CN106053920A - 一种负载丢失检测电路及供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种负载丢失检测电路及供电系统。该电路应用于供电系统中，该供电系统至少包括电源端口和负载连接端口；该电路包括感性单元、续流单元和检测单元；其中：所述感性单元的输入端与所述电源端口相连，输出端与所述负载连接端口相连；所述续流单元的输入端与所述感性单元的输出端相连，第一输出端与所述感性单元的输入端相连，第二输出端与所述检测单元的输入端相连；所述感性单元用于在所述负载连接端口的负载丢失时抑制电流突变，将电流提供给所述续流单元使其处于导通状态；所述检测单元用于在所述续流单元处于导通状态后，从所述检测单元的输出端输出负载丢失指示信号。该方案中，电路实现简单，降低了成本。

Description

一种负载丢失检测电路及供电系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种负载丢失检测电路及供电系统。

背景技术

在一些供电系统中，如以太网供电(Power Over Ethernet，POE)系统，为了安全的控制开关供电，通常需要对于负载的丢失(包括负载移除和停止工作等)进行检测，以便及时停止供电，从而保护电源。传统的负载丢失检测方式，主要包括如下几种：

一种是负载电流检测法，如图1所示，以+53V供电为例，在供电系统与负载10的供电线路中串接一个电阻11，然后通过比较放大12，和数模转换13，由处理单元14获取电阻11两端的电压，根据公式V＝I*R，在知道电阻11阻值以及电阻11两端电压V的情况下，就可以计算出通过电阻11的电流I的大小，即负载10所消耗的负载电流。然后处理单元14判决负载电流是否小于一定值，如果是则代表负载丢失，这是因为负载只要供电，必然会消耗一定量的电流，如果其消耗的电流过小则代表负载已经移除或者停止工作。这种方案设计复杂，成本高，需要采用高成本的集成电路——比较放大和模数转换电路，不适合多端口供电系统。

另一种是接插件识别法，在供电系统和负载连接的端口上，设置额外的识别管脚，当负载连接和不连接时，该识别管脚表现出不同的状态(例如：短路到地，或者悬空)，供电系统通过识别该管脚状态来判断负载是否丢失。该方案中，需要改造供电系统的物理接口，对于成熟系统来说，较复杂，不适用，只能用在供电和负载完全重新定义的全新应用当中，应用范围受限。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种负载丢失检测电路及供电系统，用于解决上述现有技术中检测负载丢失实现复杂的问题。

本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种负载丢失检测电路，应用于供电系统中，该供电系统至少包括电源端口和负载连接端口；该电路包括感性单元、续流单元和检测电路；其中：

所述感性单元的输入端与所述电源端口相连，输出端与所述负载连接端口相连；所述续流单元的输入端与所述感性单元的输出端相连，第一输出端与所述感性单元的输入端相连，第二输出端与所述检测单元的输入端相连；

所述感性单元用于在所述负载连接端口的负载丢失时抑制电流突变，将电流提供给所述续流单元使其处于导通状态；

所述检测单元用于在所述续流单元处于导通状态后，从所述检测单元的输出端输出负载丢失指示信号。

较佳地，所述感性单元包括电感；其中：所述电感的两端分别与所述电源端口和所述负载连接端口相连。

较佳地，所述续流单元包括PNP型三极管；其中：

所述PNP型三极管的发射极与所述感性单元的输出端相连；

所述PNP型三极管的基极与所述感性单元的输入端相连；

所述PNP型三极管的集电极与所述检测单元的输入端相连。

较佳地，所述检测单元包括第一电阻、第二电阻和斯密特触发器；其中：

所述第一电阻的一端与所述续流单元的第二输出端相连，另一端分别与第二电阻的一端、所述斯密特触发器的输入端相连；所述第二电阻的另一端接地；

所述斯密特触发器的输出端作为所述检测单元的输出端。

较佳地，所述续流单元的第二输出端包括第二输出端正极和第二输出端负极；所述检测单元的输入端包括输入端正极和输入端负极；

所述续流单元的第二输出端正极与所述检测单元的输入端正极相连；

所述续流单元的第二输出端负极与所述检测单元的输入端负极相连。

较佳地，所述续流单元包括二极管；其中：

所述二极管的正极与所述感性单元的输出端相连；

所述二极管的负极与所述感性单元的输入端相连；

所述二极管的正极还与所述检测单元的输入端正极相连；

所述二极管的负极还与所述检测单元的输入端负极相连。

较佳地，所述检测单元包括比较器；其中：

所述比较器的输入端正极与所述续流单元的第二输出端正极相连；

所述比较器的输入端负极与所述续流单元的第二输出端负极相连；

所述比较器的输出端作为所述检测单元的输出端。

一种供电系统，包括如以上任意实施例所述的负载丢失检测电路。

较佳地，该供电系统还包括处理单元；

所述处理单元的输入端与所述检测单元的输出端相连；

所述处理单元用于在识别所述检测单元输出的负载丢失指示信号后，指示停止为负载供电。

本发明实施例的有益效果如下：

本发明实施例提供的一种负载丢失检测电路及供电系统中，在负载丢失时，利用感性单元抑制电流突变，产生一定时间的续流效果，使得与感性单元连接的续流单元导通，因而可以通过检测续流单元是否处于导通状态来检测负载是否丢失，检测单元在续流单元处于导通状态后，输出负载丢失指示信号，进而实现了负载丢失检测。该方案中，基于续流效果进行负载丢失检测，与现有技术相比，无需实时获取线路中电流大小，只在负载丢失时进行指示，大大简化了后续处理过程，也无需改造物理接口，且电路实现简单，降低了成本。

附图说明

图1为现有技术中的负载丢失检测电路结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种负载丢失检测电路结构示意图之一；

图3为本发明实施例提供的一种负载丢失检测电路结构示意图之二；

图4为本发明实施例提供的一种负载丢失检测电路结构示意图之三；

图5为本发明实施例提供的一种负载丢失检测电路结构示意图之四；

图6为本发明实施例提供的一种负载丢失检测电路结构示意图之五；

图7为本发明实施例提供的一种负载丢失检测电路结构示意图之六；

图8为本发明实施例提供的一种供电系统的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的具体应用场景中的一种供电系统及其中的负载丢失检测电路结构示意图之一；

图10为本发明实施例提供的具体应用场景中的一种供电系统及其中的负载丢失检测电路结构示意图之二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的一种负载丢失检测电路及供电系统进行更详细地说明。

如图2所示，本发明实施例提供一种负载丢失检测电路，应用于供电系统中，该供电系统至少包括电源端口21和负载连接端口22；该电路包括感性单元23、续流单元24和检测单元25；其中：

感性单元23的输入端与电源端口相连，输出端与负载连接端口22相连；续流单元24的输入端与感性单元23的输出端相连，第一输出端与感性单元23的输入端相连，第二输出端与检测单元25的输入端相连；

感性单元23用于在负载连接端口22的负载丢失时抑制电流突变，将电流提供给续流单元24使其处于导通状态；

检测单元25用于在续流单元24处于导通状态后，从检测单元25的输出端输出负载丢失指示信号。

其中，负载连接端口22的另一端用于连接负载。

其中，负载丢失包括负载连接端口22连接的负载移除和负载停止工作等情况。

其中，在负载未丢失时，续流单元中无电流通过。

其中，检测单元25可以将续流单元24导通后输出的电压或电流进行转换以输出便于识别的指示信号，如高低电平信号，1、0这样的数字信号。

本发明实施例中，在负载丢失时，利用感性单元23抑制电流突变，产生一定时间的续流效果，使得与感性单元23连接的续流单元24导通，因而可以通过检测续流单元24是否处于导通状态来检测负载是否丢失，检测单元25在续流单元处于导通状态后，输出负载丢失指示信号，进而实现了负载丢失检测。该方案中，基于续流效果进行负载丢失检测，与现有技术相比，无需实时获取线路中电流大小，只在负载丢失时进行指示，大大简化了后续处理过程，也无需改造物理接口，且电路实现简单，降低了成本。

较佳地，如图3所示，感性单元23包括电感231；其中：电感231的两端分别与电源端口21和负载连接端口22相连。

通常，电感由导电材料在磁芯上绕制而成，当通过的电流发生变化时会产生自感，从而抑制电流的突变。在负载丢失时，因电感中通过的电流变小而产生自感。

上述实施例中，仅是举例说明感性单元23的具体结构而并非限定，感性单元23也可以采用其它的感性器件来实现。

上述各个实施例中，续流单元24的具体结构有多种，下面以列举其中两种。

在一种可能的续流单元24的结构中，较佳地，如图4所示，续流单元24包括PNP型三极管241；其中：

PNP型三极管241的发射极E与感性单元23的输出端相连；PNP型三极管241的基极B与感性单元23的输入端相连；PNP型三极管241的集电极C与检测单元25的输入端相连。

本实施例中，PNP型三极管241的发射极E作为续流单元24的输入端，基极B作为续流单元24的第一输出端，集电极C作为续流单元24的第二输出端。负载丢失时，通过感性单元23的电流因受到抑制不会突然消失，而是继续通过PNP型三极管241的EB进行续流。根据PNP三极管的特性，当EB有电流通过时，EC也会产生放大一定倍数的电流，此时会有电流通过EC并输出给检测单元25。

为了检测续流单元25输出的电流，较佳地，如图5所示，检测单元25包括第一电阻251、第二电阻252和斯密特触发器253；其中：第一电阻251的一端与续流单元24的第二输出端相连，另一端分别与第二电阻252的一端、斯密特触发器253的输入端相连；第二电阻252的另一端接地；斯密特触发器253的输出端作为检测单元25的输出端。

其中，斯密特触发器主要是将模拟信号整形成脉冲信号。斯密特触发器在其输入端的电压大于预设电压值时，输出高电平，不大于该预设电压值时，输出低电平；其中，可以设置预设电压值为续流单元无电流经过时对应的电压。

本实施例中，在负载丢失时，续流单元24的第二输出端输出的电流输入到检测单元25，流经第一电阻251和第二电阻252，第一电阻251与第二电阻252的连接的一端形成高电平，该端还与斯密特触发器253的输入端连接，因而，此时，斯密特触发器253会输出高电平以指示负载丢失。

上述实施例中的斯密特触发器253也可以采用其它的可替代的整形器件。

较佳地，续流单元的第二输出端包括第二输出端正极和第二输出端负极；检测单元的输入端包括输入端正极和输入端负极；续流单元的第二输出端正极与检测单元的输入端正极相连；续流单元的第二输出端负极与检测单元的输入端负极相连。

本实施例中，检测单元可以通过检测续流单元的第二输出端正极和第二输出端负极之间的电压，来检测负载是否丢失。

在另一种可能的续流单元24的结构中，较佳地，如图6所示，续流单元24包括二极管242；其中：二极管242的正极与感性单元23的输出端相连；二极管242的负极与感性单元23的输入端相连；二极管23的正极还与检测单元25的输入端正极相连；二极管242的负极还与检测单元25的输入端负极相连。

本实施例中，二极管242的正极作为续流单元24的输入端与感性单元23的输出端相连，二极管242的负极作为续流单元24的第一输出端与感性单元23的输入端相连，二极管242的正极还作为续流单元24的第二输出端正极与检测单元25的输入端正极相连，二极管242的负极还作为续流单元24的第二输出端负极与检测单元25的输入端负极相连。负载丢失后，通过感性单元23的电流因受到抑制不会突然消失，而是继续通过二极管242进行续流，这样，二极管242就处于导通状态，此时二极管242两端的电压输出给检测单元25以便检测。

为了检测续流单元24输出的电压，较佳地，如图7所示，检测单元25包括比较器254；其中：比较器254的输入端正极与续流单元24的第二输出端正极相连；比较器254的输入端负极与续流单元24的第二输出端负极相连。

其中，比较器主要是将模拟信号整形成脉冲信号。比较器的输入端正极和输入端负极之间的压差大于预设阈值时，输出高电平，不大于预设阈值时，输出低电平；其中，可以设置预设阈值为续流单元无电流经过时对应的压差。

本实施例中，比较器254的输入端正极作为检测单元25的输入端正极，比较器254的输入端负极作为检测单元25的输入端负极，比较器254的输出端作为检测单元25的输出端。负载丢失时，续流单元24的第二输出端正极和第二输出端负极的电压输入到比较器254，此时，比较器254会输出高电平以指示负载丢失。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种供电系统，包括如以上任意实施例所述的负载丢失检测电路。

如果供电系统具有多个负载连接端口，则每个负载连接端口均设置有上述负载丢失检测电路。

较佳地，如图8所示，除了上述负载丢失检测电路，该供电系统还包括处理单元26；处理单元26的输入端与检测单元25的输出端相连；处理单元26用于在识别检测单元25输出的负载丢失指示信号后，指示停止为负载供电。这样，可以达到保护电源的目的。

下面以两个具体应用场景为例，对本发明实施例提供的负载丢失检测电路及供电系统进行更加详细地说明。

在一种应用场景中，如图9所示，以+53V供电系统为例，供电系统包括电源端口21、负载连接端口22、负载检测电路和处理单元26。其中，负载检测电路包括感性单元23、续流单元24和检测单元25；感性单元23包括电感231；续流单元24包括PNP三极管241；检测单元25包括第一电阻251、第二电阻252和斯密特触发器253。下面对具体的连接关系进行具体说明：

电感231的两端分别与电源端口21和负载连接端口22相连。与电源端口21相连的一端为输入端，与负载连接端口22相连的一端为输出端。

PNP型三极管241的发射极E与电感231的输出端相连；PNP型三极管241的基极B与电感231的输入端相连；PNP型三极管241的集电极C与第一电阻251的一端相连。

第一电阻251的另一端分别与第二电阻252的一端、斯密特触发器253的输入端相连；第二电阻252的另一端接地；斯密特触发器253的输出端与处理单元26的输入端相连。

上述供电系统为负载27供电，该负载27与负载连接端口22的另一端相连。

基于此，以负载27停止工作这一负载丢失情况为例，对检测负载丢失的具体的工作原理进行如下说明：

在负载27丢失时，因电感231中通过的电流突然变小而产生自感，通过电感231的电流因受到抑制不会突然消失，而是继续通过PNP型三极管241的EB进行续流，这时，EC也会产生放大一定倍数的电流，此时会有电流通过EC并输出给第一电阻251，电流流经第一电阻251和第二电阻252，在第一电阻251与第二电阻252的连接的一端形成高电平，输入到斯密特触发器253中，斯密特触发器253会向处理单元26输出高电平以指示负载丢失，处理单元26识别出来后，指示停止为负载供电。

在另一种应用场景中，如图10所示，仍以+53V供电系统为例，供电系统包括电源端口21、负载连接端口22、负载检测电路和处理单元26。其中，负载检测电路包括感性单元23、续流单元24和检测单元25；感性单元23包括电感231；续流单元24包括二极管242；检测单元25包括比较器254。下面对具体的连接关系进行具体说明：

电感231的两端分别与电源端口21和负载连接端口22相连。与电源端口21相连的一端为输入端，与负载连接端口22相连的一端为输出端。

二极管242的正极与电感231的输出端相连；二极管242的负极与电感231的输入端相连；二极管242的正极还与比较器254的输入端正极相连；二极管242的负极还与比较器254的输入端负极相连。

比较器254的输出端与处理单元26的输入端相连。

上述供电系统为负载27供电，该负载27与负载连接端口22的另一端相连。

基于此，以负载27移除这一负载丢失情况为例，对检测负载丢失的具体的工作原理进行如下说明：

负载27丢失时，因电感231中通过的电流突然变小而产生自感，通过电感231的电流因受到抑制不会突然消失，而是继续通过二极管242进行续流，这样，二极管242就处于导通状态，此时二极管242两端的电压输入到比较器254，此时，比较器254会向处理单元26输出高电平以指示负载丢失，处理单元26识别出来后，指示停止为负载供电。

本发明实施例提供的一种负载丢失检测电路及供电系统中，在负载丢失时，利用感性单元抑制电流突变，产生一定时间的续流效果，使得与感性单元连接的续流单元导通，因而可以通过检测续流单元是否处于导通状态来检测负载是否丢失，检测单元在续流单元处于导通状态后，输出负载丢失指示信号，进而实现了负载丢失检测。该方案中，基于续流效果进行负载丢失检测，与现有技术相比，无需实时获取线路中电流大小，只在负载丢失时进行指示，大大简化了后续处理过程，也无需改造物理接口，且电路实现简单，降低了成本。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种负载丢失检测电路，应用于供电系统中，该供电系统至少包括电源端口和负载连接端口；其特征在于，该电路包括感性单元、续流单元和检测单元；其中：

所述感性单元的输入端与所述电源端口相连，输出端与所述负载连接端口相连；所述续流单元的输入端与所述感性单元的输出端相连，第一输出端与所述感性单元的输入端相连，第二输出端与所述检测单元的输入端相连；

所述感性单元用于在所述负载连接端口的负载丢失时抑制电流突变，将电流提供给所述续流单元使其处于导通状态；

所述检测单元用于在所述续流单元处于导通状态后，从所述检测单元的输出端输出负载丢失指示信号。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述感性单元包括电感；其中：所述电感的两端分别与所述电源端口和所述负载连接端口相连。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述续流单元包括PNP型三极管；其中：

所述PNP型三极管的发射极与所述感性单元的输出端相连；

所述PNP型三极管的基极与所述感性单元的输入端相连；

所述PNP型三极管的集电极与所述检测单元的输入端相连。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述检测单元包括第一电阻、第二电阻和斯密特触发器；其中：

所述第一电阻的一端与所述续流单元的第二输出端相连，另一端分别与第二电阻的一端、所述斯密特触发器的输入端相连；所述第二电阻的另一端接地；

所述斯密特触发器的输出端作为所述检测单元的输出端。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述续流单元的第二输出端包括第二输出端正极和第二输出端负极；所述检测单元的输入端包括输入端正极和输入端负极；

所述续流单元的第二输出端正极与所述检测单元的输入端正极相连；

所述续流单元的第二输出端负极与所述检测单元的输入端负极相连。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述续流单元包括二极管；其中：

所述二极管的正极与所述感性单元的输出端相连；

所述二极管的负极与所述感性单元的输入端相连；

所述二极管的正极还与所述检测单元的输入端正极相连；

所述二极管的负极还与所述检测单元的输入端负极相连。

7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述检测单元包括比较器；其中：

所述比较器的输入端正极与所述续流单元的第二输出端正极相连；

所述比较器的输入端负极与所述续流单元的第二输出端负极相连；

所述比较器的输出端作为所述检测单元的输出端。

8.一种供电系统，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的负载丢失检测电路。

9.根据权利要求8所述的供电系统，其特征在于，该供电系统还包括处理单元；

所述处理单元的输入端与所述检测单元的输出端相连；

所述处理单元用于在识别所述检测单元输出的负载丢失指示信号后，指示停止为负载供电。