CN106684817B - 一种保护电路、负载驱动电路和电器 - Google Patents

一种保护电路、负载驱动电路和电器 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种保护电路、负载驱动电路和电器，所述保护电路接入放大电路的接地端与地之间或者接入所述放大电路与开关电路之间，其中，所述放大电路，用于将控制器输出的第一控制信号放大后输出给开关电路；所述开关电路，用于根据放大后的第一控制信号对负载上电或断电；当所述控制器失效时，所述保护电路在所述控制器的第二控制信号控制下处于断路状态，使所述放大电路的接地端与地之间或者所述放大电路与所述开关电路之间断开。本发明的保护电路通过控制器端口输出的交流波形进行控制，一旦控制器失效将无交流波形输出，则保护电路断开，使负载驱动电路无法控制负载上电，从而使负载停止工作，保障人身安全。

Description

一种保护电路、负载驱动电路和电器
技术领域
本发明涉及电器负载控制技术领域，尤其涉及一种保护电路、负载驱动电路和电器。
背景技术
生活中用到的洗衣机、干衣机以及电饭煲等电器都带有大功率负载，如高速旋转的电机、高温的加热丝等，现有技术通常采用电器中的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)端口输出高低电平方式驱动控制这些大功率的负载，这些负载一旦工作异常就可能威胁人身安全。目前使用的保护措施多是从负载端检测异常，并将异常反馈给MCU来进行处理或者直接断开总电源。但是如果负载端工作正常，而MCU失效，这种保护措施就将失去作用，因为当MCU失效时其端口仍然处于某一特定电平，导致负载可能继续工作，很可能威胁人身安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种保护电路、负载驱动电路和电器，在控制器失效的情况下自动停止负载的工作。
本发明采用的技术方案是，提供一种保护电路，所述保护电路接入放大电路的接地端与地之间或者接入所述放大电路与开关电路之间，其中，
所述放大电路，用于将控制器输出的第一控制信号放大后输出给开关电路；
所述开关电路，用于根据放大后的第一控制信号对负载上电或断电；
当所述控制器失效时，所述保护电路在所述控制器的第二控制信号控制下处于断路状态，使所述放大电路的接地端与地之间或者所述放大电路与所述开关电路之间断开。
进一步的，当所述控制器失效时，所述第二控制信号为固定电平信号；
当所述控制器正常工作时，所述第二控制信号为交流电平信号，所述保护电路在所述控制器的第二控制信号控制下处于连通状态，使放大电路的接地端与地之间或者放大电路与开关电路之间导通。
进一步的，所述保护电路的可控通断端接入放大电路的接地端与地之间或者接入放大电路与开关电路之间；
所述保护电路的受控端与控制器的第二控制信号输出端相连，用于接收所述控制器的第二控制信号，以控制所述保护电路的可控通断端的接通或断开状态。
进一步的，所述保护电路，包括：隔直通交电容、放大电路组件和开关储能电路组件；隔直通交电容作为保护电路的受控端，开关储能电路组件提供保护电路的可控通断端；
当所述第二控制信号为交流电平信号时，交流电平信号通过所述隔直通交电容后输入到所述放大电路组件，所述放大电路组件对交流电平信号进行放大后输入到开关储能电路组件，所述开关储能电路组件在基于放大后的交流电平信号获得稳定的导通电位时处于导通状态；
当所述第二控制信号为固定电平信号时，所述放大电路组件以及所述开关储能电路组件均处于未导通状态。
进一步的，所述放大电路组件包括：一个或多个电流放大三极管，或者，一个或多个电流放大场效应管。
进一步的，所述开关储能电路组件包括：储能电容、以及，开关三极管或者开关场效应管，其中，储能电容用于在所述第二控制信号为交流电平信号时保持开关三极管或者开关场效应管处于导通状态所需的稳定的导通电位。
进一步的，所述开关储能电路组件包括：储能电容、光耦开关、以及，光耦驱动三极管或者光耦驱动场效应管，其中，储能电容用于在所述第二控制信号为交流电平信号时保持光耦驱动三极管以及光耦驱动场效应管处于导通状态所需的稳定的导通电位，光耦驱动三极管以及光耦驱动场效应管处于导通状态时用于驱动光耦开关闭合。
进一步的，所述交流电平信号为方波信号、三角波信号或者正弦波信号。
本发明还提供一种负载驱动电路，包括：
放大电路，用于将控制器输出的第一控制信号放大后输出给开关电路；
开关电路，用于根据放大后的第一控制信号对负载上电或断电；
所述负载驱动电路，还包括：上述保护电路。
本发明还提供一种电器，包括控制器、负载和负载驱动电路，所述电器还包括：上述保护电路。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明所述保护电路、负载驱动电路和电器，在现有技术的负载驱动电路中连接保护电路，该保护电路通过控制器端口输出的交流波形进行控制，一旦控制器失效将无交流波形输出，则保护电路断开，使负载驱动电路无法控制负载上电，从而使负载停止工作，保障人身安全。
附图说明
图1为本发明第一实施例的保护电路的组成连接示意图；
图2为本发明第二实施例的保护电路的组成连接示意图；
图3为本发明第三实施例的保护电路的组成连接示意图；
图4为本发明第四实施例的保护电路的组成连接示意图；
图5为本发明第五实施例的保护电路的组成连接示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
如图1所示，本发明第一实施例，提供一种保护电路40。
在本发明实施例中，先介绍一下作为保护电路40的实现基础的负载驱动电路，该负载驱动电路包括：
放大电路Q3，用于将控制器MCU输出的第一控制信号放大后输出给开关电路K1；
开关电路K1，用于根据放大后的第一控制信号对负载LOAD上电或断电；
保护电路40接入放大电路Q3的接地端与地之间；
当控制器MCU失效时，所述第二控制信号为固定电平信号，保护电路40在控制器MCU的第二控制信号控制下处于断路状态，使放大电路Q3的接地端与地之间断开。
可选的，当控制器MCU正常工作时，所述第二控制信号为交流电平信号，保护电路40在控制器MCU的第二控制信号控制下处于连通状态，使放大电路Q3的接地端与地之间导通。
可选的，保护电路40的可控通断端接入放大电路Q3的接地端与地之间；
保护电路40的受控端与控制器MCU的第二控制信号输出端相连，用于接收控制器MCU的第二控制信号，以控制保护电路40的可控通断端的接通或断开状态。
本发明实施例充分利用了控制器在失效时的任何一个端口都只能输出固定电平信号而不能再输出方波等交流电平信号的特性，保护电路在固定电平信号的输入下阻断了控制器对于负载驱动电路的控制功能，以实现在控制器失效时，无论控制器对于负载驱动电路的控制信号的输出如何，都不能正常驱动负载驱动电路对负载上电，从而保护人身安全。而当控制器正常时，利用控制器的端口输出的方波等交流电平信号保持保护电路的导通，不影响控制器对于负载驱动电路的控制功能。
如图2所示，本发明第二实施例，一种保护电路40，负载驱动电路包括：
放大电路Q3，用于将控制器MCU输出的第一控制信号放大后输出给开关电路K1；
开关电路K1，用于根据放大后的第一控制信号对负载LOAD上电或断电；
保护电路40接入放大电路Q3的接地端与地之间；
当控制器MCU失效时，所述第二控制信号为固定电平信号，保护电路40在控制器MCU的第二控制信号控制下处于断路状态，使放大电路Q3的接地端与地之间断开。
保护电路40，包括：隔直通交电容C1、放大电路组件42和开关储能电路组件43；隔直通交电容C1作为保护电路40的受控端，开关储能电路组件43提供保护电路40的可控通断端；
可选的，放大电路组件42包括：一个或多个电流放大三极管。图2中为放大电路组件42包括一个电流放大三极管Q1的情况。对于放大电路组件42包括多个电流放大三极管的情况，是多个电流放大三极管进行级联，对控制器输出的信号电流进行放大以达到开关三极管Q2的导通需求。
可选的，开关储能电路组43件包括：储能电容C2以及开关三极管Q2，其中，储能电容C2用于在所述第二控制信号为交流电平信号时保持开关三极管Q2处于导通状态所需的稳定的导通电位。
当所述第二控制信号为交流电平信号时，交流电平信号通过隔直通交电容C1后输入到放大电路组件42，放大电路组件42对交流电平信号进行放大后输入到开关储能电路组件43，开关储能电路组件43在基于放大后的交流电平信号获得稳定的导通电位时处于导通状态；具体的，当交流电平信号是低电平时，电流放大三极管Q1导通，通过电阻R7对储能电容C2进行充电，当交流电平信号是高电平时，放大电路组件42中的电流放大三极管Q1不导通，开关储能电路组43中的储能电容C2通过电阻R5、R6、R7放电，但由于放电速度小于充电速度，储能电容C2最后将维持为高电平，开关三极管Q2保持导通。
所述交流电平信号为方波信号、三角波信号或者正弦波信号，图2中为方波信号。图2中的R1～R7均是起分压作用的电阻，D1是保护二极管。
当所述第二控制信号为固定电平信号时，放大电路组件42以及开关储能电路组件43均处于未导通状态。
如图3所示，本发明第三实施例，一种保护电路40，负载驱动电路包括：
放大电路Q3，用于将控制器MCU输出的第一控制信号放大后输出给开关电路K1；
开关电路K1，用于根据放大后的第一控制信号对负载LOAD上电或断电；
保护电路40接入放大电路Q3与开关电路K1之间；
当控制器MCU失效时，所述第二控制信号为固定电平信号，保护电路40在控制器MCU的第二控制信号控制下处于断路状态，使放大电路Q3与开关电路K1之间断开。
保护电路40，包括：隔直通交电容C1、放大电路组件42和开关储能电路组件43；隔直通交电容C1作为保护电路40的受控端，开关储能电路组件43提供保护电路40的可控通断端；
当所述第二控制信号为交流电平信号时，交流电平信号通过隔直通交电容C1后输入到放大电路组件42，放大电路组件42对交流电平信号进行放大后输入到开关储能电路组件43，开关储能电路组件43在基于放大后的交流电平信号获得稳定的导通电位时处于导通状态。所述交流电平信号为方波信号、三角波信号或者正弦波信号，图3中为方波信号。
当所述第二控制信号为固定电平信号时，放大电路组件42以及开关储能电路组件43均处于未导通状态。
可选的，放大电路组件42包括：一个或多个电流放大三极管。图3中为放大电路组件42包括一个电流放大三极管Q1的情况。
可选的，开关储能电路组43件包括：储能电容C2以及开关三极管Q2，其中，储能电容C2用于在所述第二控制信号为交流电平信号时保持开关三极管Q2处于导通状态所需的稳定的导通电位。
如图4所示，本发明第四实施例，一种保护电路40，负载驱动电路包括：
放大电路Q3，用于将控制器MCU输出的第一控制信号放大后输出给开关电路K1；
开关电路K1，用于根据放大后的第一控制信号对负载LOAD上电或断电；
保护电路40接入放大电路Q3的接地端与地之间；
当控制器MCU失效时，所述第二控制信号为固定电平信号，保护电路40在控制器MCU的第二控制信号控制下处于断路状态，使放大电路Q3的接地端与地之间断开。
保护电路40，包括：隔直通交电容C1、放大电路组件42和开关储能电路组件43；隔直通交电容C1作为保护电路40的受控端，开关储能电路组件43提供保护电路40的可控通断端；
当所述第二控制信号为交流电平信号时，交流电平信号通过隔直通交电容C1后输入到放大电路组件42，放大电路组件42对交流电平信号进行放大后输入到开关储能电路组件43，开关储能电路组件43在基于放大后的交流电平信号获得稳定的导通电位时处于导通状态。所述交流电平信号为方波信号、三角波信号或者正弦波信号，图4中为方波信号。
当所述第二控制信号为固定电平信号时，放大电路组件42以及开关储能电路组件43均处于未导通状态。
可选的，放大电路组件42包括：一个或多个电流放大场效应管。图3中为放大电阻组件42为一个电流放大场效应管Q1的情况。
可选的，开关储能电路组件43包括：储能电容C2以及开关场效应管Q2，其中，储能电容C2用于在所述第二控制信号为交流电平信号时保持开关场效应管Q2处于导通状态所需的稳定的导通电位。
如图5所示，本发明第五实施例，一种保护电路40，负载驱动电路包括：
放大电路Q3，用于将控制器MCU输出的第一控制信号放大后输出给开关电路K1；
开关电路K1，用于根据放大后的第一控制信号对负载LOAD上电或断电；
保护电路40接入放大电路Q3的接地端与地之间；
当控制器MCU失效时，所述第二控制信号为固定电平信号，保护电路40在控制器MCU的第二控制信号控制下处于断路状态，使放大电路Q3的接地端与地之间断开。
保护电路40，包括：隔直通交电容C1、放大电路组件42和开关储能电路组件43；隔直通交电容C1作为保护电路40的受控端，开关储能电路组件43提供保护电路40的可控通断端；
当所述第二控制信号为交流电平信号时，交流电平信号通过隔直通交电容C1后输入到放大电路组件42，放大电路组件42对交流电平信号进行放大后输入到开关储能电路组件43，开关储能电路组件43在基于放大后的交流电平信号获得稳定的导通电位时处于导通状态。所述交流电平信号为方波信号、三角波信号或者正弦波信号，图3中为方波信号。
当所述第二控制信号为固定电平信号时，放大电路组件42以及开关储能电路组件43均处于未导通状态。
可选的，放大电路组件42包括：一个或多个电流放大三极管。图3中为放大电阻组件42为一个电流放大三极管Q1的情况。
可选的，开关储能电路组件43包括：储能电容C2、光耦开关U1以及光耦驱动三极管Q2，其中，储能电容C2用于在所述第二控制信号为交流电平信号时保持光耦驱动三极管Q2处于导通状态所需的稳定的导通电位，光耦驱动三极管Q2处于导通状态时用于驱动光耦开关U1闭合。
本发明实施例中，带有光耦开关U1的保护电路40也可以接入放大电路Q3与开关电路K1之间。
本发明第六实施例，一种负载驱动电路，可以作为实体装置来理解，该负载驱动电路包括：
放大电路，用于将控制器输出的第一控制信号放大后输出给开关电路；
开关电路，用于根据放大后的第一控制信号对负载上电或断电；
以及，上述第一、二、三、四或五实施例所述的保护电路。
本发明第七实施例，一种电器，可以作为实体装置来理解，该电器包括控制器、负载、负载驱动电路以及上述第一、二、三、四或五实施例所述的保护电路。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (9)

1.一种保护电路，其特征在于，所述保护电路接入放大电路的接地端与地之间或者接入所述放大电路与开关电路之间，其中，
所述放大电路，用于将控制器输出的第一控制信号放大后输出给开关电路；
所述开关电路，用于根据放大后的第一控制信号对负载上电或断电；
当所述控制器失效时，所述保护电路在所述控制器的第二控制信号控制下处于断路状态，使所述放大电路的接地端与地之间或者所述放大电路与所述开关电路之间断开；
所述保护电路，包括：隔直通交电容、放大电路组件和开关储能电路组件；所述隔直通交电容作为保护电路的受控端，所述开关储能电路组件提供保护电路的可控通断端；
所述保护电路的受控端与所述控制器的第二控制信号输出端相连，用于接收所述控制器的第二控制信号，以控制所述保护电路的可控通断端的接通或断开状态；
当所述第二控制信号为交流电平信号时，交流电平信号通过所述隔直通交电容后输入到所述放大电路组件，所述放大电路组件对交流电平信号进行放大后输入到所述开关储能电路组件，所述开关储能电路组件在基于放大后的交流电平信号获得稳定的导通电位时处于导通状态；当所述第二控制信号为固定电平信号时，所述放大电路组件以及所述开关储能电路组件均处于未导通状态。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，当所述控制器失效时，所述第二控制信号为固定电平信号；
当所述控制器正常工作时，所述第二控制信号为交流电平信号，所述保护电路在所述控制器的第二控制信号控制下处于连通状态，使所述放大电路的接地端与地之间或者所述放大电路与所述开关电路之间导通。
3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路的可控通断端接入所述放大电路的接地端与地之间或者接入所述放大电路与所述开关电路之间。
4.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述放大电路组件包括：一个或多个电流放大三极 管，或者，一个或多个电流放大场效应管。
5.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述开关储能电路组件包括：储能电容、以及，开关三极管或者开关场效应管，其中，所述储能电容用于在所述第二控制信号为交流电平信号时保持所述开关三极管或者所述开关场效应管处于导通状态所需的稳定的导通电位。
6.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述开关储能电路组件包括：储能电容、光耦开关、以及，光耦驱动三极管或者光耦驱动场效应管，其中，所述储能电容用于在所述第二控制信号为交流电平信号时保持所述光耦驱动三极管以及所述光耦驱动场效应管处于导通状态所需的稳定的导通电位，所述光耦驱动三极管以及所述光耦驱动场效应管处于导通状态时用于驱动光耦开关闭合。
7.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述交流电平信号为方波信号、三角波信号或者正弦波信号。
8.一种负载驱动电路，包括：
放大电路，用于将控制器输出的第一控制信号放大后输出给开关电路；
开关电路，用于根据放大后的第一控制信号对负载上电或断电；
其特征在于，所述负载驱动电路，还包括如权利要求1～7中任一项所述的保护电路。
9.一种电器，包括控制器、负载和负载驱动电路，其特征在于，所述电器还包括如权利要求1～7中任一项所述的保护电路。
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