CN107688133A - 充电枪缆上控制盒用上电短路检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充电枪缆上控制盒用上电短路检测电路，包括并排设置的火线和零线，所述火线包括火线输入端和火线输出端，所述零线包括零线输入端和零线输出端，火线和零线上分别设有一继电器K1，继电器K2；还包括控制器、辅助电源、运算放大器、光耦、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3。本发明的关键之处在于：被检测端未接通高电压 前，先采用低电压激励的方式去检测被测试端是否短路，如果有短路，则通过保护操作使高电压根本就不会输出到被检测端口。检测到没有短路后，才将高电压输出到被检测端口，提高了安全性，且采用硬件方式的快速响应实现高速度的保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种上电保护电路，尤其涉及一种充电枪缆上控制盒用上电短路检测电路。
背景技术
随着人们生活水平的提高，以及现在提倡的环保、节能、绿色生态地球的趋势，电动汽车在国家的大力支持下，发展越来越壮大，应用越来越广泛，与电动汽车配套的充电枪也相应地随之快速发展。
电动汽车在充电时通过充电枪电缆实现充电，充电枪包括一个与汽车连接的充电枪头、缆上控制盒和充电插头，缆上控制盒内设有充电电路，而对于电路，一般会设置充电保护功能。
短路保护传统的方法中：一种类型是，判断被检测端电压是否为零，认为短路后，检测端电压为零，然后启动保护。另一种类型是，判断是否有超标的电流通过被检测端，然后决定是否启动保护。这两类方法共同的缺点是被检测端在已经通上电的情况下，检测保护电路才开始工作的，对于一些高电压工作的场合，先带电后保护存在一定危险。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，被检测端未接通高电压前也能测试是否短路，且如果有短路，则通过保护操作使高电压无法输出到被检测端口的的充电枪缆上控制盒用上电短路检测电路。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种充电枪缆上控制盒用上电短路检测电路，包括并排设置的火线和零线，所述火线包括火线输入端和火线输出端，所述零线包括零线输入端和零线输出端，火线和零线上分别设有一继电器K1，继电器K2；
还包括控制器、辅助电源、运算放大器、光耦、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3；
所述控制器包括两个外置端口CTR1端和CTR2端，所述外置端口与接控制器的IO口连接，用于输出高低电平；
所述辅助电源设置在火线和零线间，产生两路输出电压，一路为继电器K1和继电器K2供电，一路用于产生一激励电压；
所述激励电压的正极经电阻R1和R2后与负极连接，激励电压正极还经电阻R4接火线输出端，负极经电阻R5接零线输出端；
运算放大器的正向输出端接R1和R2之间，反向输出端经电阻R6接火线输出端；
所述光耦包括阳极、阴极、集电极和发射极，所述阳极接运算放大器的输出端，阴极经电阻R3接零线输出端，集电极经电阻R7接CTR1端，发射极接三级管Q3的集电极，所述三级管Q3的基极接CTR2端，发射极接地；
所述三极管Q1集电极一路接继电器供电电压，一路接继电器K1，发射极接地，基极接在R7和光耦间；
所述三极管Q2集电极一路接继电器供电电压，一路接继电器K2，发射极接地，基极接在R7和光耦间；
且阻值中，R2>R1，R4=R5。
作为优选：所述两路输出电压，为继电器供电的电压为12V，产生激励电压的电压为5.1V，所述R1的阻值为47KF，R2的阻值为51KF。
作为优选：所述辅助电源为变压器或开关电电源。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在被检测端未接通高电压前，先采用低电压激励的方式去检测被测试端是否短路，如果有短路，则通过保护操作使高电压根本就不会输出到被检测端口。检测到没有短路后，才将高电压输出到被检测端口，提高了安全性。
其中：第一：辅助电源通过电阻R4、R5给输出线L-OUT与N-OUT提供激励电压，然后通过电阻R6取样来实现端口L-OUT与N-OUT短路与否的检测。
第二：控制信号CTR1经过电阻R7限流后形成“实际控制信号BF”，L-OUT与N-OUT短路时，通过光耦输出端三极管的导通将继电器K1、K2的“实际控制信号BF”拉低到地线，使继电器K1、K2无法闭合，硬件方式的快速响应实现高速度的保护。
第三：在光耦后增设一个三极管Q3，Q3的基极受控制信号CTR2控制，从而使本发明是否启动短路保护功能受软件控制，CTR2为逻辑高电平，三极管Q3才导通，短路保护功能才起作用。CTR2为逻辑低电平，三极管Q3截止，短路保护功能不起作用。
本发明在火线输出端L-OUT和零线输出端N-OUT构成AC220V-OUT端，在继电器K1与K2闭合之前即给汽车充电之前，先检测L-OUT和N-OUT是否短路，没有短路时继电器K1与K2才能闭合。如果短路，继电器K1与K2将无法闭合，AC220V-OUT端没有电压输出，提高安全性能。
附图说明
图1为本发明实电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：参见图1，一种充电枪缆上控制盒用上电短路检测电路，包括并排设置的火线和零线，所述火线包括火线输入端L-IN和火线输出端L-OUT，所述零线包括零线输入端N-IN和零线输出端N-OUT，火线输出端L-OUT和零线输出端N-OUT构成AC220-OUT，火线和零线上分别设有一继电器K1，继电器K2；
还包括控制器、辅助电源、运算放大器、光耦、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3；
所述控制器包括两个外置端口CTR1端和CTR2端，所述外置端口与接控制器的IO口连接，用于输出高低电平；
所述辅助电源设置在火线和零线间，产生两路输出电压，一路为继电器K1和继电器K2供电，一路用于产生一激励电压；
所述激励电压的正极经电阻R1和R2后与负极连接，激励电压正极还经电阻R4接火线输出端，负极经电阻R5接零线输出端；
运算放大器的正向输出端接R1和R2之间，反向输出端经电阻R6接火线输出端；
所述光耦包括阳极、阴极、集电极和发射极，所述阳极接运算放大器的输出端，阴极经电阻R3接零线输出端，集电极经电阻R7接CTR1端，发射极接三级管Q3的集电极，所述三级管Q3的基极接CTR2端，发射极接地；
所述三极管Q1集电极一路接继电器供电电压，一路接继电器K1，发射极接地，基极接在R7和光耦间；
所述三极管Q2集电极一路接继电器供电电压，一路接继电器K2，发射极接地，基极接在R7和光耦间；
且阻值中，R2>R1，R4=R5。
本实施例中：所述两路输出电压，为继电器供电的电压为12V，产生激励电压的电压为5.1V，所述R1的阻值为47KF，R2的阻值为51K。
实施例2：参见图1，为了更好的说明本发明方案，我们结合具体电路进行说明。
一种充电枪缆上控制盒用上电短路检测电路，包括并排设置的火线和零线，所述火线包括火线输入端L-IN和火线输出端L-OUT，所述零线包括零线输入端N-IN和零线输出端N-OUT，L-OUT和N-OUT构成AC220V-OUT端，线和零线上分别设有一继电器K1，继电器K2；还包括控制器、辅助电源、运算放大器IC1、光耦IC2、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3；所述控制器包括两个外置端口CTR1端和CTR2端，所述外置端口与接控制器的IO口连接，用于输出高低电平；所述辅助电源T1设置在火线和零线间，辅助电源T1提供的+12V给继电器K1、K2线圈供电，+5.1V为激励电压。该辅助电源可以是线性电源也可以是开关电源；本实施例中，采用一输入、两输出的变压器；所述激励电压的正极经电阻R1和R2后与负极连接，激励电压正极还经电阻R4接火线输出端，负极经电阻R5接零线输出端；在这里，R1的阻值为47KF，R2的阻值为51K，R4电阻和R5相同；运算放大器的正向输出端接R1和R2之间，反向输出端经电阻R6接火线输出端；所述光耦IC2包括阳极、阴极、集电极和发射极，所述阳极接运算放大器IC1的输出端，阴极经电阻R3接零线输出端，集电极经电阻R7接CTR1端，R7阻值为1K，发射极接三级管Q3的集电极，所述三级管Q3的基极接CTR2端，发射极接地；所述三极管Q1集电极一路接继电器供电电压，一路接继电器K1，发射极接地，基极接在R7和光耦间；所述三极管Q2集电极一路接继电器供电电压，一路接继电器K2，发射极接地，基极接在R7和光耦间。
同时为了电路顺利工作，还有一系列匹配的旁路电路，若5.1V电压和 12V电压输出端分别设有一个二极管D1、D3，电容C1和二极管D2构成的并联回路，并并联在5.1V电压和GND间，运算放大器IC1的反向输出端还经电容C2接地，用于滤除杂波干扰。
为了便于描述，我们在图中IC2的集电极接电阻R7处，设置一个点，该点信号为CTR1经过1K电阻R7的限流后得到信号，为继电器K1与K2的“实际控制信号BF”。
这个电路本身具有功能如下：当输出端L-OUT与N-OUT未短路，且CTR1信号为逻辑高电平时，三极管Q1、Q2导通，辅助电源+12V电流流过继电器线圈，继电器闭合；CTR1信号为逻辑低电平时，三极管Q1、Q2截止，继电器线圈电流为零，继电器断开。
本发明工作原理如下：
在控制器发出控制信号CTR1让继电器闭合之前，首先令CTR2为逻辑高电平，三极管Q3导通，光耦IC2进入有效状态以启动短路保护功能。辅助电源+5.1V通过电阻R1、R2分压后给比较器IC1的正输入端提供基准电压约2.65V。辅助电源+5.1V通过电阻R4、R5给输出线L-OUT与N-OUT提供激励电压，电阻R4=R5，一是起限流作用，二是当L-OUT与N-OUT短路时起分压作用。比较器IC1的负输入端3脚通过电阻R6连接到L-OUT，因此，IC1的负输入端3脚为L-OUT与N-OUT短路与否的检测信号输入端口，电阻R6起限流作用，电容C2用于滤除杂波干扰。当输出端口L-OUT与N-OUT未短路时，通过电阻R4加载到L-OUT上的+5.1V电压未与R5形成分压回路，IC1的负输入端3脚电压接近+5.1V，大于正输入端1脚基准电压2.65V，比较器IC1输出端4脚输出为低电平，光耦IC2内部发光二极管没有电流，光耦输出端三极管处于开路状态，继电器的“实际控制信号BF”不受影响，此时可以通过CPU编程CTR1的逻辑高电平或低电平实现继电器闭合或断开控制。当输出端口L-OUT与N-OUT短路时，通过电阻R4加载到L-OUT上的+5.1V电压与R5形成分压回路，由于R4=R5，所以分压比为R4:R5=1:1，IC1的负输入端3脚电压=5.1÷2=2.55V，小于正输入端1脚基准电压2.65V，比较器IC1输出端4脚输出为高电平，光耦IC2内部发光二极管有电流流过，光耦输出端三极管进入导通状态。由于此时三极管Q3导通，控制信号CTR1经过电阻R7限流后的“实际控制信号BF”被导通的光耦与导通的三极管Q3拉低到地线，BF电压接近0V，三极管Q1、Q2均截止。因此无论CTR1为逻辑高电平与否，继电器K1、K2都将处于断开状态，从而实现输出短路保护。
当CTR2为逻辑低电平时，三极管Q3截止。无论光耦IC2的输出端三极管是否导通，继电器“实际控制信号BF”、光耦、三极管Q3对地未形成导通的回路，致使短路保护电路不起作用，达到关闭短路保护功能的目的。
辅助电源T1提供的+12V给继电器K1、K2线圈供电，+5.1V给本发明电路供电。该辅助电源可以是线性电源也可以是开关电源。
Claims (3)
1.一种充电枪缆上控制盒用上电短路检测电路，包括并排设置的火线和零线，所述火线包括火线输入端和火线输出端，所述零线包括零线输入端和零线输出端，其特征在于：火线和零线上分别设有一继电器K1，继电器K2；
还包括控制器、辅助电源、运算放大器、光耦、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3；
所述控制器包括两个外置端口CTR1端和CTR2端，所述外置端口与接控制器的IO口连接，用于输出高低电平；
所述辅助电源设置在火线和零线间，产生两路输出电压，一路为继电器K1和继电器K2供电，一路用于产生一激励电压；
所述激励电压的正极经电阻R1和R2后与负极连接，激励电压正极还经电阻R4接火线输出端，负极经电阻R5接零线输出端；
运算放大器的正向输出端接R1和R2之间，反向输出端经电阻R6接火线输出端；
所述光耦包括阳极、阴极、集电极和发射极，所述阳极接运算放大器的输出端，阴极经电阻R3接零线输出端，集电极经电阻R7接CTR1端，发射极接三级管Q3的集电极，所述三级管Q3的基极接CTR2端，发射极接地；
所述三极管Q1集电极一路接继电器供电电压，一路接继电器K1，发射极接地，基极接在R7和光耦间；
所述三极管Q2集电极一路接继电器供电电压，一路接继电器K2，发射极接地，基极接在R7和光耦间；
且阻值中，R2>R1，R4=R5。
2.根据权利要求1所述的充电枪缆上控制盒用上电短路检测电路，其特征在于：所述两路输出电压，为继电器供电的电压为12V，产生激励电压的电压为5.1V，所述R1的阻值为47KF，R2的阻值为51KF。
3.根据权利要求1所述的充电枪缆上控制盒用上电短路检测电路，其特征在于：所述辅助电源为变压器或开关电电源。
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