一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于：包括一可控開關(guān)和一短路控制單元，所述可控開關(guān)的一端作為所述短路保護(hù)裝置的輸入端并連接所述短路控制單元的輸入端，所述短路控制單元的輸出端連接所述可控開關(guān)的控制端，所述可控開關(guān)的另一端作為所述短路保護(hù)裝置的輸出端。該短路保護(hù)裝置在負(fù)載短路時，首先通過第二封鎖電路關(guān)斷可控開關(guān)，實現(xiàn)第一重短路保護(hù)，再啟動第一封鎖電路，將第一重短路保護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙囟搪繁Ｗo(hù)，并通過解鎖電路解除第一重短路保護(hù)，當(dāng)負(fù)載恢復(fù)正常時，自動解除第二重短路保護(hù)，導(dǎo)通可控開關(guān)，使電源恢復(fù)正常輸出。本實用新型具有高效、可靠、成本低、不受負(fù)載抖動影響等優(yōu)點。
【專利說明】—種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及短路保護(hù)裝置，尤其是一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，許多以蓄電池為主要電源或備用電源的電站、通訊基站及中小型風(fēng)光互補供電系統(tǒng)，由于安裝、操作不當(dāng)?shù)仍蚪?jīng)常發(fā)生輸出端導(dǎo)線老化、破損的現(xiàn)象，從而造成輸出端短路，不僅會對設(shè)備造成損壞，甚至?xí)＜安僮魅藛T人身安全。
[0003]現(xiàn)有對輸出短路的保護(hù)大多采用在回路中串聯(lián)空氣開關(guān)、大容量的一次性熔斷保險絲或者小容量的可恢復(fù)保險絲，這種方案存在如下缺陷:保險內(nèi)阻消耗能量，浪費寶貴能源；成本較高；發(fā)生短路時保險絲會燒掉，需要手動更換保險絲，除了維護(hù)不方便，當(dāng)負(fù)載恢復(fù)正常后，回路能否自動恢復(fù)正常工作狀態(tài)也存在隱患，尤其在偏遠(yuǎn)地區(qū)，這種不足造成的影響更嚴(yán)重。
[0004]現(xiàn)有自恢復(fù)的短路保護(hù)電路，在短路保護(hù)后，易受負(fù)載抖動的影響，造成電路在短路保護(hù)與短路保護(hù)恢復(fù)之間頻繁切換，可靠性不高。
實用新型內(nèi)容
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置。
[0006]本實用新型采用以下方案實現(xiàn):一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:包括一可控開關(guān)和一短路控制單元，所述可控開關(guān)的一端作為所述短路保護(hù)裝置的輸入端并連接所述短路控制單元的輸入端，所述短路控制單元的輸出端連接所述可控開關(guān)的控制端，所述可控開關(guān)的另一端作為所述短路保護(hù)裝置的輸出端。
[0007]在本實用新型一實施例中，所述短路控制單元包括一比較電路，所述比較電路的第三輸入端作為所述短路控制單元的輸入端，所述比較電路的第一輸入端連接一比較基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的輸出端，所述比較電路的第二輸入端連接一解鎖電路的輸出端，所述比較電路的輸出端連接一第二緩沖電路的輸入端和一第二封鎖電路的輸入端，所述第二緩沖電路的輸出端連接一信號處理模塊的輸入端，所述信號處理模塊的輸出端連接所述解鎖電路的輸入端和一第一封鎖電路的輸入端，所述第一封鎖電路的輸出端連接一第一緩沖電路的輸入端，所述第一緩沖電路的輸出端作為所述短路控制單元的輸出端并連接所述第二封鎖電路的輸出端。
[0008]在本實用新型一實施例中，所述第一緩沖電路包括一第一電阻、一第二電阻和一第一電容，所述第一電阻的一端連接一第一直流電壓，所述第一電阻另一端作為所述第一緩沖電路的輸入端并連接所述第二電阻的一端和所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端接地，所述第二電阻的另一端作為所述第一緩沖電路的輸出端。
[0009]在本實用新型一實施例中，所述第二封鎖電路包括一第一開關(guān)管和一第三電阻，所述第一開關(guān)管的一端作為所述第二封鎖電路的輸出端，所述第一開關(guān)管的控制端連接所述第三電阻的一端，所述第一開關(guān)管的另一端接地，所述第三電阻的另一端作為所述第二封鎖電路的輸入端。
[0010]在本實用新型一實施例中，所述第一封鎖電路包括一第三開關(guān)管和一第八電阻，所述第三開關(guān)管的一端作為所述第一封鎖電路的輸出端，所述第三開關(guān)管的控制端連接所述第八電阻的一端，所述第三開關(guān)管的另一端接地，所述第八電阻的另一端作為所述封鎖電路的輸入端。
[0011]在本實用新型一實施例中，所述比較電路包括一比較器、一二極管和一第四電阻，所述比較器的負(fù)輸入端作為所述比較電路的第一輸入端，所述比較器的正輸入端作為所述比較電路的第二輸入端并連接所述二極管的陽極和所述第四電阻的一端，所述比較器的輸出端作為所述比較電路的輸出端，所述二極管的陰極連接一第一直流電壓，所述第四電阻的另一端作為所述比較電路的第三輸入端。
[0012]在本實用新型一實施例中，所述解鎖電路包括一第二開關(guān)管、一第三電容和一第七電阻，所述第二開關(guān)管的一端作為所述解鎖電路的輸出端，所述第二開關(guān)管的另一端接地，所述第二開關(guān)管的控制端連接所述第三電容的一端和所述第七電阻的一端，所述第三電容的另一端接地，所述第七電阻的另一端作為所述解鎖電路的輸入端。
[0013]在本實用新型一實施例中，所述第二緩沖電路包括一第二電容、一第五電阻和一第六電阻，所述第六電阻的一端作為所述第二緩沖電路的輸入端并連接所述第二電容的一端和所述第五電阻的一端，所述第六電阻的另一端作為所述第二緩沖電路的輸出端，所述第二電容的另一端接地，所述第五電阻的另一端連接一第二直流電壓。
[0014]在本實用新型一實施例中，所述信號處理模塊為一 CPU處理器或MCU處理器。
[0015]在本實用新型一實施例中，所述可控開關(guān)為場效應(yīng)管或絕緣柵雙極型晶體管。
[0016]本實用新型的有益效果為:
[0017]1、當(dāng)負(fù)載短路時，首先通過硬件自鎖實現(xiàn)第一重短路保護(hù)，快速切斷輸出，再利用信號處理模塊進(jìn)行控制，將第一重短路保護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙囟搪繁Ｗo(hù)，并在負(fù)載恢復(fù)正常后，自動解除第二重短路保護(hù)，使電源恢復(fù)正常輸出，雙重保護(hù)，高效、可靠；
[0018]2、利用可控開關(guān)管自身的體電阻實現(xiàn)負(fù)載電流采樣，無需額外的電流采樣器件，成本低廉；
[0019]3、當(dāng)進(jìn)行短路自鎖保護(hù)后，能夠避免由于負(fù)載抖動而引起可控開關(guān)管的頻繁反復(fù)開啟和關(guān)斷，進(jìn)一步提高短路保護(hù)裝置可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的系統(tǒng)原理框圖。
[0021]圖2是本實用新型一實施例的系統(tǒng)原理框圖。
[0022]圖3是本實用新型另一實施例的系統(tǒng)原理圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相關(guān)附圖，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]如圖1所示，本實用新型提供一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，包括一可控開關(guān)K和一短路控制單元10，所述可控開關(guān)K的一端作為所述短路保護(hù)裝置的輸入端并連接所述短路控制單元10的輸入端，所述短路控制單元10的輸出端連接所述可控開關(guān)5的控制端，所述可控開關(guān)5的另一端作為所述短路保護(hù)裝置的輸出端。所述短路保護(hù)裝置串聯(lián)在負(fù)載和電源之間。
[0025]本實用新型提供的一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置可以應(yīng)用于交流回路和直流回路中，本實施例優(yōu)選應(yīng)用于直流回路中，具體如下:
[0026]如圖2所示，所述短路控制單元10包括一比較電路4，所述比較電路4的第三輸入端作為所述短路控制單元10的輸入端，所述比較電路4的第一輸入端連接一比較基準(zhǔn)產(chǎn)生電路6的輸出端，所述比較電路4的第二輸入端連接一解鎖電路5的輸出端，所述比較電路4的輸出端連接一第二緩沖電路7的輸入端和一第二封鎖電路2的輸入端，所述第二緩沖電路7的輸出端連接一信號處理模塊8的輸入端，所述信號處理模塊8的輸出端連接所述解鎖電路5的輸入端和一第一封鎖電路3的輸入端,所述第一封鎖電路3的輸出端連接一第一緩沖電路I的輸入端，所述第一緩沖電路I的輸出端作為所述短路控制單元10的輸出端并連接所述第二封鎖電路2的輸出端。
[0027]如圖3所示，所述第一緩沖電路I包括一第一電阻R1、一第二電阻R2和一第一電容Cl，所述第一電阻Rl的一端連接一第一直流電壓(15V)，所述第一電阻Rl另一端作為所述第一緩沖電路I的輸入端并連接所述第二電R2的一端和所述第一電容Cl的一端，所述第一電容Cl的另一端接地(BAT-)，所述第二電阻R2的另一端作為所述第一緩沖電路I的
輸出端。
[0028]所述第二封鎖電路2包括一第一開關(guān)管Ql和一第三電阻R3，所述第一開關(guān)管Ql的一端(集電極)作為所述第二封鎖電路2的輸出端，所述第一開關(guān)管Ql的控制端(基極)連接所述第三電阻R3的一端，所述第一開關(guān)管Ql的另一端(發(fā)射極)接地，所述第三電阻R3的另一端作為所述第二封鎖電路2的輸入端。
[0029]所述第一封鎖電路3包括一第三開關(guān)管Q3和一第八電阻R8，所述第三開關(guān)管Q3的一端(集電極)作為所述第一封鎖電路3的輸出端，所述第三開關(guān)管Q3的控制端(基極)連接所述第八電阻R8的一端，所述第三開關(guān)管Q3的另一端(發(fā)射極)接地，所述第八電阻R8的另一端作為所述封鎖電路3的輸入端。
[0030]所述比較電路4包括一比較器1C、一二極管Dl和一第四電阻R4，所述比較器IC的負(fù)輸入端作為所述比較電路4的第一輸入端，所述比較器IC的正輸入端作為所述比較電路4的第二輸入端并連接所述二極管Dl的陽極和所述第四電阻R4的一端，所述比較器IC的輸出端作為所述比較電路3的輸出端，所述二極管Dl的陰極連接一第一直流電壓(15V)，所述第四電阻R4的另一端作為所述比較電路4的第三輸入端。
[0031]所述解鎖電路5包括一第二開關(guān)管Q2、一第三電容C3和一第七電阻R7，所述第二開關(guān)管Q2的一端(集電極)作為所述解鎖電路5的輸出端，所述第二開關(guān)管Q2的另一端(發(fā)射極)接地，所述第二開關(guān)管Q2的控制端(基極)連接所述第三電容C3的一端和所述第七電阻R7的一端，所述第三電容C3的另一端接地，所述第七電阻R7的另一端作為所述解鎖電路5的輸入端。
[0032]所述第二緩沖電路7包括一第二電容C2、一第五電阻R5和一第六電阻R6，所述第六電阻R6的一端作為所述第二緩沖電路7的輸入端并連接所述第二電容C2的一端和所述第五電阻R5的一端，所述第六電阻R6的另一端作為所述第二緩沖電路7的輸出端，所述第二電容C2的另一端接地，所述第五電阻R5的另一端連接一第二直流電壓(5V)。
[0033]優(yōu)選的，所述信號處理模塊8為一 CPU處理器或MCU處理器，所述可控開關(guān)K為場效應(yīng)管或絕緣柵雙極型晶體管IGBT。
[0034]本實用新型能夠在負(fù)載發(fā)生短路時，通過硬件封鎖電路關(guān)斷可控開關(guān)，實現(xiàn)硬件短路保護(hù)，并通過信號處理模塊驅(qū)動第一封鎖電路及解鎖電路，先啟動第一封鎖電路，再解除第二封鎖電路，當(dāng)負(fù)載恢復(fù)正常時，能夠自動解除短路保護(hù)，導(dǎo)通可控開關(guān)K，使回路恢復(fù)正常工作狀態(tài)。
[0035]為了讓本領(lǐng)域一般技術(shù)人員更好的理解本實用新型，下面結(jié)合本實用新型的硬件結(jié)構(gòu)說明本實用新型的工作原理，并不要求保護(hù)。
[0036]當(dāng)負(fù)載狀態(tài)正常時，CPU處理器發(fā)出低電平信號(L_0N)，第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3均關(guān)斷，15V直流電壓經(jīng)過第一電阻R1、第二電阻R2驅(qū)動場效應(yīng)管K導(dǎo)通，此時由于第二開關(guān)管Q2處于關(guān)斷狀態(tài)，故比較器IC的正輸入端電壓完全由場效應(yīng)管K的漏極A點電壓決定，設(shè)場效應(yīng)管K的體電阻為R，負(fù)載電流為I，則A點電壓V=R*I，合理設(shè)置比較基準(zhǔn)產(chǎn)生電路6,使得此電壓小于比較基準(zhǔn)產(chǎn)生電路6輸出電壓,故比較器IC輸出低電平,第一開關(guān)管Ql關(guān)斷，CPU處理器接收信號(L1_0VER)為低電平，并發(fā)出低電平信號(L_0N)。
[0037]當(dāng)負(fù)載短路時，負(fù)載電流I大幅增加，A點電壓V大于比較基準(zhǔn)電路6輸出電壓，比較器IC輸出高電平信號，第一開關(guān)管Ql導(dǎo)通，場效應(yīng)管K柵極為低電平，故關(guān)斷，比較器IC正輸入端電壓通過第四電阻R4和負(fù)載被拉到高電平(接近BAT+的電壓)，比較器IC的輸出也一定為高電平，從而可靠地通過第二封鎖電路2關(guān)斷場效應(yīng)管K的驅(qū)動。比較器IC輸出的高電平信號通過第六電阻R6送入CPU處理器，CPU處理器檢測到該信號后立即發(fā)出高電平信號(L_0N)，導(dǎo)通第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3，第三開關(guān)管Q3的導(dǎo)通是為了在第二電阻R2之前便關(guān)斷場效應(yīng)管K的驅(qū)動，第二開關(guān)管Q2的導(dǎo)通將比較器IC正輸入端電壓拉低為低電平，則比較器IC輸出為低電平，第一開關(guān)管Ql關(guān)斷，第三電容C3的存在保證了第二開關(guān)管Q2在第三開關(guān)管Q3導(dǎo)通之后再導(dǎo)通。CPU處理器發(fā)出高電平信號時，自身開始計時，經(jīng)過一定時間后發(fā)出低電平信號，15V直流電壓經(jīng)過第一電阻R1、第二電阻R2驅(qū)動場效應(yīng)管K導(dǎo)通，若短路現(xiàn)象依然存在，電路將又重復(fù)上述過程，若短路現(xiàn)象解除，則場效應(yīng)管K保持導(dǎo)通，負(fù)載正常接入，實現(xiàn)短路保護(hù)的自恢復(fù)。為了避免負(fù)載出現(xiàn)較大沖擊電流時的誤動作，可以利用第二緩沖電路7的時間常數(shù)τ =R6*C2的設(shè)置來實現(xiàn)延時。
[0038]上列較佳實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:包括一可控開關(guān)和一短路控制單元，所述可控開關(guān)的一端作為所述短路保護(hù)裝置的輸入端并連接所述短路控制單元的輸入端，所述短路控制單元的輸出端連接所述可控開關(guān)的控制端，所述可控開關(guān)的另一端作為所述短路保護(hù)裝置的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:所述短路控制單元包括一比較電路，所述比較電路的第三輸入端作為所述短路控制單元的輸入端，所述比較電路的第一輸入端連接一比較基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的輸出端，所述比較電路的第二輸入端連接一解鎖電路的輸出端，所述比較電路的輸出端連接一第二緩沖電路的輸入端和一第二封鎖電路的輸入端，所述第二緩沖電路的輸出端連接一信號處理模塊的輸入端，所述信號處理模塊的輸出端連接所述解鎖電路的輸入端和一第一封鎖電路的輸入端，所述第一封鎖電路的輸出端連接一第一緩沖電路的輸入端，所述第一緩沖電路的輸出端作為所述短路控制單元的輸出端并連接所述第二封鎖電路的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:所述第一緩沖電路包括一第一電阻、一第二電阻和一第一電容，所述第一電阻的一端連接一第一直流電壓，所述第一電阻另一端作為所述第一緩沖電路的輸入端并連接所述第二電阻的一端和所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端接地，所述第二電阻的另一端作為所述第一緩沖電路的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:所述第二封鎖電路包括一第一開關(guān)管和一第三電阻，所述第一開關(guān)管的一端作為所述第二封鎖電路的輸出端，所述第一開關(guān)管的控制端連接所述第三電阻的一端，所述第一開關(guān)管的另一端接地，所述第三電阻的另一端作為所述第二封鎖電路的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:所述第一封鎖電路包括一第三開關(guān)管和一第八電阻，所述第三開關(guān)管的一端作為所述第一封鎖電路的輸出端，所述第三開關(guān)管的控制端連接所述第八電阻的一端，所述第三開關(guān)管的另一端接地，所述第八電阻的另一端作為所述封鎖電路的輸入端。`
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:所述比較電路包括一比較器、一二極管和一第四電阻，所述比較器的負(fù)輸入端作為所述比較電路的第一輸入端，所述比較器的正輸入端作為所述比較電路的第二輸入端并連接所述二極管的陽極和所述第四電阻的一端，所述比較器的輸出端作為所述比較電路的輸出端，所述二極管的陰極連接一第一直流電壓，所述第四電阻的另一端作為所述比較電路的第三輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:所述解鎖電路包括一第二開關(guān)管、一第三電容和一第七電阻，所述第二開關(guān)管的一端作為所述解鎖電路的輸出端，所述第二開關(guān)管的另一端接地，所述第二開關(guān)管的控制端連接所述第三電容的一端和所述第七電阻的一端，所述第三電容的另一端接地，所述第七電阻的另一端作為所述解鎖電路的輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:所述第二緩沖電路包括一第二電容、一第五電阻和一第六電阻，所述第六電阻的一端作為所述第二緩沖電路的輸入端并連接所述第二電容的一端和所述第五電阻的一端，所述第六電阻的另一端作為所述第二緩沖電路的輸出端，所述第二電容的另一端接地，所述第五電阻的另一端連接一第二直流電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:所述信號處理模塊為一 CPU處理器或MCU處理器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自恢復(fù)的短路保護(hù)裝置，其特征在于:所述可控開關(guān)為場效應(yīng)管或絕緣柵雙極`型晶體管。
【文檔編號】H02H3/06GK203632211SQ201420007594
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】葉書雄, 李育剛, 蔡逢煌 申請人:漳州科華技術(shù)有限責(zé)任公司