CN114362092B - 一种负载短路保护电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种负载短路保护电路及电子设备，包括：用于连接交流输入的第一输入端和第二输入端，以及PTC单元、开关单元、电压检测单元、检测信号生成单元和控制单元；第一输入端用于连接负载电路的第一端，第二输入端经过相互串联连接的PTC单元和开关单元连接负载电路的第二端；电压检测单元连接负载电路的第二端，用于获取检测电压；检测信号生成单元连接电压检测单元，用于根据检测电压生成检测信号；控制单元连接检测信号生成单元和开关单元，用于获取开关单元的开关状态，并在判定开关单元为导通时、根据检测信号生成控制电平以维持开关单元继续导通或关断开关单元。实施本发明通过简单的电路实现负载短路检测，提高电路可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及短路保护技术领域，更具体地说，涉及一种负载短路保护电路及电子设备。
背景技术
电路使用过程中，其难免会发生负载短路的情况。负载短路后，其电路电流异常增大，会导致供电单元的电路异常，以损坏驱动电路，甚至于有烧毁线路的风险。如何识别负载短路，以更好实现电源保护，已经成为保护电路设计中的重点工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种负载短路保护电路及电子设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种负载短路保护电路，包括：用于连接交流输入的第一输入端和第二输入端，以及PTC单元、开关单元、电压检测单元、检测信号生成单元和控制单元；其中，
所述第一输入端用于连接所述负载电路的第一端，所述第二输入端经过相互串联连接的所述PTC单元和所述开关单元连接所述负载电路的第二端；
所述电压检测单元连接所述负载电路的第二端，用于获取所述负载电路的第二端的检测电压；
所述检测信号生成单元连接所述电压检测单元，用于根据所述检测电压生成检测信号；
所述控制单元连接所述检测信号生成单元和所述开关单元，用于获取所述开关单元的开关状态，并在判定所述开关单元为导通时、根据所述检测信号生成控制电平以维持所述开关单元继续导通或关断所述开关单元。
优选地，本发明的一种负载短路保护电路中，所述电压检测单元包括检测电阻，所述检测电阻的第一端连接所述负载电路的第二端，所述检测电阻的第二端连接所述检测信号生成单元。
优选地，本发明的一种负载短路保护电路中，
所述检测信号生成单元包括第一二极管、第二二极管和第一电阻；所述第一二极管的阴极连接所述第一输入端和所述第一电阻的第一端，所述第一二极管的阳极连接所述第二二极管的阴极、所述检测电阻的第二端、所述第一电阻的第二端和所述控制单元，所述第二二极管的阳极接地；或
所述检测信号生成单元包括光耦单元、第三二极管和第二电阻；所述光耦单元的发光单元第一端连接所述检测电阻的第二端和所述第三二极管的阴极，所述光耦单元的发光单元第二端连接所述第一输入端和所述第三二极管的阳极，所述光耦单元的光敏单元第一端用于输入第一供电电压，所述光耦单元的光敏单元第二端连接所述第二电阻的第一端和所述控制单元，所述第二电阻的第二端接地。
优选地，本发明的一种负载短路保护电路中，所述开关单元包括继电器开关和第四二极管，
所述继电器开关的线圈第一端连接所述第四二极管的阳极和所述控制单元，所述继电器开关的线圈第二端用于输入第二供电电压，且所述继电器开关的线圈第二端连接所述第四二极管的阴极，所述继电器开关的触点第一端连接所述第二输入端，所述继电器开关的触点第二端连接所述PTC单元的第二端。
优选地，本发明的一种负载短路保护电路中，还包括放大单元；
所述放大单元的输入端连接所述控制单元，所述放大单元的输出端连接所述继电器开关的线圈第一端；
优选地，本发明的一种负载短路保护电路中，所述第一输入端连接所述交流输入的火线输入，所述第二输入端用于连接所述交流输入的零线输入；和/或
所述负载短路保护电路还告警单元；所述控制单元连接所述告警单元，用于在根据所述检测信号关断所述开关单元的同时生成告警驱动电平以驱动所述告警单元生成告警信号。
优选地，本发明的一种负载短路保护电路中，所述控制单元被配置为初始上电时输出控制电平控制所述开关单元为导通状态。
优选地，本发明的一种负载短路保护电路中，所述控制单元还被配置为对所述开关单元的关断时间进行计时，并在该计时为一预设时长时，输出控制电平控制所述开关单元为导通状态。
优选地，本发明的一种负载短路保护电路中，所述控制单元还被配置为对所述开关单元的关断次数进行计数，并在所述关断次数大于一预设值时，输出控制电平控制所述开关单元为关断状态并结束计时。
另，本发明还构造一种电子设备，包括如上面任意一项所述的负载短路保护电路。
实施本发明的一种负载短路保护电路及电子设备，具有以下有益效果：通过简单的电路实现负载短路检测，提高电路可靠性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一种负载短路保护电路一实施例的结构示意图；
图2是本发明一种负载短路保护电路一实施例的电路原理图；
图3是本发明一种负载短路保护电路另一实施例的电路原理图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，在本发明的一种负载短路保护电路第一实施例中，包括：用于连接交流输入的第一输入端111和第二输入端112，以及PTC单元130、开关单元120、电压检测单元140、检测信号生成单元150和控制单元160；其中，第一输入端111用于连接负载电路200的第一端，第二输入端112经过相互串联连接的PTC单元130和开关单元120连接负载电路200的第二端；电压检测单元140连接负载电路200的第二端，用于获取负载电路200的第二端的检测电压；检测信号生成单元150连接电压检测单元140，用于根据检测电压生成检测信号；控制单元160连接检测信号生成单元150和开关单元120，用于获取开关单元120的开关状态，并在判定开关单元120为导通时、根据检测信号生成控制电平以维持开关单元120继续导通或关断开关单元120。具体的，交流电源输入的第一输入端111经过负载电路200后，经过串联连接的PTC单元130和开关单元120连接至交流电流输入的第二输入端112。其在开关单元120导通时可以形成第一输入端111和第二输入端112之间的导通回路，以对负载电路200正常供电。同时可以通过控制开关单元120的导通或关断实现该回路的导通或关断以负载电路200的上电或断电。通过电压检测单元140检测负载电路200的第二端的电压以得到对应的检测电压。其中PTC单元130为正温度系数热敏电阻，其在温度增加时阻值会快速的变大。在开关单元120导通时，正常情况下，即负载电路200正常上电工作时，由于该回路中电流正常，PTC单元130正常，此时PTC单元130的阻值很小，交流输入回路在负载电路200的第二端形成一对应的电平值。检测信号生成单元150根据该电平值即可以判断回路电流正常对应的检测信号，控制单元160根据该检测信号继续控制开关单元120为导通状态。当负载电路200短路时，该回路电流会变得很大。此时PTC单元130由于电流增加发热，导致阻值瞬间增加。在该回路中，PTC单元130的阻值会使负载电路200的第二端得到的检测电压为另一电平值。检测信号生成单元150根据该电平值可以判断回路电流异常对应的检测信号，控制单元160根据该检测信号控制开关单元120为关断状态，断开负载电路200的供电，实现电路的保护。
可选的，负载电路200的第二端连接PTC单元130的第一端，PTC单元130的第二端连接开关单元120的第一端，开关单元120的第二端连接第二输入端112。即，在一具体实施例中，可以使PTC单元130与负载电路200直接连接。此时电压检测单元140检测电压对应的可以为PTC单元130与负载电路200的串联节点电压。
可选的，如图2和图3所示，电压检测单元140包括检测电阻，检测电阻的第一端连接负载电路200的第二端，检测电阻的第二端连接检测信号生成单元150。具体的，可以通过检测电阻获取检测端的检测电压。
可选的，如图2所示，检测信号生成单元150包括第一二极管、第二二极管和第一电阻；第一二极管的阴极连接第一输入端111和第一电阻的第一端，第一二极管的阳极连接第二二极管的阴极、检测电阻的第二端、第一电阻的第二端和控制单元160，第二二极管的阳极接地；具体的检测信号生成单元150连接检测电阻。具体的，当PTC单元130正常时，其阻值很小，该小阻值使得负载电路200的第二端对应的检测电压很小，检测信号生成单元150在输入该低电平时无检测到其中的脉冲信号，此时二极管D1(对应第一二极管)保持关断，其由于电阻RF1(对应第一电阻)的拉高作用直接输出高电平，控制单元160根据该高电平判断回路正常。当PTC单元130阻值异常增加时，该大阻值使得负载电路200的第二端对应的检测电压变大，二极管D1和二极管D2(对应第二极管)根据该检测电压得到对应的工频信号即50HZ左右的交流信号，控制单元160根据该工频信号判断回路异常。可以理解的，由于在开关单元120断开时，负载电路200的第二端的输出直接到检测电阻，检测电阻得到对应的较大检测电压。对应的检测信号生成单元150根据该检测电压生成工频信号。如果此时不对开关单元120的状态进行实现判断，此时控制单元160会生成错误报警。因此，需要在开关单元120闭合时进行上述的判断过程。同时，其也可以在开关单元120断开时通过接收到的检测信号判断回路交流输入正常。
可选的，如图3所示，检测信号生成单元150包括光耦单元、第三二极管和第二电阻；光耦单元的发光单元第一端连接检测电阻的第二端和第三二极管的阴极，光耦单元的发光单元第二端连接第一输入端111和第三二极管的阳极，光耦单元的光敏单元第一端用于输入第一供电电压，光耦单元的光敏单元第二端连接第二电阻的第一端和控制单元160，第二电阻的第二端接地。具体的，当PTC单元130正常时，其阻值很小，该小阻值使得负载电路200的第二端对应的检测检测很小，该小检测电压使得光耦U4的光敏二极管两端形成大压差以导通光耦U4，并在光耦U4的开关输出端生成工频信号即对应50Hz左右的交流脉冲信号。控制单元160根据该工频信号判断回路正常。当PTC单元130阻值异常增加时，该大阻值使得负载电路200的第二端对应的检测电压变大，该检测电压变大使得光耦U4的光敏二极管两端的压差变小以无法导通光耦U4，此时光耦U4的输出端由于电阻RF2(对应第二电阻)的拉低输出低电平。控制单元160根据该低电平判断回路异常。可以理解的，由于在开关单元120断开时，负载电路200的第二端的输出直接到检测电阻，此时加在光耦U4光敏二极管两端的压差足够大以导通光耦U4，并在光耦U4的开关输出端生成工频信号即对应50Hz左右的交流脉冲信号。即对应的检测信号生成单元150生成工频信号。如果此时不对开关单元120的状态进行实现判断，此时控制单元160会以为电路回路正常工作中。因此，需要在开关单元120闭合时进行上述的判断过程。同时，其也可以在开关单元120断开时通过接收到的检测信号判断回路交流输入正常。二极管D3(对应第三二极管)保护，防止光耦U4反向击穿。
可选的，开关单元120包括继电器开关和第四二极管，继电器开关的线圈第一端连接第四二极管的阳极和控制单元160，继电器开关的线圈第二端用于输入第二供电电压，且继电器开关的线圈第二端连接第四二极管的阴极，继电器开关的触点第一端连接第二输入端112，继电器开关的触点第二端连接PTC单元130的第二端。具体的，开关单元120可以采用继电器开关和用来保护继电器开关的二极管D4(对应第四二极管)组成。其中，可以设置继电器开关RY1可以为单刀双掷开关，其中常开触点连接至负载电路200对应的工作回路中。
可选的，本发明的负载短路保护电路，还包括放大单元；放大单元的输入端连接控制单元160，放大单元的输出端连接继电器开关的线圈第一端；即，控制单元160输出的控制电平可以通过放大单元进行放大驱动后驱动开关单元120动作。
可选的，第一输入端111连接交流输入的火线输入，第二输入端112用于连接交流输入的零线输入；具体的，可以将负载电路200的第一端与火线输入连接，负载电路200的第二端经串联连接的PTC单元130和开关单元120与零线输入连接。在一些场景中，第一输入端111和第二输入端112也可以互换。
可选的，本发明的负载短路保护电路还告警单元；控制单元160连接告警单元，用于在根据检测信号关断开关单元120的同时生成告警驱动电平以驱动告警单元生成告警信号。具体的，控制单元160在根据检测信号判断负载电路200短路时，其可以控制告警单元生成告警信号。该告警信号可以为声、光、电、文字等等可用于提示的信号。
可选的，控制单元160被配置为初始上电时输出控制电平控制开关单元120为导通状态。具体的，为了不影响负载电路200工作，该负载短路保护电路在上电工作时，其默认输出控制信号控制开关单元120为导通状态。
可选的，控制单元160还被配置为对开关单元120的关断时间进行计时，并在该计时为一预设时长时，输出控制电平控制开关单元120为导通状态。具体的，在一些时候，负载短路可能是短时间的，其在负载电路200下电后可以恢复正常，此时可以带控制单元160控制开关单元120关断后，对开关单元120的关断时间进行计时，当计时满足一个预设值时，可以重新导通开关单元120以对负载电路200进行上电。该保护电路在开关单元120上电时继续进行负载电路200是否短路的检测即对应操作。
可选的，控制单元160还被配置为对开关单元120的关断次数进行计数，并在关断次数大于一预设值时，输出控制电平控制开关单元120为关断状态并结束计时。具体的，在控制单元160对开关单元120的关断以对负载电路200重新上电过程中，一些负载电路200发生的短路并不能消除。此时对开关单元120的关断次数进行计数。当开关单元120关断的次数超过一定次数后，即不再进行上电，一直为维持开关单元120关断。以便人为排除负载短路故障
本发明的一种电子设备，包括如上面任意一项的负载短路保护电路。即，在电子设备中，通过黑上述负载短路保护电路对电子设备的负载电路200即对应工作电路进行短路保护。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种负载短路保护电路，其特征在于，包括：用于连接交流输入的第一输入端和第二输入端，以及PTC单元、开关单元、电压检测单元、检测信号生成单元和控制单元；其中，
所述第一输入端用于连接负载电路的第一端，所述第二输入端经过相互串联连接的所述PTC单元和所述开关单元连接所述负载电路的第二端，且所述第一输入端连接所述交流输入的火线输入，所述第二输入端用于连接所述交流输入的零线输入；
所述电压检测单元连接所述负载电路的第二端，用于获取所述负载电路第二端的检测电压；
所述检测信号生成单元连接所述电压检测单元，用于根据所述检测电压生成检测信号；
所述控制单元连接所述检测信号生成单元和所述开关单元，用于获取所述开关单元的开关状态，并在判定所述开关单元为导通时、根据所述检测信号生成控制电平以维持所述开关单元继续导通或关断所述开关单元；
所述控制单元被配置为初始上电时输出控制电平控制所述开关单元为导通状态。
2.根据权利要求1所述的负载短路保护电路，其特征在于，所述电压检测单元包括检测电阻，所述检测电阻的第一端连接所述负载电路的第二端，所述检测电阻的第二端连接所述检测信号生成单元。
3.根据权利要求2所述的负载短路保护电路，其特征在于，
所述检测信号生成单元包括第一二极管、第二二极管和第一电阻；所述第一二极管的阴极连接所述第一输入端和所述第一电阻的第一端，所述第一二极管的阳极连接所述第二二极管的阴极、所述检测电阻的第二端、所述第一电阻的第二端和所述控制单元，所述第二二极管的阳极接地；或
所述检测信号生成单元包括光耦单元、第三二极管和第二电阻；所述光耦单元的发光单元第一端连接所述检测电阻的第二端和所述第三二极管的阴极，所述光耦单元的发光单元第二端连接所述第一输入端和所述第三二极管的阳极，所述光耦单元的光敏单元第一端用于输入第一供电电压，所述光耦单元的光敏单元第二端连接所述第二电阻的第一端和所述控制单元，所述第二电阻的第二端接地。
4.根据权利要求1所述的负载短路保护电路，其特征在于，所述开关单元包括继电器开关和第四二极管，
所述继电器开关的线圈第一端连接所述第四二极管的阳极和所述控制单元，所述继电器开关的线圈第二端用于输入第二供电电压，且所述继电器开关的线圈第二端连接所述第四二极管的阴极，所述继电器开关的触点第一端连接所述第二输入端，所述继电器开关的触点第二端连接所述PTC单元的第二端。
5.根据权利要求4所述的负载短路保护电路，其特征在于，还包括放大单元；
所述放大单元的输入端连接所述控制单元，所述放大单元的输出端连接所述继电器开关的线圈第一端。
6.根据权利要求1所述的负载短路保护电路，其特征在于，
所述负载短路保护电路还告警单元；所述控制单元连接所述告警单元，用于在根据所述检测信号关断所述开关单元的同时生成告警驱动电平以驱动所述告警单元生成告警信号。
7.根据权利要求1所述的负载短路保护电路，其特征在于，
所述控制单元还被配置为对所述开关单元的关断时间进行计时，并在该计时为一预设时长时，输出控制电平控制所述开关单元为导通状态。
8.根据权利要求7所述的负载短路保护电路，其特征在于，
所述控制单元还被配置为对所述开关单元的关断次数进行计数，并在所述关断次数大于一预设值时，输出控制电平控制所述开关单元为关断状态并结束计时。
9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的负载短路保护电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |