过流保护电路和数字输出电路

1.一种过流保护电路，其特征在于，应用于数字输出电路，包括：限流单元、计时单元和电压调节单元，其中：
所述限流单元分别与所述数字输出电路的电源、开关管和所述计时单元相连，所述开关管接负载后接地，当所述电源电流大于第二阈值时，所述限流单元控制所述电源电流不大于所述第二阈值；
或者，所述限流单元分别与地、所述开关管和所述计时单元相连，所述开关管接负载后接电源，当所述电源电流大于第二阈值时，所述限流单元控制所述电源电流不大于所述第二阈值；
所述电压调节单元分别与所述计时单元、限流单元和开关管相连，当所述电源电流大于第一阈值时，输出第一控制信号控制所述开关管截止，且所述开关管的截止时间为所述计时单元的第一计时时间；当所述开关管的截止时间大于所述计时单元的第一计时时间时，所述电压调节单元输出第二控制信号控制所述开关管导通，且所述开关管的导通时间为所述计时单元的第二计时时间；
所述限流单元包括：第一开关管、第一电阻和第二电阻；其中：
当所述限流单元分别与所述数字输出电路的电源、开关管和所述计时单元相连时，所述第一开关管为PNP型三极管，其发射极与所述第一电阻的一端相连，其连接点与电源相连；
或者，当所述限流单元分别与地、所述开关管和所述计时单元相连时，所述第一开关管为NPN型三极管，其发射极与所述第一电阻的一端相连，其连接点接地；
并且，所述第一开关管的基极和所述第二电阻的一端相连，所述第一开关管的集电极与电压调节单元相连，并与所述开关管的栅极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连，其连接点与计时单元相连，并与所述开关管的源极相连。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述计时单元包括：电容、第一二极管、第二二极管、第三电阻、第四电阻；其中：
当所述限流单元分别与所述数字输出电路的电源、开关管和所述计时单元相连时，所述第一二极管的负极与所述第三电阻相连，所述第二二极管的正极与所述第四电阻相连，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极相连并与所述电容的一端相连，连接点与电压调节单元相连，所述电容的另一端与电源相连，所述第三电阻与所述第四电阻相连，连接点与限流单元相连，或者当所述限流单元分别与地、所述开关管和所述计时单元相连时，所述第一二极管的负极与所述第三电阻相连，所述第二二极管的正极与所述第四电阻相连，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极相连并与所述电容的一端相连，连接点与电压调节单元相连，所述电容的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻相连，连接点与限流单元相连。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压调节单元包括：比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻；其中：
所述第五电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第五电阻的另一端与所述比较器的高供电电压输入端口相连，所述第六电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第六电阻的另一端与比较器的输出相连，所述第五电阻与所述第六电阻的连接点与限流单元相连，并与所述开关管的栅极相连，所述第七电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第七电阻的另一端与所述比较器的低供电电压输入端口相连，所述比较器的负相输入端与计时单元相连。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述计时单元中的第三电阻的阻值与第四电阻的阻值相差2-3个数量级。
5.一种数字输出电路，其特征在于，包括过流保护电路、电源和开关管，其中过流保护电路包括：限流单元、计时单元和电压调节单元；其中：
所述限流单元分别与所述数字输出电路的电源、开关管和所述计时单元相连，所述开关管接负载后接地，当所述电源电流大于第二阈值时，所述限流单元控制所述电源电流不大于所述第二阈值；
或者，所述限流单元分别与地、所述开关管和所述计时单元相连，所述开关管接负载后接电源，当所述电源电流大于第二阈值时，所述限流单元控制所述电源电流不大于所述第二阈值；
所述电压调节单元分别与所述计时单元、限流单元和开关管相连，当所述电源电流大于第一阈值时，输出第一控制信号控制所述开关管截止，且所述开关管的截止时间为所述计时单元的第一计时时间；当所述开关管的截止时间大于所述计时单元的第一计时时间时，所述电压调节单元输出第二控制信号控制所述开关管导通，且所述开关管的导通时间为所述计时单元的第二计时时间；
所述限流单元包括：第一开关管、第一电阻和第二电阻；其中：
当所述限流单元分别与所述数字输出电路的电源、开关管和所述计时单元相连时，所述第一开关管为PNP型三极管，其发射极与所述第一电阻的一端相连，其连接点与电源相连；
或者，当所述限流单元分别与地、所述开关管和所述计时单元相连时，所述第一开关管为NPN型三极管，其发射极与所述第一电阻的一端相连，其连接点接地；
并且，所述第一开关管的基极和所述第二电阻的一端相连，所述第一开关管的集电极与电压调节单元相连，并与所述开关管的栅极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连，其连接点与计时单元相连，并与所述开关管的源极相连。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述计时单元包括：电容、第一二极管、第二二极管、第三电阻、第四电阻；其中：
当所述限流单元分别与所述数字输出电路的电源、开关管和所述计时单元相连时，所述第一二极管的负极与所述第三电阻相连，所述第二二极管的正极与所述第四电阻相连，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极相连并与所述电容的一端相连，连接点与电压调节单元相连，所述电容的另一端与电源相连，所述第三电阻与所述第四电阻相连，连接点与限流单元相连，或者当所述限流单元分别与地、所述开关管和所述计时单元相连时，所述第一二极管的负极与所述第三电阻相连，所述第二二极管的正极与所述第四电阻相连，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极相连并与所述电容的一端相连，连接点与电压调节单元相连，所述电容的另一端与电源相连，所述电容的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻相连，连接点与限流单元相连。
7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电压调节单元包括：比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻；其中：
所述第五电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第五电阻的另一端与所述比较器的高供电电压输入端口相连，所述第六电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第六电阻的另一端与比较器的输出相连，所述第五电阻与所述第六电阻的连接点与限流单元相连，并与所述开关管的栅极相连，所述第七电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第七电阻的另一端与所述比较器的低供电电压输入端口相连，所述比较器的负相输入端与计时单元相连。
8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述计时单元中的第三电阻的阻值与第四电阻的阻值相差2-3个数量级。

过流保护电路和数字输出电路\n技术领域\n[0001] 本发明涉及数字输出电路领域，尤其涉及一种过流保护电路和数字输出电路。\n背景技术\n[0002] 在数字输出电路中，为了防止过流损坏器件，一般采用在输出电路中串联熔断保险丝或者自恢复保险丝的方法。\n[0003] 当电流流过保险丝时，保险丝存在的电阻使保险丝发热，随着时间的增加其发热量也增加。而电流与其电阻的大小确定了产生热量的速度，保险丝的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度，若产生热量的速度小于热量耗散的速度时，保险丝不会熔断。若产生热量的速度等于热量耗散的速度，在相当长的时间内它也不会熔断。只有当产生热量的速度大于热量耗散的速度时，产生的热量越来越多，当温度升高到保险丝的熔点以上时保险丝才会发生熔断，而且必须更换新的保险丝造成使用不方便。因此串联熔断保险丝方法在实际过流时，因其熔断速度较慢，所以具有对负载设备的保护不够快速的缺点。\n[0004] 自恢复保险丝是由经过特殊处理的聚合树脂及分布在里面的导电粒子组成。当线路发生短路或过载时，流经自恢复保险丝的大电流产生的热量使聚合树脂融化，体积迅速增长，形成高阻状态，工作电流迅速减小，从而对电路进行限制和保护。当故障排除后，自恢复保险丝重新冷却结晶，体积收缩，导电粒子重新形成导电通路，自恢复保险丝恢复为低阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。自恢复保险丝的动作原理是一种能量的动态平衡，当流过自恢复保险丝系列元件的电流增加或环境温度升高，但如果达到产生的热和散发的热的平衡时，自恢复保险丝系列仍不动作。只有当电流或环境温度再提高时，产生的热量大于散发出去的热量，使得自恢复保险丝系列元件温度骤增，使这些元件处于高阻保护状态，阻抗的增加限制了电流，从而保护电路设备免受损坏，只要施加的电压所产生的热量足够自恢复保险丝系列元件散发出的热量，处于变化状态下的自恢复保险丝系列元件便可以一直处于动作状态（高阻）。只有当施加的电压消失时，自恢复保险丝系列才可以自动恢复。串联自恢复保险丝方法在实际过流时，难以确定过流时的电流大小，而且断开负载设备的速度较慢，对负载设备的保护不够快速。并且对瞬间的大过流无法保护。虽然不用更换保险丝，但是自恢复保险的恢复时间难以确定。\n发明内容\n[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种过流保护电路和数字输出电路，以解决现有电路中对负载设备保护不够快速、使用不方便、难以确定过流时的电流大小以及自恢复保险的恢复时间难以确定的问题。\n[0006] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：\n[0007] 一种过流保护电路，应用于数字输出电路，包括：限流单元、计时单元和电压调节单元，其中：\n[0008] 所述限流单元分别与所述数字输出电路的电源、开关管和所述计时单元相连，所述开关管接负载后接地，当所述电源电流大于第二阈值时，所述限流单元控制所述电源电流不大于所述第二阈值；\n[0009] 或者，所述限流单元分别与地、所述开关管和所述计时单元相连，所述开关管接负载后接电源，当所述电源电流大于第二阈值时，所述限流单元控制所述电源电流不大于所述第二阈值；\n[0010] 所述电压调节单元分别与所述计时单元、限流单元和开关管相连，当所述电源电流大于第一阈值时，输出第一控制信号控制所述开关管截止，且所述开关管的截止时间为所述计时单元的第一计时时间；当所述开关管的截止时间大于所述计时单元的第一计时时间时，所述电压调节单元输出第二控制信号控制所述开关管导通，且所述开关管的导通时间为所述计时单元的第二计时时间。\n[0011] 优选的，所述限流单元包括：第一开关管、第一电阻和第二电阻；其中：\n[0012] 所述第一开关管为PNP型三极管，其发射极与所述第一电阻的一端相连，其连接点与电源相连；\n[0013] 或者，所述第一开关管为NPN型三极管，其发射极与所述第一电阻的一端相连，其连接点接地；\n[0014] 并且，所述第一开关管的基极和所述第二电阻的一端相连，所述第一开关管的集电极与电压调节单元相连，并与所述开关管的栅极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连，其连接点与计时单元相连，并与所述开关管的源极相连。\n[0015] 优选的，所述计时单元包括：电容、第一二极管、第二二极管、第三电阻、第四电阻；\n其中：\n[0016] 所述第一二极管的负极与所述第三电阻相连，所述第二二极管的正极与所述第四电阻相连，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极相连并与所述电容的一端相连，连接点与电压调节单元相连，所述电容的另一端与电源相连，或者所述电容的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻相连，连接点与限流单元相连。\n[0017] 优选的，所述电压调节单元包括：比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻；其中：\n[0018] 所述第五电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第五电阻的另一端与所述比较器的高供电电压输入端口相连，所述第六电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第六电阻的另一端与比较器的输出相连，所述连接点与限流单元相连，并与所述开关管的栅极相连，所述第七电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第七电阻的另一端与所述比较器的低供电电压输入端口相连，所述比较器的负相输入端与计时单元相连。\n[0019] 优选的，所述计时单元中的第三电阻的阻值与第四电阻的阻值相差2~3个数量级。\n[0020] 一种数字输出电路，包括过流保护电路、电源和开关管，其中过流保护电路包括：\n限流单元、计时单元和电压调节单元；其中：\n[0021] 所述限流单元分别与所述数字输出电路的电源、开关管和所述计时单元相连，所述开关管接负载后接地，当所述电源电流大于第二阈值时，所述限流单元控制所述电源电流不大于所述第二阈值；\n[0022] 或者，所述限流单元分别与地、所述开关管和所述计时单元相连，所述开关管接负载后接电源，当所述电源电流大于第二阈值时，所述限流单元控制所述电源电流不大于所述第二阈值；\n[0023] 所述电压调节单元分别与所述计时单元、限流单元和开关管相连，当所述电源电流大于第一阈值时，输出第一控制信号控制所述开关管截止，且所述开关管的截止时间为所述计时单元的第一计时时间；当所述开关管的截止时间大于所述计时单元的第一计时时间时，所述电压调节单元输出第二控制信号控制所述开关管导通，且所述开关管的导通时间为所述计时单元的第二计时时间。\n[0024] 优选的，所述限流单元包括：第一开关管、第一电阻和第二电阻；其中：\n[0025] 所述第一开关管为PNP型三极管，其发射极与所述第一电阻的一端相连，其连接点与电源相连；\n[0026] 或者，所述第一开关管为NPN型三极管，其发射极与所述第一电阻的一端相连，其连接点接地；\n[0027] 并且，所述第一开关管的基极和所述第二电阻的一端相连，所述第一开关管的集电极与电压调节单元相连，并与所述开关管的栅极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连，其连接点与计时单元相连，并与所述开关管的源极相连。\n[0028] 优选的，所述计时单元包括：电容、第一二极管、第二二极管、第三电阻、第四电阻；\n其中：\n[0029] 所述第一二极管的负极与所述第三电阻相连，所述第二二极管的正极与所述第四电阻相连，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极相连并与所述电容的一端相连，连接点与电压调节单元相连，所述电容的另一端与电源相连，或者所述电容的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻相连，连接点与限流单元相连。\n[0030] 优选的，所述电压调节单元包括：比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻；其中：\n[0031] 所述第五电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第五电阻的另一端与所述比较器的高供电电压输入端口相连，所述第六电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第六电阻的另一端与比较器的输出相连，所述连接点与限流单元相连，并与所述开关管的栅极相连，所述第七电阻的一端连接所述比较器的正相输入端，所述第七电阻的另一端与所述比较器的低供电电压输入端口相连，所述比较器的负相输入端与计时单元相连。\n[0032] 优选的，所述计时单元中的第三电阻的阻值与第四电阻的阻值相差2~3个数量级。\n[0033] 从上述的技术方案可以看出，本发明公开的过流保护电路中，当数字输出电路过流时，过流保护电路会通过所述限流单元将电流限制在第二阈值内，得以确定过流时的电流大小；并且通过电压调节单元中比较器输出的第一控制信号控制所述开关管截止迅速地关闭输出，以保证过流时关断速度快，且不用更换保险丝；当所述开关管的截止时间大于所述计时单元的第一计时时间时，所述电压调节单元输出第二控制信号控制所述开关管导通，且所述开关管的导通时间为所述计时单元的第二计时时间，如果输出仍然是过流状态，则再次关闭输出，本发明通过如此周期性的反复尝试，直到输出不再过流，使得输出恢复正常的时间得以时间确定。\n附图说明\n[0034] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。\n[0035] 图1为本发明公开的数字输出电路的电路框图；\n[0036] 图2为本发明公开的过流保护电路的电路框图；\n[0037] 图3为本发明实施例公开的限流单元的电路原理图；\n[0038] 图4为本发明实施例公开的是计时单元的原理图；\n[0039] 图5为本发明实施例公开的电压调节单元的原理图；\n[0040] 图6为本发明实施例公开的过流保护电路的原理图；\n[0041] 图7为本发明实施例公开的另一种限流单元的原理图；\n[0042] 图8为本发明实施例公开的另一种过流保护电路的原理图。\n具体实施方式\n[0043] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。\n[0044] 本发明提供了一种过流保护电路，以解决现有电路中对负载设备保护不够快速、使用不方便、难以确定过流时的电流大小以及自恢复保险的恢复时间难以确定的问题。\n[0045] 如图2所示，本发明公开的过流保护电路包括：限流单元、计时单元和电压调节单元。\n[0046] 具体的，限流单元如图3所示，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关管VT1；\n其中，所述第一开关管VT1为PNP型三极管，其发射极与所述第一电阻R1的一端相连，其连接点与数字输出电路的电源VDD相连，所述第一开关管VT1的基极和所述第二电阻R2的一端相连，所述第一开关管VT1的集电极与电压调节单元相连，并与开关管的栅极相连，所述第一电阻R1的另一端与所述第二电阻R2的另一端相连，其连接点与计时单元相连，并与开关管的源极相连，所述开关管为PMOS晶体管。或者如图7所示，所述第一开关管VT1为NPN型三极管，其发射极与所述第一电阻R1一端相连的其连接点接地，所述开关管为NMOS晶体管。\n[0047] 计时单元如图4所示，包括：第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三电阻R3、第四电阻R4、电容C1；其中，所述第一二极管VD1的负极与所述第三电阻R3相连，所述第二二极管VD2的正极与所述第四电阻R4相连，所述第一二极管VD1的正极与所述第二二极管VD2的负极相连并与所述电容C1的一端相连，连接点与电压调节单元相连，所述电容C1的另一端与数字输出电路的电源VDD相连，所述第三电阻R3与所述第四电阻R4相连，连接点与限流单元相连。或者当限流单元接地时，所述电容C1的另一端也接地。\n[0048] 电压调节单元如图5所示，包括：比较器U1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7；其中，所述第五电阻R5的一端连接所述比较器U1的正相输入端，所述第五电阻R5的另一端与所述比较器U1的高供电电压输入端口VP相连，所述第六电阻R6的一端连接所述比较器U1的正相输入端，所述第六电阻R6的另一端与所述比较器U1的输出相连，连接点与限流单元相连，并与所述开关管的栅极相连，所述第七电阻R7的一端连接所述比较器U1的正相输入端，所述第七电阻R7的另一端与所述比较器U1的低供电电压输入端口VN相连，所述比较器U1的负相输入端与计时单元相连。\n[0049] 整体的过流保护电路原理图如图6或者图8所示，其中，所述限流单元第一电阻R1与第二电阻R2的连接点连接到所述计时单元第三电阻R3与第四电阻R4的连接点，所述计时单元电容C1与所述第一二极管VD1正极、第二二极管VD2负极的连接点连接到所述电压调节单元比较器U1的负相输入端，所述电压调节单元比较器U1的输出端连接到开关管的栅极。\n[0050] 过流保护电路具体的工作过程如下：\n[0051] 当数字输出电路的输出电流处于正常情况下（非过流），过流保护电路不起作用，对电路的正常功能不产生影响。当输出电路发生过流情况下，如果所述电源电流大于第一阈值I1，则经过所述第一电阻R1的电流变大，其两端压降UR1也增大，当所述限流单元与电源VDD相连时，所述电容C1经由所述第一二极管VD1和所述第三电阻R3放电，致使电压调节单元比较器负相输入端的电压值U1N降低，直至负相输入端的电压值U1N小于正相输入端的电压值U1P，此时所述比较器U1输出第一控制信号高电平VP，输入至所述PMOS开关管的栅极，控制所述开关管截止，然后计时单元电容C1开始经由所述第四电阻R4和所述第二二极管VD2充电，且所述开关管的截止时间为所述计时单元的第一计时时间T1。\n[0052] 当所述开关管截止后由图5可以得到，所述第五电阻R5与所述第六电阻R6并联于高供电电压VP和正相输入端，第七电阻R7连接于低供电电压VN与正相输入端，所以此时U1P=VN+(VP-VN)*R7/((R5//R6)+R7)；当比较器翻转时，U1N≈U1P，忽略计时单元中的小电流，第一阈值I1≈(VDD-U1P)/R1。\n[0053] 或者当限流单元接地时，如果所述电源电流大于第一阈值I1，第一电阻R1两端压降UR1增大，电流流经所述第四电阻R4和所述第二二极管VD2，所述电容C1充电，致使电压调节单元比较器负相输入端的电压值U1N升高，直至负相输入端的电压值U1N高于正相输入端的电压值U1P，此时所述比较器U1输出第一控制信号低电平VN，输入至NMOS开关管的栅极，控制所述开关管截止，然后计时单元电容C1开始经由所述第一二极管VD1和第三电阻R3放电，且所述开关管的截止时间为所述计时单元的第一计时时间T1。\n[0054] 当所述开关管截止后由图5可以得到，此时所述第五电阻R5连接于高供电电压VP和正相输入端，所述第六电阻R6与所述第七电阻R7并联于低供电电压VN与正相输入端，所以此时U1P=VP-(VP-VN)*R5/((R6//R7)+R5)；当所述比较器翻转时，U1N≈U1P，忽略计时单元中的小电流，第一阈值I1≈(U1P-GND)/R1。\n[0055] 当限流单元与计时单元接VDD时，经历了第一计时时间TI之后，所述计时单元电容C1充电结束，此时比较器的负相输入端电压值U1N升高到即将超过正相输入端UIP电压值，则所述比较器U1输出第二控制信号低电平VN，输入至PMOS开关管的栅极，控制所述开关管导通，此时电流流经所述第一二极管VD1和所述第三电阻R3，所述计时单元电容C1开始放电，且所述开关管的导通时间为所述计时单元的第二计时时间T2。\n[0056] 此时由图5可以得到，所述第五电阻R5连接高供电电压VP和正相输入端，所述第六电阻R6与所述第七电阻R7并联于于低供电电压VN与正相输入端，所以此时U1P=VN+(VP-VN)*(R6//R7)/((R6//R7)+R5)。\n[0057] 或者当限流单元与计时单元接地时，在经历了第一计时时间TI之后，所述计时单元电容C1放电结束，此时比较器的负相输入端电压值U1N减小到即将低于正相输入端UIP电压值，则所述比较器U1输出第二控制信号高电平VP，输入至NMOS开关管的栅极，控制所述开关管导通，此时电流流经所述第四电阻R4和所述第二二极管VD2，所述计时单元电容C1开始充电，且所述开关管的导通时间为所述计时单元的第二计时时间T2。\n[0058] 此时所述第五电阻R5与所述第六电阻R6并联于高供电电压VP和正相输入端，所述第七电阻R7于连接低供电电压VN与正相输入端，所以此时U1P=VN+(VP-VN)*R7/((R5//R6)+R7)。\n[0059] 在第二计时时间T2之内，如果电流仍然过流，则再次关闭输出，再等待第一计时时间T1后，再次打开输出。如此周期性反复尝试打开输出，直到输出电流不再过流。\n[0060] 当电流一直变大时，如果所述电源电流大于第二阈值I2，所述限流单元内电阻R1两端的压降UR1也随之变大，当UR1逼近PNP型三极管的第一开关管VT1发射结正向压降Veb时，所述第一开关管VT1处于打开状态，从而将UR1限制在Veb附近，也就是将输出电流限制在设定的第二电流阈值I2，此时I2≈Veb/R1，或者当限流单元接地时，当UR1逼近NPN型三极管的第一开关管VT1发射结反向压降Vbe时，所述第一开关管VT1处于打开状态，从而将UR1限制在Vbe附近，也就是将输出电流限制在设定的第二电流阈值I2，此时I2≈Vbe/R1，此时各个单元的工作原理同输出电流仅大于第一阈值I1时一样，此处不再赘述。\n[0061] 本发明还提供了一种数字输出电路，如图1所示，包括输入控制、驱动控制、开关管和过流保护电路，其中过流保护电路包括：限流单元、计时单元和电压调节单元。\n[0062] 具体的，限流单元如图3所示，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关管VT1；\n其中，所述第一开关管VT1为PNP型三极管，其发射极与所述第一电阻R1的一端相连，其连接点与数字输出电路的电源VDD相连，所述第一开关管VT1的基极和所述第二电阻R2的一端相连，所述第一开关管VT1的集电极与电压调节单元相连，并与开关管的栅极相连，所述第一电阻R1的另一端与所述第二电阻R2的另一端相连，其连接点与计时单元相连，并与开关管的源极相连，所述开关管为PMOS晶体管。或者如图7所示，所述第一开关管VT1为NPN型三极管，其发射极与所述第一电阻R1一端相连的其连接点接地，所述开关管为NMOS晶体管。\n[0063] 计时单元如图4所示，包括：第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三电阻R3、第四电阻R4、电容C1；其中，所述第一二极管VD1的负极与所述第三电阻R3相连，所述第二二极管VD2的正极与所述第四电阻R4相连，所述第一二极管VD1的正极与所述第二二极管VD2的负极相连并与所述电容C1的一端相连，连接点与电压调节单元相连，所述电容C1的另一端与数字输出电路的电源VDD相连，所述第三电阻R3与所述第四电阻R4相连，连接点与限流单元相连。或者当限流单元接地时，所述电容C1的另一端也接地。\n[0064] 电压调节单元如图5所示，包括：比较器U1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7；其中，所述第五电阻R5的一端连接所述比较器U1的正相输入端，所述第五电阻R5的另一端与所述比较器U1的高供电电压输入端口VP相连，所述第六电阻R6的一端连接所述比较器U1的正相输入端，所述第六电阻R6的另一端与所述比较器U1的输出相连，连接点与限流单元相连，并与所述开关管的栅极相连，所述第七电阻R7的一端连接所述比较器U1的正相输入端，所述第七电阻R7的另一端与所述比较器U1的低供电电压输入端口VN相连，所述比较器U1的负相输入端与计时单元相连。\n[0065] 整体的过流保护电路原理图如图6或者图8所示，其中，所述限流单元第一电阻R1与第二电阻R2的连接点连接到所述计时单元第三电阻R3与第四电阻R4的连接点，所述计时单元电容C1与所述第一二极管VD1正极、第二二极管VD2负极的连接点连接到所述电压调节单元比较器U1的负相输入端，所述电压调节单元比较器U1的输出端连接到开关管的栅极。\n[0066] 过流保护电路具体的工作过程如下：\n[0067] 当数字输出电路的输出电流处于正常情况下（非过流），过流保护电路不起作用，对电路的正常功能不产生影响。当输出电路发生过流情况下，如果所述电源电流大于第一阈值I1，则经过所述第一电阻R1的电流变大，其两端压降UR1也增大，当所述限流单元与电源VDD相连时，所述电容C1经由所述第一二极管VD1和所述第三电阻R3放电，致使电压调节单元比较器负相输入端的电压值U1N降低，直至负相输入端的电压值U1N小于正相输入端的电压值U1P，此时所述比较器U1输出第一控制信号高电平VP，输入至所述PMOS开关管的栅极，控制所述开关管截止，然后计时单元电容C1开始经由所述第四电阻R4和所述第二二极管VD2充电，且所述开关管的截止时间为所述计时单元的第一计时时间T1。\n[0068] 当所述开关管截止后由图5可以得到，所述第五电阻R5与所述第六电阻R6并联于高供电电压VP和正相输入端，第七电阻R7连接于低供电电压VN与正相输入端，所以此时U1P=VN+(VP-VN)*R7/((R5//R6)+R7)；当比较器翻转时，U1N≈U1P，忽略计时单元中的小电流，第一阈值I1≈(VDD-U1P)/R1。\n[0069] 或者当限流单元接地时，如果所述电源电流大于第一阈值I1，第一电阻R1两端压降UR1增大，电流流经所述第四电阻R4和所述第二二极管VD2，所述电容C1充电，致使电压调节单元比较器负相输入端的电压值U1N升高，直至负相输入端的电压值U1N高于正相输入端的电压值U1P，此时所述比较器U1输出第一控制信号低电平VN，输入至NMOS开关管的栅极，控制所述开关管截止，然后计时单元电容C1开始经由所述第一二极管VD1和第三电阻R3放电，且所述开关管的截止时间为所述计时单元的第一计时时间T1。\n[0070] 当所述开关管截止后由图5可以得到，此时所述第五电阻R5连接于高供电电压VP和正相输入端，所述第六电阻R6与所述第七电阻R7并联于低供电电压VN与正相输入端，所以此时U1P=VP-(VP-VN)*R5/((R6//R7)+R5)；当所述比较器翻转时，U1N≈U1P，忽略计时单元中的小电流，第一阈值I1≈(U1P-GND)/R1。\n[0071] 当限流单元与计时单元接VDD时，经历了第一计时时间TI之后，所述计时单元电容C1充电结束，此时比较器的负相输入端电压值U1N升高到即将超过正相输入端UIP电压值，则所述比较器U1输出第二控制信号低电平VN，输入至PMOS开关管的栅极，控制所述开关管导通，此时电流流经所述第一二极管VD1和所述第三电阻R3，所述计时单元电容C1开始放电，且所述开关管的导通时间为所述计时单元的第二计时时间T2。\n[0072] 此时由图5可以得到，所述第五电阻R5连接高供电电压VP和正相输入端，所述第六电阻R6与所述第七电阻R7并联于于低供电电压VN与正相输入端，所以此时U1P=VN+(VP-VN)*(R6//R7)/((R6//R7)+R5)。\n[0073] 或者当限流单元与计时单元接地时，在经历了第一计时时间TI之后，所述计时单元电容C1放电结束，此时比较器的负相输入端电压值U1N减小到即将低于正相输入端UIP电压值，则所述比较器U1输出第二控制信号高电平VP，输入至NMOS开关管的栅极，控制所述开关管导通，此时电流流经所述第四电阻R4和所述第二二极管VD2，所述计时单元电容C1开始充电，且所述开关管的导通时间为所述计时单元的第二计时时间T2。\n[0074] 此时所述第五电阻R5与所述第六电阻R6并联于高供电电压VP和正相输入端，所述第七电阻R7于连接低供电电压VN与正相输入端，所以此时U1P=VN+(VP-VN)*R7/((R5//R6)+R7)。\n[0075] 在第二计时时间T2之内，如果电流仍然过流，则再次关闭输出，再等待第一计时时间T1后，再次打开输出。如此周期性反复尝试打开输出，直到输出电流不再过流。\n[0076] 当电流一直变大时，如果所述电源电流大于第二阈值I2，所述限流单元内电阻R1两端的压降UR1也随之变大，当UR1逼近PNP型三极管的第一开关管VT1发射结正向压降Veb时，所述第一开关管VT1处于打开状态，从而将UR1限制在Veb附近，也就是将输出电流限制在设定的第二电流阈值I2，此时I2≈Veb/R1，或者当限流单元接地时，当UR1逼近NPN型三极管的第一开关管VT1发射结反向压降Vbe时，所述第一开关管VT1处于打开状态，从而将UR1限制在Vbe附近，也就是将输出电流限制在设定的第二电流阈值I2，此时I2≈Vbe/R1，此时各个单元的工作原理同输出电流仅大于第一阈值I1时一样，此处不再赘述。\n[0077] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。\n对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。