CN108051683B - 一种负载接入或断开检测电路及电源供电控制电路和控制方法 - Google Patents

一种负载接入或断开检测电路及电源供电控制电路和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种负载接入或断开检测电路及电源供电控制电路和控制方法，包括充电回路，充放电回路包括分别设置在电源供应单元侧和负载单元侧的两部分，当负载单元机械接入电源供应单元时，充放电回路接通，导通有导通电流；当负载单元与电源供应单元断开时，不在导通有所述导通电流，实现对负载接入或断开的检测；供电控制电路根据对充放电回路的导通电流的监测，实现对负载单元的检测及控制。与现有技术相比，不仅实现了对负载单元接入或断开的检测，还进一步实现了对负载单元的有效控制。

Description

一种负载接入或断开检测电路及电源供电控制电路和控制 方法
技术领域
本发明涉及一种负载接入或断开检测电路及电源供电控制电路和控制方法，涉及电子电路领域。
背景技术
现有技术方案包含电源供应单元和负载单元，负载单元可以插接或电缆连接在电源供应单元上，电源供应单元给负载单元供电，负载电路工作，实现相应功能。
电源供应单元内置控制器、电流检测电路和供电开关，由电源电路供应的电流顺序通过电流检测电路、供电开关，输出电源供应单元，通过相关连接器件如连接器、电缆等，给负载单元供电。在负载单元接入电源供应单元，并被正常供电的情况下，通过电流检测电路，控制器可以读取电源供应给负载单元的电流大小，称为负载电流。
当检测到的负载电流超过控制器设定的电流安全门限时，如瞬时短路大电流等，电源供应单元的控制器可以关断供电开关，切断对负载单元的供电回路，保护负载单元及电源供应单元不受损坏。
对于负载单元，由于电源供应单元并不具备负载接入检测电路，在未连接负载单元时，其一，如果电源供应单元的供电开关处于闭合导通状态，对外供电端口处于有电状态，插接负载单元后，负载单元从供电端口获得电源供应；其二，如果电源供应单元的供电开关处于断开状态，插接负载单元后，控制器需要接收外部命令对供电开关进行闭合导通，则负载单元仍然从供电端口获得电源供应。
电源供应单元可能需要给不同型号的负载单元供电，不同型号负载单元具备不同的安全门限负载电流，电源供应单元无法检测出接入负载单元的型号，也无从知道对应接入负载单元的准确安全门限负载电流，其对负载单元负载电流超限保护存在安全隐患。
当控制器检测到负载单元出现故障导致负载电流超限，切断供电开关，对负载单元的电流供应被切断后，控制器无法通过电流检测电路，得知该故障负载单元是否已被移除或替换，在非人工干预的情况下，控制器只能通过间断闭合导通供电开关，检测负载电流是否恢复正常，来获知负载端的情况。这种间断闭合导通恢复供电的行为给电源供应单元和负载单元带来新的安全隐患。
当不需要负载单元工作的时候，为节省功耗，控制器断开给负载单元的供电开关，负载电流检测为零，期间控制器无法感知负载单元是否被移除或替换。
当负载单元初次接入电源供应单元，在插接时若电源供应单元的供电端口处于有电状态，该带电插接操作可能带给负载单元上的电路器件超出容许范围的上电冲击，可能导致负载单元器件因电源冲击受损。
电源供应单元的供电端口处于有电状态，此时如接入错误负载或因误操作导致供电端口短路、漏电，可能导致不必要的损害。
发明内容
根据本发明内容，提出一种负载接入或断开检测电路，具有实现对负载单元接入进行检测的特征。
根据本发明内容，还提出一种电源供电控制电路及控制方法，在所述负载接入检测电路的基础上，对负载的供电进行控制。
本发明采用的技术方案如下：
一种负载接入或断开检测电路，其特征在于：包括上述充放电回路；所述充放电回路包括充电回路和第一放电回路，所述充电回路包括充电电路及与其相连的储能电路；所述第一放电回路包括放电电路，与所述储能电路并联连接，且与所述充电电路串联连接；所述充放电回路一部分设置在负载单元侧，另一部分设置在电源供应单元侧，且放电电路和储能电路所形成的储能第二放电回路在电源供应单元或负载单元中完整设置，且电源供应单元侧和负载单元侧分别设置有相应的连接接口，当负载电路所在的负载单元接入电源供应单元时，所述相应的连接接口接通，且所述充放电回路导通有导通电流；当负载电路所在的负载单元与电源供应单元断开连接时，所述相应的连接接口断开，且所述充放电回路不再导通有所述导通电流；所述电源供应单元包括电流检测模块，通过对负载单元的输出电流实现对负载单元的接入或断开进行检测。
所述充放电回路的设置结构为：
所述充电电路设置于负载单元，放电电路和储能电路设置于电源供应单元；或，
所述充电电路设置于电源供应单元，放电电路和储能电路设置于负载单元；或，
所述充电电路、放电电路和储能电路均设置于负载单元。
所述储能电路为有限储能的储能电路。
所述充电电路包括充电电阻；放电电路包括放电电阻；储能电路包括储能电容。
一种电源供电控制电路，基于上述负载接入或断开检测电路，其特征在于：包括设置于负载电路及电流检测模块之间的供电开关；还包括控制器，所述控制器分别与电流检测模块和供电开关相连，根据电流检测模块所检测到的电流实现对供电开关的控制。
所述控制器包括过电流控制电路，当电流检测模块的检测电流超过电流设置阈值时，控制供电开关断开。
所述控制器包括初始充电电流变化曲线检测模块，根据初始充电电流变化曲线，实现对不同型号负载单元的检测。
所述控制器包括时间阈值设置模块，设置负载单元的更换时间阈值；当原负载单元与电源供应单元断开到重新检测到负载单元接入的时间小于所述更换时间阈值时，则认为重新接入的负载单位为原负载单元；所述更换时间阈值大于等于充满电的储能电路通过放电电路的放电清零时间。
一种供电控制方法，采用了上述电源供电控制电路，根据电流检测模块所检测到的电流实现对供电开关的控制。
所述控制方法包括：当电源供应单元未接入负载单元时，供电开关处于断开状态，电源供应单元对外供电端口没有电源供应，电流检测电路检测到的负载电流为零。
所述控制方法包括：当电源供应单元接入负载单元，电源供应单元检测充放电电路电流变化曲线，实现对不同型号负载单元的检测。
所述控制方法包括：电源供应单元通过检测初始充电电流和充电曲线，得出对应负载单元的型号及安全电流门限。
所述控制方法包括：电源供应单元根据负载单元的型号及安全电流门限控制闭合导通供电开关给负载电路供电，或保持供电开关断开拒绝为负载电路供电。
所述控制方法包括：为负载电路供电过程中，电源供应单元监测对负载单元的输出电流，一旦对负载单元的输出电流超过该负载单元的安全门限后，则断开相应的供电开关，切断对该负载单元负载电路的供电。
所述控制方法包括：设置负载单元的更换时间阈值；当原负载单元与电源供应单元断开到重新检测到负载单元接入的时间小于所述更换时间阈值时，则认为重新接入的负载单元为原负载单元；所述更换时间阈值大于等于充满电的储能电路通过放电电路的放电清零时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：不仅实现了对负载单元接入或断开的检测，还进一步实现了对负载单元的有效控制。
附图说明
图1为本发明其中一应用实施例的结构示意图。
图2为本发明其中一应用实施例的结构示意图。
图3为本发明其中一应用实施例的结构示意图。
图4为本发明其中一应用实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
具体实施例1
如图1所示，一种负载接入或断开检测电路，包括上述充放电回路；所述充放电回路包括充电回路和第一放电回路，所述充电回路包括充电电路及与其相连的储能电路；所述第一放电回路包括放电电路，与所述储能电路并联连接，且与所述充电电路串联连接；所述充放电回路一部分设置在负载单元侧，另一部分设置在电源供应单元侧，且放电电路和储能电路所形成的储能第二放电回路在电源供应单元或负载单元中完整设置，且电源供应单元侧和负载单元侧分别设置有相应的连接接口，当负载电路所在的负载单元接入电源供应单元时，所述相应的连接接口接通，且所述充放电回路导通有导通电流；当负载电路所在的负载单元与电源供应单元断开连接时，所述相应的连接接口断开，且所述充放电回路不再导通有所述导通电流；所述电源供应单元包括电流检测模块，通过对负载单元的输出电流实现对负载单元的接入或断开进行检测。
在本具体实施例中，负载单元接入电源供应单元时，如果供电开关为断开状态，在没有本充放电回路的情况下，则无法实现对负载单元的接入实现检测，而在有本充电回路的情况下，即使与负载电路串联的供电开关为断开状态，由于供电开关不在充电回路当中，当负载单元接入时，充放电回路仍然能够接通电源，因此，电源供应单元均能够检测到对负载单元的输出电流，实现对负载单元的接入检测。
另外，在现有技术中，如果对工作中的负载单元关闭供电开关后，电源供应单元无法检测出负载单元在此期间是否真的断开(拨出或其他机械断开方式)，在本方案的充放电回路的基础上，则能够根据充放电回路上是否为导通状态实现对负载单元是否真正断开的检测。
具体实施例2
在具体实施例1的基础上，如图1所示，在本具体实施例中，所述充电电路设置于负载单元，放电电路和储能电路设置于电源供应单元。
具体实施例3
在具体实施例1的基础上，如图2所示，在本具体实施例中，所述充电电路设置于电源供应单元，放电电路和储能电路设置于负载单元。
具体实施例4
在具体实施例1的基础上，如图3所示，在本具体实施例中，所述充电电路、放电电路和储能电路均设置于负载单元。
充放电电流的结构设置形式并不局限于上述具体实施例2到4的三种结构设置，也可以是其他结构设置，只要满足下述条件即可：当负载电路所在的负载单元接入(例如插接或其他机械接入方式)电源供应单元时，所述相应的连接接口接通，且所述充放电回路导通有导通电流；当负载电路所在的负载单元与电源供应单元断开连接时，所述相应的连接接口断开，且所述充放电回路不再导通有所述导通电流，例如所述充电电路、放电电路和储能电路均设置于电源供应单元，但只有当负载电路所在的负载单元接入电源供应单元时，所述相应的连接接口接通，且所述充放电回路导通有导通电流。
具体实施例5
在具体实施例1到4之一的基础上，在本具体实施例中，所述储能电路为有限储能的储能电路。
具体实施例6
在具体实施例1到5之一的基础上，如图4所示，在本具体实施例中，所述充电电路包括充电电阻；放电电路包括放电电阻；储能电路包括储能电容。
具体实施例7
一种电源供电控制电路，包括具体实施例1到6之一所述的负载接入或断开检测电路，包括设置于负载电路及电流检测模块之间的供电开关；还包括控制器，所述控制器分别与电流检测模块和供电开关相连，根据电流检测模块所检测到的电流实现对供电开关的控制。
具体实施例8
在具体实施例7的基础上，所述控制器包括过电流控制电路，当电流检测模块的检测电流超过电流设置阈值时，控制供电开关断开，以保护电路安全。
具体实施例9
在具体实施例7或8的基础上，所述控制器包括初始充电电流变化曲线检测模块，根据初始充电电流变化曲线，实现对不同型号负载单元的检测。通过不同型号负载单元的检测，能够实现对不同型号负载单元的有效识别，从而方便根据不同型号负载单元控制策略实现对不同型号负载单元的控制。
具体实施例10
在具体是实施例7到9之一的基础上，所述控制器包括时间阈值设置模块，设置负载单元的更换时间阈值；当原负载单元与电源供应单元断开到重新检测到负载单元接入的时间小于所述更换时间阈值时，则认为重新接入的负载单位为原负载单元；所述更换时间阈值大于等于充满电的储能电路通过放电电路的放电清零时间。
例如，对于原负载单元由于电流超过电流设置阈值而被迫断开时，则可根据所述更换时间阈值来判断重新接入的是否为原负载单元，如果是，则拒绝接通所述供电开关，从而拒绝为原负载电路供电。
具体实施例11
一种供电控制方法，采用了具体实施例7到10之一所述的电源供电控制电路，根据电流检测模块所检测到的电流实现对供电开关的控制。
具体实施例12
在具体实施例11的基础上，所述控制方法包括：当电源供应单元未接入负载单元时，供电开关处于断开状态，电源供应单元对外供电端口没有电源供应，电流检测电路检测到的负载电流为零。
具体实施例13
在具体实施例11或13的基础上，所述控制方法包括：当电源供应单元接入负载单元，电源供应单元检测充放电电路电流变化曲线，实现对不同型号负载单元的检测。
具体实施例14
在具体实施例11到13之一的基础上，所述控制方法包括：电源供应单元通过检测初始充电电流和充电曲线，得出对应负载单元的型号及安全电流门限。
具体实施例15
在具体实施例11到13之一的基础上，所述控制方法包括：电源供应单元根据负载单元的型号及安全电流门限控制闭合导通供电开关给负载电路供电，或保持供电开关断开拒绝为负载电路供电。
具体实施例16
在具体实施例11到15之一的基础上，所述控制方法包括：为负载电路供电过程中，电源供应单元监测对负载单元的输出电流，一旦对负载单元的输出电流超过该负载单元的安全门限后，则断开相应的供电开关，切断对该负载单元负载电路的供电。
具体实施例17
在具体实施例11到16之一的基础上，所述控制方法包括：设置负载单元的更换时间阈值；当原负载单元与电源供应单元断开到重新检测到负载单元接入的时间小于所述更换时间阈值时，则认为重新接入的负载单元为原负载单元；所述更换时间阈值大于等于充满电的储能电路通过放电电路的放电清零时间。

Claims (14)

1.一种负载接入或断开检测电路，其特征在于：包括充放电回路；所述充放电回路包括充电回路和第一放电回路，所述充电回路包括充电电路及与其相连的储能电路；所述第一放电回路包括放电电路，与所述储能电路并联连接，且与所述充电电路串联连接；所述充放电回路一部分设置在负载单元侧，另一部分设置在电源供应单元侧，且放电电路和储能电路所形成的储能第二放电回路在电源供应单元或负载单元中完整设置，且电源供应单元侧和负载单元侧分别设置有相应的连接接口，当负载电路所在的负载单元接入电源供应单元时，所述相应的连接接口接通，且所述充放电回路导通有导通电流；当负载电路所在的负载单元与电源供应单元断开连接时，所述相应的连接接口断开，且所述充放电回路不再导通有所述导通电流；所述电源供应单元包括电流检测模块，通过负载单元的输出电流实现对负载单元的接入或断开进行检测。
2.根据权利要求1所述的负载接入或断开检测电路，其特征在于：所述充放电回路的设置结构为：
所述充电电路设置于负载单元，放电电路和储能电路设置于电源供应单元；或，
所述充电电路设置于电源供应单元，放电电路和储能电路设置于负载单元；或，
所述充电电路、放电电路和储能电路均设置于负载单元。
3.根据权利要求1或2所述的负载接入或断开检测电路，其特征在于：所述充电电路包括充电电阻；放电电路包括放电电阻；储能电路包括储能电容。
4.一种电源供电控制电路，包括权利要求1到3之一所述负载接入或断开检测电路，其特征在于：包括设置于负载电路及电流检测模块之间的供电开关；还包括控制器，所述控制器分别与电流检测模块和供电开关相连，根据电流检测模块所检测到的电流实现对供电开关的控制。
5.根据权利要求4所述的电源供电控制电路，其特征在于：所述控制器包括过电流控制电路，当电流检测模块的检测电流超过电流设置阈值时，控制供电开关断开。
6.根据权利要求4所述的电源供电控制电路，其特征在于：所述控制器包括初始充电电流变化曲线检测模块，根据初始充电电流变化曲线，实现对不同型号负载单元的检测。
7.根据权利要求4所述的电源供电控制电路，其特征在于：所述控制器包括时间阈值设置模块，设置负载单元的更换时间阈值；当原负载单元与电源供应单元断开到重新检测到负载单元接入的时间小于所述更换时间阈值时，则认为重新接入的负载单元为原负载单元；所述更换时间阈值大于等于充满电的储能电路通过放电电路的放电清零时间。
8.一种供电控制方法，采用了权利要求4到7之一所述电源供电控制电路，根据电流检测模块所检测到的电流实现对供电开关的控制。
9.根据权利要求8所述的供电控制方法，所述控制方法包括：当电源供应单元未接入负载单元时，供电开关处于断开状态，电源供应单元对外供电端口没有电源供应，电流检测模块检测到的负载电流为零。
10.根据权利要求8所述的供电控制方法，所述控制方法包括：当电源供应单元接入负载单元，电源供应单元检测充放电电路电流变化曲线，实现对不同型号负载单元的检测。
11.根据权利要求8所述的供电控制方法，所述控制方法包括：电源供应单元通过检测初始充电电流和充电曲线，得出对应负载单元的型号及安全电流门限。
12.根据权利要求8所述的供电控制方法，所述控制方法包括：电源供应单元根据负载单元的型号及安全电流门限控制闭合导通供电开关给负载电路供电，或保持供电开关断开拒绝为负载电路供电。
13.根据权利要求8所述的供电控制方法，所述控制方法包括：为负载电路供电过程中，电源供应单元监测对负载单元的输出电流，一旦对负载单元的输出电流超过该负载单元的安全门限后，则断开相应的供电开关，切断对该负载单元负载电路的供电。
14.根据权利要求8所述的供电控制方法，所述控制方法包括：设置负载单元的更换时间阈值；当原负载单元与电源供应单元断开到重新检测到负载单元接入的时间小于所述更换时间阈值时，则认为重新接入的负载单元为原负载单元；所述更换时间阈值大于等于充满电的储能电路通过放电电路的放电清零时间。
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