CN103683215B - 一种电子开关之短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种电子开关之短路保护电路，包括一个电源，一个信号采集模块，一个信号处理模块，一个稳压电路，以及一个信号控制开关。所述信号采集模块包括至少一个二极管，至少一个电阻，以及一个三极管。所述信号处理模块与信号控制开关电性连接以给该信号控制开关输入信号。该信号处理模块用于根据信号采集模块的输入信号关断所述信号控制开关。所述稳压电路包括一个电容。该信号采集模块在负载正常工作时，由于信号采集模块的二极管的阴极端的电压高于阳极端的电压，该二极管不导通，从而使得该信号采集模块不工作，所以对系统也不会有影响，也就不会有损耗，该电路损耗更小，且更节能，同时由于保护电路损耗更小，整个电路会有更长寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子电路，特别是一种可以在负载短路时提供保护的电子开关之短路保护电路。
背景技术
短路保护电路对于各种电器来说都是极其重要的，一旦输出电压发生短路，可能会导致电路烧毁，毁坏设备，给用户带来不便和损失。如图1所示，为现有技术中的一种短路保护电路的电路图。该短路保护电路包括一个电源Vcc，一个二极管D2、一个第一电阻R1，一个第二电阻R2，以及一个光电耦合器U1A。所述光电耦合器U1A包括一个发光二极管D2和一个光敏三极管T1。在当所述开关J1断开时，即相当于所述负载电路正常工作，电源Vcc提供一正向偏压给所述光电耦合器U1A，所述发光二极管D2导通发光，所述光敏三极管T1受光导通，则所述电源Vcc的电压传送至所述负载电路，并为负载电路供电。
当所述开关J1闭合时，即相当于所述负载发生短路，所述开关J1处于瞬间电压降为0，所述电阻R2左端电压也瞬间为0V，则所述电阻R1上的电压无法使所述发光二极管D2导通，所述发光二极管D2不发光，所述光敏三极管T1截止，所述电源Vcc的电压无法传送至所述负载电路，从而实现输出电压短路保护的功能。
该短路保护电路在电路正常工作时，其也是一直处于工作状态，因此会造成对二极管、三极管等元器件的损耗，而且还会增加能源的消耗，另外由于损耗一直存在，还会缩短整个电路的寿命。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可以减少各元器件及能源的消耗的电子开关之短路保护电路，以克服上述不足。
一种电子开关之短路保护电路，包括一个电源，一个与电源电性连接的信号采集模块，一个与该信号采集模块电性相连的信号处理模块，一个稳压电路，一个信号控制开关，以及一个负载。所述信号采集模块包括至少一个二极管，至少一个电阻，以及一个三极管。所述二极管的阴极与电源正极连接，阳极与电阻的一端连接，所述三极管的基极与电阻的另一端连接，发射极与电源的正极连接，集电极与信号处理模块电性相连以给该信号处理模块输入信号。所述信号处理模块与信号控制开关电性连接以给该信号控制开关输入信号。该信号处理模块用于根据信号采集模块的输入信号关断所述信号控制开关。所述信号控制开关为一个金属氧化物半导体场效应管，所述金属氧化物半导体场效应管的栅极与信号处理模块的输出端连接，源极与电源负极连接，漏极与所述负载连接，所述稳压电路包括一个二极管D2，至少一个电阻R2，一个三极管Q3，一个稳压管二极管D3，以及一个电容C1，所述二极管D2的阴极与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与稳压管二极管D3的阴极及三极管Q3的基极相连，三极管Q3的集电极与二极管D2的阴极连接，发射极与电容C1的正极连接，稳压管二极管D3与电容C1的负极连接，所述电容C1用于为所述信号采集模块和信号处理模块供电。
该信号采集模块在负载正常工作时，由于信号采集模块的二极管的阴极端的电压高于阳极端的电压，该二极管不导通，从而使得该信号采集模块不工作，所以对系统也不会有影响，也就不会有损耗，与现有技术相比，该电路损耗更小，且更节能，同时由于保护电路损耗更小，整个电路会有更长寿命。当负载短路时，信号采集模块的二极管的阴极端接地，而由于稳压电路的电容的放电，阳极端的电压高于阴极端的电压，二极管导通，信号采集模块触发并发送信号给信号处理模块，信号处理模块处理该信号并输出一个关断所述信号控制开关的信号，从而关闭该整个电路，保护该电子开关。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为现有技术的短路保护电路的电路图。
图2为本发明提供的一种电子开关之短路保护电路的功能框图。
图3为本发明提供的一种电子开关之短路保护电路的电路图。
图4为本发明提供的另一种电子开关之短路保护电路的电路图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅作为实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
请参阅图2，其为本发明提供的一种电子开关之短路保护电路的功能框图。该短路保护电路100包括一个电源10、一个与电源10电性连接的稳压电路11，一个与稳压电路11电性连接的信号采集模块12，一个与该信号采集模块12电性相连的信号处理模块13，一个与所述信号处理模块连接的信号控制开关14，以及一个与该信号控制开关14连接的负载15。
所述电源10用于为整个电路包括负载15提供能源，由于电源10的输入电压根据负载15的特性不同，有时会是12V，有时会是24V，而对于所述信号采集模块12及信号处理模块13来说，需要一个稳定的电压，因此需要一个稳压电路11。如图3所示，所述稳压电路11包括一个二极管D2，至少一个电阻R2，一个三极管Q3，一个稳压管二极管D3，以及一个电容C1。所述二极管D2的阴极与电阻R2的一端相连。电阻R2的另一端与稳压管二极管D3的阴极及三极管Q3的基极相连。三极管Q3的集电极与二极管D2的阴极连接，发射极与电容C1的正极连接。稳压管二极管D3与电容C1的负极连接，从而形成该稳压电路11。该稳压电路11的二极管D2的阳极与电源10的正极连接，稳压管D3的阳极与电源10的负极连接，从而形成稳压电路11的输入，同时电容C1的正负极是该稳压电路11的输出端，在本实施例中，所述电容C1的正负极与信号采集模块12电性相连。在该稳压电路11中，稳压管二极管D3的选取将决定该稳压电路11的输出电压，当电源10的输入电压较大时，由于稳压管D3的作用，稳压电路11的输出电压仍将维持在某一额定电压下。
所述信号采集模块12包括一个二极管D1，至少一个电阻R1，以及一个PNP型三极管Q1。所述二极管D1的阴极与电容C1的正极端连接，阳极与电阻R1的一端连接，所述三极管Q1的基极与电阻R1的另一端连接，发射极与电容C1的负极端连接，集电极与信号处理模块12电性相连。所述信号采集模块12用于判断整个电路是否处于短路的状态，即当电路中有短路发生时，信号采集模块12将被触发并输出一个信号，在本实施例中，该信号为一电压值。当电路处于正常状态，该信号采集模块12将处于关闭状态，不输出任何信号。
所述信号处理模块13用于根据来自信号采集模块12的输入信号关断所述信号控制开关14，从而达到保护该电子开关在短路避免烧毁，即当负载15短路时，该信号控制开关14将根据信号处理模块13的输出信号关断。所述信号处理模块13可以包括定时器，单片机，或其他控制单元，如中央处理单元(CPU)。如图3所示，为所述信号处理模块13包括一个定时器时的电路图，因为定时器为习知常识，在这里不再赘述。同时由于定时器的特点，需要辅助电路，如由图3中的C2、S1、R3，C3及R4构成的控制电路来控制该定时器。该定时器构成的信号处理模块13将根据来自信号采集模块12的输入信号，判断是否输出一个关断所述信号控制开关14的信号。如图4所示，为当所述信号处理模块13包括一个单片机时的电路图。在本实施例中，所述信号处理模块12包括一个定时器。
所述信号控制开关14可以为主令开关，接触器，金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxid-Semiconductor，简称MOS管)等。在本实施例中，所述信号控制开关14为MOS管。本领域技术人员应该知道的是该MOS管具有栅极、漏极、以及源极。所述栅极与信号处理模块13的输出端连接，源极与电源10的负极连接，漏极与负载15连接。
所述负载15可以是任何适用于该电子开关的灯具，或者其他损耗电路等。在该电路正常工作时，即负载15正常工作，所述电源10提供一个正向偏压给负载15，此时信号采集模块12的二极管D1的阴极端的电压大于阳极端的电压，使得该二极管D1处于截止状态，进而使得该信号采集模块12没有输入信号传送到信号处理模块13的输入端。
当该电路处于短路状态时，即负载15发生短路，由于二极管D1的阴极端直接接地，使得信号采集模块12的二极管D1的阴极端的电压趋于0，而其阳极端由于稳压电路11中的电容C1的放电，进而使得二极管D1的阳极端的电压高于阴极端的电压，从而使该二极管D1导通，所述信号采集模块12触发。此时，三极管Q1将传输一个电压值到其集电极，集电极将该电压值传送到信号处理模块13，从而触发该信号处理模块13。信号处理模块13对该电压值进行处理后，输出一个信号使信号控制开关14即MOS管关断，从而关闭该整个电路，进而保护该电子开关。
与现有技术相比，该信号采集模块在负载15正常工作时，由于信号采集模块12的二极管D1的阴极端的电压高于阳极端的电压，该二极管D1不导通，从而使得该信号采集模块12不工作，对系统也不会有影响，也就不会有损耗，与现有技术相比，该电路损耗更小，且更节能，同时由于保护电路损耗更小，会有更长寿命。而当负载15短路时，信号采集模块12的二极管D1的阴极端接地，而由于稳压电路11的电容的放电，使得二极管D1的阳极端的电压高于阴极端的电压，该二极管D1导通，信号采集模块12触发并发送信号给信号处理模块13，信号处理模块13处理该信号并输出一个关断所述信号控制开关14的信号，从而关闭该整个电路，保护该电子开关。
以上所述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的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围的内。
Claims (6)
1.一种电子开关之短路保护电路，包括一个电源，一个与电源电性连接的信号采集模块，一个与该信号采集模块电性相连的信号处理模块，一个信号控制开关，以及一个负载，其特征在于：所述信号采集模块包括一个二极管D1，一个电阻R1，以及一个三极管Q1，所述二极管D1的阴极与电源正极连接，所述二极管D1的阳极与电阻R1的一端连接，所述三极管Q1的基极与电阻R1的另一端连接，发射极与电源的正极连接，集电极与信号处理模块电性相连以给该信号处理模块输入信号，所述信号处理模块与信号控制开关电性连接以给该信号控制开关输入信号，该信号处理模块用于根据信号采集模块的输入信号关断所述信号控制开关，所述信号控制开关为一个金属氧化物半导体场效应管，所述金属氧化物半导体场效应管的栅极与信号处理模块的输出端连接，源极与电源负极连接，漏极与所述负载连接，所述短路保护电路还包括一个稳压电路，该稳压电路包括一个二极管D2，一个电阻R2，一个三极管Q3，一个稳压管二极管D3，以及一个电容C1，所述二极管D2的阴极与电阻R2的一端相连，所述二极管D2的阳极与电源的正极电性连接，电阻R2的另一端分别与稳压管二极管D3的阴极及三极管Q3的基极相连，三极管Q3的集电极与二极管D2的阴极连接，发射极与电容C1的正极连接，稳压管二极管D3的阳极与电容C1的负极连接，所述电容C1用于为所述信号采集模块和信号处理模块供电。
2.如权利要求1所述的电子开关之短路保护电路，其特征在于：所述信号处理模块包括一个单片机。
3.如权利要求1所述的电子开关之短路保护电路，其特征在于：所述信号处理模块包括一个定时器，以及用于控制该定时器工作的控制电路。
4.如权利要求1所述的电子开关之短路保护电路，其特征在于：该负载电性连接在信号控制开关与电源正极之间。
5.如权利要求1所述的电子开关之短路保护电路，其特征在于：所述信号控制开关为一个主令开关或接触器。
6.如权利要求1所述的电子开关之短路保护电路，其特征在于：所述三极管Q1为PNP型三极管。
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