CN110323717A - 高温隔离抗冲击保护电路及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温隔离抗冲击保护电路及***，涉及电路保护的技术领域，该高温隔离抗冲击保护电路包括：基准电压源、电压采集电路、输出隔离电路、第一比较电路和第二比较电路，能够在第一比较电路接收到外部控制器在判断出外部温度参数高于预先设定的温度参数时发送的触发信号，在触发信号的触发下生成第一比较信号，并发送至输出隔离电路，以通过隔离电路切断外部设备的开关电路；还可以根据第二比较电路生成的第二比较电路切断外部设备的开关电路，实现了对逆变器设备在不同的温度环境下的双重保护，从而有效增加了逆变器设备的使用寿命。

Description

高温隔离抗冲击保护电路及***

技术领域

本发明涉及电路保护技术领域，尤其是涉及一种高温隔离抗冲击保护电路及***。

背景技术

在传统能源短缺和环境污染的严峻形势下，社会对电力能源的日益需求逐渐增加，对供电的质量与安全可靠也提出了更高的要求。太阳能光伏***是新能源技术飞速发展下的产物，它的出现满足了人们对具备方便、安全、污染小等优点的能源需求。逆变器是太阳能***中不可或缺的一部分，它将蓄电池中的直流电压逆变成交流电压，供给交流负载，满足用户的实际用电需求。

目前市场现有逆变器设备在最大冲击功率值这一设计上都是在固定功率点实现保护，并没有考虑到逆变器运行在高温环境中，设备内部各元件的电气特性、抗冲击性能都大大降低。而当用户在高温环境中使用该设备时，仍然认为其可承受的冲击功率为该固定值，这会使得增大逆变器设备的损坏风险，降低逆变器设备的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高温隔离抗冲击保护电路及***，以缓解上述技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种高温隔离抗冲击保护电路，其中，该高温隔离抗冲击保护电路包括：基准电压源、电压采集电路、输出隔离电路、第一比较电路和第二比较电路，其中，基准电压源、电压采集电路和输出隔离电路均分别与第一比较电路和第二比较电路连接，输出隔离电路还与外部设备的开关电路连接；电压采集电路用于采集负载电压；基准电压源用于为第一比较电路和第二比较电路提供基准电压；第一比较电路还与外部控制器连接，用于接收外部控制器在判断出外部温度参数高于预先设定的温度参数时发送的触发信号，在触发信号的触发下生成第一比较信号，并发送至输出隔离电路，以通过隔离电路切断外部设备的开关电路；第二比较电路用于生成第二比较信号，并将第二比较信号发送至输出隔离电路；以通过隔离电路切断外部设备的开关电路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，第一比较电路包括：第一比较器和触发单元，其中，电压采集电路和触发单元分别与第一比较器的输入端连接；触发单元用于接收外部控制器发送的触发信号，在触发信号的触发下生成导通电压，并将导通电压输入至第一比较器；第一比较器用于根据导通电压和负载电压生成第一比较信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，电压采集电路还包括滤波单元，用于对负载电压进行滤波处理。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，触发单元为光耦触发单元，包括：第一光耦合器和第一分压元件；第一光耦合器的发射端与外部控制器连接，以接收触发信号，第一光耦合器的一个接收端与第一比较器连接；其中，第一分压元件与第一光耦合器的另一个接收端连接，第一分压元件为基于热敏电阻的分压元件。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，第二比较电路包括：第二比较器和第二分压元件，其中，电压采集电路和第二分压元件分别与第二比较器的输入端连接，第二分压元件还与基准电压源连接；第二比较器用于根据负载电压和基准电压源经第二分压元件分取的分压电压生成第二比较信号。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，基准电压源包括稳压源；稳压源与外部供电电源连接，用于生成基准电压。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，基准电压源还包括限流电阻；限流电阻用于限定流入稳压源的电流。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，输出隔离电路包括第二光耦合器；第二光耦合器的发射端与第一比较器和第二比较器电路连接，第二光耦合器的一个接收端与开关电路连接；其中，第二光耦合器用于根据第一比较信号或者第二比较信号生成保护信号。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，开关电路包括至少一个逻辑与门；逻辑与门用于接收保护信号，并根据保护信号切断与外部设备的连接。

第二方面，本发明实施例还提供一种高温隔离抗冲击保护***，其中，高温隔离抗冲击保护***包括外部控制器，还包括上述的高温隔离抗冲击保护电路；外部控制器与高温隔离抗冲击保护电路连接。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种高温隔离抗冲击保护电路及***，该高温隔离抗冲击保护电路包括：基准电压源、电压采集电路、输出隔离电路、第一比较电路和第二比较电路，能够在第一比较电路接收到外部控制器在判断出外部温度参数高于预先设定的温度参数时发送的触发信号，在触发信号的触发下生成第一比较信号，并发送至输出隔离电路，以通过隔离电路切断外部设备的开关电路；还可以根据第二比较电路生成的第二比较电路切断外部设备的开关电路，实现了对逆变器设备在不同的温度环境下的双重保护，从而有效增加了逆变器设备的使用寿命。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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。

图1为本发明实施例提供的一种高温隔离抗冲击保护电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种高温隔离抗冲击保护电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种高温隔离抗冲击保护电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种开关电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种高温隔离抗冲击保护***的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明比较的范围。

目前，逆变器设备在最大冲击功率值这一设计上都是在固定功率点实现保护，并没有考虑到逆变器运行在高温环境中，设备内部各元件的电气特性、抗冲击性能都大大降低。而当用户在高温环境中使用该设备时，仍然认为其可承受的冲击功率为该固定值，这会使得增大逆变器设备的损坏风险，降低逆变器设备的使用寿命。基于此，本发明实施例提供的一种高温隔离抗冲击保护电路及***，以缓解上述技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种高温隔离抗冲击保护电路进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供了一种高温隔离抗冲击保护电路，如图1所示的一种高温隔离抗冲击保护电路的结构示意图，该高温隔离抗冲击保护电路包括：基准电压源102、电压采集电路104、输出隔离电路106、第一比较电路108和第二比较电路110，其中，基准电压源、电压采集电路和输出隔离电路均分别与第一比较电路和第二比较电路连接，输出隔离电路还与外部设备的开关电路连接；

具体地，电压采集电路用于采集负载电压；基准电压源用于为第一比较电路和第二比较电路提供基准电压；第一比较电路还与外部控制器连接，用于接收外部控制器在判断出外部温度参数高于预先设定的温度参数时发送的触发信号，在触发信号的触发下生成第一比较信号，并发送至输出隔离电路，以通过隔离电路切断外部设备的开关电路；第二比较电路用于生成第二比较信号，并将第二比较信号发送至输出隔离电路；以通过隔离电路切断外部设备的开关电路。

具体实现时，上述电压采集电路的采集端通常连接在负载的供电侧，因此，电压采集电路采集供电侧的电压值可以实时反映外部设备负载功率的大小；为了能够给第一比较电路和第二比较电路提供比较稳定的电压，一般需要将外部提供的电压转化成基准电压为电路供电。

在实际使用时，本实施例中的高温隔离抗冲击保护电路是由能够在外部温度参数高于预先设定的温度参数(即高温环境)下工作的第一比较电路和能够在外部温度参数不高于预先设定的温度参数(正常温度环境)下工作的第二比较电路构成。通常，在外部控制器判断出外部温度参数不高于预先设定的温度参数时，只有第二比较电路运行，隔离电路接收第二比较电路生成的第二比较信号，根据第二比较信号切断外部设备的开关电路使得外部设备停止工作。

进一步，由于第一比较电路工作在高温环境下，其抗冲击功率保护值会随着温度的升高逐渐减小，简言之，第一比较电路比第二比较电路的抗冲击功率保护值要小，在高温环境下，第二比较电路还没达到抗冲击功率保护值，第一比较电路就已经达到抗冲击功率保护值了。具体地，当外部控制器判断出外部温度参数高于预先设定的温度参数时，第一比较电路开始运行，隔离电路根据第一比较电路生成的第一比较信号切断外部设备的开关电路使得外部设备停止工作。

本发明实施例提供的一种高温隔离抗冲击保护电路，该高温隔离抗冲击保护电路包括：基准电压源、电压采集电路、输出隔离电路、第一比较电路和第二比较电路，能够在第一比较电路接收到外部控制器在判断出外部温度参数高于预先设定的温度参数时发送的触发信号，在触发信号的触发下生成第一比较信号，并发送至输出隔离电路，以通过隔离电路切断外部设备的开关电路；还可以根据第二比较电路生成的第二比较电路切断外部设备的开关电路，实现了对逆变器设备在不同的温度环境下的双重保护，从而有效增加了逆变器设备的使用寿命。

为了便于理解，图2示出了另一种高温隔离抗冲击保护电路的结构示意图，如图2所示，第一比较电路108包括：第一比较器200和触发单元201，其中，电压采集电路104和触发单元201分别与第一比较器200的输入端连接；触发单元用于接收外部控制器发送的触发信号，在触发信号的触发下生成导通电压，并将导通电压输入至第一比较器；第一比较器用于根据导通电压和负载电压生成第一比较信号。

为了便于理解，可以将电压采集电路和触发单元分别与第一比较器的反相输入端和同相输入端进行连接，第一比较器的输出端与输出隔离电路连接。当第一比较器比较出负载电压高于导通电压时，即第一比较器生成的第一比较信号为低电平时，第一比较信号切断外部设备的开关电路使得外部设备停止工作。电压采集电路和触发单元与第一比较器的连接方式可以根据实际需要进行连接，在本实施例中，不对其连接方式进行限定。

在具体使用时，为了使得第一比较器能够准确得到比较结果，需要对电压采集电路采集到的负载电压进行杂波和干扰波的滤除，通常，电压采集电路还包括滤波单元，用于对负载电压进行滤波处理。

为了便于理解，图3示出了另一种高温隔离抗冲击保护电路的结构示意图，如图3所示，可以由电阻R1和电容C1组成该低通滤波单元，其中，电容C1接地，采集到的负载电压I_HVDC经过电阻R1与第一比较器200的反相输入端连接，将滤波后的负载电压I_HVDC传送至上述的第一比较器中与导通电压进行比较。

如图2所示，触发单元201为光耦触发单元，包括：第一光耦合器202和第一分压元件203；第一光耦合器的发射端与外部控制器连接，以接收触发信号，第一光耦合器的一个接收端与第一比较器连接；其中，第一分压元件与第一光耦合器的另一个接收端连接，第一分压元件为基于热敏电阻的分压元件。

具体地，第一光耦合器通常也称光电隔离器或光电耦合器，其内部通常封装有发光器和受光器、如红外线发光二极管LED、光敏半导体管或光敏电阻等，为了便于理解，图3所示的第一光耦合器U5，具体地，U5的引脚1经一电阻R2与+3.3V电压源连接，引脚2与外部控制器连接；引脚3与第一比较器200的正相输入端连接。而第一分压元件是由连接引脚3的电阻R3和连接引脚4的热敏电阻RTC组成，电阻R3一端与基准电压源的输出端连接，而基准电压源输出的基准电压为VREF，另一端与三极管集电极连接，热敏电阻RTC的一端接地，另一端与三极管发射极连接。当外部控制器在判断出外部温度参数高于预先设定的温度参数时通过引脚2发送低电平的触发信号，此时，第一光耦合器通过引脚3将导通电压传送至第一比较器，通常，为了滤除热敏电阻RTC上分得的电压的杂波和干扰波，在热敏电阻RTC上并联一过滤电容C2。

如图2所示，第二比较电路110包括：第二比较器204和第二分压元件205，其中，电压采集电路104和第二分压元件205分别与第二比较器的输入端连接，第二分压元件还与基准电压源连接；第二比较器用于根据负载电压和基准电压源经第二分压元件分取的分压电压生成第二比较信号。

为了便于理解，可以将电压采集电路和第二分压元件分别与第二比较器的反相输入端和同相输入端进行连接，第二比较器的输出端与输出隔离电路连接。电压采集电路和第二分压元件与第二比较器的连接方式可以根据实际需要进行连接，在本实施例中，不对其连接方式进行限定。为了便于说明，如图3所示，第二分压元件由电阻R4和电阻R5构成，其中，电阻R4的一端与基准电压源的输出端连接，另一端与第二比较器的同相输入端连接；电阻R5的一端与第二比较器的同相输入端连接，另一端接地；通常，为了滤除电阻R5上分得的电压的杂波和干扰波，在电阻R5上并联一过滤电容C3。具体实现时，当第二比较器比较出电压采集电路采集到的负载电压高于第二分压元件分取的分压电压时，即第二比较器生成的第二比较信号为低电平时，第二比较信号切断外部设备的开关电路使得外部设备停止工作。其中，分压电压的表达公式可表示为：(VREF*R5)/(R5+R4)。

具体地，基准电压源包括稳压源；稳压源与外部供电电源连接，用于生成基准电压。通常，稳压源具有三个接头，分别为正极、负极和参比电极，为了便于理解，如图3所示，稳压源U1的负极与外部电源VCC连接，正极接地，而稳压源的参比电极输出上述的基准电压VREF。

进一步，为了防止流入稳压源的电流过大，基准电压源还包括限流电阻；限流电阻用于限定流入稳压源的电流。

如图3所示，限流电阻R6的一端与外部电源VCC连接，另一端与稳压源的负极连接，同理，为了使得稳压源能够提供稳定的电压，通常，在稳压源上并联一过滤电容C4。

如图2所示，输出隔离电路106包括第二光耦合器206；第二光耦合器的发射端与第一比较器和第二比较器电路连接，第二光耦合器的一个接收端与开关电路连接；其中，第二光耦合器用于根据第一比较信号或者第二比较信号生成保护信号。

为了便于理解，图3所示的第二光耦合器U3，具体地，U3的引脚1与第一比较器的输出端和第二比较器的输出端经一电阻R7连接，引脚2经一电阻R8与外部电源VCC连接；当引脚1接收到第一比较信号或者第二比较信号时，由第二光耦合器的引脚3将保护信号发送至外部设备的开关电路305，其中，第二光耦合器的引脚4接地。

通常，控制外部设备的运行的开关电路包括至少一个逻辑与门；逻辑与门用于接收保护信号，并根据保护信号切断与外部设备的连接。

为了便于理解，图4示出了一种开关电路的结构示意图，图4中仅示出了四个逻辑与门，这四个逻辑与门分别为U1A、U1B、U1C、U1D，每个逻辑与门的其中一个输入端与U3引脚3连接，另一个输入端与外部控制器301连接。当逻辑与门接收到保护信号时，逻辑与门的输出端会向外部设备输出关闭驱动信号，驱动外部设备400断电停止工作；当逻辑与门接收到外部控制器发送的逆变桥驱动信号时，同样地，逻辑与门的输出端会向外部设备输出关闭驱动信号，驱动外部设备断电停止工作。通常，为了稳定保护信号，一般在逻辑与门与U3引脚3连接的一端还连接一个下拉电阻R9和滤波电容C5。

实施例二：

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种高温隔离抗冲击保护***，图5示出了一种高温隔离抗冲击保护***的结构示意图，如图5所示，高温隔离抗冲击保护***包括外部控制器301，还包括上述的高温隔离抗冲击保护电路504；其中，外部控制器301与高温隔离抗冲击保护电路504连接。

本发明实施例提供的高温隔离抗冲击保护***，与上述实施例提供的高温隔离抗冲击保护电路具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的高温隔离抗冲击保护***的具体工作过程，可以参考前述高温隔离抗冲击保护电路实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的比较范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的比较范围之内。因此，本发明的比较范围应以权利要求的比较范围为准。

Claims (10)

1.一种高温隔离抗冲击保护电路，其特征在于，所述高温隔离抗冲击保护电路包括：基准电压源、电压采集电路、输出隔离电路、第一比较电路和第二比较电路，其中，所述基准电压源、所述电压采集电路和所述输出隔离电路均分别与所述第一比较电路和所述第二比较电路连接，所述输出隔离电路还与外部设备的开关电路连接；

所述电压采集电路用于采集负载电压；

所述基准电压源用于为所述第一比较电路和所述第二比较电路提供基准电压；

所述第一比较电路还与外部控制器连接，用于接收所述外部控制器在判断出外部温度参数高于预先设定的温度参数时发送的触发信号，在所述触发信号的触发下生成第一比较信号，并发送至所述输出隔离电路，以通过所述隔离电路切断所述外部设备的开关电路；

所述第二比较电路用于生成第二比较信号，并将所述第二比较信号发送至所述输出隔离电路；以通过所述隔离电路切断所述外部设备的开关电路。

2.根据权利要求1所述的高温隔离抗冲击保护电路，其特征在于，所述第一比较电路包括：第一比较器和触发单元，其中，所述电压采集电路和所述触发单元分别与所述第一比较器的输入端连接；

所述触发单元用于接收所述外部控制器发送的触发信号，在所述触发信号的触发下生成导通电压，并将所述导通电压输入至所述第一比较器；

所述第一比较器用于根据所述导通电压和所述负载电压生成所述第一比较信号。

3.根据权利要求1所述的高温隔离抗冲击保护电路，其特征在于，所述电压采集电路还包括滤波单元，用于对所述负载电压进行滤波处理。

4.根据权利要求2所述的高温隔离抗冲击保护电路，其特征在于，所述触发单元为光耦触发单元，包括：第一光耦合器和第一分压元件；

所述第一光耦合器的发射端与所述外部控制器连接，以接收所述触发信号，所述第一光耦合器的一个接收端与所述第一比较器连接；

其中，所述第一分压元件与第一光耦合器的另一个接收端连接，所述第一分压元件为基于热敏电阻的分压元件。

5.根据权利要求3所述的高温隔离抗冲击保护电路，其特征在于，所述第二比较电路包括：第二比较器和第二分压元件，其中，所述电压采集电路和所述第二分压元件分别与所述第二比较器的输入端连接，所述第二分压元件还与所述基准电压源连接；

所述第二比较器用于根据所述负载电压和所述基准电压源经所述第二分压元件分取的分压电压生成所述第二比较信号。

6.根据权利要求5所述的高温隔离抗冲击保护电路，其特征在于，所述基准电压源包括稳压源；

所述稳压源与外部供电电源连接，用于生成基准电压。

7.根据权利要求6所述的高温隔离抗冲击保护电路，其特征在于，所述基准电压源还包括限流电阻；

所述限流电阻用于限定流入所述稳压源的电流。

8.根据权利要求1所述的高温隔离抗冲击保护电路，其特征在于，所述输出隔离电路包括第二光耦合器；

所述第二光耦合器的发射端与所述第一比较器和所述第二比较器电路连接，所述第二光耦合器的一个接收端与所述开关电路连接；

其中，所述第二光耦合器用于根据所述第一比较信号或者所述第二比较信号生成保护信号。

9.根据权利要求8所述的高温隔离抗冲击保护电路，其特征在于，所述开关电路包括至少一个逻辑与门；

所述逻辑与门用于接收所述保护信号，并根据所述保护信号切断与所述外部设备的连接。

10.一种高温隔离抗冲击保护***，其特征在于，所述高温隔离抗冲击保护***包括外部控制器，还包括权利要求1～9任一项所述的高温隔离抗冲击保护电路；

所述外部控制器与所述高温隔离抗冲击保护电路连接。