CN103259248B - 一种安全栅 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种安全栅解决了现有技术中保险管熔断需要一定时间积累能量，造成在保险管熔断前负载已经损坏导致灾害的发生的问题。包括：第一控制单元；第一负载和负载组，其中负载组包括第二负载、第三负载和第四负载，第二负载和第三负载串联后与第四负载并联；第二控制单元；第三控制单元，第三控制单元与第一负载连接，第二控制单元与第三控制单元连接；第四控制单元，分别与电源输入端和第二控制单元连接；第五负载，设置在电源输入端与第二控制单元之间。本发明所述的安全栅在电压或电流过大的情况下能够及时地将输出线路断开，避免了由于输出电压或电流过大使得输出电能量超出允许值，造成外部产生电火花，导致可能发生灾害。

Description

一种安全栅

技术领域

本发明涉及电源领域，特别是指一种防止外部电路引起电火花而导致可燃气体燃烧或爆炸的安全栅。

背景技术

现有技术中电源过流/过压保护采用一级的过流/过压保护。如过流保险管或过压保护管，但通过上述的方式进行过流/过压保护速度慢，如发生过压或过流时，需要足够的能量积累一定时间，保险管才能“熔断”，而在此期间负载就可能过热产生电火花，导致灾害可能发生；另外当输入电压本身有较大范围变化时，过压保护器件的保护点只能取上限值。

发明内容

本发明提出一种安全栅，解决了现有技术中保险管熔断需要一定时间积累能量，造成在保险管熔断前负载已经损坏导致灾害的发生的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种安全栅，包括：

第一控制单元；

用于分担超出部分电压的第一负载和负载组，第一负载和负载组连接，其中负载组包括第二负载、第三负载和第四负载，第二负载和第三负载串联后与第四负载并联；

用于输出切断输电线路信号的第二控制单元；

用于导通后控制第二控制单元输出信号的第三控制单元，第三控制单元与第一负载连接，第二控制单元与第三控制单元连接；

用于获得第二控制单元的输出信号后截断输电线路的第四控制单元，第四控制单元的第一端与电源输入端连接，第四控制单元的第二端与第二控制单元连接；

第五负载，设置在电源输入端与第二控制单元之间。

优选的，还包括：

第五控制单元，与第四控制单元的第三端连接；

用于分担超出部分电压的第六负载和第七负载，第六负载和第七负载连接，第七负载与第二负载并联；

用于输出切断输电线路信号的第六控制单元；

用于导通后控制第六控制单元输出信号的第七控制单元，第七控制单元与第六负载连接，第六控制单元与第七控制单元连接；

用于获得第六控制单元的输出信号后截断输电线路的第八控制单元，与第四控制单元的第三端和第六控制单元连接；

第八负载，设置在电源输入端与第六控制单元之间。

优选的，第二控制单元包括：

第九控制单元、第九负载、第十负载和第十一负载；其中，第九负载、第十负载和第十一负载均与第九控制单元连接。

优选的，第六控制单元具包括：

第十控制单元、第十二负载、第十三负载和第十四负载；其中，第十二负载、第十三负载和第十四负载均与第十控制单元连接。

优选的，

第一控制单元具体为稳压二极管；

第二控制单元具体为与非门，与非门的一输入端与电源输入端连接，与非门的另一输入端通过第五负载与电源输入端连接；

第三控制单元具体为三极管；

第四控制单元具体为P沟道MOS开关管。

优选的，

第一负载具体为电阻；第二负载具体为电阻；第三负载具体为电阻；第四负载具体为电阻。

优选的，

第五控制单元具体为稳压二极管；

第六控制单元具体为与非门，与非门的一输入端与第四控制单元的第三端连接，与非门的另一输入端通过第八负载与第四控制单元的第三端连接；

第七控制单元具体为三极管；

第八控制单元具体为P沟道MOS开关管。

优选的，

第六负载具体为电阻；第七负载具体为电阻；第八负载具体为电阻。

本发明技术方案，当检测到电压超过安全值时，通过第一控制单元控制，将超出的电压分配到第一负载和负载组，通过第一负载和负载组分担超出部分的电压，且第三控制单元一般处于关闭状态，当电压超过安全值以上时，第三控制单元打开，使得第二控制单元发送出切断线路信号到第四控制单元，第四控制单元在接收到第二控制单元发送来的信号后，切断线路，关断输出电压，使得输出端与高电压隔离。另外，当线路中的电流过大时，通过第五负载检测线路中的电流的大小，当电流超过安全值时，通过第一控制单元控制，将超过的电压分配到第一负载和负载组，此时通过第三控制单元控制第二控制单元发送切断线路信号，通过第四控制单元暂时切断电路，此时线路中的电流减小，通过第五负载测得电流小于安全值，此时通过第三控制单元控制第二控制单元发送信号，使第四控制单元导通，这样形成一个深度电流负反馈，最终也限制了输出电流；即输出功率受到限制。

本安全栅是由2级参数完全相同电路级联组成的，其目的是提高限制输出功率的可靠性，当某一级失效，而另一级正常时仍能提供正常的防护功能；而2路同时失效的可能性极小。这就增强了安全栅的安全系数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种安全栅一个实施例的结构示意图；

图2为本发明一种安全栅另一个实施例的结构示意图；

图3为本发明一种安全栅再一个实施例的结构示意图。

图中：

1、第一控制单元；2、第一负载；3、第二负载；4、第三负载；5、第四负载；6、第二控制单元；7、第三控制单元；8、第四控制单元；9、第五负载；10、第五控制单元；11、第六负载；12、第七负载；13、第六控制单元；14、第七控制单元；15、第八控制单元；16、第八负载；17、第九控制单元；18、第九负载；19、第十负载；20、第十一负载；21、第十控制单元；22、第十二负载；23、第十三负载；24、第十四负载。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3所示，本发明中所述的一种安全栅，包括：

第一控制单元1；

用于分担超出部分电压的第一负载2和负载组，第一负载2和负载组连接，其中负载组包括第二负载3、第三负载4和第四负载5，第二负载3和第三负载4串联后与第四负载5并联；

用于输出切断输电线路信号的第二控制单元6；

用于导通后控制第二控制单元6输出信号的第三控制单元7，第三控制单元7与第一负载2连接，第二控制单元6与第三控制单元7连接；

用于获得第二控制单元6的输出信号后截断输电线路的第四控制单元8，分别与电源输入端和第二控制单元6连接；

第五负载9，设置在电源输入端与第二控制单元6之间。

当检测到电压超过安全值时，通过第一控制单元1控制，将超出的电压分配到第一负载2和负载组，通过第一负载2和负载组分担超出部分的电压，且第三控制单元7一般处于关闭状态，当电压超过安全值以上时，第三控制单元7打开，使得第二控制单元6发送出切断线路信号到第四控制单元8，第四控制单元8在接收到第二控制单元6发送来的信号后，切断线路，关断输出电压，使得输出端与高电压隔离；

另外，当线路中的电流过大时，通过第五负载9检测线路中的电流的大小，当电流超过安全值时，通过第一控制单元1控制，将超过的电压分配到第一负载2和负载组，此时通过第三控制单元7控制第二控制单元6发送切断线路信号，通过第四控制单元8暂时切断电路，此时线路中的电流减小，通过第五负载9测得电流小于安全值，此时通过第三控制单元7控制第二控制单元6发送信号，使第四控制单元8导通，这样形成一个深度电流负反馈，最终也限制了输出电流；即输出功率受到限制。

本发明中的一个实施例中，第一控制单元1与负载组连接，负载组与第一负载2连接，其中负载组包括第二负载3第三负载4和第四负载5，且第二负载3与第三负载4串联后与第四负载5并联；第三控制单元7与第一负载2连接，第二控制单元6与第三控制单元7连接，第四控制单元8分别与电源输入端和第二控制单元6连接；第五负载9设置在电压输入端与第二控制单元6之间；

如图1所示当电压超过安全值时，第一控制单元1导通，进而在第一控制单元1的控制下，将超出部分的电压分配到第一负载2和负载组，这样第三控制单元7一端的电压增大，直至使第三控制单元7导通，在第三控制单元7导通后，第二控制单元6在第三控制单元7的控制下发送出切断线路的信号到第四控制单元8，第四控制单元8在正常的情况下，使输电线路输电，当获得第二控制单元6发送的信号后切断，使输电线路切断，进而实现对线路中过压的保护；

如图1所示，当电流超过安全值时，通过第五负载9检测输电线路中的电流的大小，当电流过大时，第一控制单元1导通，进而第三负载4上的压降增大，输电线路中的电压通过第二负载3、第三负载4和第四负载5来分担，当第三控制单元7一端的电压增大后，致使第三控制单元7导通，第二控制单元6在第三控制单元7的控制下使输电线路暂时性切断，输电线路暂时性切断后，第三负载4上的压降降低为0，则输电线路重新导通，实现输电线路中对电流进行限制，进而实现对线路中过流的保护。

优选的，还包括：

第五控制单元10，与第四控制单元8连接；

用于分担超出部分电压的第六负载11和第七负载12，第六负载11和第七负载12连接，第七负载12与第二负载3并联；

用于输出切断输电线路信号的第六控制单元13；

用于导通后控制第六控制单元13输出信号的第七控制单元14，第七控制单元14与第六负载11连接，第六控制单元13与第七控制单元14连接；

用于获得第六控制单元13的输出信号后截断输电线路的第八控制单元15，分别与电源输入端和第六控制单元13连接；

第八负载16，设置在电源输入端与第六控制单元13之间。

本发明中的另一个实施例中，设置有第五控制单元10，与第四控制单元8连接，还包括第六负载11和第七负载12，其中，第七负载12与第二负载3并联，第七控制单元14与第六负载11连接，第八控制单元15与第六控制单元13连接，第八负载16设置在电源输入端与第六控制单元13之间；当过压或过流的过程中，第五控制单元10、第六负载11、第七负载12、第八负载16、第六控制单元13、第七控制单元14和第八控制单元15，通过上述各装置实现在第一控制单元1、第一负载2、第二负载3、第三负载4、第四负载5、第五负载9、第二控制单元6、第三控制单元7和第四控制单元8其中有部分装置损坏后对过压和过流的保护，进而实现双重保护，增强了安全栅的安全系数。

本发明中的再一个实施例中，优选的，第二控制单元6包括：

第九控制单元17、第九负载18、第十负载19和第十一负载20；其中，第九负载18、第十负载19和第十一负载20均与第九控制单元17连接。

第九负载18、第十负载19和第十一负载20均与第九控制单元17连接，当电压过大时，通过第三控制单元7控制第九控制单元17导通，在第九控制单元17导通后，第四控制单元8截止，进而输电线路切断；当电流过大时，通过第三控制单元7控制第九控制单元17导通，在第九控制单元17导通后输电线路暂时性切断，当电路中的电流下降到安全值后，通过第九控制单元17控制，第四控制单元8导通，进而实现过流的保护。

本发明中的再一个实施例中，优选的，第六控制单元13具包括：

第十控制单元21、第十二负载22、第十三负载23和第十四负载24载；其中，第十二负载22、第十三负载23和第十四负载24载均与第十控制单元21连接。

第十控制单元21、第十二负载22、第十三负载23和第十四负载24载，各装置的作用与第九控制单元17、第九负载18、第十负载19和第十一负载20相同，在输电线路中起到双重保护的作用，为节省篇幅，本发明中对此不再进一步限定。

优选的，

第一控制单元1具体为稳压二极管；

第二控制单元6具体为与非门；

第三控制单元7具体为三极管；

第四控制单元8具体为P沟道MOS开关管。

优选的，

第一负载2具体为电阻；第二负载3具体为电阻；第三负载4具体为电阻；第四负载5具体为电阻。

其中，将第一控制单元1设置为二极管、第二控制单元6设置为与非门、第三控制单元7设置为三极管、第四单元设置为P沟道MOS开关管、第一负载2设置为电阻、第二负载3设置为电阻、第三负载4设置为电阻和第四负载5设置为电阻为发明中优选的技术方案，凡是能够实现该功能的一切装置均落入本发明的保护范围，为节省篇幅，本发明中对此不再进行限定。

优选的，

第五控制单元10具体为稳压二极管；

第六控制单元13具体为与非门；

第七控制单元14具体为三极管；

第八控制单元15具体为P沟道MOS开关管。

优选的，

第六负载11具体为电阻；第七负载12具体为电阻；第八负载16具体为电阻。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种安全栅，其特征在于，包括：

第一控制单元(1)；

用于分担超出部分电压的第一负载(2)和负载组，所述第一负载(2)和负载组连接，其中所述负载组包括第二负载(3)、第三负载(4)和第四负载(5)，所述第二负载(3)和所述第三负载(4)串联后与所述第四负载(5)并联；

用于输出切断输电线路信号的第二控制单元(6)；

用于导通后控制所述第二控制单元(6)输出信号的第三控制单元(7)，所述第三控制单元(7)与所述第一负载(2)连接，所述第二控制单元(6)与所述第三控制单元(7)连接；

用于获得所述第二控制单元(6)的输出信号后截断输电线路的第四控制单元(8)，所述第四控制单元(8)的第一端与电源输入端连接，所述第四控制单元(8)的第二端与所述第二控制单元(6)连接；

第五负载(9)，设置在电源输入端与所述第二控制单元(6)之间。

2.如权利要求1所述的安全栅，其特征在于，还包括：

第五控制单元(10)，与所述第四控制单元(8)的第三端连接；

用于分担超出部分电压的第六负载(11)和第七负载(12)，所述第六负载(11)和第所述第七负载(12)连接，所述第七负载(12)与所述第二负载(3)并联；

用于输出切断输电线路信号的第六控制单元(13)；

用于导通后控制所述第六控制单元(13)输出信号的第七控制单元(14)，所述第七控制单元(14)与所述第六负载(11)连接，所述第六控制单元(13)与所述第七控制单元(14)连接；

用于获得所述第六控制单元(13)的输出信号后截断输电线路的第八控制单元(15)，与所述第四控制单元(8)的第三端和所述第六控制单元(13)连接；

第八负载(16)，设置在所述电源输入端与所述第六控制单元(13)之间。

3.如权利要求1所述的安全栅，其特征在于，所述第二控制单元(6)包括：

第九控制单元(17)、第九负载(18)、第十负载(19)和第十一负载(20)；其中，所述第九负载(18)、所述第十负载(19)和所述第十一负载(20)均与所述第九控制单元(17)连接。

4.如权利要求2所述的安全栅，其特征在于，所述第六控制单元(13)包括：

第十控制单元(21)、第十二负载(22)、第十三负载(23)和第十四负载(24)载；其中，所述第十二负载(22)、所述第十三负载(23)和所述第十四负载(24)载均与所述第十控制单元(21)连接。

5.如权利要求1所述的安全栅，其特征在于，

所述第一控制单元(1)具体为稳压二极管；

所述第二控制单元(6)具体为与非门，所述与非门的一输入端与电源输入端连接，所述与非门的另一输入端通过第五负载(9)与电源输入端连接；

所述第三控制单元(7)具体为三极管；

所述第四控制单元(8)具体为P沟道MOS开关管。

6.如权利要求1所述的安全栅，其特征在于，

所述第一负载(2)具体为电阻；所述第二负载(3)具体为电阻；所述第三负载(4)具体为电阻；所述第四负载(5)具体为电阻。

7.如权利要求2所述的安全栅，其特征在于，

所述第五控制单元(10)具体为稳压二极管；

所述第六控制单元(13)具体为与非门，所述与非门的一输入端与所述第四控制单元(8)的第三端连接，所述与非门的另一输入端通过第八负载(16)与所述第四控制单元(8)的第三端连接；

所述第七控制单元(14)具体为三极管；

所述第八控制单元(15)具体为P沟道MOS开关管。

8.如权利要求2所述的安全栅，其特征在于，

所述第六负载(11)具体为电阻；所述第七负载(12)具体为电阻；所述第八负载(16)具体为电阻。