CN205583672U - 一种保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种保护电路，保护电路包括：采样电路、延时电路和锁定电路；采样电路分别连接开关管的输出端和负载的输入端，负载的输出端与电池模组的负极连接，电池模组的正极与开关管的输入端连接；采样电路的输出端与延时电路的输入端连接；延时电路与锁定电路的输入端连接；锁定电路的输出端与开关管的输入端连接。本实用新型用以解决现有技术中由于无法区分短路和电流脉冲而进行短路处理，导致的用电设备不能正常工作的问题。

Description

一种保护电路

【技术领域】

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种保护电路。

【背景技术】

随着新能源领域的迅速发展，锂电池在各个领域得到广泛的应用，锂电池的安全问题尤为重要。目前，在各类锂电池的安全问题中，电池短路问题是发生频率最高，造成影响最严重的问题之一。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有技术中，短路保护装置的作用机制都是当电流达到一定值时切断电路，然而，短路保护装置无法区分电路具体是发生了短路还是浪涌等引起的电流脉冲，因此，只要发现电流达到了一定的阈值，就会当做短路处理，进行切断电路的操作，导致用电设备不能正常工作。

【实用新型内容】

本实用新型的目的之一在于提供一种保护电路，用以解决现有技术中由于无法区分短路和电流脉冲而进行短路处理，导致的用电设备不能正常工作的问题，保证电路能够准确对浪涌等引起的电流脉冲与短路造成的大电流进行区分，保障用电设备能够正常工作。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案实现：

一种保护电路，包括：采样电路、延时电路和锁定电路；

所述采样电路分别连接开关管的输出端和负载的输入端，所述负载的输出端与电池模组的负极连接，所述电池模组的正极与所述开关管的输入端连接；

所述采样电路的输出端与所述延时电路的输入端连接；

所述延时电路的输出端与所述锁定电路的输入端连接；

所述锁定电路的输出端与所述开关管的输入端连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述采样电路包括分流器、运算放大电路和比较电路；

所述开关管的输出端连接所述分流器的输入端，所述分流器的输出端连接所述负载的输入端，所述分流器的输出端还连接所述运算放大电路的反相输入端，所述分流器的输入端还连接所述运算放大电路的正相输入端；

所述运算放大电路的输出端连接所述比较电路的输入端；

所述比较电路的输出端连接所述延时电路的输入端。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述运算放大电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述运算放大器的反相输入端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述分流器的输出端，所述运算放大器的正相输入端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述分流器的输入端，所述运算放大器的反相输入端还连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述运算放大器的输出端；

所述运算放大器连接电源并接地。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述比较电路包括比较器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容；

所述比较器的反相输入端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接所述运算放大电路的输出端，所述比较器的反相输入端还连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地；

所述比较器的正相输入端连接所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端连接所述第四电阻的一端和所述第五电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接电源，所述第五电阻的另一端接地；

所述比较器连接电源并接地。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述延时电路包括第八电阻和第二电容；

所述第八电阻的一端连接所述采样电路的输出端，所述第八电阻的另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地，所述第八电阻的另一端还连接所述锁定电路的输入端。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述锁定电路包括第九电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；

所述延时电路的输出端连接所述第三二极管的集电极，所述第三二极管的集电极通过所述第九电阻连接所述第一二极管的集电极和所述第二二极管的基极，所述第一二极管的射极和所述第二二极管的射极连接电源，所述第二二极管的集电极连接所述第三二极管的基极和所述第四二极管的基极，所述第三二极管的射极和所述第四二极管的射极接地；

所述第一二极管的基极为恢复信号输入端；

所述第四二极管的集电极连接所述开关管，所述第四二极管的集电极为保护信号输出端。

本实用新型中的一个技术方案具有如下有益效果：

本实用新型提供了一种保护电路中包括采样电路、延时电路和锁定电路，采样电路可以从由电池模组、开关管和负载组成的电路中获取到电流信号，并对采集到的电路信号放大，进而将放大后的电流信号的电压与预设的参考电压进行比较，向延时电路输出相应的电平信号，经延时电路可以减缓采样电路输出的电平信号的电平变化，若是发生浪涌等引起的电流脉冲，经过延时短路后，其电平信号会缓慢下降，未达到低电压电平时，电流脉冲结束，电平信号随即上升，所以不导通锁定电路，因此能够保持电路的正常运行；若电路发生了短路，电压持续下降，使得锁定电路导通，从而可以将电路进行锁定，以保护用电设备的安全。因此，本实用新型能够正确识别电流脉冲和短路，并根据识别结果进行相应的处理，避免了用电设备由于受到外界影响而出现的误操作，提高了用电设备的工作稳定性，保障了用电设备的正常工作，解决了现有技术中由于无法区分短路和电流脉冲而进行短路处理，导致的用电设备不能正常工作的问题。并且，本实用新型请求保护的保护电路结构简单，制作成本低，可适用于不同工况下的电路保护，效果明显，便于使用和更改，具有较强的可推广性、扩展性和灵活性。

【附图说明】

图1是本实用新型所提供的保护电路的实施例一的示意图；

图2是本实用新型所提供的保护电路的实施例二的示意图；

图3是本实用新型所提供的保护电路的实施例三的示意图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本实用新型实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述电阻和电容，但这些电阻和电容不应限于这些术语。这些术语仅用来将电阻和电容彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一电阻也可以被称为第二电阻，类似地，第二电阻也可以被称为第一电阻。又例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一电容也可以被称为第二电容，类似地，第二电容也可以被称为第一电容。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

请参考图1，其为本本实用新型所提供的保护电路的实施例一的示意图，如图1所示，本实用新型提供了一种保护电路，包括：采样电路、延时电路和锁定电路；

采样电路分别连接开关管的输出端和负载的输入端，负载的输出端与电池模组的负极连接，电池模组的正极与开关管的输入端连接；

采样电路的输出端与延时电路的输入端连接；

延时电路的输出端与锁定电路的输入端连接；

锁定电路的输出端与开关管的输入端连接。

请参考图2，其为本本实用新型所提供的保护电路的实施例二的示意图，如图2所示，本实用新型中的采样电路包括分流器、运算放大电路和比较电路；

开关管的输出端连接分流器的输入端，分流器的输出端连接负载的输入端，分流器的输出端还连接运算放大电路的反相输入端，分流器的输入端还连接运算放大电路的正相输入端；

运算放大电路的输出端连接比较电路的输入端；

比较电路的输出端连接延时电路的输入端。

请参考图3，其为本实用新型所提供的保护电路的实施例三的示意图。

如图3所示，采样电路中的分流器U1用以将流经分流器U1的电流信号转换成电压信号，将得到的电压信号输送给运算放大电路。

如图3所示，采样电路中的运算放大电路由运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3组成，运算放大器U2的反相输入端连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接分流器U1的输出端，运算放大器U2的正相输入端连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接分流器U1的输入端，运算放大器U2的反相输入端还连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端还连接运算放大器U2的输出端；运算放大器U2连接电源VDD并接地VSS。

具体的，本实用新型中，从分流器U1输送来的电压信号，通过运算放大器U2实现输入信号的放大，运算放大电路的输出端连接比较电路。

如图3所示，采样电路中的比较电路由比较器U3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容U1组成，比较器U3的反相输入端连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接运算放大器U2的输出端，比较器U3的反相输入端还连接第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接地VSS；比较器U3的正相输入端连接第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端连接第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端，第四电阻R4的另一端连接电源VDD，第五电阻R5的另一端接地VSS；比较器U3连接电源VDD并接地VSS。

具体的，本实用新型中，运算放大电路输送的放大后的电压信号，在比较器U3中与预设的参考电压(Voltage Reference，VREF)进行比较，最后输出与比较结果对应的高电平或者低电平。本实用新型中，比较器U3中的VREF可以通过第四电阻R4、第五电阻R5和第七电阻R7进行预设，然后通过R7向连接的比较器U3的正相输入端输入VREF，比较器U3的反相输入端输入的是经过分流器U1和运算放大器U2处理过的电压信号，比较器U3将该电压信号与VREF进行比较，从比较器U3的输出端输出与比较结果对应的高电平或者低电平。

例如，若比较器U3的反相输入端输入的电压信号，小于比较器U3的正相输入端输入的VREF，则比较器U3的输出端输出高电平；若比较器U3的反相输入端输入的电压信号，大于或等于比较器U3的正相输入端输入的VREF，则比较器U3的输出端输出低电平。

在一个具体的实现过程中，当电路正常工作时，流经分流器U1的电流较小，分流器U1的两端电压也较小，经过运算放大器U2的反相放大后，运算放大器U2的输出端输出的电压较低，小于比较器U3正相输入端输入的VREF，因此，比较器U3的输出端会输出高电平。

在一个具体的实现过程中，当电路由于浪涌等原因造成电流脉冲时，流经分流器U1的电流出现暂时增高，分流器U1的两端电压也暂时增大，经过运算放大器U2的反相放大后，运算放大器U2的输出端输出的电压暂时增大，大于比较器U3正相输入端输入的VREF，比较器U3的输出端会输出低电平；可以理解的是，电路由于浪涌等原因造成的电流脉冲时间较短，当电流脉冲结束，流经分流器U1的电流变小，分流器U1的两端电压也变小，经过运算放大器U2的反相放大后，运算放大器U2的输出端输出的电压变低，小于比较器U3正相输入端输入的VREF，比较器U3的输出端此时输出悬浮电平，即保持电流脉冲结束时输出的电平不变。

在一个具体的实现过程中，当电路发生短路时，流经分流器U1的电流增高，分流器U1的两端电压也增大，经过运算放大器U2的反相放大后，运算放大器U2的输出端输出的电压增大，大于比较器U3正相输入端输入的VREF，因此，比较器U3的输出端会输出低电平。

可以理解的是，本实用新型中的采样电路，通过将分流器采集到的电流信号转换为电压信号，并经过运算放大电路的放大，进而在比较器中与VREF进行比较，增大了检测的准确性。

如图3所示，本实用新型中的延时电路由第八电阻R8和第二电容C2组成，第八电阻R8的一端连接比较器U3的输出端，第八电阻R8的另一端连接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接地VSS，第八电阻R8的另一端还连接锁定电路的输入端，即图3中所示的第九电阻R9的一端。

如图3所示，本实用新型中的锁定电路由第九电阻R9、第一二极管Q1、第二二极管Q2、第三二极管Q3、第四二极管Q4组成，延时电路的输出端连接第三二极管Q3的集电极，第三二极管Q3的集电极通过第九电阻R9连接第一二极管Q1的集电极和第二二极管Q2的基极，第一二极管Q1的射极和第二二极管Q2的射极连接电源，第二二极管Q2的集电极连接第三二极管Q3的基极和第四二极管Q4的基极，第三二极管Q3的射极和第四二极管Q4的射极接地；第一二极管Q1的基极为恢复信号输入端a；第四二极管Q4的集电极连接开关管，第四二极管Q4的集电极为保护信号输出端b。

例如，本实用新型中，第一二极管Q1和第二二极管Q2均可以为PNP型二极管，第三二极管Q3和第四二极管Q4均可以为NPN型二极管。

具体的，比较器U3输出端输出的高电平或者低电平，通过第八电阻R8，与第二电容C2相连。如图3所示，第二电容C2的一端接地VSS，另一端可以通过第九电阻R9连接第一二极管Q1的集电极，而第一二极管Q1的射极连接电源，因此，电源VSS可以通过第一二极管Q1和第九电阻R9为第二电容C2充电。

在一个具体的实现过程中，当电路正常工作时，比较器U3的输出端会输出高电平。此时，第二电容C2也是高电平，第二电容C2不进行放电。因此，第二电容C2两端的电压未达到第二二极管Q2的导通条件，第二二极管Q2不导通，所以第二二极管Q2的集电极输出低电平，所以第三二极管Q3和第四二极管Q4也不导通，Q4集电极输出高电平，不会发出短路保护信号。

在一个具体的实现过程中，当电路由于浪涌等原因造成电流脉冲时，比较器U3的输出端会输出低电平，但是，由于延时电路中第二电容C2两端的电压不能突变，因此，第二电容C2会通过第八电阻R8进行缓慢放电，以抬升比较器U3输出端的电压。可以理解的是，电路由于浪涌等原因造成的电流脉冲时间较短，当电流脉冲结束，比较器U3的输出端输出悬浮电平，延时电路中第二电容C2持续对第八电阻R8进行缓慢放电，以使得比较器U3的输出端恢复为高电平。而第二电容C2由于对第八电阻R8进行了缓慢放电，第二电容C2的两端电压降低，第二电容C2两端的电压未达到第二二极管Q2的导通条件，第二二极管Q2不导通，所以第二二极管Q2的集电极输出低电平，因此第三二极管Q3和第四二极管Q4也不导通，Q4集电极输出高电平，不会发出短路保护信号。

在一个具体的实现过程中，当电路发生短路时，比较器U3的输出端会输出低电平，此时，由于延时电路中第二电容C2两端的电压不能突变，因此，第二电容C2会通过第八电阻R8进行缓慢放电，以抬升比较器U3输出端的电压。此时，电路处于短路状态，比较器U3输出端的输出的低电平不会发生变化，所以比较器U3会持续输出低电平，而第二电容C2会持续放电，第二电容C2两端的电压持续下降，当达到第二二极管Q2的导通条件，会使得锁定电路导通。当锁定电路中的第二二极管Q2导通，第二二极管Q2的集电极电平升高，使得第三二极管Q3和第四二极管Q4也同时导通。此时，第四二极管Q4的集电极电平会被拉低，就会向开关管发出短路保护信号；同时，第三二极管Q3的集电极电平也被拉低，使得锁定电路也被锁定。

本实用新型中，当保护电路通过第四二极管Q4的集电极发送短路保护信号给开关管时，开关管可以自动将电路断开，以保证电池模组、负载的安全，同时保护电路中的锁定电路也会被锁定。

具体的，本实用新型中，第一二极管Q1的基极可以作为恢复信号输入端，当电路故障解除，电路正常运行时，可以通过第一二极管Q1的基极发送短路恢复信号，以解除锁定电路的锁定状态。

本实用新型中的一个技术方案具有如下有益效果：

本实用新型提供了一种保护电路中包括采样电路、延时电路和锁定电路，采样电路可以从由电池模组、开关管和负载组成的电路中获取到电流信号，并对采集到的电路信号放大，进而将放大后的电流信号的电压与预设的参考电压进行比较，向延时电路输出相应的电平信号，经延时电路可以减缓采样电路输出的电平信号的电平变化，若是发生浪涌等引起的电流脉冲，经过延时短路后，其电平信号会缓慢下降，未达到低电压电平时，电流脉冲结束，电平信号随即上升，所以不导通锁定电路，因此能够保持电路的正常运行；若电路发生了短路，电压持续下降，使得锁定电路导通，从而可以将电路进行锁定，以保护用电设备的安全。因此，本实用新型能够正确识别电流脉冲和短路，并根据识别结果进行相应的处理，避免了用电设备由于受到外界影响而出现的误操作，提高了用电设备的工作稳定性，保障了用电设备的正常工作，解决了现有技术中由于无法区分短路和电流脉冲而进行短路处理，导致的用电设备不能正常工作的问题。并且，本实用新型请求保护的保护电路结构简单，制作成本低，可适用于不同工况下的电路保护，效果明显，便于使用和更改，具有较强的可推广性、扩展性和灵活性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：采样电路、延时电路和锁定电路；

所述采样电路分别连接开关管的输出端和负载的输入端，所述负载的输出端与电池模组的负极连接，所述电池模组的正极与所述开关管的输入端连接；

所述采样电路的输出端与所述延时电路的输入端连接；

所述延时电路的输出端与所述锁定电路的输入端连接；

所述锁定电路的输出端与所述开关管的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述采样电路包括分流器、运算放大电路和比较电路；

所述开关管的输出端连接所述分流器的输入端，所述分流器的输出端连接所述负载的输入端，所述分流器的输出端还连接所述运算放大电路的反相输入端，所述分流器的输入端还连接所述运算放大电路的正相输入端；

所述运算放大电路的输出端连接所述比较电路的输入端；

所述比较电路的输出端连接所述延时电路的输入端。

3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述运算放大电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述运算放大器的反相输入端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述分流器的输出端，所述运算放大器的正相输入端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述分流器的输入端，所述运算放大器的反相输入端还连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述运算放大器的输出端；

所述运算放大器连接电源并接地。

4.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述比较电路包括比较器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容；

所述比较器的反相输入端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接所述运算放大电路的输出端，所述比较器的反相输入端还连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地；

所述比较器的正相输入端连接所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端连接所述第四电阻的一端和所述第五电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接电源，所述第五电阻的另一端接地；

所述比较器连接电源并接地。

5.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述延时电路包括第八电阻和第二电容；

所述第八电阻的一端连接所述采样电路的输出端，所述第八电阻的另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地，所述第八电阻的另一端还连接所述锁定电路的输入端。

6.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述锁定电路包括第九电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；

所述延时电路的输出端连接所述第三二极管的集电极，所述第三二极管的集电极通过所述第九电阻连接所述第一二极管的集电极和所述第二二极管的基极，所述第一二极管的射极和所述第二二极管的射极连接电源，所述第二二极管的集电极连接所述第三二极管的基极和所述第四二极管的基极，所述第三二极管的射极和所述第四二极管的射极接地；

所述第一二极管的基极为恢复信号输入端；

所述第四二极管的集电极连接所述开关管，所述第四二极管的集电极为保护信号输出端。