CN110797838A - 一种直流过压保护电路及直流过压保护方法 - Google Patents

Abstract

一种直流过压保护电路及直流过压保护方法，直流过压保护电路包括：第一电源控制模块、开关控制模块、第一开关模块、第二开关模块、电源处理模块、第一电压处理模块、第二电压处理模块、电压检测模块及光电转换模块；当供电电源输出的电能没有过压信号的前提下，则分别控制第一开关模块和第二开关模块进行导通，让负载得电工作起来，并启动供电电源的过压检测过程；当检测到供电电源处于严重过压状态时，则通过第一开关模块切断供电电源的电能输出，保护硬件相关电路不会过压损坏；当检测到供电电源输出的电能不满足负载的额定工作条件时，则通过第二开关模块切断负载的电能输入，使负载停止工作；对于供电电源实现多种工作状态下的电压保护功能。

Description

一种直流过压保护电路及直流过压保护方法

技术领域

本申请属于电子电路技术领域，尤其涉及一种直流过压保护电路及直流过压保护方法。

背景技术

随着电子技术的不断普及，电子产品已经逐渐普遍地适用于各个不同的工业技术领域，当电子产品应用在不同的工业场景中时，需要将电能输出至电子产品中，进而电子产品能够安全上电，以维持正常的电路功能；因此电子产品的供电安全性对于电子产品的运行安全性和稳定性具有极其重要的影响，若电子产品处于过压状态，这将对于电子产品的运行安全性造成极大的损害，并且会完全烧毁电子产品的物理结构，降低电子产品的使用安全性和工作效率；因此技术人员需要对于电子产品采取过压保护措施，以防止电子产品遭受过压损害。

传统技术在对于电子产品进行过压保护的过程中，需要将过压保护器件直接连接在电子产品的供电回路中，以获取电子产品输入的电能并进行转换，进而对于电子产品输入的电能进行保护；传统的过压保护过程不但操作步骤复杂，需要进行针对于每一种电子产品的供电类型设计复杂的过压保护电路，导致电子产品的过压保护成本较高；并且电子产品接入的高压电能将会对于过压保护器件本身的物理安全造成损坏，提高了过压保护过程中电子器件的维护成本，降低了传统技术中过压保护电路的兼容性和过压检测精度；因此传统技术中的过压保护电路的过压保护的稳定性和可扩展性较低，电路的设计成本较高，过压检测方法的性价比不高。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种直流过压保护电路及直流过压保护方法，旨在解决传统的技术方案中过压保护的设计成本和维护成本较高，并且传统的过压保护电路本身容易受到高压电能的物理损害，降低了直流过压保护过程中的稳定性和可靠性的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种直流过压保护电路，与供电电源连接，所述直流过压保护电路包括：

与所述供电电源连接，被配置为接收所述供电电源输出的第一电源信号，并生成第一控制信号的第一电源控制模块；

与所述第一电源控制模块连接，被配置为根据所述第一控制信号输出导通控制信号的开关控制模块；

与所述开关控制模块及所述供电电源连接，被配置为根据所述导通控制信号进行导通，以传输所述第一电源信号的第一开关模块；

与所述第一开关模块连接，被配置为对所述第一电源信号进行整流处理和滤波处理后得到第一直流信号的电源处理模块；

与所述开关控制模块、所述电源处理模块及负载连接，被配置为根据所述导通控制信号进行导通，将所述第一直流信号输出至所述负载的第二开关模块；

与电源处理模块连接，被配置为对所述第一直流信号进行采样和分压后得到第一采样电压的第一电压处理模块；

与所述第一电压处理模块连接，被配置为对所述第一采样电压进行电压跟随和共模干扰抑制后得到第一检测电压的第二电压处理模块；

与所述第二电压处理模块连接，被配置为根据所述第一检测电压和第一预设电压之间的差值获取所述供电电源的过压检测结果，当判定所述供电电源处于过压状态时，则生成第一过压检测信号；并根据所述第一检测电压和第二预设电压之间的差值获取所述负载的安全检测结果，当判定所述负载处于异常工作状态时，则生成安全检测信号的电压检测模块；以及

与所述电压检测模块及所述第一电源控制模块连接，被配置为根据所述第一过压检测信号生成第一过压保护信号，根据所述安全检测信号生成安全保护信号，并对所述第一过压保护信号和所述安全保护信号分别进行光耦隔离传输的光电转换模块；

所述第一电源控制模块还用于根据光耦隔离传输的所述第一过压保护信号生成第二控制信号，及根据光耦隔离传输的安全保护信号生成第三控制信号；

所述开关控制模块还用于根据所述第二控制信号输出第一关断控制信号，及根据所述第三控制信号输出第二关断控制信号；

所述第一开关模块还用于根据所述第一关断控制信号进行关断；

所述第二开关模块还用于根据所述第二关断控制信号进行关断。

在其中的一个实施例中，所述第一电源控制模块包括：

与所述供电电源及所述开关控制模块连接，被配置为接收所述供电电源输出的第一电源信号的控制单元；

与所述控制单元连接，被配置为对所述第一电源信号进行分压处理的第一分压单元；

与所述光电转换模块、所述第一分压单元、所述控制单元及所述开关控制模块连接，被配置为当接收到分压处理后的所述第一电源信号并且未接收到光耦隔离传输的所述第一过压保护信号和光耦隔离传输的所述安全保护信号时，生成第一开关检测信号；当接收到光耦隔离传输的所述第一过压保护信号时生成第二开关检测信号；当接收到光耦隔离传输的所述安全保护信号时生成第三开关检测信号的第一开关单元；以及

与所述第一开关单元及所述控制单元连接，被配置为根据所述第一开关检测信号生成第四开关检测信号，根据所述第二开关检测信号生成第五开关检测信号，根据所述第三开关检测信号生成第六开关检测信号的第二开关单元；

所述控制单元还用于根据所述第四开关检测信号生成所述第一控制信号，根据所述第五开关检测信号生成所述第二控制信号，根据所述第六开关检测信号生成所述第三控制信号。

在其中的一个实施例中，所述第二电压处理模块包括：

与所述第一电压处理模块连接，被配置为对所述第一采样电压进行电压跟随的电压跟随单元；和

连接于所述电压跟随单元与所述电压检测模块之间，被配置为对电压跟随后的第一采样电压进行共模干扰抑制，并得到所述第一检测电压的干扰抑制单元。

在其中的一个实施例中，所述直流过压保护电路还包括：

与所述第二电压处理模块连接，被配置为对所述第一检测电压进行传输的电压传输模块；和

与所述电压传输模块连接，被配置为对所述第一检测电压进行电压检测的电压检测模块。

在其中的一个实施例中，所述直流过压保护电路还包括：

与所述电压传输模块连接，被配置为对所述第一检测电压的幅值进行显示的电压显示模块。

在其中的一个实施例中，所述电压传输模块为隔离传输单元或者非隔离传输单元。

在其中的一个实施例中，所述直流过压保护电路还包括：

连接于所述供电电源与所述第一电源控制模块之间，被配置为对所述第一电源信号的幅值进行调节的开关电源模块。

在其中的一个实施例中，所述第一电压处理模块包括：

与所述电源处理模块连接，被配置为对所述第一直流信号进行采样的电压采样单元；和

连接于所述电压采样单元与所述第二电压处理模块之间，被配置为对采样后的第一直流信号进行分压得到所述第一采样电压的第二分压单元。

在其中的一个实施例中，所述电压检测模块包括：

被配置为生成所述第一预设电压的第一电压参考单元；

被配置为生成所述第二预设电压的第二电压参考单元；和

与所述第一电压参考单元、所述第二电压参考单元、所述第二电压处理模块以及所述光电转换模块连接，被配置为检测到所述第一检测电压大于或者等于所述第一预设电压时，则判定所述供电电源处于过压状态，并生成所述第一过压检测信号；检测到所述第一检测电压大于或者等于所述第二预设电压时，则判定所述负载处于异常工作状态，并生成所述安全检测信号的比较器单元。

本申请实施例的第二方面提供了一种直流过压保护方法，包括：

接收供电电源输出的第一电源信号；

采集所述供电电源输出的第一电源信号，并对所述第一电源信号进行整流处理和滤波处理后得到第一直流信号，并将所述第一直流信号输出至负载；

对所述第一直流信号进行采样和分压后得到第一采样电压；

对所述第一采样电压进行电压跟随和共模干扰抑制后得到第一检测电压；

根据所述第一检测电压和第一预设电压之间的差值获取所述供电电源的过压检测结果，并当判定所述供电电源处于过压状态时，则生成第一过压检测信号；

根据所述第一检测电压和第二预设电压之间的差值获取所述负载的安全检测结果，并当判定所述负载处于异常工作状态时，则生成安全检测信号；

根据所述第一过压检测信号生成第一过压保护信号，根据所述安全检测信号生成安全保护信号，并对所述第一过压保护信号和所述安全保护信号分别进行光耦隔离传输；

根据光耦隔离传输后的所述第一过压保护信号切断所述供电电源的电能输出；

根据光耦隔离传输后的所述安全保护信号切断所述负载的电能输入。

上述的直流过压保护电路没有检测到过压信号的前提下，分别控制第一开关模块和第二开关模块进行导通，让负载得电工作起来；根据供电电源输出的第一电源信号启动供电电源的过压检测过程；当根据第一检测电压和第一预设电压检测到供电电源处于严重过压状态时，则通过第一关断控制信号使得第一开关模块切断供电电源的电能输出，保护硬件相关电路不会过压损坏；当根据第一检测电压和第二预设电压检测到供电电源处于轻微过压状态，供电电源的电压范围不满足负载的安全工作条件时，则根据第二关断控制信号使得第二开关模块切断负载的电能输入，使负载停止工作；直流过压保护电路具有较低的直流过压保护成本，对于供电电源实现多种工作状态下的电压保护功能，可靠性和安全性较高，性价比高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的直流过压保护电路的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的第一电源控制模块的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的第二电压处理模块的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的直流过压保护电路的另一种结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的直流过压保护电路的另一种结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的直流过压保护电路的另一种结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的第一电压处理模块的结构示意图；

图8为本申请一实施例提供的电压检测模块的结构示意图；

图9为本申请一实施例提供的电压采样单元和第二分压单元的电路结构示意图；

图10为本申请一实施例提供的电压跟随单元和干扰抑制单元的电路结构示意图；

图11为本申请一实施例提供的第一电压参考单元和比较器单元的电路结构示意图；

图12为本申请一实施例提供的光电转换模块的电路结构示意图；

图13为本申请一实施例提供的第一分压单元、第一开关单元以及第二开关单元的电路结构示意图；

图14为本申请一实施例提供的对比电路1的结构示意图；

图15为本申请一实施例提供的对比电路2的结构示意图；

图16为本申请一实施例提供的对比电路3的结构示意图；

图17为本申请一实施例提供的对比电路4的结构示意图；

图18为本申请一实施例提供的电焊机的结构示意图；

图19为本申请一实施例提供的直流过压保护方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本申请实施例提供的直流过压保护电路10的结构示意图，其中直流过压保护电路10与供电电源20连接，直流过压保护电路10用于对供电电源20进行过压保护和负载30进行安全电能保护，以分别防止供电电源20和负载30长期处于异常电能状态，分别保障了供电电源20输出的电能和负载30接入的电能的安全性，实现了对于供电电源20的多样化的电压保护功能。

可选的，供电电源20为市电电源，例如220V交流电源，进而直流过压保护电路10能够应用于各种生产生活的电力系统中；可选的，负载30为本领域中的各种用电设备，如焊机等，通过直流过压保护电路10能够单独保障负载30的工作安全性。

为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述直流过压保护电路10包括：第一电源控制模块101、开关控制模块102、第一开关模块103、第二开关模块104、电源处理模块105、第一电压处理模块106、第二电压处理模块107、电压检测模块108以及光电转换模块109。

其中，第一电源控制模块101与供电电源20连接，被配置为接收供电电源20输出的第一电源信号生成第一控制信号；

第一电源信号包含供电电能，通过第一电源信号能够保障电子元器件的上电稳定性，电能供应的精度较高；第一电源控制模块101具有信息集中处理和集中控制功能，当第一电源控制模块101接入供电电源20输出的电能时，则第一电源控制模块101能够感知第一电源控制模块101的电能输出状态，通过第一电源控制模块101生成的第一控制信号调控直流过压保护电路10的运行状态，以启动对于供电电源20的直流过压保护过程；第一电源控制模块101具有较高的控制响应速度和精度，本实施例中的直流过压保护电路10具有较高的可操控性和灵活性。

开关控制模块102与第一电源控制模块101连接，被配置为根据第一控制信号输出导通控制信号。

在初始阶段，当第一电源控制模块101对于供电电源10输出的电能没有检测到过压信号时，则第一电源控制模块101将第一控制信号输出至开关控制模块102，开关控制模块102能够兼容识别第一控制信号，以获取相应的控制信息；通过开关控制模块102输出的导通控制信号能够直接改变供电电源20的电能输出过程，以实现对于供电电源20输出的电能的快速过压检测功能，开关控制模块102具有较高的信号转换精度和速率，可操控性较高。

第一开关模块103与开关控制模块102及供电电源20连接，被配置为根据导通控制信号进行导通，以传输第一电源信号。

可选的，第一开关模块103与开关控制模块102有线连接，进而第一开关模块103与开关控制模块102之间能够实现有线通信，开关控制模块102能够灵活地改变第一开关模块103的导通或者关断状态。

其中第一开关模块103与供电电源20直接电性连接，当供电电源20输出的电能未包含过压信号，第一开关模块103导通，则供电电源20通过第一开关模块103能够实时输出电能，进而根据第一开关模块103输出的第一电源信号能够实现对于供电电源20的过压检测功；因此本实施例中的第一开关模块103具有导通或者关断的功能，只有当开关控制模块102控制第一开关模块103进行导通时，此时直流过压电路10才开始对于供电电源20进行过压检测操作，进而直流过压保护电路10能够根据技术人员的实际需求对于供电电源20进行过压保护操作，可控性较强。

电源处理模块105与第一开关模块103连接，被配置为对第一电源信号进行整流处理和滤波处理后得到第一直流信号。

当第一开关模块103导通时，电源处理模块105通过第一开关模块103能够直接从供电电源20中获取电能，由于供电电源20输出的第一电源信号为交流电能，则利用电源处理模块105对于交流电能进行整流和滤波后，得到的第一直流信号属于直流电能，并且通过对于第一直流信号进行滤波处理能够完全排除交流分量；因此根据电源处理模块105输出的第一直流信号具有预设的电压,根据第一直流信号能够直接实现直流过压检测功能，提高了对于供电电源20的直流过压保护精度和控制效率。

第二开关模块104与所述开关控制模块102、所述电源处理模块105及负载30连接，被配置为根据所述导通控制信号进行导通，将所述第一直流信号输出至所述负载30。

当第二开关模块104将第一直流信号输出至负载30时，能够对于负载30进行上电，负载30上电成功后则实现相应的电路功能；因此当第一电源控制模块101检测供电电源20输出的电能处于安全范围时，则分别使得第一开关模块103和第二开关模块104进行导通，提高了负载30的工作效率和上电安全性。

示例性的，第一开关模块103包括机械式触点开关和无触点的功率开关管，第二开关模块104包括机械式触点开关和无触点的功率开关管，那么本实施例通过第一开关模块103能够控制供电电源20的电能输出过程，通过第二开关模块104能够控制负载30的电能输入过程。

第一电压处理模块106与电源处理模块105连接，被配置为对第一直流信号进行采样和分压后得到第一采样电压。

其中，第一电压处理模块106能够对于电源处理模块105输出的直流电能进行采样，以获取第一直流信号的电压值，并且对于采样得到的直流电能进行分压后得到第一采样电压，根据第一采样电压能够精确地获取供电电源20输出的电能波动情况，以实现对于供电电源20的过压检测功能；因此本实施例对于供电电源20输出的高压电能进行分压后，以达到降压处理的效果，即保障了对于供电电源20的过压检测精度，又防止了供电电源20输出的高压电能对于直流过压保护电路10的内部电子元器件造成物理损害，进而本实施例通过第一采样电压实现了对于供电电源20的安全直流过压检测和直流过压保护功能。

第二电压处理模块107与第一电压处理模块106连接，被配置为对第一采样电压进行电压跟随和共模干扰抑制后得到第一检测电压。

其中通过第二电压处理模块107对于第一采样电压进行电压跟随，可保障第一采样电压的传输安全性和可靠性，经过电压跟随后的第一采样电压能够实现对于电能过压状态的高精度检测和快速过压保护功能，直流过压保护电路10的内部具有更高的电能传输效率和电能传输精度；具体的，共模干扰是指两条导线上的干扰电压振幅相等，方向相同；共模干扰将会对于电压的传输造成较大的波动性；因此本实施例中的第二电压处理模块107能够对于电压进行共模干扰抑制，以使得第二电压处理模块107输出的第一检测电压能够保持更高的稳定性，避免第一检测电压由于受到外界干扰量而出现较大波动量的问题；根据第一检测电压能够更加精确地获取电力传输线路中的实际电压波动情况，提高了对于电力传输线路中的过压状态的检测精度，消除外界的噪声对于供电电源20的过压检测过程的干扰性能。

电压检测模块108与第二电压处理模块107连接，被配置为根据第一检测电压和第一预设电压之间的差值获取供电电源的过压检测结果，当判定供电电源20处于过压状态时，则生成第一过压检测信号；并根据第一检测电压和第二预设电压之间的差值获取负载30的安全检测结果，当判定负载30处于异常工作状态时，则生成安全检测信号。

具体的，当电压检测模块108根据第一检测电压和第一预设电压之间的差值判定供电电源20处于严重过压状态，则生成第一过压检测信号；当电压检测模块108根据第一检测电压和第一预设电压之间的差值判定供电电源20不处于过压状态，则不生成第一过压检测信号；当电压检测模块108根据第一检测电压和第二预设电压之间的差值判定供电电源20输出的电压范围不满足负载30的额定工作条件，则说明供电电源20处于轻微过压状态，则生成安全检测信号；进而电压检测模块108根据第一检测电压的幅值分别识别供电电源20是否处于过压状态，对于供电电源20实现多种工作状态下的电压保护功能；若供电电源20处于严重过压状态，则说明供电电源20输出的供电电能超出硬件电路的安全电压范围，供电电源20处于极不安全的运行状态；若供电电源20处于轻微过压状态，则负载30处于异常运行状态，则负载30接入的电能处于不安全的电压范围，负载30就会遭受损害。

需要说明的是，本实施例中的电压检测模块108根据第一检测电压和不同预设电压，面临着两种不同的工作情况，供电电源20输出的电能处于严重过压和不满足负载额定工作条件这两种情况，其中电压检测模块108可检测到其中的一种情况或者两种情况，比如电压检测模块108只检测到供电电源20处于严重过压状态，并且负载30处于安全工作状态；又或者检测到供电电源20不处于严重过压状态，并且负载30处于异常工作状态；通过电压检测模块108实现了对于供电电源20在多种工作状态下的电压检测功能。

其中第一预设电压包括供电电源20的参考电压信息，第二预设电压包括负载30的参考电压信息，电压检测模块108根据第一检测电压与第一预设电压之间的差值得到过压检测结果；因此电压检测模块108能够更加精确、快速地获取供电电源20的各种过压状态。

光电转换模块109与电压检测模块108及第一电源控制模块101连接，被配置为根据第一过压检测信号生成第一过压保护信号，根据安全检测信号生成安全保护信号，并对第一过压保护信号和安全保护信号分别进行光耦隔离传输。

其中光电转换模块109具有光电隔离转换功能；当电压检测模块108将第一过压检测信号和安全检测信号输出至光电转换模块109时，则光电转换模块109能够进行信号功能转换，通过光电转换模块109生成的第一过压保护信号和安全保护信号分别包括安全保护信息，光电转换模块109具有较高的信号转换效率；并且通过光电转换模块109对于第一过压保护信号和安全保护信号进行光耦隔离传输，以使得第一电源控制模块101接收到第一过压保护信号和安全保护信号，通过对于过压保护信号的隔离传输能够防止过压检测过程中的电能对于第一电源控制模块101造成电能损害，直流过压保护电路10的内部具有更高的信号安全传输性能，根据光耦隔离传输的过压保护信号能够快速地实现供电电源20和负载30的安全保护功能。

第一电源控制模块101还用于根据光耦隔离传输的第一过压保护信号生成第二控制信号，及根据光耦隔离传输的安全保护信号生成第三控制信号。

第一电源控制模块101通过第一过压保护信号得到：供电电源20处于严重过压状态，则第一电源控制模块101立即采取过压保护措施，以完成对于供电电源20的过压保护功能；第一电源控制模块101通过安全保护信号得到：负载30处于异常工作状态，以对负载30采取保护措施通过第二控制信号和第三控制信号能够直接改变直流过压保护电路10的工作状态。

开关控制模块102还用于根据第二控制信号输出第一关断控制信号，及根据第三控制信号输出第二关断控制信号。

其中开关控制模块102具有信号转换输出功能，开关控制模块102根据开关控制信息输出第一关断控制信号和第二关断控制信号，进而实时地改变供电电源20的电源输出状态。

第一开关模块103还用于根据第一关断控制信号进行关断。

所述第二开关模块104还用于根据所述第二关断控制信号进行关断。

当第一开关模块103关断时，供电电源20无法向外输出第一电源信号，供电电源20的电能输出状态被切断，以实现对于供电电源20的直流过压保护功能；当第二开关模块104关断时，负载30无法接入第一电源信号，负载30的电能输入状态被切断，以实现对于负载30的保护功能；因此开关控制模块102将第一关断控制信号输出至第一开关模块103时，则第一开关模块103在第一关断控制信号的驱动下进行关断，极大地保障了供电电源20过压保护精度；开关控制模块102将第二关断控制信号输出至第二开关模块104时，则第二开关模块104在第二关断控制信号的驱动下进行关断，避免负载30长期处于不安全工作状态；那么供电电源20与负载30之间的电力传输线路具有更高的电能安全性和稳定性。

在图1示出直流过压保护电路10的结构示意中，通过第一电源控制模块101能够直接改变电力线路上的电能输出状态；在初始阶段，第一电源控制模块101控制第一开关模块103和第二开关模块104进行导通，以启动对于供电电源20的过压检测和过压保护步骤，对于第一电源信号进行整流、滤波、分压以及抗干扰操作，电压检测模块108能够精确地得到供电电源20是否处于过压状态；当检测到供电电源20处于严重过压状态则得到第一过压保护信号，当检测检测到供电电源20输出的电能不满足负载20的安全工作状态，则得到安全保护信号；从而本申请实施例能够对于供电电源20进行简便的操作，降低了直流过压保护电路10的设计成本和应用成本，分别保障了供电电源20和负载30的安全运行状态，直流过压保护电路10的直流保护过程具有更高的安全性和可靠性，有效地解决了传统技术对于电源的过压保护步骤较为复杂，使得电路结构设计成本和应用成本更高，兼容性较低，而且传统的过压保护电路容易遭受高压电能的损害的问题。

作为一种可选的实施方式，图2示出了本实施例提供的第一电源控制模块101的结构示意，请参阅图2，第一电源控制模块101包括：控制单元1011、第一分压单元1012、第一开关单元1013以及第二开关单元1014；其中，控制单元1011与供电电源20及开关控制模块102连接，被配置为接收供电电源20输出的第一电源信号。

其中，控制单元1011的电源输入端接供电电源20，控制单元1011的控制端接开关控制模块102；控制单元1011具有电源信号传输的功能，通过控制单元1011能够精确地得到供电电源20的电能输出状态，进而控制单元1011实时地改变开关控制模块102的信号转换状态，实现了对于供电电源20的电能输出状态的精确和实时控制功能。

第一分压单元1012与控制单元1011连接，被配置为对第一电源信号进行分压处理。

具体的，第一分压单元1012接控制单元1011的电源输出端，第一分压单元1012具有分压功能，经过第一分压单元1012对于第一电源信号进行分压处理后，可实现对于供电电源20的电能输出状态的精确检测；而且通过第一电源信号进行分压处理可防止高压电能对于电子元器件造成损害，第一电源控制模块101对于供电电源20的电能输出状态具有更加安全的控制功能。

第一开关单元1013与光电转换模块109、第一分压单元1012、控制单元1011及开关控制模块103连接，被配置为当接收到分压处理后的第一电源信号并且未接收到光耦隔离传输的第一过压保护信号和光耦传输的安全保护信号时，生成第一开关检测信号；当接收到光耦隔离传输的第一过压保护信号时生成第二开关检测信号；当接收到光耦隔离传输的安全保护信号时生成第三开关检测信号。

具体的，第一开关单元1013接控制单元1011的电源输出端；第一开关单元1013具有导通或者关断性能，当第一开关单元1013接收到分压处理后的第一电源信号并且未接收到第一过压保护信号和安全保护信号时，则说明电压检测模块108并未检测到供电电源20的过压状态或者直流过压保护电路10并未启动过压检测步骤，此时第一开关单元1013进行导通并输出第一开关检测信号；当第一开关单元1013接收到光耦隔离传输的过压保护信号和/或安全保护信号，则说明电压检测模块108检测到供电电源20的过压状态；则第一开关单元1013进行关断并生成第二开关检测信号和/或第三开关检测信号；因此本实施例中的第一开关单元1013具有较高的控制响应精度和效率，第一开关单元1013分别生成第一开关检测信号、第二开关检测信号或者第三开关检测信号以调节供电电源20的电能输出状态，进一步保障了电力传输线路的电能输出安全性和可靠性。

第二开关单元1014与第一开关单元1013及控制单元1011连接，被配置为根据第一开关检测信号生成第四开关检测信号，根据第二开关检测信号生成第五开关检测信号，根据第三开关检测信号生成第六开关检测信号。

具体的，第二开关单元1014与控制单元1011的检测端连接；第二开关单元1014具有导通或者关断功能，第二开关单元1014能够将开关检测信息输出至控制单元1011，以驱动控制单元1011实现相应的电路控制功能；其中第四开关检测信号、第五开关检测信号以及第六开关检测信号分别能够驱动控制单元1011实现不同的电路控制功能。

控制单元1011还用于根据第四开关检测信号生成第一控制信号，根据第五开关检测信号生成第二控制信号，根据第六开关检测信号生成第三控制信号。

其中控制单元1011具有信号转换和信号传输功能，控制单元1011能够将第一控制信号、第二控制信号或者第三控制信号输出至开关控制模块102，进而通过开关控制模块102灵活地使得第一开关模块103进行导通或者关断，机或者通过开关控制模块102灵活地使得第二开关模块104进行导通或者关断。

作为一种可选的实施方式，图3示出了本实施例提供的第二电压处理模块107的结构示意，请参阅图3，第二电压处理模块107包括：电压跟随单元1071和干扰抑制单元1072，其中，电压跟随单元1071与第一电压处理模块106连接，被配置为对第一采样电压进行电压跟随。

其中电压跟随单元1071具有电压跟随的功能，以避免第一采样电压在传输过程中出现功率损耗；因此根据电压跟随单元1071输出的第一采样电压能够精确地得到供电电源20输出的电能的实际幅值波动状态，以实现对于电力传输线路的电能的精确检测和分析功能。

干扰抑制单元1072连接于电压跟随单元1071与电压检测模块108之间，被配置为对电压跟随后的第一采样电压进行共模干扰抑制，并得到第一检测电压。

其中干扰抑制单元1072具有共模干扰抑制功能，进而第一采样电压在传输过程中，能够防止外界的电磁干扰对于的的幅值造成较大的波动，进而导致第一检测电压出现较大的误差；经过电压跟随和共模干扰抑制后得到的第一检测电压具有更加稳定的幅值，以实现了对于供电电源20的电压波动状态的实时监控。

作为一种可选的实施方式，图4示出了本实施例提供的直流过压保护电路10的另一种结构示意，相比于图1中直流过压保护电路10的结构示意，图4中的直流过压保护电路10还包括：电压传输模块110和电压检测模块111。

其中，电压传输模块110与第二电压处理模块107连接，被配置为对第一检测电压进行传输。

电压传输模块110能够保持电压的兼容传输功能，当第二电压处理模块107进行抗干扰处理得到第一检测电压后，进而电压传输模块110能够实时地接入第一检测电压，电压传输模块110具有较高的电压传输精度和效率，以便对于第一检测电压实现深度的处理和分析，直流过压保护电路10具有较高的通信兼容性和稳定性。

电压检测模块111与电压传输模块110连接，被配置为对第一检测电压进行电压检测。

可选的，电压检测模块111包括单片机芯片，示例性的，单片机芯片为STM32系列单片机芯片，进而通过单片机芯片能够实时地得到电压的真实幅值，电压检测的精度较高。

因此本实施例通过电压检测模块111能够实时地获取第一检测电压的大小，以便对于直流过压保护过程的实时监控，通过电压检测模块111能够更加安全地保障直流过压保护电路10对于过压状态的检测安全性和精确性，直流过压保护电路10具有更高的安全性和适用范围。

本实施例结合电压传输模块110和电压检测模块111实现了对于过压检测过程中的第一检测电压的幅值检测，进一步保障了直流过压保护电路10的直流检测精度，直流过压保护电路10的电路功能具有更高的可扩展性。

作为一种可选的实施方式，图5示出了本实施例提供的直流过压保护电路10的另一种结构示意，相比于图4中直流过压保护电路10的结构示意，图5中的直流过压保护电路10还包括：电压显示模块112，其中，电压显示模块112与电压传输模块110连接，被配置为对第一检测电压的幅值进行显示。

可选的，电压显示模块112为数字式显示仪表，其中数字式显示仪表具有模数转换的功能，并且数字式显示仪表能够精确、快速地显示相应的电压值，以满足用户的实际视觉需求，控制简便。

本实施例中的电压显示模块112能够实时获取第一检测电压的电压值，并且用户通过电压显示模块112的数字显示结果直观地获取供电电源20的直流检测状态，电压显示模块112具有更加清晰的电压显示功能；通过电压显示模块112显示的电压值能够更加有利于对于直流过压保护过程进行控制，提高了供电电源20的电压安全级别，直流过压保护电路10具有更高的人机交互性能，给用户带来良好的使用体验。

作为一种可选的实施方式，电压传输模块110为隔离传输单元或者非隔离传输单元。

示例性的，非隔离单元为有线传输介质，如双绞线、同轴电缆等；其中非隔离单元具有较低的电压传输成本，并且对于第一检测电压进行有线传输。

示例性的，隔离传输单元为光电隔离转换器，进而通过对于第一检测电压进行光电隔离传输，即可防止第一检测电压对于电压检测模块111和电压显示模块112的电压损害，实现了隔离保护的功能。

作为一种可选的实施方式，图6示出了本实施例提供的直流过压保护电路10的另一种结构示意，相比于图1中直流过压保护电路10的结构示意，图6中的直流过压保护电路10还包括开关电源模块113；开关电源模块113连接于供电电源20与第一电源控制模块101之间，被配置为对第一电源信号的幅值进行调节。

具体的，第一电源信号的幅值为第一电源信号的电压值；示例性的，开关电源模块113能够改变交流信号的占空比，以使得第一电源信号具有不同的电压值，因此开关电源模块113具有较高的电压调节精度和电压控制简便性。

其中第一电源控制模块101接收到调节后的第一电源信号并且未接收到第一过压保护信号和安全保护信号时，则第一电源控制模块101根据调节后的第一电源信号生成第一控制信号；本实施例通过开关电源模块113对于第一电源信号的电压进行调节，以使得调节后的第一电源信号能够向第一电源控制模块101提供稳定、安全的电能，防止第一电源控制模块101遭受过压损害；比如尽管供电电源20处于过压状态，则经过开关电源模块113对于第一电源信号的电压进行调节，第一电源控制模块101仍然能够处于安全的电源控制状态，提高了直流过压保护电路10的物理安全性能。

作为一种可选的实施方式，图7示出了本实施例提供的第一电压处理模块106的结构示意，请参阅图7，第一电压处理模块106包括：电压采样单元1061和第二分压单元1062，其中电压采样单元1061与电源处理模块105连接，被配置为对第一直流信号进行采样。

其中电压采样单元1061具有电压采样功能，通过电压采样单元1061能够精确地获取第一直流信号的电压值，保障了第一直流信号在传输过程中的兼容性和稳定性，第一电压处理模块106与电源处理模块105之间具有较高的电能传输效率和电能传输精度。

第二分压单元1062连接于电压采样单元1061与第二电压处理模块107之间，被配置为对采样后的第一直流信号进行分压得到第一采样电压。

其中第二分压单元1062能够实现分压功能，进而通过分压得到的第一采样电压能够精确地得到供电电源20输出的电能变化状态，以实现对于供电电源20的各种过压状态实时监控，并且对于第一直流信号进行分压操作，可避免高压电能对于直流过压保护电路10造成较大的物理损害；在保障过压保护电路10的物理安全基础之上，根据分压得到的第一采样电压分别对于供电电源20的过压状态的全方位检测。

作为一种可选的实施方式，图8示出了本实施例提供的电压检测模块108的结构示意，请参阅图8，电压检测模块108包括：第一电压参考单元1081、第二电压参考单元1082、比较器单元1083，其中第一电压参考单元1081被配置为生成第一预设电压。

第二电压参考单元1082被配置为生成所述第二预设电压。

本实施例中的第一电压参考单元1081和第二电压参考单元1082具有电压转换功能，通过第一电压参考单元1081和第二电压参考单元1082分别得到电压参考量，以实现对于供电电源20输出的电能的过压状态的精确检测；进而本实施例通过第一电压参考单元1081实时生成精确的第一预设电压，为供电电源20的过压检测过程提供了精确的电压判断基准；示例性的，第二电压参考单元1082根据负载30的额定功率需求生成第二预设电压。

比较器单元1083与第一电压参考单元1081、第二电压处理模块107以及光电转换模块109连接，被配置为检测到第一检测电压大于或者等于第一预设电压时，则判定供电电源20处于过压状态，并生成第一过压检测信号。

比较器单元1083还被配置为检测到第一检测电压大于或者等于第二预设电压时，则判定负载30处于异常工作状态，并生成安全检测信号。

具体的，当比较器单元1083检测到第一检测电压小于第一预设电压时，则判定供电电源20不处于过压状态，并不生成第一过压检测信号，此时供电电源20处于安全的供电状态，直流过压保护电路10无需对于供电电源20采取过压保护措施。

当比较器单元1083检测到第一检测电压小于第二预设电压时，则判定负载30处于安全工作状态，并不生成安全检测信号，此时供电电源20输出的电能符合负载30的安全工作电压范围，直流过压保护电路10无需对于负载30采取保护措施。

本实施例中的比较器单元1083具有电压比较的功能，比较器单元1083根据第一检测电压和预设电压之间的大小判断供电电源20是否处于过压状态，以实现对于供电电源20的过压状态的高效识别和判断功能，操作简便；本实施例中的比较器单元1083根据电压之间的差值可快速地判断出供电电源20的各种过压状态，检测的精度极高，过压检测结果具有较高的可信度，极大地保障了对于供电电源20的直流过压保护精度和效率，适用范围更广。

作为一种可选的实施方式，图9示出了本实施例提供的电压采样单元1061和第二分压单元1062的电路结构示意，请参阅图9，电压采样单元1061包括：采样电容CS、第一电阻R1以及第一二极管D1；其中，第一电阻R1的第一端电源处理模块105及第二分压单元1062；第一二极管D1的阳极和采样电容CS的第一端共接于地GND。

采样电容CS的第二端和第一电阻R1的第二端共接于第一二极管D1的阴极。

如图9，第二分压单元1062包括：第二电阻R2和第三电阻R3，其中，第二电阻R2的第一端接电压采样单元1061，第二电阻R2的第二端和第三电阻R3的第一端共接于第二电压处理模块107，第三电阻R3的第二端接地GND。

作为一种可选的实施方式，图10示出了本实施例提供的电压跟随单元1071和干扰抑制单元1072的电路结构示意，请参阅图10，电压跟随单元1071包括：第一电容C1和第一比较器Cmp1，其中第一电容C1的第一端和第一比较器Cmp1的正相输入端共接于第一电压处理模块106，第一电容C1的第二端接地GND；第一比较器Cmp1的负相输入端和第一比较器Cmp1的输出端共接于干扰抑制单元1072；其中通过第一比较器Cmp1能够实现输出端和输入端之间的阻抗匹配，以达到电压跟随以及快速传输的功能。

如图10所示，干扰抑制单元1072包括差分电路U1，其中差分电路U1的正相输入端DF+接电压跟随单元1071。差分电路U1的负相输入端DF-接地GND，差分电路U1的输出端OUT接电压检测模块108，进而通过差分电路U1能够实现电压的抗干扰的功能。

示例性的，差分电路U1的具体电路结构可采用传统技术中的电子电路来实现，比如差分电路U1包括：电阻、三极管等。

示例性的，差分电路U1包括差分放大芯片，比如差分放大芯片的型号为：INA143或者THS4521，通过差分放大芯片可实现电压的共模抑制功能；因此本实施例中的差分电路U1具有较为兼容和简便的电路结构，兼容性较高。

作为一种可选的实施方式，图11示出了本实施例提供的第一电压参考单元1081和比较器单元1083的具体电路结构示意，请参阅图11，比较器单元1083包括：第二比较器Cmp2和第四电阻R4，第二比较器Cmp2的正相输入端接第二电压处理模块107，第二比较器Cmp2的负相输入端和第四电阻R4的第一端共接于第一电压参考单元1081和第二电压参考单元1082，第二比较器Cmp2的输出端和第四电阻R4的第二端共接于光电转换模块109；通过第二比较器Cmp2能够实现电压比较的功能，进而将过压检测结果输出至光电转换模块109。

如图11所示，第一电压参考单元1081包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、稳压芯片D2以及第二电容C2；其中，第七电阻R7的第一端接第一直流电压，示例性的，所述第一直流电压来源于电源处理模块105，进而第一电压参考单元1081可直接从电源处理模块105处理的电压进行取电，提高了电能的效率，第七电阻R7的第二端、第二电容C2的第一端、稳压芯片DL的稳压输出端以及第五电阻R5的第一端共接于比较器单元1083，第五电阻R5的第二端和第六电阻R6的第一端共接于稳压芯片DL的稳压控制端，第二电容C2的第二端、稳压芯片DL的稳压输入端以及第六电阻R6的第二端共接于地GND；示例性的，稳压芯片DL的型号为：TL431BIDBZ，通过稳压芯片DL对于第一预设电压能够实现稳压传输的功能。

需要说明的是，第二电压参考单元1082的电路结构与第一电压参考单元1081的电路结构相同，此处将不再赘述。

作为一种可选的实施方式，图12示出了本实施例提供的光电转换模块109的电路结构示意，请参阅图12，光电转换模块109包括：第八电阻R8、第九电阻R9、第一发光二极管LED1、第一开关管M1以及光耦合器OC1；其中，第八电阻R8的第一端，接入第二直流电压，示例性的，第二直流电压来源于电源处理模块105，通过在电源处理模块105上直接进行取电，提高了信号的光耦隔离传输效率。

其中，光耦合器OC1包括发光器和受光器，并且受光器根据光照强度会改变自身的电阻特性；第八电阻R8的第二端接发光器的第一端，发光器的第二端接第一发光二极管LED1的阳极，第一发光二极管LED1的阴极接第一开关管M1的第一导通端，第一开关管M1的第二导通端接地GND，第一开关管M1的控制端接第九电阻R9的第一端，第九电阻R9的第二端接电压检测模块108，受光器的第一端和受光器的第二端接第一电源控制模块101。

可选的，第一开关管M1为三极管或者MOS管，示例性的，第一开关管M1为NPN型三极管，NPN型三极管的基极第一开关管M1的控制端，NPN型三极管的集电极为第一开关管M1的第一导通端，NPN型三极管的发射极为第一开关管M1的第二导通端；进而当电压检测模块108检测得到供电电源20的过压检测结果时，通过控制第一开关管M1的导通或者关断，以使得发光器进行得电或者失电，受光器的等效电阻会随着光照强度的变化而发生变化，以实现过压保护信号的光电隔离传输，因此本实施例中的光电转换模块109具有较高的信号隔离传输效率，实现了对于供电电源20的快速直流过压保护功能。

作为一种可选的实施方式，图13示出了本实施例提供的第一分压单元1012、第一开关单元1013以及第二开关单元1014的具体电路结构示意，请参阅图13，第一分压单元1012包括：第十电阻R10和第十一电阻R11，第十电阻R10的第一端接控制单元1011的电源输出端，第十电阻R10的第二端和第十一电阻R11的第一端共接于第一开关单元1013，第十一电阻R11的第二端接地GND。

其中，第一开关单元1013包括第二开关管M2，第二开关管M2的第一导通端接控制单元1011的电源输出端，第二开关管M2的第二导通端接开关控制模块102，第二开关管M2的控制端接光电转换模块109及第一分压单元1012；因此通过第一分压单元1012对于第一电源信号进行分压后，以及光电转换模块109的信号输出状态，结合这两者可改变第二开关管M2的控制端的电平状态，进而控制第二开关管M2导通或者关断；示例性的，当第二开关管M2导通时，则控制单元1011将第一电源信号输出至开关控制模块102，以对开关控制模块102进行上电，开关控制模块102可安全地控制第一开关模块103的导通或者关断状态，保障了开关控制模块102的安全控制性能。

如图13所示，第二开关单元1014包括：第十二电阻R12、第二二极管D2以及第三开关管M3；第十二电阻R12的第一端接第一开关单元1013，第十二电阻R12的第二端接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极接第三开关管M3的控制端，第三开关管M3的第一导通端接控制单元1011的检测端，第三开关管M3的第二导通端接地GND；可选的，第三开关管M3为MOS管或者三极管。

通过第一开关单元1013进行导通或者关断，以生成第一开关检测信号、第二开关检测信号或者第三开关检测信号，进而改变第三开关管M3的导通或者关断，控制单元1011的检测端能够获取供电电源20输出的电压波动状态，进而通过控制单元1011的控制端能够实时改变开关控制模块102的工作状态。

为了更好地说明本实施例中直流过压保护电路10对于供电电源20的过压保护原理，下面通过对比实验来说明直流过压保护电路10的过压保护原理及其优势，其中附图14示出了对比电路1的结构示意，图15示出对比电路2的结构示意，图16示出了对比电路3的结构示意，图17示出对比电路4的结构示意，需要说明的是，图14～图17示出的电路结构仅仅作为本实施例中的对比参考量而已，这仅仅是为了比较电路工作原理之间的差异，并非意味着图14～图17构成本申请实施例中直流过压保护电路10的现有技术。

请参阅图14，对比电路1中的供电电源经过整流滤波后得到高压直流电，然后在高压直流电上并联压敏电阻RS1做过压保护；如图14中过压保护电路，用压敏电阻RS1直接并联在高压直流电上做过压保护，当高压直流频繁过压或者过压幅度很大时，压敏电阻RS1会直接过热损坏，高压直流电相连的电路会面临二次过电压危害，输入整流桥也会面临浪涌过电流损坏的风险，即使在整流桥和高压直流主电路中串入保险丝，也会面临另一个问题，大电流高电压保险管价格昂贵，过压保护电路一旦执行保护动作，就要面临拆机更换保险管，设计成本和维护成本较高。

请参阅图15，供电电源输出的电能经过整流滤波得到高压直流电和然后将压敏电阻RS2、限流电阻RS3和隔离光耦OC2构成的串联支路并联在高压直流电上，通过控制单元实现对于供电电源的隔离过压保护操作；如图15示出的过压保护电路，由于压敏电阻RS2的电压阈值误差范围较大一般为10％～20％，导致限流电阻RS3的取值难以确定，不同设备的过压保护点差异较大，批量生产调试时一致性较差，不适用于过压保护点精度有要求的场所，而且该电路功能单一无法拓展，适用范围有限。

请参阅图16，供电电源输出的电能经过整流滤波得到高压直流电，高压直流电按一定比例分压，分压值与过压比较点通过运放进行比较得到高低电平，通过高低电平控制光耦OC3的通断，以实现隔离过压保护功能；图16示出的过压保护电路需要单独设计一套隔离电源，以维持过压检测和过压保护功能，这种电路结构的设计成本高，隔离电源的稳定性和可靠性存在不确定性，特别是在强干扰的环境里隔离电源的稳定性和可靠性设计难度较大，导致图16示出的电路结构的过压保护安全性较低，难以普遍适用。

请参阅图17，供电电源的电压经整流滤波得到高压直流电，然后用霍尔电压传感器对高压直流电进行隔离采样，以达到隔离过压保护功能；图17中的过压保护电路基于霍尔电压传感器进行隔离采样，进而根据采样电压进行过压保护判断，其主要问题是霍尔电压传感器价格昂贵设计成本较高，霍尔传感器温漂的影响需要特殊处理。

根据图14～图17中示出的过压保护电路，其过压保护的流程较为复杂，并且电子元器件在进行过压保护的过程中容易遭受高压电能的损害，安全性和可靠性较低，提高了过压保护电路的电路设计成本和应用成本。下面结合附图1至附图13来具体说明本实施例中直流过压保护电路10的具体工作原理及其工作步骤，同时为了简化分析过程，下面仅仅论述直流过压保护电路10对于供电电源20的过压保护过程；直流过压保护电路10对于供电电源20的过压保护过程详述如下：

1、当供电电源20未处于过压状态，并且供电电源20的电压处于负载30的安全电压范围时；当供电电源20开始供电后，第一电源控制模块101通过开关电源模块113首先得电，此时第一开关模块103没有导通，光电转换模块109处于停止状态并无法输出第一过压保护信号和安全保护信号；在第一电源控制模块101的具体电路结构中，第十电阻R10和第十一电阻R11对于第一电源信号进行分压后，以输出较大的电压，使得第一开关单元1013进行导通，此时开关控制模块102得电；控制单元1011通过控制端来控制开关控制模块102，进而使得第一开关模块103导通，供电电源20输出的电能经过整流滤波后，得到高压直流电，结合第一电阻R1、第一二极管D1以及采样电容CS从高压直流电进行取电后，第二电阻R2和第三电阻R3构成分压网络，以对电压进行分压得到第一采样电压，其中通过第一电容C1对于第一采样电压进行滤波，经过电压跟随单元1071进行输入端和输出端阻抗匹配，经过第一比较器Cmp1输出的电压进入差分电路U1，以实现共模干扰抑制；经过共模干扰抑制的第一检测电压，一方面传输至电压传输模块110，以进行电路功能拓展，例如可对第一检测电压进行幅值测量和幅值显示；另一方面第一检测电压传输至第二比较器Cmp2的正相输入端，以进行电压比较；将第一预设电压和第二预设电压输出至第二比较器Cmp2的负相输入端；其中，第二比较器Cmp2和第四电阻R4之间形成电压输出负反馈电路，并起到滞环比较的作用；由于供电电源20正常输出电压时，第二比较器Cmp2的正相输入端接入的第一检测电压小于第一预设电压和第二预设电压，第二比较器Cmp2的输出端的电位为低电平，第一开关管M1处于断开状态，电压检测模块108不输出第一过压检测信号和安全保护信号，光耦合器OC1处于停止状态，第二开关管M2继续保持导通，开关控制模块102保持得电，第十电阻R10和第十一电阻R11之间的连接点的电压小于第二二极管D2的击穿电压，第三开光管M3处于断开状态，控制单元1011的检测端接收到第四开关检测信号，控制单元1011的控制端保持有效，进而控制开关控制模块102使得第一开关模块103和第二开关模块104均保持导通状态，供电电源20能够正常、安全地输出电能，提高了电路的工作效率。

2、当供电电源20处于过压状态，并负载30处于异常工作状态时，则供电电源20进行供电后，第一电源控制模块101通过开关电源模块113首先进行得电，此时第一开关模块103处于关断状态，光电转换模块109处于停止状态，并无法输出第一过压保护信号和安全保护信号，供电电源20输出的第一电源信号经过第十电阻R10和第十一电阻R11分压后，以得到较大的电压，使得第二开关管M2进行导通，此时开关控制模块102接入第一电源信号并进行得电；控制单元1011通过控制端来控制开关控制模块102，以使得第一开关模块103和第二开关模块104均导通，则供电电源20输出的电能经过整流滤波得到高压直流电，结合第一电阻R1、第一二极管D1以及采样电容CS从高压直流电进行取电，第二电阻R2和第三电阻R3对于采样后的电压进行直流分压，第一采样电压经过第一电容C1的滤波后，并经过电压跟随单元1071进行输入端和输出端阻抗匹配，电压跟随单元1071输出的第一采样电压进入差分电路U1，以实现去共模干扰；一方面，去共模干扰后的第一检测电压传输至电压传输模块110进行电路拓展功能，可以对输入的第一检测电压进行电压测量和电压显示；另一方面，第一检测电压被传送到第二比较器Cmp2的正相输入端；示例性的，第一电压参考单元1081在电源处理模块105中进行取电后，并进行稳压处理后得到第一预设电压，并将第一预设电压传输至第二比较器Cmp2的负相输入端；同时第二电压参考单元1082在电源处理模块105中进行取电后，以生成第二预设电压；第四电阻R4和第二比较器Cmp2构成负反馈电路，并起到滞环比较的作用；由于供电电源20输出的电能处于严重过压状态，则第二比较器Cmp2的正相输入端的电压大于第一预设电压和第二预设电压，第二比较器Cmp2的输出端输出高电平，第一开关管M处于导通状态，通过第二比较器Cmp2输出的第一过压检测信号和安全保护信号，以使得光耦合器OC1实现光耦隔离传输的功能；进一步的，通过光耦合器OC1传输的第一过压保护信号使得第十电阻R10两端之间电压差接近0V，第二开关管M2断开，此时开关控制模块102的失电，进而通过开关控制模块102使得第一开关模块103和第二开关模块104迅速断开，以切断供电电源20的电能输出和负载30的电能输入；通过光耦合器OC1传输的第一过压保护信号使得第十电阻R10和第十一电阻R11的连接点的电压接近于第一电源信号的电压；由于第一电源信号的电压大于第二二极管D2的击穿电压，第三开关管M3处于导通状态，控制单元1011的检测端接入第五开关检测信号和第六开关检测信号，控制单元1011的控制端切换至无效状态，通过控制单元1011的控制端使得开关控制模块102保持关断状态，以使得供电电源20无法继续输出电能，通过直流过压保护电路10对于供电电源20实现安全的过压保护功能，极大地保障了供电电源20的电能输出安全性和负载30的电能输入安全性。

因此根据本实施例提供的对比实验可知，相比于图14～图17示出的过压保护电路的电路结构，本实施例中的直流过压保护电路10能够对于供电电源20的过压状态进行精确的检测并且采取快速的过压控制响应措施，极大地简化了供电电源20的过压保护步骤，提高了直流过压保护电路10的安全性和可靠性；进一步的，本实施例中的直流过压保护电路10相对于图14～图17中的过压保护电路的优势可总结如下：

1、本实施例中的直流过压保护电路10由于直接从整流滤波得到的高压直流电进行取电，避免了隔离电源电路的设计，降低了直流过压保护电路的设计复杂性，大幅消减电路设计成本，同时电压采样单元1061又可以直接作为电源处理模块105进行整流滤波后的电能放电回路，直流过压保护电路10具有更高的电子元器件集成性能，直流过压保护电路10的电路功能性价比较高。

2.本实施例对于第一采样电压进行检测过程中，采用了高阻抗跟随电路和差分电路，对电压的共模干扰抑制力强，提高了对于供电电源20的过压状态的检测精度高和检测效率。

3.本实施例的整体电路通用性较好，很容易拓展成隔离或者不隔离的电压测量和电压显示功能，以便于用户能够实时获取直流过压保护状态，电路的兼容性和可扩展性较高，给用户带来了良好的使用体验，实用价值较高。

4.本实施例利用第一电源控制模块101对于第一过压保护信号进行快速的处理，并通过开关控制模块102快速地使得第一开关模块103进行关断，避免过压电能持续加到直流过压保护电路10中的电路模块，使直流过压保护电路10遭受过电压损坏；同时过压保护信息还会通过检测端传递给控制单元1011，通过控制单元1011对于供电电源20的过压状态进行锁定并且识别，并且通过控制单元1011的控制端实时地保障第一开关模块103和第二开关模块104的关断状态，达到了供电电源20的双重过压保护的效果，大大提高了直流过压保护电路10的可靠性和安全性，可普适性地适用于各个不同的工业技术领域。

图18示出了本实施例提供的电焊机180的结构示意，请参阅图18，电焊机180包括电弧生成模块1801和如上所述的直流过压保护电路10；其中，电弧生成模块1801与供电电源20连接，被配置为根据供电电源20输出的供电电能进行生成电弧；通过供电电源20输出的供电电能能够使得电弧生成模块1801保持额定的工作状态，电弧生成模块1801在供电电能的驱动下对于空气进行电力，以得到高温电弧，通过高温电弧对于金属进行快速的焊接；直流过压保护电路10与供电电源20及电弧生成模块1801连接，直流过压保护电路10用于对供电电源20进行过压保护；请参照图1至图17的实施例，通过直流过压保护电路10能够对于供电电源20的电能输出状态进行过压检测，并且当检测到供电电源20的输出电能处于过压状态时，则直流过压保护电路10立即对供电电源20采取过压保护措施，以使电弧生成模块1801进行失电停机，以保障电弧生成模块1801的工作安全性和稳定性；因此本实施例利用直流过压保护电路10能够对于电弧生成模块1801的电能运行状态进行安全的过压保护，提高了电焊机180的焊接安全性和可靠性；有效地解决了传统技术中的电焊机容易受到过压运行状态的损害，导致电焊机的焊接状态的安全性和稳定性较低，提高了金属的焊接成本，给用户的使用体验带来不佳的问题。

可选的，电焊机180包括：交流弧焊机、直流电焊机、氩弧焊机以及埋弧焊机等；进而直流过压保护电路10能够适用于各种类型的电焊机，以维持电焊机的安全、稳定运行。

图19示出了本实施例提供的直流过压保护方法的具体实现流程，请参阅图19，直流过压保护方法包括：

S1901：接收供电电源输出的第一电源信号。

具体的，根据第一电源信号启动对于供电电源的检测保护步骤，当供电电源输出的第一电源信号时，则说明供电电源处于电能输出状态，则可启动对于供电电源的过压检测功能；相反，当供电电源并未输出第一电源信号时，则说明供电电源处于停止状态，则无法启动对于供电电源的过压检测功能；因此本实施例对于供电电源的各种过压状态具有较高的检测效率和检测精度，供电电源的过压保护过程具有较高的可操控性。

其中检测保护步骤包括：

S1902：采集供电电源输出的第一电源信号，并对第一电源信号进行整流处理和滤波处理后得到第一直流信号，并将第一直流信号输出至负载。

S1903：对第一直流信号进行采样和分压后得到第一采样电压。

S1904：对第一采样电压进行电压跟随和共模干扰抑制后得到第一检测电压。

S1905：根据第一检测电压和第一预设电压之间的差值获取供电电源的过压检测结果，并当判定供电电源处于过压状态时，则生成第一过压检测信号。

S1906：根据第一检测电压和第二预设电压之间的差值获取负载的安全检测结果，并当判定负载处于异常工作状态时，则生成安全检测信号。

S1907：根据第一过压检测信号生成第一过压保护信号，根据安全检测信号生成安全保护信号，并对第一过压保护信号和安全保护信号分别进行光耦隔离传输。

S1908：根据光耦隔离传输后的第一过压保护信号切断供电电源的电能输出。

S1909：根据光耦隔离传输后的安全保护信号切断负载的电能输入。

具体的，通过第一过压保护信号能够实现对于供电电源的过压保护操作，以使得电力传输过程被切断，此时供电电源无法输出第一电源信号，进而防止供电电源长期处于过压状态；并且通过安全保护信号切断负载的电能输入过程，以保障负载的工作安全性；相反若根据第一检测电压与第一预设电压之间的差值判定供电电源不处于过压状态，则无法启动对于供电电源的过压保护操作，此时供电电源可保持电能输出功能；因此本实施例中的直流过压保护方法不但能够对于供电电源的过压状态进行精确、灵活的检测，而且能够保障负载的工作安全性，既简化了直流过压保护步骤，降低了直流过压保护的成本，又保障了供电电源的供电安全性和可靠性，适用范围极广。

需要说明的是，图19中的直流过压保护方法的操作步骤与图1～图17中的直流过压保护电路10相对应，因此关于本实施例的直流过压保护方法中各个具体步骤的具体实施方式可参照图1～图17的实施例，此处将不再赘述。

因此本实施例中的直流过压保护方法能够保障供电电源的安全供电性能和负载的工作安全性，简化了对于供电电源的过压保护步骤，降低了对于供电电源的过压保护成本及其应用成本，兼容性和实用价值较高；这将对于本领域中直流过压保护技术的发展起到积极的促进作用，产生重要的实际生产价值。

在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

在整个说明书中对“各种实施方式”、“在实施方式中”、“一个实施方式”或“实施方式”等的引用意为关于实施方式所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”等在整个说明书中的适当地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。因此，关于一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性进行组合，而没有假定这样的组合不是不合逻辑的或无功能的限制。任何方向参考(例如，加上、减去、上部、下部、向上、向下、左边、右边、向左、向右、顶部、底部、在…之上、在…之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)用于识别目的以帮助读者理解本公开内容，且并不产生限制，特别是关于实施方式的位置、定向或使用。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接/耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流过压保护电路，与供电电源连接，其特征在于，所述直流过压保护电路包括：

与所述供电电源连接，被配置为接收所述供电电源输出的第一电源信号，并生成第一控制信号的第一电源控制模块；

与所述第一电源控制模块连接，被配置为根据所述第一控制信号输出导通控制信号的开关控制模块；

与所述开关控制模块及所述供电电源连接，被配置为根据所述导通控制信号进行导通，以传输所述第一电源信号的第一开关模块；

与所述第一开关模块连接，被配置为对所述第一电源信号进行整流处理和滤波处理后得到第一直流信号的电源处理模块；

与所述开关控制模块、所述电源处理模块及负载连接，被配置为根据所述导通控制信号进行导通，将所述第一直流信号输出至所述负载的第二开关模块；

与电源处理模块连接，被配置为对所述第一直流信号进行采样和分压后得到第一采样电压的第一电压处理模块；

与所述第一电压处理模块连接，被配置为对所述第一采样电压进行电压跟随和共模干扰抑制后得到第一检测电压的第二电压处理模块；

与所述第二电压处理模块连接，被配置为根据所述第一检测电压和第一预设电压之间的差值获取所述供电电源的过压检测结果，当判定所述供电电源处于过压状态时，则生成第一过压检测信号；并根据所述第一检测电压和第二预设电压之间的差值获取所述负载的安全检测结果，当判定所述负载处于异常工作状态时，则生成安全检测信号的电压检测模块；以及

与所述电压检测模块及所述第一电源控制模块连接，被配置为根据所述第一过压检测信号生成第一过压保护信号，根据所述安全检测信号生成安全保护信号，并对所述第一过压保护信号和所述安全保护信号分别进行光耦隔离传输的光电转换模块；

所述第一电源控制模块还用于根据光耦隔离传输的所述第一过压保护信号生成第二控制信号，及根据光耦隔离传输的安全保护信号生成第三控制信号；

所述开关控制模块还用于根据所述第二控制信号输出第一关断控制信号，及根据所述第三控制信号输出第二关断控制信号；

所述第一开关模块还用于根据所述第一关断控制信号进行关断；

所述第二开关模块还用于根据所述第二关断控制信号进行关断。

2.根据权利要求1所述的直流过压保护电路，其特征在于，所述第一电源控制模块包括：

与所述供电电源及所述开关控制模块连接，被配置为接收所述供电电源输出的第一电源信号的控制单元；

与所述控制单元连接，被配置为对所述第一电源信号进行分压处理的第一分压单元；

与所述光电转换模块、所述第一分压单元、所述控制单元及所述开关控制模块连接，被配置为当接收到分压处理后的所述第一电源信号并且未接收到光耦隔离传输的所述第一过压保护信号和光耦隔离传输的所述安全保护信号时，生成第一开关检测信号；当接收到光耦隔离传输的所述第一过压保护信号时生成第二开关检测信号；当接收到光耦隔离传输的所述安全保护信号时生成第三开关检测信号的第一开关单元；以及

与所述第一开关单元及所述控制单元连接，被配置为根据所述第一开关检测信号生成第四开关检测信号，根据所述第二开关检测信号生成第五开关检测信号，根据所述第三开关检测信号生成第六开关检测信号的第二开关单元；

所述控制单元还用于根据所述第四开关检测信号生成所述第一控制信号，根据所述第五开关检测信号生成所述第二控制信号，根据所述第六开关检测信号生成所述第三控制信号。

3.根据权利要求1所述的直流过压保护电路，其特征在于，所述第二电压处理模块包括：

与所述第一电压处理模块连接，被配置为对所述第一采样电压进行电压跟随的电压跟随单元；和

连接于所述电压跟随单元与所述电压检测模块之间，被配置为对电压跟随后的第一采样电压进行共模干扰抑制，并得到所述第一检测电压的干扰抑制单元。

4.根据权利要求1所述的直流过压保护电路，其特征在于，所述直流过压保护电路还包括：

与所述第二电压处理模块连接，被配置为对所述第一检测电压进行传输的电压传输模块；和

与所述电压传输模块连接，被配置为对所述第一检测电压进行电压检测的电压检测模块。

5.根据权利要求4所述的直流过压保护电路，其特征在于，所述直流过压保护电路还包括：

与所述电压传输模块连接，被配置为对所述第一检测电压的幅值进行显示的电压显示模块。

6.根据权利要求5所述的直流过压保护电路，其特征在于，所述电压传输模块为隔离传输单元或者非隔离传输单元。

7.根据权利要求1所述的直流过压保护电路，其特征在于，所述直流过压保护电路还包括：

连接于所述供电电源与所述第一电源控制模块之间，被配置为对所述第一电源信号的幅值进行调节的开关电源模块。

8.根据权利要求1所述的直流过压保护电路，其特征在于，所述第一电压处理模块包括：

与所述电源处理模块连接，被配置为对所述第一直流信号进行采样的电压采样单元；和

连接于所述电压采样单元与所述第二电压处理模块之间，被配置为对采样后的第一直流信号进行分压得到所述第一采样电压的第二分压单元。

9.根据权利要求1所述的直流过压保护电路，其特征在于，所述电压检测模块包括：

被配置为生成所述第一预设电压的第一电压参考单元；

被配置为生成所述第二预设电压的第二电压参考单元；和

与所述第一电压参考单元、所述第二电压参考单元、所述第二电压处理模块以及所述光电转换模块连接，被配置为检测到所述第一检测电压大于或者等于所述第一预设电压时，则判定所述供电电源处于过压状态，并生成所述第一过压检测信号；检测到所述第一检测电压大于或者等于所述第二预设电压时，则判定所述负载处于异常工作状态，并生成所述安全检测信号的比较器单元。

10.一种直流过压保护方法，其特征在于，包括：

接收供电电源输出的第一电源信号；

采集所述供电电源输出的第一电源信号，并对所述第一电源信号进行整流处理和滤波处理后得到第一直流信号，并将所述第一直流信号输出至负载；

对所述第一直流信号进行采样和分压后得到第一采样电压；

对所述第一采样电压进行电压跟随和共模干扰抑制后得到第一检测电压；

根据所述第一检测电压和第一预设电压之间的差值获取所述供电电源的过压检测结果，并当判定所述供电电源处于过压状态时，则生成第一过压检测信号；

根据所述第一检测电压和第二预设电压之间的差值获取所述负载的安全检测结果，并当判定所述负载处于异常工作状态时，则生成安全检测信号；

根据所述第一过压检测信号生成第一过压保护信号，根据所述安全检测信号生成安全保护信号，并对所述第一过压保护信号和所述安全保护信号分别进行光耦隔离传输；

根据光耦隔离传输后的所述第一过压保护信号切断所述供电电源的电能输出；

根据光耦隔离传输后的所述安全保护信号切断所述负载的电能输入。

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