CN112701654B - 一种短路保护装置、电路***及其短路保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种短路保护装置、电路***及其短路保护方法，该装置包括：短路保护单元；其中，所述短路保护单元，设置在电路***的电源与负载之间，被配置为检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障；以及，在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置。该方案，通过在电路发生故障时能切断故障部分并显示故障位置，以方便维修。
Description
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种短路保护装置、电路***及其短路保护方法，尤其涉及一种短路分级保护并检测短路点的电路及其控制方法。
背景技术
电路上发生短路故障时，可以切断电源，但无法定位电路中发生短路故障的位置，不方便维修。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种短路保护装置、电路***及其短路保护方法，以解决在电路发生短路故障时切断电源，无法定位到短路故障点，不方便维修的问题，达到通过在电路发生故障时能切断故障部分并显示故障位置，以方便维修的效果。
本发明提供一种短路保护装置，包括：短路保护单元；其中，所述短路保护单元，设置在电路***的电源与负载之间，被配置为检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障；以及，在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置。
在一些实施方式中，所述电源的供电线路，包括：所述电源的供电主线路，以及所述电源的供电支线路；所述短路保护单元的数量为一个以上；一个以上所述短路保护单元，包括：设置在所述供电主线路上的至少一个所述短路保护单元，以及设置在所述供电支线路上的至少一个所述短路保护单元。
在一些实施方式中，所述电源，包括：第一子电源和第二子电源；所述供电主线路，包括：第一主线路和第二主线路；所述供电支线路，包括：第一支线路和第二支线路；所述第一子电源，连接至所述第一主线路；所述第一支线路和所述第二支线路，是自所述第一主线路引出的两条并行支线路；所述第二子电源，连接至所述第二主线路；在所述第一主线路上，在所述第一子电源与第一支线路之间，设置有至少一个所述短路保护单元；在所述第一支线路和所述第二支线路上，分别设置有至少一个所述短路保护单元；在所述第二主线路上，设置有至少一个所述短路保护单元。
在一些实施方式中，所述供电主线路，包括：并行设置的第一主线路和第二主线路；在所述第一主线路上，设置有至少一个所述短路保护单元；在所述第二主线路上，设置有一个至少一个所述短路保护单元。
在一些实施方式中，在自所述电源至所述负载的方向上，一个以上所述短路保护单元，对所述电源的供电线路和所述负载进行一级以上短路保护。
在一些实施方式中，所述短路保护单元，包括：短路检测模块、驱动模块和故障显示及开关单元；其中，所述短路检测模块，被配置为检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障；所述驱动模块，被配置为在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，向所述故障显示及开关单元发起驱动信号；所述故障显示及开关单元，被配置为在接收到所述驱动信号的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置。
在一些实施方式中，所述短路检测模块，包括：采样模块、比较模块和输出模块；其中，所述短路检测模块，检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障，包括：所述采样模块，被配置为采样所述电源的供电线路和所述负载的当前电压；所述比较模块，被配置为将所述当前电压与预设的基准电压进行比较，以在所述当前电压低于所述基准电压的情况下，生成短路信号；所述输出模块，被配置为将所述短路信号输出至所述驱动模块。
在一些实施方式中，所述驱动模块，包括：第一开关模块；所述驱动模块，向所述故障显示及开关单元发起驱动信号，包括：在接收到所述短路信号的情况下，使所述第一开关模块自身导通，以生成驱动信号。
在一些实施方式中，所述故障显示及开关单元，包括：第二开关模块和显示模块；其中，所述故障显示及开关单元，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置，包括：所述第二开关模块，被配置为在接收到所述驱动信号的情况下，使所述第二开关模块自身断开，以切断所述电源向所述第二开关模块的后级电路的供电线路；所述显示模块，被配置为在接收到所述驱动信号的情况下，使所述显示模块自身得电显示，以显示所述电路***中出现短路故障的部分在所述电路***中所处的位置。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电路***，包括：以上所述的短路保护装置。
与上述电路***相匹配，本发明再一方面提供一种电路***的短路保护方法，包括：通过在电路***的电源与负载之间设置短路保护单元，检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障；以及，在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置。
由此，本发明的方案，通过在电源主电路与负载之间的每路电源主线及电源支线上都设置至少一级短路保护单元电路，以在不同点发生故障时，距离故障位置最近的短路保护单元电路能及时进行短路保护，切除故障点，并显示故障位置，通过在电路发生故障时能切断故障部分并显示故障位置，以方便维修。
本发明的其它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。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的短路保护装置的一实施例的结构示意图；
图2为最小***分级保护电路的一实施例的结构示意图；
图3为短路保护单元的一实施例的结构示意图；
图4为短路保护单元的另一实施例的结构示意图；
图5为最小***分级保护整体电路的一实施例的结构示意图；
图6为继电器换成IGBT的一实施例的结构示意图；
图7为继电器换成MOSFET的一实施例的结构示意图；
图8为继电器换成三极管的一实施例的结构示意图；
图9为比较器换成反相器的一实施例的结构示意图；
图10为比较器换成三极管电路的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
根据本发明的实施例，提供了一种短路保护装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该短路保护装置可以包括：短路保护单元(如短路保护单元电路)。
其中，所述短路保护单元，设置在电路***的电源与负载之间，被配置为检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障；以及，在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置。
由此，通过在电路***的电源与负载之间设置短路保护单元，能准确显示故障位置并切除故障、方便问题排查，能准确及时地显示电路***内发生短路故障的位置，方便维修。
在一些实施方式中，所述电源的供电线路，包括：所述电源的供电主线路，以及所述电源的供电支线路。所述供电支线路，是自所述供电主线路的分支供电线路。所述负载的数量为一个以上。一个以上所述负载，包括：由所述电源通过所述供电主线路供电的第一负载，以及由所述电源通过所述供电主线路和所述供电支线路供电的第二负载。
所述短路保护单元的数量为一个以上。一个以上所述短路保护单元，包括：设置在所述供电主线路上的至少一个所述短路保护单元，以及设置在所述供电支线路上的至少一个所述短路保护单元。如位于电源与第一负载之间，且设置在所述供电主线路上的至少一个所述短路保护单元。位于电源与第二负载之间，且设置在所述供电支线路上的至少一个所述短路保护单元。
在一些实施方式中，所述电源，包括：第一子电源和第二子电源。所述供电主线路，包括：第一主线路和第二主线路。所述供电支线路，包括：第一支线路和第二支线路。所述第一子电源，连接至所述第一主线路。所述第一支线路和所述第二支线路，是自所述第一主线路引出的两条并行支线路。所述第二子电源，连接至所述第二主线路。
在所述第一主线路上，在所述第一子电源与第一支线路之间，设置有至少一个所述短路保护单元。在所述第一支线路和所述第二支线路上，分别设置有至少一个所述短路保护单元。即，在第一支线路上，在所述第一子电源和负载之间的第一支线路上，设置有至少一个所述短路保护单元。在第二支线路上，在所述第二子电源和负载之间的第二支线路上，设置有至少一个所述短路保护单元。
在所述第二主线路上，即在所述第二子电源与负载之间，设置有至少一个所述短路保护单元。
由此，通过在每路电源主线及支线上都设有保护电路，分别对应电源主线短路和负载短路两种故障情况，以便在不同的地方发生故障时，距离故障点最近的保护电路能及时工作，切除故障点，且不影响其它电路正常工作。
在一些实施方式中，所述供电主线路，包括：并行设置的第一主线路和第二主线路。在所述第一主线路上，设置有至少一个所述短路保护单元。在所述第二主线路上，设置有一个至少一个所述短路保护单元。
在一些实施方式中，在自所述电源至所述负载的方向上，一个以上所述短路保护单元，对所述电源的供电线路和所述负载进行一级以上短路保护。
具体地，在两级以上短路保护中，后级短路不会影响前级电路，同一级短路不会互相影响，前级短路后级不工作。
例如：最小***分级保护整体电路，共有两级短路保护电路。当然，实际使用时，能够根据实际需要多加几级保护。其中，第一故障和第三故障前为一级保护，第一故障和第二故障间为二级保护。
当第二故障处发生故障时，第二短路保护单元电路中的继电器K2的常闭触点断开，发光二极管LED2发光显示故障，第一故障和第三故障处仍为高电平，第一短路保护单元电路中的继电器K1的常闭触点和第三短路保护单元电路中的继电器K3的常闭触点不动作，第一短路保护单元电路中的发光二极管LED1和第三短路保护单元电路中的发光二极管LED3不导通，即后级短路时不会对前级造成影响，由此可定位短路点位于第二故障处。
当第一故障处发生故障时，第一故障后级电路被短路，不工作，此时，第一短路保护单元电路中的继电器K1的常闭触点断开，第一短路保护单元电路中的发光二极管LED1发光显示故障，其他发光二极管不显示，说明故障点位于第一故障处，从而实现整体效果为：后级短路不会影响前级电路，同一级短路不会互相影响，前级短路后级不工作，发光二极管只会在故障处显示。
由此，通过采用了一种新的电路短路分级保护电路，能即时有效地切除故障电路并显示故障位置，方便查找问题和维修。
在一些实施方式中，所述短路保护单元，包括：短路检测模块(如短路检测电路)、驱动模块(如驱动电路)和故障显示及开关单元(如故障显示及开关电路)。
其中，所述短路检测模块，被配置为检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障。
所述驱动模块，被配置为在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，向所述故障显示及开关单元发起驱动信号。
所述故障显示及开关单元，被配置为在接收到所述驱动信号的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置。
具体地，正常工作时，开关电路为闭合状态，电流流向为电源→故障显示及开关电路→负载。当负载发生短路故障时，短路检测电路能检测到短路信号，从而将短路信号传到驱动电路，驱动电路再控制故障显示及开关电路中的开关电路断开，并控制故障显示及开关电路中的故障显示电路显示故障信号。
在一些实施方式中，所述短路检测模块，包括：采样模块(如电阻R5)、比较模块(如比较器U1)和输出模块(如电阻R4)。
其中，所述短路检测模块，检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障，包括：
所述采样模块，被配置为采样所述电源的供电线路和所述负载的当前电压。
所述比较模块，被配置为将所述当前电压与预设的基准电压进行比较，以在所述当前电压低于所述基准电压的情况下，生成短路信号。基准电压，可以由直流电源VCC通过电阻R6和电阻R7分压后得到。
所述输出模块，被配置为将所述短路信号输出至所述驱动模块。
在一些实施方式中，所述驱动模块，包括：第一开关模块(如三极管Q2)。
所述驱动模块，在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，向所述故障显示及开关单元发起驱动信号，包括：在接收到所述短路信号的情况下，使所述第一开关模块自身导通，以生成驱动信号。
在一些实施方式中，所述故障显示及开关单元，包括：第二开关模块(如继电器K1)和显示模块(如发光二极管LED1、三极管Q1、电阻R1、电阻R2和电阻R3等)。
其中，所述故障显示及开关单元，在接收到所述驱动信号的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置，包括：
所述第二开关模块，被配置为在接收到所述驱动信号的情况下，使所述第二开关模块自身断开，以切断所述电源向所述第二开关模块的后级电路的供电线路。
所述显示模块，被配置为在接收到所述驱动信号的情况下，使所述显示模块自身得电显示，以显示所述电路***中出现短路故障的部分在所述电路***中所处的位置。
具体地，正常工作时：继电器K1的常闭触点闭合，电流直接由电源(即电源主电路)流到负载，此时，比较器U1的反相输入端电压高于比较器U1的同相输入端电压，输出低电平到NPN三极管Q2的基极，NPN三极管Q2不导通，继电器K1的常闭触点继续保持闭合状态，电路正常工作，此时电阻R1、电阻R2、电阻R3、发光二极管LED1、NPN三极管Q1被继电器K1的常闭触点短路，因此不会工作，发光二极管LED1也不会发光。
当负载短路时：比较器U1的反相输入端电平被拉低，比较器U1的反相输入端电压低于比较器U1的同相输入端电压，比较器U1输出高电平。NPN三极管Q2导通，继电器K1的常闭触点断开，电流经电源(即电源主电路)流过电阻R1、发光二极管LED1、NPN三极管Q1和电阻R2、电阻R3到负载。其中，电阻R1、电阻R2、电阻R3的阻值尽量大，使得流过的电流较小，能够减小电路损耗，从而起到保护后级电路和负载的作用。
由此，通过仅用电阻、电容、三极管、发光二极管和比较器组成一个简易的短路保护单元电路；通过比较器检测短路信号，从而利用三极管来开通和关断电路，所用器件少，成本低，可在复杂电路***中大量使用。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过在电源主电路与负载之间的每路电源主线及电源支线上都设置至少一级短路保护单元电路，以在不同点发生故障时，距离故障位置最近的短路保护单元电路能及时进行短路保护，切除故障点，并显示故障位置，通过在电路发生故障时能切断故障部分并显示故障位置，以方便维修。
根据本发明的实施例，还提供了对应于短路保护装置的一种电路***。该电路***可以包括：以上所述的短路保护装置。
电路(如控制器的电路)上最容易发生短路故障，一旦发生短路故障，很容易对控制器的电路板上的元件(如电路板上的重要元件、敏感元件等)或负载造成烧毁或其它严重损害，使得控制器不能正常工作。虽能在控制器的电路发生短路故障时切断电源，但也会把正常电路和负载给切除，有可能会因小失大，且不能直接观察到实际短路点位置，不便于故障分析和维护。
可见，在控制器的电路中有部分电路发生短路故障时切断电源，影响了控制器的电路中未发生短路故障的部分电路和负载的正常工作，且不能定位到短路故障点，短路保护效果差。
相关方案中，短路保护电路因结构复杂，所用器件比较多，因此成本也会更高，因成本和空间限制，故不能在复杂电路***里大量运用这种短路保护电路，因此就无法做到对复杂电路***里的各种重要负载做到精细的分级保护。
在一些实施方式中，本发明的方案，提供一种短路分级保护并检测短路点的电路及其控制方法，结构简单、保护及时、能准确显示故障位置并切除故障、方便问题排查，能准确及时地显示电路***内发生短路故障的位置，方便维修。
这样，本发明的方案，通过采用了一种新的电路短路分级保护电路，能即时有效地切除故障电路并显示故障位置，方便查找问题和维修。
本发明的方案，可以只切除故障点区域电路，不对其他正常电路和负载造成影响，能够对短路故障作出及时准确的反应并切断故障，恢复电路原本状态，避免更严重的损害；且能减小对其它电路或负载的影响，使其它电路能正常工作。
下面结合图2至图5所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。
相关方案中，在复杂电路***里，一路电源一般只会在电源侧布置一个单元保护电路，无法针对这一路电源后的所有负载做到针对性的保护。而本发明的方案所提供的电路结构，能做到点对点的保护。
图2为最小***分级保护电路的一实施例的结构示意图。如图2所示，最小***分级保护电路，包括：开关电源主电路、短路保护单元主电路(如短路保护单元电路)和负载构成。开关电源主电路，包括：开关电源、第一电源和第二电源，第一电源设置在开关电源的第一路电源线上，第二电源设置在开关电源的第二路电源线上。
在第一路电源线的主线上，在第一电源与第一路电源线上的支线之间，设置有短路保护单元电路。第一路电源线上的支线，包括：并行设置的第一支线和第二支线。在第一支线上，在第一路电源线的主线上的短路保护单元电路与第一支线上的负载之间，设置有短路保护单元电路。在第二支线上，在第二路电源线的主线上的短路保护单元电路与第二支线上的负载之间，设置有短路保护单元电路。在第二路电源线上，在第二电源与第二路电源线上的负载之间，设置有短路保护单元电路。
这样，每路电源主线及支线上都设有保护电路，分别对应电源主线短路和负载短路两种故障情况，以便在不同的地方发生故障时，距离故障点最近的保护电路能及时工作，切除故障点，且不影响其它电路正常工作。
图3为短路保护单元的一实施例的结构示意图。图3所示的例子，除了短路保护功能之外，还设置有故障显示功能，以定位故障点位置。
如图3所示，短路保护单元电路，包括：电源、故障显示及开关电路、负载、短路检测电路和驱动电路。电源、故障显示及开关电路、负载、短路检测电路和驱动电路，依次连接。驱动电路，还连接至故障显示及开关电路。
正常工作时，开关电路为闭合状态，电流流向为电源→故障显示及开关电路→负载；当负载发生短路故障时，短路检测电路能检测到短路信号，从而将短路信号传到驱动电路，驱动电路再控制故障显示及开关电路中的开关电路断开，并控制故障显示及开关电路中的故障显示电路显示故障信号。
图4为短路保护单元的另一实施例的结构示意图。图4能够显示短路保护单元电路的内部详细结构示意图，完全不同于其他短路保护电路，仅用电阻、电容、三极管、发光二极管和比较器组成一个简易的短路保护单元电路；通过比较器检测短路信号，从而利用三极管来开通和关断电路，所用器件少，成本低，可在复杂电路***中大量使用。
如图3所示，短路保护单元电路，除电源和负载外的主要元器件，包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，阻值能够根据实际电路选取；发光二极管LED1，NPN三极管Q1和NPN三极管Q2，继电器K1(继电器K1的触点为常闭触点)，电容C1和比较器U1。电源主电路的连接端子，包括：V+端子、VCC端子和VDD端子。V+端子，经电阻R1后连接至发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极连接至NPN三极管Q1的集电极，NPN三极管Q1的发射极连接至负载。NPN三极管Q1的基极连接至电阻R2和电阻R3的公共端。V+端子，还经电阻R2和电阻R3后连接至负载。V+端子，还经继电器K1的常闭触点后连接至负载。V+端子，还经继电器K1的线圈后连接至NPN三极管Q2的集电极。NPN三极管Q2的发射极接地，NPN三极管Q2的基极经电容C1后接地。NPN三极管Q2的基极，还经电阻R4后连接至比较器U1的输出端。比较器U1的电源端接直流电源VCC，比较器U1的接地端接地，比较器U1的同相输入端经电阻R6后接直流电源VCC，比较器U1的反相输入端经电阻R5后接负载。比较器U1的同相输入端，还经电阻R7后接地。
正常工作时：继电器K1的常闭触点闭合，电流直接由电源(即电源主电路)流到负载，此时，比较器U1的反相输入端电压高于比较器U1的同相输入端电压，输出低电平到NPN三极管Q2的基极，NPN三极管Q2不导通，继电器K1的常闭触点继续保持闭合状态，电路正常工作，此时电阻R1、电阻R2、电阻R3、发光二极管LED1、NPN三极管Q1被继电器K1的常闭触点短路，因此不会工作，发光二极管LED1也不会发光。
当负载短路时：比较器U1的反相输入端电平被拉低，比较器U1的反相输入端电压低于比较器U1的同相输入端电压，比较器U1输出高电平。NPN三极管Q2导通，继电器K1的常闭触点断开，电流经电源(即电源主电路)流过电阻R1、发光二极管LED1、NPN三极管Q1和电阻R2、电阻R3到负载。其中，电阻R1、电阻R2、电阻R3的阻值尽量大，使得流过的电流较小，能够减小电路损耗，从而起到保护后级电路和负载的作用。
具体地，根据仿真测试结果显示，电流经过继电器K1后会有些许压降，如果没有NPN三极管Q1，等同于将发光二极管LED1与电阻R1并联在继电器两端，当继电器两端压降大于0.7V时，且电阻R1数值设置较小时，可能会导致发光二极管LED1误导通，加上NPN三极管Q1时，由于电阻R2、电阻R3分压(一般R3取值较小，R2取值较大)只有当继电器K1两端压差很大时，才能使NPN三极管Q1基级电压达到导通电压，从而使NPN三极管Q1导通，如此能保证发光二极管LED1在电路未短路时不会误导通，电路短路时正常导通，如此能大大提高电路的可靠性。设置路数可以依情况而定，如果电路不考虑电路的可靠性，可只设一路。
图5为最小***分级保护整体电路的一实施例的结构示意图。图5所示的例子，能够显示：在复杂电路***中短路分级保护功能的实现方式。具体地，能够针对几个故障点(如第一故障点、第二故障点和第三故障点)，具体分析不同故障发生时，电路是如何工作的，如何实现分级保护的。而相关方案中的短路保护电路，只能针对一个故障做出保护，并没有中短路分级保护功能。
如图5所示，最小***分级保护整体电路，电源主电路，经第一短路保护单元电路和第二短路保护单元电路后连接至第一负载。电源主电路，还经第三短路保护单元电路后连接至第二负载。第一故障处设置在第一短路保护单元电路的后侧，即第一短路保护单元电路与第二保护单元电路之间。第二故障处，设置在第二短路保护单元电路的后侧，即第二短路保护单元电路与第一负载之间。第三故障处，设置在第三短路保护单元电路的后侧，即第三短路保护单元电路与第二负载之间。
在图5所示的例子中，最小***分级保护整体电路，共有两级短路保护电路。当然，实际使用时，能够根据实际需要多加几级保护。其中，第一故障和第三故障前为一级保护，第一故障和第二故障间为二级保护。
当第二故障处发生故障时，第二短路保护单元电路中的继电器K2的常闭触点断开，发光二极管LED2发光显示故障，第一故障和第三故障处仍为高电平，第一短路保护单元电路中的继电器K1的常闭触点和第三短路保护单元电路中的继电器K3的常闭触点不动作，第一短路保护单元电路中的发光二极管LED1和第三短路保护单元电路中的发光二极管LED3不导通，即后级短路时不会对前级造成影响，由此可定位短路点位于第二故障处。
当第一故障处发生故障时，第一故障后级电路被短路，不工作，此时，第一短路保护单元电路中的继电器K1的常闭触点断开，第一短路保护单元电路中的发光二极管LED1发光显示故障，其他发光二极管不显示，说明故障点位于第一故障处，从而实现整体效果为：后级短路不会影响前级电路，同一级短路不会互相影响，前级短路后级不工作，发光二极管只会在故障处显示。
在上述实施方式中，发光二极管可用其它发光器件代替。
在上述实施方式中，NPN三极管可用PNP三极管代替。
在上述实施方式中，继电器可根据实际功率更换，大功率时用继电器、IGBT、MOS管，小功率时可选用MOS管、三极管，可以参见图6至图8所示的例子。
如图6所示的例子中，负载短路时，比较器U1反相端为低电平，比较器U1输出高电平，三极管Q2导通，IGBT1栅极电平拉低，IGBT1关断，LED1发光；正常运行时，比较器U1反相端为高电平，比较器U1输出低电平，三极管Q2不导通，IGBT1栅极为高电平，IGBT1不关断，LED1不发光。
如图7所示的例子，负载短路时，比较器U1反相端为低电平，比较器U1输出高电平，三极管Q2导通，MOFET1栅极电平拉低，MOFET1关断，LED1发光；正常运行时，比较器U1反相端为高电平，比较器U1输出低电平，三极管Q2不导通，MOFET1栅极为高电平，MOFET1不关断，LED1不发光。
如图8所示的例子，负载短路时，比较器U1正相端为低电平，比较器U1输出低电平，三极管Q2不导通，LED1发光；正常运行时，比较器U1正相端为高电平，比较器U1输出高电平，三极管Q2导通，LED1不发光。
在上述实施方式中，比较器可用反相器或三极管电路代替，可以参见图9和图10所示的例子。
如图9所示的例子，负载短路时，反相器U1输入为低电平，输出高电平，三极管Q2导通，K1断开，LED1发光；正常运行时，反相器U1输入为高电平，输出低电平，三极管Q2不导通，K1不断开，LED1不发光。
如图10所示的例子，负载短路时，三极管Q3基级为低电平，Q3不导通，三极管Q2基级为高电平，Q2导通，继电器K1断开，LED1发光；正常运行时，三极管Q3基级为高电平，Q3导通，三极管Q2基级为低电平，Q2不导通，继电器K1不断开，LED1不发光。
由于本实施例的电路***所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过每路电源主线及支线上都设有保护电路，分别对应电源主线短路和负载短路两种故障情况，以便在不同的地方发生故障时，距离故障点最近的保护电路能及时工作，切除故障点，且不影响其它电路正常工作。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电路***的一种电路***的短路保护方法。该电路***的短路保护方法可以包括：通过在电路***的电源与负载之间设置短路保护单元，检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障；以及，在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置。
由此，通过在电路***的电源与负载之间设置短路保护单元，能准确显示故障位置并切除故障、方便问题排查，能准确及时地显示电路***内发生短路故障的位置，方便维修。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电路***的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过在短路保护单元电路中，设置短路保护功能和故障显示功能，能够定位故障点位置，并在只切除故障点区域电路，不对其他正常电路和负载造成影响，能够对短路故障作出及时准确的反应并切断故障，恢复电路原本状态，避免更严重的损害；且能减小对其它电路或负载的影响，使其它电路能正常工作。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种短路保护装置，其特征在于，包括：短路保护单元；其中，
所述短路保护单元，设置在电路***的电源与负载之间，被配置为检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障；以及，
在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置；
所述短路保护单元，包括：短路检测模块、驱动模块和故障显示及开关单元；其中，所述短路检测模块，被配置为检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障；所述驱动模块，被配置为在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，向所述故障显示及开关单元发起驱动信号；所述故障显示及开关单元，被配置为在接收到所述驱动信号的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置；
所述驱动模块，包括：第一开关模块；所述驱动模块，向所述故障显示及开关单元发起驱动信号，包括：在接收到短路信号的情况下，使所述第一开关模块自身导通，以生成驱动信号；
所述故障显示及开关单元，包括：第二开关模块和显示模块；其中，所述故障显示及开关单元，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置，包括：所述第二开关模块，被配置为在接收到所述驱动信号的情况下，使所述第二开关模块自身断开，以切断所述电源向所述第二开关模块的后级电路的供电线路；所述显示模块，被配置为在接收到所述驱动信号的情况下，使所述显示模块自身得电显示，以显示所述电路***中出现短路故障的部分在所述电路***中所处的位置；
通过在电源主电路与负载之间的每路电源主线及电源支线上都设置至少一级短路保护单元电路，以在不同点发生故障时，距离故障位置最近的短路保护单元电路能及时进行短路保护，切除故障点，并显示故障位置；
其中，最小***分级保护整体电路，共有两级短路保护电路；第一故障和第三故障前为一级保护，第一故障和第二故障间为二级保护。
2.根据权利要求1所述的短路保护装置，其特征在于，所述电源的供电线路，包括：所述电源的供电主线路，以及所述电源的供电支线路；
所述短路保护单元的数量为一个以上；一个以上所述短路保护单元，包括：设置在所述供电主线路上的至少一个所述短路保护单元，以及设置在所述供电支线路上的至少一个所述短路保护单元。
3.根据权利要求2所述的短路保护装置，其特征在于，所述电源，包括：第一子电源和第二子电源；所述供电主线路，包括：第一主线路和第二主线路；所述供电支线路，包括：第一支线路和第二支线路；所述第一子电源，连接至所述第一主线路；所述第一支线路和所述第二支线路，是自所述第一主线路引出的两条并行支线路；所述第二子电源，连接至所述第二主线路；
在所述第一主线路上，在所述第一子电源与第一支线路之间，设置有至少一个所述短路保护单元；在所述第一支线路和所述第二支线路上，分别设置有至少一个所述短路保护单元；
在所述第二主线路上，设置有至少一个所述短路保护单元。
4.根据权利要求2所述的短路保护装置，其特征在于，所述供电主线路，包括：并行设置的第一主线路和第二主线路；
在所述第一主线路上，设置有至少一个所述短路保护单元；在所述第二主线路上，设置有一个至少一个所述短路保护单元。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的短路保护装置，其特征在于，在自所述电源至所述负载的方向上，一个以上所述短路保护单元，对所述电源的供电线路和所述负载进行一级以上短路保护。
6.根据权利要求1所述的短路保护装置，其特征在于，所述短路检测模块，包括：采样模块、比较模块和输出模块；其中，
所述短路检测模块，检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障，包括：
所述采样模块，被配置为采样所述电源的供电线路和所述负载的当前电压；
所述比较模块，被配置为将所述当前电压与预设的基准电压进行比较，以在所述当前电压低于所述基准电压的情况下，生成短路信号；
所述输出模块，被配置为将所述短路信号输出至所述驱动模块。
7.一种电路***，其特征在于，包括：如权利要求1至6中任一项所述的短路保护装置。
8.一种如权利要求7所述的电路***的短路保护方法，其特征在于，包括：
通过在电路***的电源与负载之间设置短路保护单元，检测所述电源的供电线路和所述负载是否出现短路故障；以及，在所述电源的供电线路和所述负载中的至少之一出现短路故障的情况下，自所述电路***中切除出现短路故障的部分，并显示出现短路故障的部分在所述电路***中的位置。
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