一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路的制作方法

本发明涉及一种保护电路，具体为一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路。

背景技术：

1、在测量仪表采样时，需要防止接入的采样信号过大，以免对仪表产生冲击和损坏，所采用的保护方式一般都是先对采样信号进行采样，然后经过主控对是否发生过压现象或过流现象进行判断，最后发出控制保护电路的动作信号，从而实现对仪表的保护。

2、参考图3，例如专利号为：2023210420901，发明名称为:一种基于48v电压输入的过压、欠压保护电路的实用新型专利，其技术方案是：包括：第一分压电阻网络、第一运放电路、稳压源、第二分压电阻网络、第二运放电路、第一二极管、第二二极管、第一光耦和第二光耦；所述第一分压电阻网络由电阻r409、电阻r408和电阻r410组成，所述第一分压电阻网络的输入端加载48v电压，且第一分压电阻网络的输出端加载到第一运放电路的反向输入端，且所述第一运放电路的正向输入端耦接稳压源；所述第二分压电阻网络由由电阻r418、电阻r417和电阻r421组成，所述第二分压电阻网络的输入端加载48v电压，且第二分压电阻网络的输出端加载到第二运放电路的正向输入端，且所述第二运放电路的反向输入端耦接稳压源；所述第一运放电路和第二运放电路的输出端分别通过耦接第一二极管、第二二极管共同加载到第一光耦的输入端；所述第一光耦与第二光耦级联连接，且第一光耦与第二光耦的输出端分别输出控制信号comp3和comp2，且控制信号comp3和comp2加载到电源芯片，通过高、低电平控制电源芯片是否供电。

3、这种保护电路很普遍，并且需要额外的逻辑电路，需要adc先采样，再通过mcu发送驱动信号给相应的过压保护电路进行保护操作，这样的保护电路结构复杂且成本高，且所需的电路设计空间比较大，无法广泛的应用于一些电路板空间比较小的仪器；

4、现有技术已经不能满足现阶段人们的需求，基于现状，急需对现有技术进行改革。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明提供如下技术方案一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，包括：

3、第一通断控制开关、第二通断控制开关、双向瞬态抑制二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻；

4、所述第一通断控制开关和第二通断控制开关均采用耗尽型的nmos管，保持采样通道在未达到量程的时候保持导通状态；所述第一通断控制开关的源极通过串联耦接第一电阻耦接到第二通断控制开关的源极，且所述第一通断控制开关的源极还通过耦接第三电阻耦接到第二通断控制开关的栅极，所述第一电阻的两端并联连接双向瞬态抑制二极管，所述第二通断控制开关的源极还通过耦接第二电阻耦接到第一通断控制开关的栅极；

5、所述第一电阻为采样通道电阻，且所述第二电阻为第一通断控制开关的mosfet栅极反馈电阻，所述第三电阻为第二通断控制开关的mosfet栅极反馈电阻；

6、当达到采样量程时，由于第一电阻直接串入采样通道，与后级电路分压采样后，正向超过量程部分的电压会通过第二电阻施加到第一通断控制开关，反向超过量程部分的电压会通过第三电阻施加到第二通断控制开关的栅极，使得在第一通断控制开关或第二通断控制开关上产生栅源电压vgs来驱动自身的mosfet使其关断，随着栅源电压vgs降低，第一通断控制开关或第二通断控制开关逐渐关断，栅源极电压vgs越低，即采样通道上的电压越高，第一通断控制开关或第二通断控制开关关断的越好，从而实现对测量仪表的保护。

7、所述主动保护电路的电路结构左右对称，所述第一通断控制开关与第二通断控制开关的漏极均可以用于连接到采样信号通道，当其中一个通断控制开关连接到采样信号通道时，另一个通断控制开关连接到运放电路的正向输入端；所以在使用时，所述主动保护电路无需考虑加载方向，直接将第一通断控制开关或第二通断控制开关的其中一个作为采样信号通道连接到整体电路中即可使用，同时采用对称的两个mosfet实现对正压和反压的双向保护，当第一通断控制开关连接采样信号通道时，正压过量程时由第一通断控制开关抑制，负压过量程由第二通断控制开关抑制，当第二通断控制开关连接采样信号通道时，正压过量程时由第二通断控制开关抑制，负压过量程由第一通断控制开关抑制。

8、本发明具有如下有益效果：

9、本发明为对称电路结构，电路两端的任意一端均可以用于连接到采样信号通道，当其中一端连接到采样信号通道时，另一端连接到所述主动保护电路后级的运放电路的正向输入端；所以在使用时无需考虑加载于整体电路的方向；

10、本发明直接串入采样通道，无需额外的采样电路对采样通道的电压采样，也无需将电压值反馈给mcu，且无需额外的控制电路根据采样电压控制核心电路前端的开关管断开，只需要对主动保护电路后级的运放电路的电源轨设定好电压，该电压即为量程电压，当主动保护电路达到量程电压值时即可实现电路的自我主动保护；

11、本发明还可以实现变阻控制，改善功率增长过快发热严重的问题；并且使用的元器件简单，从而实现电路低成本的自我主动保护功能。

技术特征：

1.一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，其特征在于：所述主动保护电路直接串入采样通道，无需额外的采样电路对采样通道的电压采样，且无需额外的控制电路根据采样电压控制核心电路前端的mos管断开，即可实现电路的自我主动保护；

2.根据权利要求1所述的一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，其特征在于：所述第一通断控制开关和第二通断控制开关均采用耗尽型的nmos管，且在采样通道电压在未达到过压量程时，保持采样通道为导通状态。

3.根据权利要求1所述的一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，其特征在于：所述第一电阻为采样通道电阻；

4.根据权利要求1所述的一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，其特征在于：所述第一通断控制开关、第二通断控制开关不是直接关断，而是随着其自身的栅源电压vgs逐渐降低而逐渐关断；且，

5.根据权利要求1所述的一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，其特征在于：所述第一通断控制开关与第二通断控制开关对称设置，能够对正压和反压的双向保护。

6.根据权利要求1所述的一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，其特征在于：当第一通断控制开关连接采样信号通道时，正向过压量程由第一通断控制开关抑制，且负向过压量程由第二通断控制开关抑制；

7.根据权利要求1所述的一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，其特征在于：所述双向瞬态抑制二极管在承受大脉冲时，工作阻抗会降低导通值，允许较大电流通过，同时把电压钳制在预定水平，防止浪涌、脉冲和切换动作对电路的冲击。

8.根据权利要求1所述的一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，其特征在于：所述主动保护电路的输出端用于连接运放电路的正向输入端，且所述主动保护电路保护的采样通道的过压量程由运放电路的电源轨设定，当采样通道的电压达到运放电路的电源轨设定电压时，所述主动保护电路才开始保护工作。

9.根据权利要求8所述的一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，其特征在于：所述主动保护电路保护的采样通道的过压量程只与运放电路的电源轨有关，与双向瞬态抑制二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻的阻值无关。

10.根据权利要求8或9所述的一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，其特征在于：当样通道的电压达到运放电路的电源轨设定电压时，第一通断控制开关和第二通断控制开关开始逐渐关断操作；且在通道的电压超过运放电路的电源轨设定电压2v内，第一通断控制开关和第二通断控制开关实现完全关断。

技术总结
本发明公开了一种应用于测量仪表采样通道的主动保护电路，所述主动保护电路包括:第一通断控制开关、第二通断控制开关、双向瞬态抑制二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第一通断控制开关的源极通过串联耦接第一电阻耦接到第二通断控制开关的源极，且所述第一通断控制开关的源极还通过耦接第三电阻耦接到第二通断控制开关的栅极，所述第一电阻的两端并联连接双向瞬态抑制二极管，所述第二通断控制开关的源极还通过耦接第二电阻耦接到第一通断控制开关的栅极。本发明为对称电路结构，电路两端的任意一端均可以用于连接到采样信号通道，所以在使用时无需考虑加载于整体电路的方向。

技术研发人员：于涛,郝旭东,陈旭东,郝春华
受保护的技术使用者：青岛汉泰电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5