CN108736440A - 一种电路失控保护电路和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路失控保护电路和电子装置，电路失控保护电路包括监测模块、控制器和保护模块，保护模块用于与电源、负载串联连接；监测模块、控制器、保护模块依次连接，监测模块用于在电路失控时向控制器发送异常信号，控制器获取到异常信号时控制保护模块切断电源向负载的供电。通过监测模块在电路失控时向控制器发送异常信号，控制器获取到异常信号时控制保护模块切断电源向负载的供电；实现防止电路上通电的元件持续升温甚至持续燃烧，可快速切断电源向负载的供电，来避免持续燃烧的风险。

Description

一种电路失控保护电路和电子装置

技术领域

本发明涉及电子技术，尤其涉及一种电路失控保护电路和电子装置。

背景技术

一些大功率的电源电路，当元件突然损坏时，元件短路或通过电流过大，会引起温度升高，严重的甚至会引起着火。例如多层陶瓷电路MLCC，当电容受外力影响变形时，会引起电容内部短路，温度升高，如果电源电流足够大，还会引起着火；又例如电路的功率MOSFET元件，容易因控制异常带来短路风险，造成过热或着火。

现有的电子设备在温度过高或着火时，通常无法切断电源，只能等待电路完全烧断，造成严重的安全问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电路失控保护电路和电子装置，其能解决现有的电子设备在温度过高或着火时，通常无法切断电源，只能等待电路完全烧断的问题。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种电路失控保护电路，包括监测模块、控制器和保护模块，所述保护模块用于与电源、负载串联连接；

所述监测模块、控制器、保护模块依次连接，所述监测模块用于在电路失控时向所述控制器发送异常信号，所述控制器获取到异常信号时控制所述保护模块切断电源向负载的供电。

进一步地，所述监测模块包括高温监测单元，所述高温监测单元包括第一电桥和第一处理器；

所述第一电桥包括NTC电阻NTC1、电阻R1、电阻R2、电阻R5，所述电阻R1和电阻R2的公共连接点形成输入端A1，所述NTC电阻NTC1和电阻R5的公共连接点形成输入端B1，所述NTC电阻NTC1和电阻R1的公共连接点形成输出端C1，所述电阻R2和电阻R5的公共连接点形成输出端D1；所述输入端A1和输入端B1之间连接一电压，所述输出端C1和输出端D1连接于所述第一处理器；

所述电阻R5的阻值处于2kΩ-10kΩ范围内，所述NTC电阻NTC1的阻值小于所述电阻R5的阻值时，所述第一处理器发送高温信号至所述控制器。

进一步地，所述第一处理器包括比较器U2，所述比较器U2的正相输入端连接于所述输出端D1，所述比较器U2的反相输入端连接于所述输出端C1。

进一步地，所述监测模块包括熔断监测单元，所述熔断监测单元包括第二电桥和第二处理器；

所述第二电桥包括NTC电阻NTC2、电阻R3、电阻R4、电阻R6，所述电阻R3和电阻R4的公共连接点形成输入端A2，所述NTC电阻NTC2和电阻R6的公共连接点形成输入端B2，所述电阻R3和电阻R6的公共连接点形成输出端C2，所述电阻R4和NTC电阻NTC2的公共连接点形成输出端D2；所述输入端A2和输入端B2之间连接一电压，所述输出端C2和输出端D2连接于所述第二处理器；

所述电阻R6的阻值处于500kΩ-1000kΩ范围内，所述NTC电阻NTC2的阻值大于所述电阻R6的阻值时，所述第二处理器发送熔断信号至所述控制器。

进一步地，所述第二处理器包括比较器U3，所述比较器U3的正相输入端连接于所述输出端D2，所述比较器U3的反相输入端连接于所述输出端C2。

进一步地，所述保护模块包括受控端、第一端和第二端，所述受控端连接于所述控制器，所述控制器通过所述受控端控制所述第一端和第二端断开；

电源连接于负载，负载连接于所述第一端，所述第二端连接于低电平；或者

电源连接于所述第一端，负载连接于所述第二端。

进一步地，所述电路失控保护电路还包括告警模块，所述告警模块连接于所述控制器。

进一步地，所述监测模块包括多个所述高温监测单元和多个所述熔断监测单元。

一种电子装置，包括上述的电路失控保护电路，以及电源和负载。

进一步地，所述电源包括稳压芯片或电压转换芯片。

相比现有技术，本发明实施例的有益效果在于：通过监测模块在电路失控时向控制器发送异常信号，控制器获取到异常信号时控制保护模块切断电源向负载的供电；实现防止电路上通电的元件持续升温甚至持续燃烧，可快速切断电源向负载的供电，来避免持续燃烧的风险。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电路失控保护电路的电路示意图；

图2为为图1中的电源为第一电桥、第二电桥提供电压的示意图。

图中：100、监测模块；110、高温监测单元；111、第一电桥；112、第一处理器；120、熔断监测单元；121、第二电桥；122、第二处理器；MCU、控制器；200、保护模块；10、电源；20、负载。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1为电路失控保护电路的电路示意图。

电路失控保护电路包括监测模块100、控制器MCU和保护模块200，保护模块200用于与电源10、负载20串联连接。

作为优选的实施方式，保护模块200包括受控端G、第一端D和第二端S，受控端连接于控制器MCU，控制器MCU通过受控端控制第一端D和第二端S断开。在本实施例中，保护模块200包括NMOS管Q1。从NMOS管Q1的栅极引出受控端G，源极引出第一端D，漏极引出第二端S。

在本实施例中，如图1所示，电源10的输出端INPUT连接于负载20的一极，负载20的另一极连接于第一端D，保护模块200的第二端S连接于低电平，即接地。

在另一实施例中，电源10的输出端INPUT连接于第一端D，负载20的一极连接于第二端S，负载20的另一极连接于低电平，即接地。

因此，控制器MCU可以通过控制保护模块200实现连通电源10向负载20供电的回路，或者通过控制保护模块200实现切断电源10向负载20供电的回路。

如图1所示，监测模块100、控制器MCU、保护模块200依次连接。监测模块100用于在电路失控时向控制器MCU发送异常信号，控制器MCU获取到异常信号时控制保护模块200切断电源10向负载20的供电，启动保护后，控制器MCU锁定向保护模块200的输出，防止重新通电带来的风险。

本发明实施例提供的电路失控保护电路，通过监测模块100在电路失控时向控制器MCU发送异常信号，控制器MCU获取到异常信号时控制保护模块200切断电源10向负载20的供电；实现防止电路上通电的元件持续升温甚至持续燃烧，可快速切断电源10向负载20的供电，来避免持续燃烧的风险。

作为优选的实施方式，监测模块100包括高温监测单元110，高温监测单元110包括第一电桥111和第一处理器112，第一电桥111通过第一处理器112连接于控制器MCU。

第一电桥111包括NTC电阻NTC1、电阻R1、电阻R2、电阻R5，电阻R1和电阻R2的公共连接点形成输入端A1，NTC电阻NTC1和电阻R5的公共连接点形成输入端B1，NTC电阻NTC1和电阻R1的公共连接点形成输出端C1，电阻R2和电阻R5的公共连接点形成输出端D1；输入端A1和输入端B1之间连接一电压，即电压VCC；如图2所示，电源10输出的电压INPUT经稳压芯片或电压转换芯片U1转换为电压VCC，电压VCC加载在输入端A1和输入端B1之间。

电阻R5的阻值处于2kΩ-10kΩ范围内，在本实施例中，电阻R5的阻值为5.1kΩ；NTC电阻NTC1的阻值小于电阻R5的阻值时，第一处理器112发送高温信号至控制器MCU，即异常信号包括高温信号。NTC电阻NTC1是负温度系数的温敏电阻，温度升高时电阻下降。设置电阻R5的阻值小于负载20正常工作时NTC电阻NTC1的阻值，当负载20工作异常，温度升高到一定程度时，NTC电阻NTC1的阻值小于电阻R5的阻值。

输出端C1和输出端D1连接于第一处理器112。作为优选的实施方式，第一处理器112包括比较器U2，比较器U2的正相输入端连接于输出端D1，比较器U2的反相输入端连接于输出端C1。

负载20正常工作时，电阻R5的阻值小于NTC电阻NTC1的阻值，输出端D1的电压大于输出端C1的电压，因此第一处理器112的输出为第一状态；当温度升高到一定程度时，NTC电阻NTC1的阻值小于电阻R5的阻值，输出端D1的电压小于输出端C1的电压，因此第一处理器112的输出为第二状态；第二状态与第一状态相反。当控制器MCU检测到第一处理器112的异常信号，即当控制器MCU检测到第一处理器112的输出为第二状态，或者检测到第一处理器112的输出发生切换，就判断电路发生了失控使得温度升高，然后控制保护模块200切断电源10向负载20的供电。

作为优选的实施方式，监测模块100包括熔断监测单元120，熔断监测单元120包括第二电桥121和第二处理器122，第二电桥121通过第二处理器122连接于控制器MCU。

第二电桥121包括NTC电阻NTC2、电阻R3、电阻R4、电阻R6，电阻R3和电阻R4的公共连接点形成输入端A2，NTC电阻NTC2和电阻R6的公共连接点形成输入端B2，电阻R3和电阻R6的公共连接点形成输出端C2，电阻R4和NTC电阻NTC2的公共连接点形成输出端D2；输入端A2和输入端B2之间连接一电压，即电压VCC；如图2所示，电源10输出的电压INPUT经稳压芯片或电压转换芯片U1转换为电压VCC，电压VCC加载在输入端A2和输入端B2之间。

电阻R6的阻值处于500kΩ-1000kΩ范围内，在本实施例中，电阻R6的阻值为820kΩ；NTC电阻NTC2的阻值大于电阻R6的阻值时，第二处理器122发送熔断信号至控制器MCU，即异常信号包括熔断信号。NTC电阻NTC2是负温度系数的温敏电阻，温度升高时电阻下降，但是当温度过高，NTC电阻NTC2被烧断时，电阻可视为无穷大。设置电阻R6的阻值大于负载20正常工作时NTC电阻NTC2的阻值，当NTC电阻NTC2被烧断时，电阻R6的阻值小于NTC电阻NTC2的阻值。

输出端C2和输出端D2连接于第二处理器122。作为优选的实施方式，第二处理器122包括比较器U3，比较器U3的正相输入端连接于输出端D2，比较器U3的反相输入端连接于输出端C2。

负载20正常工作时，电阻R6的阻值大于NTC电阻NTC2的阻值，输出端D2的电压小于输出端C2的电压，因此第二处理器122的输出为第三状态；当NTC电阻NTC2被烧断时，输出端D2的电压大于输出端C2的电压，因此第二处理器122的输出为第四状态；第三状态与第四状态相反。当控制器MCU检测到第二处理器122的异常信号，即当控制器MCU检测到第二处理器122的输出为四状态，或者检测到第二处理器122的输出发生切换，就判断电路发生了失控使得温度过高引起于NTC电阻NTC2熔断，然后控制保护模块200切断电源10向负载20的供电，防止事态扩大，如避免持续燃烧的风险。

作为优选的实施方式，电路失控保护电路还包括告警模块(图未示)，告警模块连接于控制器MCU。当控制器MCU从监测模块100获取到异常信号时，告警模块发出声光报警。

作为本发明实施例的进一步改进，监测模块100包括多个高温监测单元110和多个熔断监测单元120。从而实现多点监测，只需一个保护模块200，如功率开关，损耗少。

本发明实施例的电路失控保护电路可用于各类电子装置，即：

一种电子装置，包括前述的电路失控保护电路，以及电源10和负载20。

作为优选的实施方式，如图2所示，电源10包括稳压芯片或电压转换芯片U1，用于将电源10的电压INPUT转换为电压VCC，从而为第一电桥111、第二电桥121提供电压。

作为优选的实施方式，电路失控保护电路用于负载20包含多层陶瓷电路MLCC、功率MOSFET元件等易发热器件的电子装置。

本发明实施例提供的电子装置，通过电路失控保护电路中的监测模块100在电路失控时向控制器MCU发送异常信号，控制器MCU获取到异常信号时控制保护模块200切断电源10向负载20的供电；实现防止电路上通电的元件持续升温甚至持续燃烧，可快速切断电源10向负载20的供电，来避免持续燃烧的风险。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种电路失控保护电路，其特征在于：包括监测模块、控制器和保护模块，所述保护模块用于与电源、负载串联连接；

所述监测模块、控制器、保护模块依次连接，所述监测模块用于在电路失控时向所述控制器发送异常信号，所述控制器获取到异常信号时控制所述保护模块切断电源向负载的供电。

2.如权利要求1所述的电路失控保护电路，其特征在于：所述监测模块包括高温监测单元，所述高温监测单元包括第一电桥和第一处理器；

所述第一电桥包括NTC电阻NTC1、电阻R1、电阻R2、电阻R5，所述电阻R1和电阻R2的公共连接点形成输入端A1，所述NTC电阻NTC1和电阻R5的公共连接点形成输入端B1，所述NTC电阻NTC1和电阻R1的公共连接点形成输出端C1，所述电阻R2和电阻R5的公共连接点形成输出端D1；所述输入端A1和输入端B1之间连接一电压，所述输出端C1和输出端D1连接于所述第一处理器；

所述电阻R5的阻值处于2kΩ-10kΩ范围内，所述NTC电阻NTC1的阻值小于所述电阻R5的阻值时，所述第一处理器发送高温信号至所述控制器。

3.如权利要求2所述的电路失控保护电路，其特征在于：所述第一处理器包括比较器U2，所述比较器U2的正相输入端连接于所述输出端D1，所述比较器U2的反相输入端连接于所述输出端C1。

4.如权利要求1或2所述的电路失控保护电路，其特征在于：所述监测模块包括熔断监测单元，所述熔断监测单元包括第二电桥和第二处理器；

所述第二电桥包括NTC电阻NTC2、电阻R3、电阻R4、电阻R6，所述电阻R3和电阻R4的公共连接点形成输入端A2，所述NTC电阻NTC2和电阻R6的公共连接点形成输入端B2，所述电阻R3和电阻R6的公共连接点形成输出端C2，所述电阻R4和NTC电阻NTC2的公共连接点形成输出端D2；所述输入端A2和输入端B2之间连接一电压，所述输出端C2和输出端D2连接于所述第二处理器；

所述电阻R6的阻值处于500kΩ-1000kΩ范围内，所述NTC电阻NTC2的阻值大于所述电阻R6的阻值时，所述第二处理器发送熔断信号至所述控制器。

5.如权利要求4所述的电路失控保护电路，其特征在于：所述第二处理器包括比较器U3，所述比较器U3的正相输入端连接于所述输出端D2，所述比较器U3的反相输入端连接于所述输出端C2。

6.如权利要求1或2所述的电路失控保护电路，其特征在于：所述保护模块包括受控端、第一端和第二端，所述受控端连接于所述控制器，所述控制器通过所述受控端控制所述第一端和第二端断开；

电源连接于负载，负载连接于所述第一端，所述第二端连接于低电平；或者

电源连接于所述第一端，负载连接于所述第二端。

7.如权利要求1或2所述的电路失控保护电路，其特征在于：还包括告警模块，所述告警模块连接于所述控制器。

8.如权利要求4所述的电路失控保护电路，其特征在于：所述监测模块包括多个所述高温监测单元和多个所述熔断监测单元。

9.一种电子装置，其特征在于：包括如权利要求1-8中任一项所述的电路失控保护电路，以及电源和负载。

10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于：所述电源包括稳压芯片或电压转换芯片。