CN210111581U - 保护电路 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种保护电路，包括：保护开关、开关控制单元、电流采样单元、分压单元、比较单元；其中，保护开关与电流采样单元依次串联在供电电源与负载电路之间；比较单元分别与电流采样单元和分压单元相连，用于将分压单元输入的采样电压与所述比较单元中的第一基准值进行比较，并将电流采样单元输入的采样电流与比较单元中的第二基准值进行比较，将比较所得的第一比较结果以二进制信号的形式输出至开关控制单元；开关控制单元用于根据第一比较结果控制保护开关的通断。能够对与供电电源相连接的充电电路中的电压、电流进行监控，在该充电电路中的电压或电流出现异常时及时断开充电电路，从而起到防止充电设备损坏的作用。

Description

保护电路

技术领域

本公开涉及电子领域，具体地，涉及一种保护电路。

背景技术

当前无人机行业发展迅速，由于大多数无人机都需要外接电源进行充电，用于连接外接供电电源的充电电路的安全问题就越来越重要，目前比较常见的电路问题通常有插电时发生打火花的现象，充电时电压电流不稳定损坏充电设备的情况，以及供电电源反接的情况。现有技术中，针对打火花的现象会使用简单的阻容器件，但这种解决办法不能从根本上避免以上问题的发生。例如目前常用的防打火电路较多的都是采用阻容模拟电路，利用电容的充放电特性来消除打火花现象。这种电路在一定程度上可以解决打火花的问题，但适用普遍性较低，需要根据一些电池的容量，输出电压大小调整阻容参数等，比较繁琐。另外体积较大，为用户的使用增加一定的不便。更没有防过压、防欠压、防过流、防反接等多种其他的保护功能，实用性不高。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种保护电路，能够对与供电电源相连接的充电电路中的电压、电流进行监控，在该充电电路中的电压或电流出现异常时及时断开充电设备与供电电源之间的连接，从而起到对充电设备进行保护，防止充电设备损坏的作用。

为了实现上述目的，本公开提供一种保护电路，所述保护电路包括：

保护开关、开关控制单元、电流采样单元、分压单元、比较单元；

其中，所述保护开关与所述电流采样单元依次串联在供电电源与负载电路之间；

所述比较单元分别与所述电流采样单元和所述分压单元相连，用于将所述分压单元输入的采样电压与所述比较单元中的第一基准值进行比较，并将所述电流采样单元输入的采样电流与所述比较单元中的第二基准值进行比较，将比较所得的第一比较结果以二进制信号的形式输出至开关控制单元，其中，所述第一比较结果用于指示所述采样电压和所述采样电流是否处于正常状态；

所述开关控制单元用于根据所述第一比较结果控制所述保护开关的通断。

可选地，所述保护电路还包括延时单元，通过所述比较单元和所述分压单元与所述供电电源相连接，用于在所述供电电源开始供电之后，延长预设时间向所述比较单元输入预设信号，其中，所述预设信号为二进制信号；

所述比较单元还用于将所述延时单元输入的信号与所述比较单元中的第三基准值进行比较，并将比较所得的第二比较结果以二进制信号的形式输出至所述开关控制单元，其中，所述第二比较结果用于指示所述延时单元是否向所述比较单元输入了所述预设信号；

所述开关控制单元还用于根据所述第二比较结果控制所述保护开关的通断。

可选地，所述比较单元包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端，还包括过压比较器、欠压比较器、电流比较器和预设信号比较器；

其中，所述分压单元通过所述第一输入端和所述第二输入端分别与所述过压比较器和所述欠压比较器相连，所述电流采样单元通过所述第三输入端与所述电流比较器相连，所述延时单元通过所述第四输入端与所述预设信号比较器相连。

可选地，所述分压单元包括电阻R2和电阻R3，

所述电阻R2的一端连接于所述第一输入端和所述供电电源之间的回路上，另一端接地；

所述电阻R3的一端连接于所述第二输入端和所述供电电源之间的回路上，另一端接地。

可选地，分压单元还包括电阻R1，所述电阻R1的一端连接于所述供电电源，另一端连接于所述电阻R2和所述电阻R3。

可选地，所述电流采样单元包括电阻R4。

可选地，所述电流采样单元包括电流传感器。

可选地，所述延时单元包括电容C1，其中，所述电容C1的一端连接于所述比较单元，另一端接地。

可选地，所述保护开关为电子开关。

可选地，所述保护开关为晶体管开关。

通过上述技术方案，能够对与供电电源相连接的充电电路中的电压、电流进行监控，在该充电电路中的电压或电流出现异常时及时断开充电设备与充电电源之间的连接，从而起到对充电设备进行保护，防止充电设备损坏的作用。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种保护电路的电路框图。

图2是根据本公开一示例性实施例示出的又一保护电路的电路框图。

图3是根据本公开一示例性实施例示出的又一保护电路的电路图。

附图标记说明

100保护电路 200供电电源

300负载电路 1保护开关

2开关控制单元 3电流采样单元

4分压单元 5比较单元

6延时单元 501过压比较器

502欠压比较器 503过流比较器

504预设信号比较器

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种保护电路100的电路框图。如图1所示，所述保护电路100包括：保护开关1、开关控制单元2、电流采样单元3、分压单元4、比较单元5；其中，所述保护开关1与所述电流采样单元3依次串联在供电电源200与负载电路300之间；所述比较单元5分别与所述电流采样单元3和所述分压单元4相连，用于将所述分压单元4输入的采样电压与所述比较单元5中的第一基准值进行比较，并将所述电流采样单元3输入的采样电流与所述比较单元5中的第二基准值进行比较，将比较所得的第一比较结果以二进制信号的形式输出至开关控制单元2，其中，所述第一比较结果用于指示所述采样电压和所述采样电流是否处于正常状态；所述开关控制单元2用于根据所述第一比较结果控制所述保护开关1的通断。

所述保护开关1为电子开关，例如可以为晶体管开关，通过开关控制单元2发送的二进制信号来进行导通或断开的开关切换，可以是在接收到开关控制单元2发送的高电平信号时导通，也可以是在接收到开关控制单元2发送的低电平信号时导通，在本公开优选为接收到开关控制单元2发送的低电平信号时导通，其中所述晶体管开关优选为规格在100V/90A以内的N型晶体管，例如，AOT2918L，BSC060N10NS3，BSC070N10NS3G等型号的晶体管等。

所述比较单元5能够通过内置的第一基准值和第二基准值，来分别对充电电路中的电压和电流进行是否异常的比较，并将比较结果通过二进制信号的形式输出给开关控制单元2。其中，所述二进制信号的个数可以根据该比较单元5中实际比较器的个数来确定，例如，若该比较单元5中为电压设置一个过压比较器，为电流设置一个过流比较器，则该比较单元5输出给开关控制单元2的比较结果就可以为两个分别代表是否过压和是否过流的二进制信号，如果该比较单元5中还为电压设置一个欠压比较器，则该比较单元5输出给开关控制单元2的比较结果就可以为三个分别代表是否过压、是否过流以及是否欠压的二进制信号。另外，发送给开关控制单元2的比较结果中是以高电平表示异常，还是以低电平表示异常可以根据实际电路中例如比较器的连接方式来确定，例如，当所述分压单元4和所述电流采样单元3的信号输入都接在该比较器的负向端时，输出的比较结果中时以低电平表示异常，以高电平表示正常。

所述开关控制单元2在接收到比较单元5输出的比较结果之后就能够根据预设的第一判断逻辑来判断是否需要导通或断开该保护开关1，所述第一判断逻辑可以为在出现异常时断开该保护开关1，在一切正常时导通该保护开关1。

所述电流采样单元3可以为例如采样电阻。

通过上述技术方案，该比较单元5能够对与供电电源200相连接的充电电路中的电压、电流进行监控，开关控制单元2能够根据比较单元5输出的比较结果，在该充电电路中的电压或电流出现异常时及时断开充电电路，从而起到对充电设备进行保护，防止充电设备损坏的作用。

图2是根据本公开一示例性实施例示出的又一保护电路100的电路框图。如图2所示，所述保护电路100还包括延时单元6，通过所述比较单元5和所述分压单元4与所述供电电源200相连接，用于在所述供电电源200开始供电之后，延长预设时间向所述比较单元5输入预设信号，其中，所述预设信号为二进制信号；所述比较单元5还用于将所述延时单元6输入的信号与所述比较单元5中的第三基准值进行比较，并将比较所得的第二比较结果以二进制信号的形式输出至所述开关控制单元2，其中，所述第二比较结果用于指示所述延时单元6是否向所述比较单元5输入了所述预设信号；所述开关控制单元2还用于根据所述第二比较结果控制所述保护开关1的通断。

所述预设信号可以是例如二进制信号中的高电平信号。所述延时单元6在供电电源200和所述负载电路300接通时，向所述比较单元5输入的可以是低电平信号，在接通该供电电源200一段所述预设时间之后才向所述比较单元5输入该预设信号，即高电平信号。所述比较单元5中可以设置一个预设信号比较器，其输入端与所述延时单元6相连，用于根据内置的第三基准值来比较所述延时单元6的输入信号是否是该预设信号。其中比较结果具体是以高电平表示该延时单元6的输入信号是该预设信号，还是低电平表示该延时单元6的输入信号是该预设信号，具体可以根据该延时单元6与所述比较单元5中的例如所述预设信号比较器的连接方式来确定。

所述开关控制单元2在接收到比较单元5输出的用于指示所述延时单元6是否向所述比较单元5输入了所述预设信号的比较结果之后，可以通过预设的第二判断逻辑来确定是否需要导通或断开所述保护开关1。所述第二判断逻辑可以为当所述延时单元6向所述比较单元5输入了所述预设信号之后导通所述保护开关1，在所述延时单元6没有向所述比较单元5输入所示预设信号时，断开所述保护开关1。

通过上述技术方案，所述延时单元6能够在接通所述供电电源200之后，延时预设时间向所述比较单元5输入预设信号，在所述比较单元5判断所述延时单元6没有输入预设信号时，向所述开关控制单元2输出的信号可以使所述开关控制单元2控制所述保护开关1断开，这样，就能够实现在接通所述供电电源200之后，所述负载电路300不会立即通电，而是会延迟一段预设时间，从而避开了上电瞬间大电流的泄放时间，避免了接通供电电源200时可能出现的打火现象。

图3是根据本公开一示例性实施例示出的又一保护电路100的电路图。如图3所示，所述比较单元5包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端，还包括过压比较器501、欠压比较器502、电流比较器503和预设信号比较器504；其中，所述分压单元4通过所述第一输入端和所述第二输入端分别与所述过压比较器501和所述欠压比较器502相连，所述电流采样单元3通过所述第三输入端与所述电流比较器503相连，所述延时单元6通过所述第四输入端与所述预设信号比较器504相连。图中所示的VCC用于为该比较单元5提供的第一基准值、第二基准值和第三基准值，该VCC的电压可以设置为例如1.275V。

另外，图3中所示的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端都与比较单元5中的各个比较器的负向端，这仅仅只是一种示例，在实际情况中，该比较单元5中的比较器的连接方式可以根据实际情况进行改变，只要能完成对电流、电压进行比较的功能即可，开关控制单元2中的判断逻辑也可以根据该比较单元5中的比较器的连接方式进行调整。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，所述分压单元4包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2的一端连接于所述第一输入端和所述供电电源200之间的回路上，另一端接地；所述电阻R2的一端连接于所述第二输入端和所述供电电源200之间的回路上，另一端接地。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，分压单元4还包括电阻R1，所述电阻R1的一端连接于所述供电电源200，另一端连接于所述电阻R2和所述电阻R3。

上述分压单元4中的电阻R1，电阻R2，电阻R3的阻值可以根据供电电源200和/或该比较单元5中的第一基准值和第二基准值的大小进行设定，例如，当为所述比较单元5提供所述第一基准值和所述第二基准值的电源电压为1.275V时，电阻R1可以为105KΩ，电阻R2可以为23.2KΩ，电阻R3可以为2.26KΩ。其中，所述电阻R1，电阻R2，和电阻R2还可以为可变电阻。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，所述电流采样单元3包括电阻R4。该电阻R4的阻值也可以根据实际情况进行选择，例如，可以为10mΩ。

在一种可能的实施方式中，所述电流采样单元3可以包括电流传感器(未示出)。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，所述延时单元6包括电容C1，其中，所述电容C1的一端连接于所述比较单元5，另一端接地。其中，该延时单元6在该供电电源200接通之后能够推迟向比较单元5输入预设信号的时间可以根据该电容的容值大小来确定，例如，当该电容为1μF时，该预设时间可以为1秒。

通过上述的技术方案，该保护电路100能够具备较大的电压匹配范围，基本适用无人机行业所有电池电压范围，并具备完善的输入、输出过压过流及反接保护等功能，且体积较小，可移植性高。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：

保护开关、开关控制单元、电流采样单元、分压单元、比较单元；

其中，所述保护开关与所述电流采样单元依次串联在供电电源与负载电路之间；

所述比较单元分别与所述电流采样单元和所述分压单元相连，用于将所述分压单元输入的采样电压与所述比较单元中的第一基准值进行比较，并将所述电流采样单元输入的采样电流与所述比较单元中的第二基准值进行比较，将比较所得的第一比较结果以二进制信号的形式输出至开关控制单元，其中，所述第一比较结果用于指示所述采样电压和所述采样电流是否处于正常状态；

所述开关控制单元用于根据所述第一比较结果控制所述保护开关的通断。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括延时单元，通过所述比较单元和所述分压单元与所述供电电源相连接，用于在所述供电电源开始供电之后，延长预设时间向所述比较单元输入预设信号，其中，所述预设信号为二进制信号；

所述比较单元还用于将所述延时单元输入的信号与所述比较单元中的第三基准值进行比较，并将比较所得的第二比较结果以二进制信号的形式输出至所述开关控制单元，其中，所述第二比较结果用于指示所述延时单元是否向所述比较单元输入了所述预设信号；

所述开关控制单元还用于根据所述第二比较结果控制所述保护开关的通断。

3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述比较单元包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端，还包括过压比较器、欠压比较器、电流比较器和预设信号比较器；

其中，所述分压单元通过所述第一输入端和所述第二输入端分别与所述过压比较器和所述欠压比较器相连，所述电流采样单元通过所述第三输入端与所述电流比较器相连，所述延时单元通过所述第四输入端与所述预设信号比较器相连。

4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述分压单元包括电阻R2和电阻R3，

所述电阻R2的一端连接于所述第一输入端和所述供电电源之间的回路上，另一端接地；

所述电阻R3的一端连接于所述第二输入端和所述供电电源之间的回路上，另一端接地。

5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，分压单元还包括电阻R1，所述电阻R1的一端连接于所述供电电源，另一端连接于所述电阻R2和所述电阻R3。

6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的保护电路，其特征在于，所述电流采样单元包括电阻R4。

7.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的保护电路，其特征在于，所述电流采样单元包括电流传感器。

8.根据权利要求2-5中任一权利要求所述的保护电路，其特征在于，所述延时单元包括电容C1，其中，所述电容C1的一端连接于所述比较单元，另一端接地。

9.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的保护电路，其特征在于，所述保护开关为电子开关。

10.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的保护电路，其特征在于，所述保护开关为晶体管开关。

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