CN109301792A - 保护电路、电路系统、自动化设备、控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种保护电路、电路系统、自动化设备、控制方法和装置，涉及电路领域。该保护电路包括保护电路控制模块，用于检测电源信号是否异常，若电源信号异常，则控制开关电路关断，否则，控制开关电路导通；开关电路，用于在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。本公开能够保证功能电路的安全运行。

Description

保护电路、电路系统、自动化设备、控制方法和装置

技术领域

本公开涉及电路领域，尤其涉及一种保护电路、电路系统、自动化设备、控制方法和装置。

背景技术

随着工业化发展，自动化设备不断增多，应用场景也越来越多，环境恶劣程度也在增加，在常规家用、商用环境下，电路设计并不需要做特殊的保护的。但在工业环境或其他存在严重辐射、高浪涌电压、高脉冲冲击等应用场所，需要对电路板进行特殊防护。这提高了PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)的设计难度，当前电路设计中，通常情况下，将保护电路与功能电路放置于一个PCB上，一旦保护电路损坏，功能电路也可能损坏，整个电路系统即无法正常工作。

发明内容

本公开要解决的一个技术问题是提供一种保护电路、电路系统、自动化设备、控制方法和装置，能够保证功能电路的安全运行。

根据本公开一方面，提出一种保护电路，包括：保护电路控制模块，用于检测电源信号是否异常，若电源信号异常，则控制开关电路关断，否则，控制开关电路导通；开关电路，用于在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。

可选地，该保护电路还包括：滤波电路，用于对电源信号进行滤波处理，并将滤波处理后的电源信号分别输入至开关电路和保护电路控制模块；其中，保护电路控制模块用于检测滤波处理后的电源信号是否异常。

可选地，保护电路控制模块用于检测电源信号中是否存在浪涌信号和/或脉冲信号，若电源信号中不存在浪涌信号和/或脉冲信号，则确定电源信号正常，否则，判断浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级，若浪涌信号和/或脉冲信号超过耐受等级，则确定电源信号异常。

可选地，保护电路控制模块包括：异常检测电路，用于检测电源信号中电压干扰信号的电压等级；主控电路，用于根据电压干扰信号的电压等级判断电源信号中的浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级，若浪涌信号和/或脉冲信号超过耐受等级，则控制开关电路关断，否则，控制开关电路导通。

可选地，保护电路控制模块包括：供电电路，用于向异常检测电路和主控电路供电。

可选地，供电电路为储能电路或外部电源装置。

可选地，储能电路用于接收功能电路输出的电能。

根据本公开的另一方面，还提出一种电路系统，包括：功能电路；以及上述的保护电路。

可选地，功能电路和保护电路设置在不同的印制电路板PCB上。

根据本公开的另一方面，还提出一种自动化设备，包括电路系统。

根据本公开的另一方面，还提出一种保护电路的控制方法，包括：检测电源信号是否异常；若电源信号异常，则控制开关电路关断；否则，控制开关电路导通，以便开关电路在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。

可选地，检测电源信号是否异常包括：检测电源信号中是否存在浪涌信号和/或脉冲信号；若电源信号中不存在浪涌信号和/或脉冲信号，则确定电源信号正常；否则，判断浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级；若浪涌信号和/或脉冲信号超过耐受等级，则确定电源信号异常。

可选地，判断浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级包括：检测电源信号中电压干扰信号的电压等级；根据电压干扰信号的电压等级判断电源信号中的浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级。

根据本公开的另一方面，还提出一种保护电路的控制装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如上述的保护电路的控制方法。

根据本公开的另一方面，还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上述的保护电路的控制方法的步骤。

与现有技术相比，本公开保护电路控制模块在检测到电源信号异常时，控制开关电路关断，从而使得电源信号不再输入至功能电路，在电源信号正常时，控制开关电路导通，从而使得电源信号输入至功能电路，能够保证功能电路的安全运行。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1为本公开保护电路的一个实施例的结构示意图。

图2为本公开保护电路的另一个实施例的结构示意图。

图3为本公开保护电路的再一个实施例的结构示意图。

图4为本公开电路系统的一个实施例的结构示意图。

图5为本公开电路系统的另一个实施例的结构示意图。

图6为本公开保护电路的控制方法的一个实施例的流程示意图。

图7为本公开保护电路的控制装置的一个实施例的结构示意图。

图8为本公开保护电路的控制装置的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

图1为本公开保护电路的一个实施例的结构示意图。该保护电路包括保护电路控制模块110和开关电路120。其中，保护电路控制模块110和开关电路120连接，开关电路120一端连接功能电路，另一端连接电源。

保护电路控制模块110用于检测电源信号是否异常，若电源信号异常，则控制开关电路120关断，否则，控制开关电路120导通。

其中，保护电路控制模块110与外部电源连接，外部电源信号中可能会夹带很多杂散的高电压、高脉冲电压冲击信号，对功能电路产生很大影响。因此，需要检测电源信号是否存在高浪涌信号或高脉冲信号，即判断电源信号是否异常。在电源信号异常时，及时将开关电路120断开，使得电源信号不再输入至功能电路，防止损坏功能电路。

开关电路120用于在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。

在该实施例中，保护电路控制模块在检测到电源信号异常时，控制开关电路关断，从而使得电源信号不再输入至功能电路，在电源信号正常时，控制开关电路导通，从而使得电源信号输入至功能电路，能够保证功能电路的安全运行。

图2为本公开保护电路的另一个实施例的结构示意图。该保护电路包括滤波电路210、保护电路控制模块220和开关电路230。

滤波电路210用于对电源信号进行滤波处理，并将滤波处理后的电源信号分别输入至开关电路230和保护电路控制模块220。

滤波电路210例如为EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)滤波器，用于对外部杂散的高电压、高脉冲电压冲击信号进行滤除和拦截。

保护电路控制模块220用于检测滤波处理后的电源信号是否异常，若电源信号异常，则控制开关电路230关断，否则，控制开关电路230导通。

例如，保护电路控制模块220检测滤波处理后的电源信号中是否还存在浪涌信号或脉冲信号，若电源信号中不存在浪涌信号或脉冲信号，则确定电源信号正常，否则，判断浪涌信号或脉冲信号是否超过耐受等级，若浪涌信号或脉冲信号超过耐受等级，则确定电源信号异常。

信号电压一般分为数字量信号和模拟量信号，数字量信号分为总线信号和数字量控制器信号，总线信号一般为3.3V或5V两种等级，数字量控制信号一般为源型(+24V)或漏型(0V)两种，模拟量信号电压一般为0-10V。浪涌信号和高速脉冲信号这两种干扰，与设备使用环境、搭配的使用仪器有关。例如，浪涌信号和高速脉冲信号有可能来自于附近环境的市电网络，或者同一个网络中的其他大功率设备，或者打雷等等。若浪涌信号或脉冲信号超过耐受等级则会对功能电路造成损害，因此，在浪涌信号或脉冲信号超过耐受等级时，应阻止电源信号输入至功能电路。

开关电路230用于在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路，在关断时，阻止电源信号输入至功能电路。

在该实施例中，电源信号先经过滤波电路，对电源信号中的高电压、高脉冲电压冲击信号的进行滤除，经过滤波后的电源信号在经过保护电路控制模块，由保护电路控制模块判断是否关断开关电路，避免在电源信号中出现高浪涌、高速脉冲信号电压时损坏功能电路。

在本公开的一个实施例中，保护电路控制模块如图3所示，包括异常检测电路310和主控电路320。其中，异常检测电路310用于检测电源信号中电压干扰信号的电压等级。其中，异常检测电路310可以为信号采集电路，主要采集输入浪涌和脉冲频率和电压等，能够检测出电源信号中电压干扰信号的电压等级。主控电路320根据电压干扰信号的电压等级判断电源信号中的浪涌信号或脉冲信号是否超过耐受等级，若浪涌信号或脉冲信号超过耐受等级，则控制开关电路230关断，否则，控制开关电路230导通。

在另一个实施例中，该保护电路控制模块还可以包括供电电路330，用于向异常检测电路和主控电路供电。其中，供电电路330可以为储能电路或外部电源装置等，外部电源装置例如为光伏电路等。其中，若供电电路为储能电路，则储能电路能够接收功能电路输出的电能。即在外部断电的情况下，保护电路仍能独立工作。

图4为本公开电路系统的一个实施例的结构示意图。该电路系统包括功能电路410和保护电路420，其中，保护电路的具体结构可以如图5所示，功能电路410为电路系统的主要负载部分，并且，可以向保护电路420中的储能电路供电。

其中，当外部输入电源电压信号正常无浪涌电压、无脉冲电压时，保护电路420中的异常检测电路检测到浪涌、脉冲无异常，则主控电路控制开关电路导通，由外部输入电源给功能电路供电，功能电路给储能设备充电。当外部输入电源电压信号突然出现高浪涌电压、高脉冲电压信号时，保护电路中的异常检测电路能够检测到高浪涌电压、高脉冲电压信号，若高浪涌电压、高脉冲电压信号超过可承受阈值，主控电路控制开关电路关断，切断功能电路的电源供电，功能电路停止给储能设备充电，此时功能模块电路处于断电保护中。

另外，外部输入电源电压信号突然出现高浪涌电压、高脉冲电压信号时，即使滤波电路在浪涌或高速脉冲信号下被损坏，仍然可由保护电路的主控电路控制开关电路关断，使得功能模块电路处于断电保护中。

在一个实施例中，功能电路410和保护电路420可以设置在不同的PCB上，减少PCB涉及难度，减少维护成本，另外，在保护电路420损坏后，仍然能保证功能电路410正常。

在本公开的另一个实施例中，保护一种自动化设备，该自动化设备包括上述的电路系统。

图6为本公开保护电路的控制方法的一个实施例的流程示意图。

在步骤610，检测电源信号是否异常，若电源信号异常，则执行步骤620，否则，执行步骤630。例如，检测电源信号中是否存在浪涌信号或脉冲信号；若电源信号中不存在浪涌信号或脉冲信号，则确定电源信号正常；否则，判断浪涌信号或脉冲信号是否超过耐受等级；若浪涌信号或脉冲信号超过耐受等级，则确定电源信号异常。其中，可以根据电压干扰信号的电压等级判断电源信号中的浪涌信号或脉冲信号是否超过耐受等级。

在一个实施例中，电源信号为经过滤波电路进行滤波处理后的电源信号。

在步骤620，控制开关电路关断。其中，在开关电路关断时，阻值电源向功能电路供电。

在步骤630，控制开关电路导通，以便开关电路在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。

在该实施例中，在检测到电源信号异常时，控制开关电路关断，从而使得电源信号不再输入至功能电路，在电源信号正常时，控制开关电路导通，从而使得电源信号输入至功能电路，能够保证功能电路的安全运行。

图7为本公开保护电路的控制装置的一个实施例的结构示意图。该控制装置包括存储器710和处理器720。其中：存储器710可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储图6所对应实施例中的指令。处理器720耦接至存储器710，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器720用于执行存储器中存储的指令。

在一个实施例中，还可以如图8所示，该控制装置800包括存储器810和处理器820。处理器820通过BUS总线830耦合至存储器810。该服务器800还可以通过存储接口840连接至外部存储装置850以便调用外部数据，还可以通过网络接口860连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)。此处不再进行详细介绍。

在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，能够保证功能电路的安全运行。

在另一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图6所对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种保护电路，包括：

保护电路控制模块，用于检测电源信号是否异常，若电源信号异常，则控制开关电路关断，否则，控制所述开关电路导通；

开关电路，用于在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。

2.根据权利要求1所述的保护电路，还包括：

滤波电路，用于对电源信号进行滤波处理，并将滤波处理后的电源信号分别输入至所述开关电路和所述保护电路控制模块；

其中，所述保护电路控制模块用于检测滤波处理后的电源信号是否异常。

3.根据权利要求1或2所述的保护电路，其中，

所述保护电路控制模块用于检测电源信号中是否存在浪涌信号和/或脉冲信号，若电源信号中不存在浪涌信号和/或脉冲信号，则确定所述电源信号正常，否则，判断所述浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级，若所述浪涌信号和/或脉冲信号超过耐受等级，则确定所述电源信号异常。

4.根据权利要求3所述的保护电路，其中，所述保护电路控制模块包括：

异常检测电路，用于检测电源信号中电压干扰信号的电压等级；

主控电路，用于根据电压干扰信号的电压等级判断电源信号中的浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级，若所述浪涌信号和/或脉冲信号超过耐受等级，则控制所述开关电路关断，否则，控制所述开关电路导通。

5.根据权利要求4所述的保护电路，其中，所述保护电路控制模块包括：

供电电路，用于向所述异常检测电路和所述主控电路供电。

6.根据权利要求5所述的保护电路，其中，

所述供电电路为储能电路或外部电源装置。

7.根据权利要求6所述的保护电路，其中，

所述储能电路用于接收所述功能电路输出的电能。

8.一种电路系统，包括：

功能电路；以及

权利要求1-7任一所述的保护电路。

9.根据权利要求8所述的电路系统，其中，

所述功能电路和所述保护电路设置在不同的印制电路板PCB上。

10.一种自动化设备，包括权利要求8或9所述的电路系统。

11.一种保护电路的控制方法，包括：

检测电源信号是否异常；

若所述电源信号异常，则控制开关电路关断；

否则，控制所述开关电路导通，以便所述开关电路在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，检测电源信号是否异常包括：

检测所述电源信号中是否存在浪涌信号和/或脉冲信号；

若所述电源信号中不存在浪涌信号和/或脉冲信号，则确定所述电源信号正常；

否则，判断所述浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级；

若所述浪涌信号和/或脉冲信号超过耐受等级，则确定所述电源信号异常。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其中，判断所述浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级包括：

检测所述电源信号中电压干扰信号的电压等级；

根据电压干扰信号的电压等级判断电源信号中的浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级。

14.一种保护电路的控制装置，包括：

存储器；以及

耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求11至13任一项所述的保护电路的控制方法。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求11至13任一项所述的保护电路的控制方法的步骤。