于Q1的BE结, Q1导通, 继电器吸合。
负载过载，电流大于1.5A时, R3压降大于0.6V, 电容通过R3,D2,D3迅速放电至0.6V以下。
Q1的VBE电压也降至0.6V以下,Q1截止, 继电器释放, 断开负载。
负载电流消失,R3两端电压接近为0, 电流经R3,C1,R2向电容缓慢充电。
当电容充电至0.6V以上, Q1重新导通, 继电器吸合, 负载通电。
如果负载电流正常, 则状态保持; 若过载, 重复上述保护动作。

这时的Q1过看作电压比较器, D2, D3提供基准电压1.2V, R3压降为待比较电压。
基位电压与R3压降之差大于VBE,三极管导通, 否则截止。
注意继电器线包电流不能太大, 否则影响效果。
负载电流接近阀值电流时, 该电路工作效果不理想, 动作不干脆。

gnail092 · 发表于 2011-2-21 10:14:03

感谢牛仔的回复，还有一个疑问，你所说的“动作不干脆”是不是指的就是这句“负载过载，电流大于1.5A时, R3压降大于0.6V, 电容通过R3,D2,D3迅速放电至0.6V以下。 Q1的VBE电压也降至0.6V以下,Q1截止, 继电器释放, 断开负载。”
因为通过电容放电之后再断开负载，需要一些时间，保护动作就不够快了。

on971 · 发表于 2011-2-21 10:19:51

回复【24楼】gnail092
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指线包电流没有即通即断的状态。代老师回复，不知对不？

on971 · 发表于 2011-2-21 11:16:43

不知楼主的相关问题最终是怎样定夺的？

cowboy · 发表于 2011-2-21 12:54:03

回复【24楼】gnail092
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回复【25楼】on971
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对，就是on971说的那样。

updown · 发表于 2011-2-21 13:09:10

remind

lianglong · 发表于 2011-2-21 14:19:21

回复【11楼】cowboy
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动作不干脆，电流突然加大以后，电路不能立即断开严重的话会烧坏负载。

小弟画了个简单的请牛仔哥指正

gnail092 · 发表于 2011-2-21 14:33:10

回复【27楼】cowboy
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"指线包电流没有即通即断的状态"，那就是电容充放电需要时间的原因了

lianglong · 发表于 2011-2-21 14:34:29

三极管过流控制 (原文件名:三极管保护电路.png)

（R1电阻代表后面的ULN2003）
由于电感的存在，电容的充电不是立即执行，所以三极管基极的电压会发生突变，那么切断动作就会比较干脆了

对cowboy的电路有一点疑问。

(原文件名:cowboy.png)

图上的负载设置的似乎有问题，按题目的意思负载是不变的，变化的仅仅是电流所以负载设置成滑动变阻器就有问题，如果负载值固定不变那么cowboy仁兄的电路就有问题了。恳请指正

on971 · 发表于 2011-2-21 14:44:07

回复【31楼】lianglong

三极管过流控制 (原文件名:三极管保护电路.png)

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三极管一直维持导通，除开电源电压趋近零，行不通的。

lianglong · 发表于 2011-2-21 14:50:59

回复【32楼】on971
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通过调整与负载串联的电阻，可以让三极管的基极电压在过流的情况下高出导通的电压。
（负载电阻一定的情况下，过流会引起负载电压升高直接切断三极管的导通）

on971 · 发表于 2011-2-21 15:00:30

再说，对于充放电速率很缓的电流，得搞个巨大电感量的电感才有明显的作用，其本质和一支电阻相当，可见，加上的电感是多余的

on971 · 发表于 2011-2-21 15:05:36

回复【33楼】lianglong
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患低级错误了。其一，这个采样电阻不能取得太大。其二，即使可以，三极管B极电位总比E极低，所以一直导通。

asas3434 · 发表于 2011-2-21 15:08:04

dogbush · 发表于 2011-2-21 15:18:27

回复【24楼】gnail092
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说的详细点就是电容有个充放电的时间

JQ_Lin · 发表于 2011-2-21 15:19:03

回复【31楼】lianglong
图上的负载设置的似乎有问题，按题目的意思负载是不变的，变化的仅仅是电流所以负载设置成滑动变阻器就有问题，如果负载值固定不变那么cowboy仁兄的电路就有问题了。恳请指正
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1. 假定24V电源未发生故障，如果负载不变，那么电流为什么会变化呢？实际应用中，那个负载是变换着的，所以需要考虑过流保护。
2. cowboy 特地将负载设置成滑动变阻器，正是为了仿真保护电路如何实现其保护功能的。

lianglong · 发表于 2011-2-21 15:47:32

回复【39楼】JQ_Lin
回复【31楼】lianglong
图上的负载设置的似乎有问题，按题目的意思负载是不变的，变化的仅仅是电流所以负载设置成滑动变阻器就有问题，如果负载值固定不变那么cowboy仁兄的电路就有问题了。恳请指正
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1. 假定24v电源未发生故障，如果负载不变，那么电流为什么会变化呢？实际应用中，那个负载是变换着的，所以需要考虑过流保护。
2. cowboy 特地将负载设置成滑动变阻器，正是为了仿真保护电路如何实现其保护功能的。

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负载不变如果电源电压有波动，就能起到保护功能，如果负载变化cowboy的电路正确，我的电路就有问题了

呵呵较真一点题目已经明确的画出负载不是滑动变阻器

如果负载不变，我的电路有问题吗？

on971 · 发表于 2011-2-21 18:35:45

回复【40楼】lianglong
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你的电路连最基本的原理性都说不通，就甭提实际效果了。

HYFAVR · 发表于 2011-2-21 18:56:50

mark

HYFAVR · 发表于 2011-2-21 20:00:41

很想系统学习下模电的基础,cowboy能否介绍下关于运放和电路分析的好书.电子版的更好.

HYFAVR · 发表于 2011-2-21 20:03:55

很巧妙,mark

dianziboy · 发表于 2011-3-8 11:03:31

请问：如果换用以下电路能实现过流保护吗？
其中S1为干簧管，L为线圈（圈数根据电流保护电流的大小确定）

另外说明一下：线圈要绕在干簧管外面

(原文件名:protect.PNG)

on971 · 发表于 2011-3-8 11:14:15

把干簧管移到EB间会更好，C1,R1取消。原理可行，但实际应用中过流动作值的范围会很宽，主要取决于干簧管AT值的一致性。

on971 · 发表于 2011-3-8 11:15:47

D2也可不要（短路）。

on971 · 发表于 2011-3-8 11:34:26

还有，过流动作后得靠其它电路保持继电器断开，否则电路会断开—接通-断开-接通-断开，一直震荡下去。

on971 · 发表于 2011-3-8 11:54:26

使用干簧管时还得注意它的耐压，理论上，耐压不足，在直流环境下，干簧管接通后断开会发生拉弧现象，拉弧会一直维持到断电或流经的电流接为零。

dianziboy · 发表于 2011-3-8 12:57:27

谢谢on971

yeutay · 发表于 2011-3-9 00:03:24

回复【45楼】dianziboy
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这样改不如以前11楼cowboy原著,只需修改減小啟动时间。
楼主你好像修破房子東補西補一块,要能省成本又好性能并相容旧设備,最好將周迈线路展出,以及作用順序和要求。
回复【46楼】 on971
C1,R1取消,D2也可不要（短路）。-----那么有作用时继电器出現振盪。

on971 · 发表于 2011-3-9 10:08:12

回复【51楼】yeutay

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c1,r1取消,d2也可不要（短路）。-----那么有作用时继电器出現振盪。

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现时接法的缺点：1.干簧管闭合瞬间，对C1放电（见图画了一只电解，估计拟用容量相对较大），瞬间放电电流比较大，在有条件避免的情况下，应尽可能避免。2.干簧管闭合后，R1和R2分压，若R1取值较小，D2截止，Q1基极视为悬空，这种情况应该避免。若R1取值偏大，则D2导通，Q1工作在线性区，这种情况也应该避免。
把干簧管移到EB间，C1,R1取消，D2不要（短路），修改后克服了以上缺点，干簧管闭合时簧片如有回震，也绝不会使继电器出現振荡，因为，簧片回震频率很高，继电器根本就响应不过来，加上续流管的续流作用，继电器更加响应不过来。如着实担心，在干簧管上并个0.1微法电容也是可以的。

scn_621 · 发表于 2011-3-9 16:14:08

MARK

sageliuliu · 发表于 2011-3-9 17:16:17

怎么驱动不了继电器呢，那里错了，请大哥们分析下，我是菜鸟来的。

(原文件名:123.jpg)

cowboy · 发表于 2011-3-9 20:50:23

BC303是PNP？

sageliuliu · 发表于 2011-3-9 21:36:19

proteus 7.1中没有8550能用什么代替，我用其它的NPN代替，也不行。请大哥指教。

on971 · 发表于 2011-3-9 22:03:36

回复【54楼】sageliuliu
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上面有贴已指出电路的性质。

cowboy · 发表于 2011-3-9 22:11:18

大概是仿真模型问题,两个二极管压降应是1.4V左右,试换为1N4148看看。

on971 · 发表于 2011-3-10 09:15:08

54楼R3电流取样电阻达10欧，太大了，楼主的正常负载是6A电流的，也就是负载才4欧，这样搞负载就不是负载了（功率大降）。

on971 · 发表于 2011-3-10 09:35:49

按54楼图参数，正常负载下也产生过流（负载故障）保护动作，显然是不行。

hjp1199 · 发表于 2011-4-1 01:25:10

xxue xi.

studyplacefor · 发表于 2011-4-10 16:46:31

MARK

jinqiankun · 发表于 2011-5-11 18:16:26

不MARK 都不行

lrbdh · 发表于 2011-5-11 20:22:11

楼上竟是高手啊！！

millwood0 · 发表于 2011-5-11 20:50:40

"今天老大要求在如下基本电路的基础上"

smart engineers understand what's impossible to do;
dumb engineers ask others to do the impossible;
dumber engineers try to do the impossible.

MCU678 · 发表于 2011-5-12 00:15:59

MARK

huanyingabc1 · 发表于 2011-7-6 09:28:15

新手学习

wanglivehuo · 发表于 2011-7-10 16:01:44

g00d

jbq1988 · 发表于 2011-7-10 16:24:47

MARK

xulong20006 · 发表于 2011-8-12 20:53:25

mark！

zzplcch · 发表于 2011-8-25 08:47:48

mark

wsygb · 发表于 2011-11-26 08:44:39

mark

673285421 · 发表于 2011-11-29 16:21:37

那么多高手在，阿拉都不好意思在电子行业混了

e-fever · 发表于 2011-11-30 11:16:18

加入这个论坛就是为的学习，有高手在学习的更快

skyfly0703 · 发表于 2011-12-6 09:03:37

mark

wb156351 · 发表于 2012-2-21 15:10:16

mark

xiaxquan · 发表于 2012-2-21 17:11:48

回复【65楼】millwood0
"今天老大要求在如下基本电路的基础上"
smart engineers understand what's impossible to do;
dumb engineers ask others to do the impossible;
dumber engineers try to do the impossible.
-----------------------------------------------------------------------
... ...

jade1988 · 发表于 2012-2-22 15:12:32

回复【23楼】cowboy
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大师设计的电路很好；

有两个点：

1，楼主位提到“然后延时一段时间后再接通继电器”，所以引入了电容，然而也会带来过流时，电容放电，导致过流时反应过慢，但是

考虑到一种情况，当电流增加较大时，例如负载短路了，那么此时大电容处于反向导通，会使电容热爆的；

2，对于过流时，电容的放电回路表示疑问，电容的电荷怎么会经R3--D2--D3--电容负极呢？我觉得应该是Vbe--680欧---电容负极

yq@123456 · 发表于 2015-5-5 09:10:48

过来学习学习

zhanan · 发表于 2015-5-5 12:00:08

如果前面是mcu控制，何苦自缚手脚，加一个电流检测就可以了。

橙子 · 发表于 2021-12-24 18:18:01

好东西要顶一下

请教如何只用一只三极管的过流保护电路

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