CN221227136U - 一种限流式防短路模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种限流式防短路模块。该防短路模块包括设置在同一电路板上的单片机U1、负载短路及过流检测电路和外部对接模块；所述负载短路及过流检测电路的输出端与单片机U1的第八端口电性连接，所述单片机U1的第一端口和第三端口均通过电阻R3与电路板的第四引脚电性连接，所述外部对接模块的输入端与电路板的第四引脚电性连接。本申请提供的限流式防短路模块，是将防短路保护电路中的核心部分模块化；该防短路模块能够封装成一个整体的元器件，便于没有防短路核心技术的技术人员开发，用户在该模块***搭建常用的元器件就可以实现对负载电路防短路以及限流的功能，没有太多技术的一般的电路爱好者都可以做到。

Description

一种限流式防短路模块

技术领域

本申请涉及电路保护技术领域，具体涉及一种限流式防短路模块。

背景技术

随着科学的进步以及人们生活水平的提高，电气设备在生产和生活中充当着越来越重要的角色。在电气设备的使用过程中，电气设备发生短路造成设备损毁甚至引发火灾的事故时有发生，对财产和人身安全都造成极大的危害。因此，为了保证电气设备的安全运行，在电气设备中设置防短路保护电路是很有必要的。

目前市场上已有一些防短路电路，例如中国专利文献CN113054618A中所公开的一种实时防短路电路，该实时防短路电路与接口和负载连接，其包括：电源转换模块，与接口连接，用于接收接口输入的电源电压，并对电源电压进行电压转换；开关模块，设于电源转换模块和负载之间，用于控制电源转换模块和负载之间的连接状态；电流采样模块，设于电源转换模块和开关模块之间，用于对负载回路的电流进行采样，并生成电流采样信号；比较模块，与电流采样模块和开关模块连接，用于接收电流采样信号，并在电流采样信号的电压大于电流阈值信号时生成过流控制信号，以控制开关模块关断。再例如中国专利文献CN216215867U中所公开的一种防短路电路，其包括MOS开关电路和限流电路；MOS开关电路与限流电路串联后用于接入负载电路；保护开关电路，保护开关电路与限流电路并联，保护开关电路用于在MOS开关电路开启第一预设时间后打开；电流传感器，电流传感器设置于MOS开关电路和限流电路之间，电流传感器用于测试流经载电路的电流。

然而，发明人认识到，在上述这些现有的防短路保护电路中，各个模块的位置并没有限定为设置在一起，因此这些现有的防短路保护电路不能方便地封装成一个整体的独立元器件，从而使得这些现有的防短路保护电路往往不利于技术人员开发。

实用新型内容

为此，本申请提供一种限流式防短路模块，以解决现有防短路保护电路不利于技术人员开发的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种限流式防短路模块，包括设置在同一电路板上的单片机U1、负载短路及过流检测电路和外部对接模块；所述负载短路及过流检测电路的输出端与单片机U1的第八端口电性连接，所述单片机U1的第一端口和第三端口均通过电阻R3与电路板的第四引脚电性连接，所述外部对接模块的输入端与电路板的第四引脚电性连接；

所述负载短路及过流检测电路用于实时检测负载电路是否存在短路或过流故障，当检测到负载电路存在短路或过流故障时，单片机U1的第八端口由高电平变为低电平，并且单片机U1控制单片机U1的第一端口和第三端口由高电平变为低电平，该低电平经电路板的第四引脚发送至外部对接模块的输入端；外部对接模块的输入端为低电平时，外部对接模块断开对负载电路的电源输出；

所述单片机U1的型号为STC8F1K08。

优选地，所述负载短路及过流检测电路包括三极管Q3、三极管Q4、电容C2、电容C3、电阻R5和电阻R6，所述三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极均与电路板的第一/第十二引脚电性连接，三极管Q3的发射极还通过电容C2与三极管Q3的基极电性连接，三极管Q4的发射极还通过电容C3与三极管Q4的基极电性连接；所述三极管Q3的集电极和三极管Q4的集电极均与单片机U1的第八端口电性连接；所述三极管Q3的基极通过电阻R6与电路板的第二/第十一引脚电性连接，三极管Q3的基极还与电路板的第七引脚电性连接；所述三极管Q4的基极通过电阻R5与电路板的第二/第十一引脚电性连接，三极管Q4的基极还与电路板的第五引脚电性连接；所述电路板的第二引脚和第十一引脚均为电源引脚，所述电路板的第一引脚和第十二引脚均为公共地引脚。

进一步优选地，所述外部对接模块包括电源通断控制电路和第一通断状态显示电路；其中：

所述电源通断控制电路包括金氧半场效晶体管U4、金氧半场效晶体管U5、二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R4和电阻R7；所述金氧半场效晶体管U4的源极和金氧半场效晶体管U5的源极均与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U4的栅极和金氧半场效晶体管U5的栅极均与电路板的第四引脚电性连接，所述金氧半场效晶体管U4和金氧半场效晶体管U5在栅极为高电平时导通；所述金氧半场效晶体管U4的漏极与火线输入端电性连接，金氧半场效晶体管U4的漏极还通过电阻R4与电路板的第五引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U5的漏极与火线输出端电性连接，金氧半场效晶体管U5的漏极还通过电阻R3与电路板的第七引脚电性连接；所述二极管D1的正极与金氧半场效晶体管U4的漏极电性连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极电性连接，所述二极管D2的正极与金氧半场效晶体管U5的漏极电性连接，所述二极管D1的负极和二极管D2的负极还均通过电阻R7与电路板的第六引脚电性连接；

所述第一通断状态显示电路包括电阻R10、二极管D3、稳压二极管D4、电容C1和发光二极管LED1；所述电阻R10的一端与零线输入端电性连接，电阻R10的另一端与二极管D3的正极电性连接，所述二极管D3的负极与电路板的第二/第十一引脚电性连接；所述稳压二极管D4的负极与二极管D3的负极电性连接，稳压二极管D4的正极与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述电容C1的正极与二极管D3的负极电性连接，电容C1的负极与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述发光二极管LED1的正极与二极管D3的负极电性连接，发光二极管LED1的负极与电路板的第三引脚电性连接。

进一步优选地，所述外部对接模块包括电源通断控制电路、电源模块、第二通断状态显示电路和散热风扇控制模块；其中：

所述电源通断控制电路包括金氧半场效晶体管U4、金氧半场效晶体管U5、二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R4和电阻R7；所述金氧半场效晶体管U4的源极和金氧半场效晶体管U5的源极均与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U4的栅极和金氧半场效晶体管U5的栅极均与电路板的第四引脚电性连接，所述金氧半场效晶体管U4和金氧半场效晶体管U5在栅极为高电平时导通；所述金氧半场效晶体管U4的漏极与火线输入端电性连接，金氧半场效晶体管U4的漏极还通过电阻R4与电路板的第五引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U5的漏极与火线输出端电性连接，金氧半场效晶体管U5的漏极还通过电阻R3与电路板的第七引脚电性连接；所述二极管D1的正极与金氧半场效晶体管U4的漏极电性连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极电性连接，所述二极管D2的正极与金氧半场效晶体管U5的漏极电性连接，所述二极管D1的负极和二极管D2的负极还均通过电阻R7与电路板的第六引脚电性连接；

所述电源模块包括桥式整流器D5、电源降压芯片U8、三端稳压器U6、电容C9、电容C10、电容C14、滤波电容C13、滤波电容C15、二极管D6、二极管D7、电阻R25、电阻R44和电感L2；所述桥式整流器D5的第一交流电输入端口通过电阻R44与火线输入端电性连接，桥式整流器D5的第二交流电输入端口与零线输入端电性连接，桥式整流器D5的正极输出端口与电源降压芯片U8的第四端口电性连接，桥式整流器D5的正极输出端口还通过滤波电容C13与电路板的第一/第十二引脚电性连接，桥式整流器D5的负极输出端口与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述电源降压芯片U8的第三端口与电容C14的一端电性连接，所述电容C14的另一端与电源降压芯片U8的第二端口和第一端口均电性连接；所述电源降压芯片U8的第五端口与电阻R25的一端电性连接，所述电阻R25的另一端与电源降压芯片U8的第二端口和第一端口均电性连接，电阻R25的另一端还与二极管D7的负极电性连接，所述二极管D7的正极与电路板的第一/第十二引脚电性连接；电阻R25的另一端还与电感L2的一端电性连接，所述电感L2的另一端与三端稳压器U6的电压输入端口电性连接，电感L2的另一端还通过滤波电容C15与电路板的第一/第十二引脚电性连接，电感L2的另一端还与二极管D6的正极电性连接，所述二极管D6的负极与电源降压芯片U8的第三端口电性连接；所述三端稳压器U6的接地端口与电路板的第一/第十二引脚电性连接，三端稳压器U6的电压输出端口与电路板的第二引脚和第十一引脚电性连接，三端稳压器U6的电压输出端口还通过电容C10与电路板的第一/第十二引脚电性连接，三端稳压器U6的电压输出端口还通过电容C9与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述桥式整流器D5用于将输入的交流电转换为310V的直流电，所述电源降压芯片U8用于将310V的直流电转换为+24V的直流电，所述三端稳压器U6用于输出+5V电压；

所述第二通断状态显示电路包括发光二极管LED1，所述发光二极管LED1的正极与所述电源模块的三端稳压器U6的电压输入端口电性连接，所述发光二极管LED1的负极与电路板的第三引脚电性连接；

所述散热风扇控制模块具体包括散热风扇接口J11、热敏电阻NTC2、金氧半场效晶体管U10和电阻R72，所述散热风扇接口J11的第二引脚与所述电源模块的三端稳压器U6的电压输入端口电性连接，散热风扇接口J11的第一引脚与金氧半场效晶体管U10的漏极电性连接，所述金氧半场效晶体管U10的源极与电路板的第一/第十二引脚电性连接，金氧半场效晶体管U10的源极还与电阻R72的一端电性连接，所述电阻R72的另一端与金氧半场效晶体管U10的栅极电性连接，电阻R72的另一端还与热敏电阻NTC2的一端电性连接，所述热敏电阻NTC2的另一端与所述散热风扇接口J11的第二引脚电性连接；

所述电源降压芯片U8的型号为BP2525D。

进一步优选地，所述单片机U1的第五端口通过电阻R9与电路板的第三引脚电性连接，当检测到负载电路存在短路或过流故障时，单片机U1的第八端口由高电平变为低电平，并且单片机U1控制所述第五端口由高电平变为低电平，该低电平经电路板的第三引脚发送至发光二极管LED1的负极；发光二极管LED1的负极为低电平时，发光二极管LED1熄灭。

可选地，所述单片机U1的电源端口与电路板的第二/第十一引脚电性连接，单片机U1的接地端口与电路板的第一/第十二引脚电性连接，单片机U1的电源端口还通过电容C4与单片机U1的接地端口电性连接。

可选地，所述单片机U1的第七端口与电路板的第六引脚电性连接，单片机U1的第七端口还通过电阻R8与电路板的第一/第十二引脚电性连接；单片机U1的第六端口与电路板的第九引脚电性连接。

相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

1、本申请实施例提供的限流式防短路模块，是将防短路保护电路中的核心部分模块化；该防短路模块能够封装成一个整体的元器件，便于没有防短路核心技术的技术人员开发，用户在该模块***搭建常用的元器件就可以实现对负载电路防短路以及限流的功能；

2、当该限流式防短路模块选用第二外部对接模块时，由于第二外部对接模块增加了单独的电源模块，通过该电源模块供电，该限流式防短路模块能够配合散热风扇一起使用，使得该限流式防短路模块在使用过程中能更好的保护电路，避免电路温度过高导致电路损坏。

附图说明

为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为本申请实施例一提供的一种限流式防短路模块的内部整体结构示意图；

图2为本申请实施例一中负载短路及过流检测电路的电路原理图；

图3为本申请实施例一中第一外部对接模块的电路原理图；

图4为本申请实施例一提供的一种限流式防短路模块的封装外形示意图；

图5为本申请实施例二中第一外部对接模块的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

实施例一：

在本实施例中，提供了一种限流式防短路模块，如图1所示，包括设置在同一电路板上的单片机U1、负载短路及过流检测电路和第一外部对接模块。

进一步地，如图2所示，负载短路及过流检测电路具体包括三极管Q3、三极管Q4、电容C2、电容C3、电阻R5和电阻R6，所述三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极均与电路板的第一/第十二引脚电性连接，三极管Q3的发射极还通过电容C2与三极管Q3的基极电性连接，三极管Q4的发射极还通过电容C3与三极管Q4的基极电性连接；所述三极管Q3的集电极和三极管Q4的集电极均与单片机U1的第八端口(P3.3端口)电性连接；所述三极管Q3的基极通过电阻R6与电路板的第二/第十一引脚电性连接，三极管Q3的基极还与电路板的第七引脚电性连接；所述三极管Q4的基极通过电阻R5与电路板的第二/第十一引脚电性连接，三极管Q4的基极还与电路板的第五引脚电性连接；所述电路板的第二引脚和第十一引脚均为电源引脚，所述电路板的第一引脚和第十二引脚均为公共地引脚。

进一步地，如图3所示，第一外部对接模块包括电源通断控制电路和第一通断状态显示电路；其中：

所述电源通断控制电路包括金氧半场效晶体管(MOS管)U4、金氧半场效晶体管U5、二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R4和电阻R7；所述金氧半场效晶体管U4的源极和金氧半场效晶体管U5的源极均与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U4的栅极和金氧半场效晶体管U5的栅极均与电路板的第四引脚电性连接，所述金氧半场效晶体管U4和金氧半场效晶体管U5在栅极为高电平时导通；所述金氧半场效晶体管U4的漏极与火线输入端电性连接，金氧半场效晶体管U4的漏极还通过电阻R4与电路板的第五引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U5的漏极与火线输出端电性连接，金氧半场效晶体管U5的漏极还通过电阻R3与电路板的第七引脚电性连接；所述二极管D1的正极与金氧半场效晶体管U4的漏极电性连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极电性连接，所述二极管D2的正极与金氧半场效晶体管U5的漏极电性连接，所述二极管D1的负极和二极管D2的负极还均通过电阻R7与电路板的第六引脚电性连接；另外，在电源通断控制电路中，零线输入端与火线输入端之间还连接有电容C17；

所述第一通断状态显示电路包括电阻R10、二极管D3、稳压二极管D4、电容C1和发光二极管LED1；所述电阻R10的一端与零线输入端电性连接，电阻R10的另一端与二极管D3的正极电性连接，所述二极管D3的负极与电路板的第二/第十一引脚电性连接；所述稳压二极管D4的负极与二极管D3的负极电性连接，稳压二极管D4的正极与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述电容C1的正极与二极管D3的负极电性连接，电容C1的负极与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述发光二极管LED1的正极与二极管D3的负极电性连接，发光二极管LED1的负极与电路板的第三引脚电性连接。

具体来说，在负载短路及过流检测电路中，三极管Q3和三极管Q4的集电极为该模块的输出端，能够反映负载电路是否存在短路或者过流故障；在第一外部对接模块中，电源通断控制电路中的MOS管U4和MOS管U5的栅极为该电路模块的控制端，也就是输入端，通过控制MOS管U4和MOS管U5的栅极的电平高低，能够控制MOS管U4和MOS管U5的通断，从而控制对负载电路的电源的通断。

换一种说法，从整体结构上来看，如图2所示，负载短路及过流检测电路的输出端与单片机U1的第八端口(即P3.3端口)电性连接，所述单片机U1的第一端口(即RST复位端口)和第三端口(即P5.5端口)均通过电阻R3与电路板的第四引脚电性连接，如图3所示，所述第一外部对接模块的输入端与电路板的第四引脚电性连接。

从功能上来看，所述负载短路及过流检测电路用于实时检测负载电路是否存在短路或过流故障，当检测到负载电路存在短路或过流故障时，单片机U1的P3.3端口会由高电平变为低电平，并且单片机U1会控制单片机U1的RST端口和P5.5端口由高电平变为低电平，该低电平经电路板的第四引脚发送至所述第一外部对接模块的输入端；第一外部对接模块的输入端为低电平时，由于MOS自身的特性，第一外部对接模块的MOS管U4和MOS管U5处于关断状态，从而第一外部对接模块会断开对负载电路的电源输出，由此实现了在电路短路或过流故障发生时，能及时关断电源输出，防止对设备造成损毁甚至引发火灾。并且在检测到负载电路恢复正常时，单片机U1的P3.3端口会由低电平恢复为高电平，同时单片机U1会控制所述RST端口和P5.5端口由低电平恢复为高电平，该高电平经电路板的第四引脚发送至所述第一外部对接模块的输入端；第一外部对接模块的输入端为高电平时，由于MOS自身的特性，第一外部对接模块的MOS管U4和MOS管U5会恢复导通断状态，从而第一外部对接模块会再次导通对负载电路的电源输出。因此，本实施例所提供的限流式防短路模块没有延时，能够在负载电路故障时立即关断电源输出，并且在故障解除后，能够立即恢复正常，导通对负载电路的电源输出。

另外，单片机U1的第五端口(即RX端口)通过电阻R9与电路板的第三引脚电性连接，也就是说，单片机U1的RX端口通过电路板的第三引脚与第一通断状态显示电路中的发光二极管LED1的负极电性连接。当检测到负载电路存在短路或过流故障时，单片机U1的P3.3端口由高电平变为低电平，并且单片机U1控制所述RX端口由高电平变为低电平，该低电平经电路板的第三引脚发送至所述第一通断状态显示电路中的发光二极管LED1的负极；在第一通断状态显示电路的发光二极管LED1的负极为低电平时，第一通断状态显示电路中的发光二极管LED1熄灭。并且在检测到负载电路恢复正常时，单片机U1的P3.3端口会由低电平恢复为高电平，同时单片机U1会控制RX端口由低电平恢复为高电平，该高电平经电路板的第三引脚发送至所述第一通断状态显示电路中的发光二极管LED1的负极；在第一通断状态显示电路的发光二极管LED1的负极为高电平时，第一通断状态显示电路中的发光二极管LED1会亮起。也就是说，为了在电路发生短路或者过流时能够有更直观的体现，在负载电路正常时，发光二极管LED1是一直常亮的，而当负载电路存在短路或过流故障时，二极管LED1会立即熄灭，并且在负载电路恢复正常时，二极管LED1会再次亮起。

进一步地，本实施例所使用的单片机U1的型号为STC8F1K08，所使用的电源降压芯片U8的型号为BP2525D，单片机U1的其余几个端口的连接情况如下：单片机U1的电源端口(即VCC端口)与电路板的第二/第十一引脚电性连接，单片机U1的接地端口(即GND端口)与电路板的第一/第十二引脚电性连接，单片机U1的VCC端口还通过电容C4与单片机U1的GND端口电性连接；所述单片机U1的第七端口(即P3.2端口)与电路板的第六引脚电性连接，单片机U1的P3.2端口还通过电阻R8与电路板的第一/第十二引脚电性连接；单片机U1的第六端口(TX端口)与电路板的第九引脚电性连接。

本实施例提供的限流式防短路模块，是将防短路保护电路中的核心部分模块化；该防短路模块能够封装成一个整体的元器件，封装后的效果如图4所示。封装后形成的独立元器件，便于没有防短路核心技术的技术人员开发；用户在该模块***搭建常用的元器件就可以实现对负载电路防短路以及限流的功能，没有太多技术的一般的电路爱好者都可以做到。

实施例二：

在本实施例中，提供了另一种限流式防短路模块，实施例二与实施例一基本相似，同样如图1所示，该限流式防短路模块包括设置在同一电路板上的单片机U1、负载短路及过流检测电路和第二外部对接模块，实施例二与实施例一的主要区别是外部对接模块的不同。

同样地，如图2所示，负载短路及过流检测电路具体包括三极管Q3、三极管Q4、电容C2、电容C3、电阻R5和电阻R6，所述三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极均与电路板的第一/第十二引脚电性连接，三极管Q3的发射极还通过电容C2与三极管Q3的基极电性连接，三极管Q4的发射极还通过电容C3与三极管Q4的基极电性连接；所述三极管Q3的集电极和三极管Q4的集电极均与单片机U1的第八端口(P3.3端口)电性连接；所述三极管Q3的基极通过电阻R6与电路板的第二/第十一引脚电性连接，三极管Q3的基极还与电路板的第七引脚电性连接；所述三极管Q4的基极通过电阻R5与电路板的第二/第十一引脚电性连接，三极管Q4的基极还与电路板的第五引脚电性连接；所述电路板的第二引脚和第十一引脚均为电源引脚，所述电路板的第一引脚和第十二引脚均为公共地引脚。

进一步地，如图5所示，第二外部对接模块包括电源通断控制电路、电源模块和第二通断状态显示电路；其中：

第二外部对接模块中的电源通断控制电路与实施例一中第一外部对接模块中的电源通断控制电路相同，所述电源通断控制电路包括金氧半场效晶体管(MOS管)U4、金氧半场效晶体管U5、二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R4和电阻R7；所述金氧半场效晶体管U4的源极和金氧半场效晶体管U5的源极均与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U4的栅极和金氧半场效晶体管U5的栅极均与电路板的第四引脚电性连接，所述金氧半场效晶体管U4和金氧半场效晶体管U5在栅极为高电平时导通；所述金氧半场效晶体管U4的漏极与火线输入端电性连接，金氧半场效晶体管U4的漏极还通过电阻R4与电路板的第五引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U5的漏极与火线输出端电性连接，金氧半场效晶体管U5的漏极还通过电阻R3与电路板的第七引脚电性连接；所述二极管D1的正极与金氧半场效晶体管U4的漏极电性连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极电性连接，所述二极管D2的正极与金氧半场效晶体管U5的漏极电性连接，所述二极管D1的负极和二极管D2的负极还均通过电阻R7与电路板的第六引脚电性连接；另外，在电源通断控制电路中，零线输入端与火线输入端之间还连接有电容C17；

所述电源模块包括桥式整流器D5、电源降压芯片U8、三端稳压器U6、电容C9、电容C10、电容C14、滤波电容C13、滤波电容C15、二极管D6、二极管D7、电阻R25、电阻R44和电感L2；所述桥式整流器D5的第一交流电输入端口(即第一AC输入端口)通过电阻R44与火线输入端电性连接，桥式整流器D5的第二交流电输入端口(即第二AC输入端口)与零线输入端电性连接，桥式整流器D5的正极输出端口(即V+端口)与电源降压芯片U8的第四端口(即两个DRAIN端口)电性连接，桥式整流器D5的正极输出端口还通过滤波电容C13与电路板的第一/第十二引脚电性连接，桥式整流器D5的负极输出端口(即V-端口)与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述电源降压芯片U8的第三端口(即VCC端口)与电容C14的一端电性连接，所述电容C14的另一端与电源降压芯片U8的第二端口(即SEL端口)和第一端口(即GND端口)均电性连接；所述电源降压芯片U8的第五端口(即CS端口)与电阻R25的一端电性连接，所述电阻R25的另一端与电源降压芯片U8的第二端口和第一端口均电性连接，电阻R25的另一端还与二极管D7的负极电性连接，所述二极管D7的正极与电路板的第一/第十二引脚电性连接；电阻R25的另一端还与电感L2的一端电性连接，所述电感L2的另一端与三端稳压器U6的电压输入端口(即Vin端口)电性连接，电感L2的另一端还通过滤波电容C15与电路板的第一/第十二引脚电性连接，电感L2的另一端还与二极管D6的正极电性连接，所述二极管D6的负极与电源降压芯片U8的第三端口电性连接；所述三端稳压器U6的接地端口(即GND端)与电路板的第一/第十二引脚电性连接，三端稳压器U6的电压输出端口(即Vout端)与电路板的第二引脚和第十一引脚电性连接，三端稳压器U6的电压输出端口还通过电容C10与电路板的第一/第十二引脚电性连接，三端稳压器U6的电压输出端口还通过电容C9与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述桥式整流器D5用于将输入的交流电转换为310V的直流电，所述电源降压芯片U8用于将310V的直流电转换为+24V的直流电，也就是说三端稳压器U6的Vin端口能够提供+24V电压，所述三端稳压器U6用于输出+5V电压；

所述第二通断状态显示电路包括发光二极管LED1，所述发光二极管LED1的正极与所述电源模块的三端稳压器U6的电压输入端口电性连接，所述发光二极管LED1的负极与电路板的第三引脚电性连接。

具体来说，在负载短路及过流检测电路中，三极管Q3和三极管Q4的集电极为该模块的输出端，能够反映负载电路是否存在短路或者过流故障；在第二外部对接模块中，电源通断控制电路中的MOS管U4和MOS管U5的栅极为该电路模块的控制端，也就是输入端，通过控制MOS管U4和MOS管U5的栅极的电平高低，能够控制MOS管U4和MOS管U5的通断，从而控制对负载电路的电源的通断。

类似地，从整体结构上来看，如图2所示，负载短路及过流检测电路的输出端与单片机U1的第八端口(即P3.3端口)电性连接，所述单片机U1的第一端口(即RST复位端口)和第三端口(即P5.5端口)均通过电阻R3与电路板的第四引脚电性连接，如图3所示，所述第一外部对接模块的输入端与电路板的第四引脚电性连接。

从功能上来看，所述负载短路及过流检测电路用于实时检测负载电路是否存在短路或过流故障，当检测到负载电路存在短路或过流故障时，单片机U1的P3.3端口会由高电平变为低电平，并且单片机U1会控制单片机U1的RST端口和P5.5端口由高电平变为低电平，该低电平经电路板的第四引脚发送至所述第一外部对接模块的输入端；第一外部对接模块的输入端为低电平时，由于MOS自身的特性，第一外部对接模块的MOS管U4和MOS管U5处于关断状态，从而第一外部对接模块会断开对负载电路的电源输出，由此实现了在电路短路或过流故障发生时，能及时关断电源输出，防止对设备造成损毁甚至引发火灾。并且在检测到负载电路恢复正常时，单片机U1的P3.3端口会由低电平恢复为高电平，同时单片机U1会控制所述RST端口和P5.5端口由低电平恢复为高电平，该高电平经电路板的第四引脚发送至所述第一外部对接模块的输入端；第一外部对接模块的输入端为高电平时，由于MOS自身的特性，第一外部对接模块的MOS管U4和MOS管U5会恢复导通断状态，从而第一外部对接模块会再次导通对负载电路的电源输出。因此，本实施例所提供的限流式防短路模块没有延时，能够在负载电路故障时立即关断电源输出，并且在故障解除后，能够立即恢复正常，导通对负载电路的电源输出。

另外，单片机U1的第五端口(即RX端口)通过电阻R9与电路板的第三引脚电性连接，也就是说，单片机U1的RX端口通过电路板的第三引脚与第一通断状态显示电路中的发光二极管LED1的负极电性连接。当检测到负载电路存在短路或过流故障时，单片机U1的P3.3端口由高电平变为低电平，并且单片机U1控制所述RX端口由高电平变为低电平，该低电平经电路板的第三引脚发送至所述第一通断状态显示电路中的发光二极管LED1的负极；在第一通断状态显示电路的发光二极管LED1的负极为低电平时，第一通断状态显示电路中的发光二极管LED1熄灭。并且在检测到负载电路恢复正常时，单片机U1的P3.3端口会由低电平恢复为高电平，同时单片机U1会控制RX端口由低电平恢复为高电平，该高电平经电路板的第三引脚发送至所述第一通断状态显示电路中的发光二极管LED1的负极；在第一通断状态显示电路的发光二极管LED1的负极为高电平时，第一通断状态显示电路中的发光二极管LED1会亮起。也就是说，为了在电路发生短路或者过流时能够有更直观的体现，在负载电路正常时，发光二极管LED1是一直常亮的，而当负载电路存在短路或过流故障时，二极管LED1会立即熄灭，并且在负载电路恢复正常时，二极管LED1会再次亮起。

进一步地，作为更优的一种方案，如图5所示，第二外部对接模块还包括散热风扇控制模块，所述散热风扇控制模块具体包括散热风扇接口J11、热敏电阻NTC2、金氧半场效晶体管U10和电阻R72，所述散热风扇接口J11的第二引脚与所述电源模块的三端稳压器U6的Vin端电性连接，散热风扇接口J11的第一引脚与金氧半场效晶体管U10的漏极电性连接，所述金氧半场效晶体管U10的源极与电路板的第一/第十二引脚电性连接，金氧半场效晶体管U10的源极还与电阻R72的一端电性连接，所述电阻R72的另一端与金氧半场效晶体管U10的栅极电性连接，电阻R72的另一端还与热敏电阻NTC2的一端电性连接，所述热敏电阻NTC2的另一端与所述散热风扇接口J11的第二引脚电性连接。

换一种说法，考虑到电路散热的需求，实施例一中提供的限流式防短路模块的功率比较小，难以带动散热风扇，因此在本实施例中，对限流式防短路模块采用单独的电源模块，从而能通过散热风扇控制模块外接散热风扇，并给散热风扇提供所需工作电压。散热风扇接口J11用于与散热风扇连接，也就是说在散热风扇通过散热风扇接口J11与散热风扇控制模块连接后，在本实施例所提供的限流式防短路模块工作过程中，当热敏电阻检测到电路温度超过预设阈值时，会使MOS管U10从关断变为导通，从而使散热风扇开始工作。预设的阈值可以为50℃-60℃中的一个温度值。

进一步地，本实施例所使用的单片机U1的型号为STC8F1K08，所使用的电源降压芯片U8的型号为BP2525D，单片机U1的其余几个端口的连接情况如下：单片机U1的电源端口(即VCC端口)与电路板的第二/第十一引脚电性连接，单片机U1的接地端口(即GND端口)与电路板的第一/第十二引脚电性连接，单片机U1的VCC端口还通过电容C4与单片机U1的GND端口电性连接；所述单片机U1的第七端口(即P3.2端口)与电路板的第六引脚电性连接，单片机U1的P3.2端口还通过电阻R8与电路板的第一/第十二引脚电性连接；单片机U1的第六端口(TX端口)与电路板的第九引脚电性连接。本实施例提供的限流式防短路模块，是将防短路保护电路中的核心部分模块化；该防短路模块能够封装成一个整体的元器件，封装后的效果如图4所示。封装后形成的独立元器件，便于没有防短路核心技术的技术人员开发；用户在该模块***搭建常用的元器件就可以实现对负载电路防短路以及限流的功能，没有太多技术的一般的电路爱好者都可以做到。

另外，由于本实施例提供的限流式防短路模块增加了单独的电源模块，通过该电源模块供电，该限流式防短路模块能够配合散热风扇一起使用，使得该限流式防短路模块在使用过程中能更好的保护电路，避免电路温度过高导致电路损坏。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (7)

1.一种限流式防短路模块，其特征在于，包括设置在同一电路板上的单片机U1、负载短路及过流检测电路和外部对接模块；所述负载短路及过流检测电路的输出端与单片机U1的第八端口电性连接，所述单片机U1的第一端口和第三端口均通过电阻R3与电路板的第四引脚电性连接，所述外部对接模块的输入端与电路板的第四引脚电性连接；

所述负载短路及过流检测电路用于实时检测负载电路是否存在短路或过流故障，当检测到负载电路存在短路或过流故障时，单片机U1的第八端口由高电平变为低电平，并且单片机U1控制单片机U1的第一端口和第三端口由高电平变为低电平，该低电平经电路板的第四引脚发送至外部对接模块的输入端；外部对接模块的输入端为低电平时，外部对接模块断开对负载电路的电源输出；

所述单片机U1的型号为STC8F1K08。

2.根据权利要求1所述的限流式防短路模块，其特征在于，所述负载短路及过流检测电路包括三极管Q3、三极管Q4、电容C2、电容C3、电阻R5和电阻R6，所述三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极均与电路板的第一/第十二引脚电性连接，三极管Q3的发射极还通过电容C2与三极管Q3的基极电性连接，三极管Q4的发射极还通过电容C3与三极管Q4的基极电性连接；所述三极管Q3的集电极和三极管Q4的集电极均与单片机U1的第八端口电性连接；所述三极管Q3的基极通过电阻R6与电路板的第二/第十一引脚电性连接，三极管Q3的基极还与电路板的第七引脚电性连接；所述三极管Q4的基极通过电阻R5与电路板的第二/第十一引脚电性连接，三极管Q4的基极还与电路板的第五引脚电性连接；所述电路板的第二引脚和第十一引脚均为电源引脚，所述电路板的第一引脚和第十二引脚均为公共地引脚。

3.根据权利要求2所述的限流式防短路模块，其特征在于，所述外部对接模块包括电源通断控制电路和第一通断状态显示电路；其中：

所述电源通断控制电路包括金氧半场效晶体管U4、金氧半场效晶体管U5、二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R4和电阻R7；所述金氧半场效晶体管U4的源极和金氧半场效晶体管U5的源极均与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U4的栅极和金氧半场效晶体管U5的栅极均与电路板的第四引脚电性连接，所述金氧半场效晶体管U4和金氧半场效晶体管U5在栅极为高电平时导通；所述金氧半场效晶体管U4的漏极与火线输入端电性连接，金氧半场效晶体管U4的漏极还通过电阻R4与电路板的第五引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U5的漏极与火线输出端电性连接，金氧半场效晶体管U5的漏极还通过电阻R3与电路板的第七引脚电性连接；所述二极管D1的正极与金氧半场效晶体管U4的漏极电性连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极电性连接，所述二极管D2的正极与金氧半场效晶体管U5的漏极电性连接，所述二极管D1的负极和二极管D2的负极还均通过电阻R7与电路板的第六引脚电性连接；

所述第一通断状态显示电路包括电阻R10、二极管D3、稳压二极管D4、电容C1和发光二极管LED1；所述电阻R10的一端与零线输入端电性连接，电阻R10的另一端与二极管D3的正极电性连接，所述二极管D3的负极与电路板的第二/第十一引脚电性连接；所述稳压二极管D4的负极与二极管D3的负极电性连接，稳压二极管D4的正极与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述电容C1的正极与二极管D3的负极电性连接，电容C1的负极与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述发光二极管LED1的正极与二极管D3的负极电性连接，发光二极管LED1的负极与电路板的第三引脚电性连接。

4.根据权利要求2所述的限流式防短路模块，其特征在于，所述外部对接模块包括电源通断控制电路、电源模块、第二通断状态显示电路和散热风扇控制模块；其中：

所述电源通断控制电路包括金氧半场效晶体管U4、金氧半场效晶体管U5、二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R4和电阻R7；所述金氧半场效晶体管U4的源极和金氧半场效晶体管U5的源极均与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U4的栅极和金氧半场效晶体管U5的栅极均与电路板的第四引脚电性连接，所述金氧半场效晶体管U4和金氧半场效晶体管U5在栅极为高电平时导通；所述金氧半场效晶体管U4的漏极与火线输入端电性连接，金氧半场效晶体管U4的漏极还通过电阻R4与电路板的第五引脚电性连接；所述金氧半场效晶体管U5的漏极与火线输出端电性连接，金氧半场效晶体管U5的漏极还通过电阻R3与电路板的第七引脚电性连接；所述二极管D1的正极与金氧半场效晶体管U4的漏极电性连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极电性连接，所述二极管D2的正极与金氧半场效晶体管U5的漏极电性连接，所述二极管D1的负极和二极管D2的负极还均通过电阻R7与电路板的第六引脚电性连接；

所述电源模块包括桥式整流器D5、电源降压芯片U8、三端稳压器U6、电容C9、电容C10、电容C14、滤波电容C13、滤波电容C15、二极管D6、二极管D7、电阻R25、电阻R44和电感L2；所述桥式整流器D5的第一交流电输入端口通过电阻R44与火线输入端电性连接，桥式整流器D5的第二交流电输入端口与零线输入端电性连接，桥式整流器D5的正极输出端口与电源降压芯片U8的第四端口电性连接，桥式整流器D5的正极输出端口还通过滤波电容C13与电路板的第一/第十二引脚电性连接，桥式整流器D5的负极输出端口与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述电源降压芯片U8的第三端口与电容C14的一端电性连接，所述电容C14的另一端与电源降压芯片U8的第二端口和第一端口均电性连接；所述电源降压芯片U8的第五端口与电阻R25的一端电性连接，所述电阻R25的另一端与电源降压芯片U8的第二端口和第一端口均电性连接，电阻R25的另一端还与二极管D7的负极电性连接，所述二极管D7的正极与电路板的第一/第十二引脚电性连接；电阻R25的另一端还与电感L2的一端电性连接，所述电感L2的另一端与三端稳压器U6的电压输入端口电性连接，电感L2的另一端还通过滤波电容C15与电路板的第一/第十二引脚电性连接，电感L2的另一端还与二极管D6的正极电性连接，所述二极管D6的负极与电源降压芯片U8的第三端口电性连接；所述三端稳压器U6的接地端口与电路板的第一/第十二引脚电性连接，三端稳压器U6的电压输出端口与电路板的第二引脚和第十一引脚电性连接，三端稳压器U6的电压输出端口还通过电容C10与电路板的第一/第十二引脚电性连接，三端稳压器U6的电压输出端口还通过电容C9与电路板的第一/第十二引脚电性连接；所述桥式整流器D5用于将输入的交流电转换为310V的直流电，所述电源降压芯片U8用于将310V的直流电转换为+24V的直流电，所述三端稳压器U6用于输出+5V电压；

所述第二通断状态显示电路包括发光二极管LED1，所述发光二极管LED1的正极与所述电源模块的三端稳压器U6的电压输入端口电性连接，所述发光二极管LED1的负极与电路板的第三引脚电性连接；

所述散热风扇控制模块具体包括散热风扇接口J11、热敏电阻NTC2、金氧半场效晶体管U10和电阻R72，所述散热风扇接口J11的第二引脚与所述电源模块的三端稳压器U6的电压输入端口电性连接，散热风扇接口J11的第一引脚与金氧半场效晶体管U10的漏极电性连接，所述金氧半场效晶体管U10的源极与电路板的第一/第十二引脚电性连接，金氧半场效晶体管U10的源极还与电阻R72的一端电性连接，所述电阻R72的另一端与金氧半场效晶体管U10的栅极电性连接，电阻R72的另一端还与热敏电阻NTC2的一端电性连接，所述热敏电阻NTC2的另一端与所述散热风扇接口J11的第二引脚电性连接；

所述电源降压芯片U8的型号为BP2525D。

5.根据权利要求3或4所述的限流式防短路模块，其特征在于，所述单片机U1的第五端口通过电阻R9与电路板的第三引脚电性连接，当检测到负载电路存在短路或过流故障时，单片机U1的第八端口由高电平变为低电平，并且单片机U1控制所述第五端口由高电平变为低电平，该低电平经电路板的第三引脚发送至发光二极管LED1的负极；发光二极管LED1的负极为低电平时，发光二极管LED1熄灭。

6.根据权利要求1所述的限流式防短路模块，其特征在于，所述单片机U1的电源端口与电路板的第二/第十一引脚电性连接，单片机U1的接地端口与电路板的第一/第十二引脚电性连接，单片机U1的电源端口还通过电容C4与单片机U1的接地端口电性连接。

7.根据权利要求1所述的限流式防短路模块，其特征在于，所述单片机U1的第七端口与电路板的第六引脚电性连接，单片机U1的第七端口还通过电阻R8与电路板的第一/第十二引脚电性连接；单片机U1的第六端口与电路板的第九引脚电性连接。