CN110957698A - 用电设备的保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用电设备的保护电路，包括：分压电路、电压检测电路和控制电路，其中分压电路的一端与所述输入电源连接，用于从所述输入电源获取第一分压；电压检测电路包括参考源，参考源用于提供参考电压；电压检测电路的一端与分压电路的另一端连接，电压检测电路的另一端与控制电路的一端连接，控制电路的另一端与供电电路的控制端连接，在所述第一分压小于参考电压的情况下，控制电路停止向供电电路的控制端输出控制信号，控制信号用于控制所述供电电路向所述用电设备供电。实施本申请，用电设备的保护电路根据输入电源的电压来控制供电电路向用电设备供电，控制用电设备的供电状态，从而实现对用电设备的保护。

Description

用电设备的保护电路

技术领域

本申请涉及电子电路领域，尤其是一种用电设备的保护电路。

背景技术

用电设备是以电作为能源的设备，用电设备在正常工作的状态下消耗的功率一般是固定的，例如我们日常生活中的电灯，在正常发光的情况下，消耗的功率是固定，当电灯两端的电压降低时，由于电灯的功率固定，所以流过电灯的电流变大。当经过用电设备的电流变大时，会造成烧毁用电设备的后果。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种用电设备的保护电路，根据输入电源的电压来控制供电电路向用电设备供电，控制用电设备的供电状态，从而实现对用电设备的保护。

本身实施例提供了一种用电设备的保护电路，所述保护电路与用电设备的供电电路连接，用电设备与供电电路的输出端连接，所述供电电路的输入端与输入电源连接，所述保护电路包括分压电路、电压检测电路和控制电路，其中：

所述分压电路的一端与所述输入电源连接，用于从所述输入电源获取第一分压；

所述电压检测电路包括参考源，所述参考源用于提供参考电压；所述电压检测电路的一端与所述分压电路的另一端连接，所述电压检测电路的另一端与所述控制电路的一端连接，所述控制电路的另一端与所述供电电路的控制端连接，

在所述第一分压小于所述参考电压的情况下，所述控制电路停止向所述供电电路的控制端输出控制信号，所述控制信号用于控制所述供电电路向所述用电设备供电。

在一种可能的实现方式中，所述控制电路包括第一电阻、第一三极管以及控制芯片，其中：

所述第一电阻的一端分别与所述输入电源和所述电压检测电路的另一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与地连接，所述第一三极管的集电极与所述控制芯片的控制端口连接，所述控制芯片在所述控制端口为低电平时停止向所述供电电路的控制端输出控制信号。

结合前文所述的一种可能的实现方式，在所述第一分压小于所述参考电压的情况下，所述参考源处于截止状态，所述输入电源经过所述第一电阻输入至所述第一三极管基极的电流达到所述第一三极管的导通电流，使所述第一三极管处于导通状态，则所述控制芯片的控制端口为低电平，所述控制芯片停止向所述供电电路的控制端输出控制信号；

在所述第一分压不小于所述参考电压的情况下，所述参考源处于导通状态，所述输入电源经过所述第一电阻输入至所述第一三极管基极的电流达不到所述第一三极管的导通电流，使所述第一三极管处于截止状态，则所述控制芯片的控制端不为低电平，所述控制芯片向所述供电电路的控制端输出控制信号。

可选的，所述控制芯片为脉冲电压控制芯片。

进一步的，所述控制电路还包括第一二极管和第二三极管，所述第一二极管为稳压二极管，其中：

所述第一二极管的阴极分别与所述第一电阻的一端和所述输入电源连接，所述第一二极管的阳极与地连接；

所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接包括：

所述第一电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述输入电源连接。

在一种可能的实施例中，所述分压电路包括至少一个电阻和至少一个开关，所述至少一个开关用于改变所述第一分压。

在另一种可能的实施例中，其特征在于，所述分压电路包括至少一个电阻和至少一个场效应管，所述至少一个场效应管基于所述至少一个场效应管的栅极与源极之间的电压差来改变所述第一分压。

在一种可能的实现方式中，所述分压电路还包括第二电阻、第二二极管以及第三电阻，其中所述第二电阻的一端与所述输入电源连接，所述第二电阻的另一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述电压检测电路的一端连接。

可选的，所述参考源包括参考端、阳极端和阴极端；

所述电压检测电路还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述参考源的参考端连接，所述第一电容的另一端与地连接；所述参考源的阳极与所述输入电源连接，所述参考源的阴极与地连接。

本申请实施例还提供了一种用电设备，所述用电设备包括内部电路如前面所述任意一种和/或几种的保护电路。

本申请通过分压电路从输入电源获取第一分压，电压检测电路包括参考源，所述参考源用于提供参考电压，在所述第一电压小于所述参考电压的情况下，用电设备的供电电路停止向所述用电设备供电，实施本申请，用电设备的保护电路根据输入电源的电压来控制供电电路向用电设备供电，控制用电设备的工作状态，从而实现对用电设备的保护。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种用电设备的保护电路的结构框图；

图2为本申请实施例提供的一种用电设备的保护电路的电路原理图；

图3为本申请实施例提供的一种用电设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图来对本申请的技术方案的实施作进一步的详细描述。

参考图1，图1为本申请实施例提供的一种用电设备的保护电路的结构框图。如图1所示，所述保护电路10与用电设备的供电电路101连接，用电设备102与供电电路101的输出端连接，所述供电电路101的输入端与输入电源100连接，所述保护电路10包括分压电路103、电压检测电路104和控制电路105，其中：

所述分压电路103的一端与所述输入电源100连接，用于从所述输入电源100获取第一分压；

所述电压检测电路104包括参考源，所述参考源用于提供参考电压；所述电压检测电路104的一端与所述分压电路的另一端连接，所述电压检测电路104的另一端与所述控制电路105的一端连接，所述控制电路105的另一端与所述供电电路101的控制端连接，

在所述第一分压小于所述参考电压的情况下，所述控制电路105停止向所述供电电路101的控制端输出控制信号，所述控制信号用于控制所述供电电路101向所述用电设备102供电。

所述保护电路10的工作原理如下：

所述输入电源100通过所述供电电路101向所述用电设备102进行充电，所述分压电路103获取到所述输入电源100的第一分压，其中，所述第一分压值的大小跟随所述输入电源100电压值大小的变化，而所述电压检测电路104的一端与所述分压电路103的另一端连接，电压检测电路104可以根据第一分压值的变化来检测所述输入电源100的电压变化，并根据输入电源100的电压控制所述参考源的截止和导通状态，从而控制所述控制电路105向所述供电电路101输出控制信号。具体的，所述电压检测电路104中的参考源将所述分压电路103获取到的所述输入电源100的第一分压的值与所述参考源提供的参考电压进行比较，若所述第一分压的值不小于所述参考源提供的参考电压值，所述参考源处于导通状态，所述控制电路105向所述供电电路101的控制端输出控制信号，所述供电电路101正常向所述用电设备102供电；若所述第一分压的值小于所述参考源提供的参考电压值，所述参考源处于截止状态，所述控制电路105停止向所述供电电路101的控制端输出控制信号，所述供电电路101停止向所述用电设备102供电。

可选的，所述输入电源100可以是电网输入，例如我们生活用电的220V60Hz的正弦交流电，经过滤波整流电路后的电源电压，在一种可能的实现方式中，所述滤波整流电路可以设置在电子电路印刷PCB板上，进一步，还可以将所述滤波整流电路封装成一个电源适配器与本申请中的保护电路进行配套使用，此处不对所述输入电源进行限制。

所述供电电路101可以包括直流降压器(Direct Current，DC-DC)，其中DC-DC为一种电源控制芯片，用于将输入端的高压直流电转换成输出端的低压直流电，DC-DC具有使能脚，当使能脚的电平达到芯片预先设置的电平阈值时，DC-DC才会处于工作状态，所以可以把DC-DC的使能脚理解为所述供电电路101的控制端，示例性的，DC-DC的芯片型号可以为MP1584EN或LM2596等。可以理解的是，在实际应用中使用的DC-DC型号根据所述用电设备需要的工作电压来确定，此处做示例性说明。

所述分压电路103可以包括电阻串联分压，所述分压电路103与所述输入电源100相连，可以理解的是，采取串联电阻进行分压，所述串联电阻的电压会跟随所述输入电源100的电压变化，所述输入电源100的电压变小，所述分压电路103中串联电阻上的电压也会变小。进一步，可以通过开关来控制分压电路中接入电阻的数量来控制分压电路中的总电阻值，从而控制所述第一分压，实现对不同用电设备的不同保护电压的调整。

所述电压检测电路104包括参考源，所述参考源提供参考电压。具体的，所述参考源内部有一个基准源，基准源决定参考源的参考电压，不同的参考源内部的基准源不一样，所以不同的参考源提供的参考电压不一样。参考源的工作原理大致如下：若参考源的参考端的电压不小于参考电压，所述参考源处于导通状态，在本申请中，具体表现为所述控制电路105向所述供电电路101输出控制信号；若参考源的参考端的电压小于参考电压，所述参考源处于截止状态，具体表现为所述控制电路105停止向所述供电电路101输出控制信号。示例性的，所述参考源型号可以为TL431BIDBZ，参考电压为2.5V。

实施本申请，在输入电源电压过低时，停止向用电设备供电，而在输入电源电压恢复时，正常向用电设备进行供电，由此实现对用电设备的保护，防止用电设备在输入电源电压过低时依然在工作，造成用电设备的损耗。

下面结合具体的元器件对图1的结构图进行介绍，参见图2，图2为本申请实施例提供的一种用电设备的保护电路的电路原理图。如图2所示，所述保护电路20包括分压电路203、电压检测电路204和控制电路205，其中：

所述控制电路205包括第一电阻R1、第一三极管Q1以及控制芯片U1，所述第一电阻R1的一端分别与所述输入电源200和所述电压检测电路204的另一端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第一三极管Q1的基极连接，所述第一三极管Q1的发射极与地连接，所述第一三极管Q1的集电极与所述控制芯片U1的控制端口连接，所述控制芯片U1的输出端口与所述供电电路201的控制端连接，所述控制芯片U1在所述控制端口为低电平时停止向所述供电电路201的控制端输出控制信号。可选的，所述输入电源200通过第八电阻R8与所述第一电阻R1的一端连接。

在一种可能的实施例中，所述控制芯片为脉冲电压控制芯片，所述脉冲电压控制芯片输出的控制信号为脉冲电压。示例性的，所述脉冲电压为脉冲宽度(PulseWidthModulation，PWM)波，实施本实施例，可以使所述保护电路根据正弦交流电来向所述供电电路输出脉冲控制信号。

进一步的，所述控制电路205还包括第一二极管D1和第二三极管Q2，所述第一二极管D1为稳压二极管，所述第一二极管D1的阴极分别与所述第一电阻R1的一端和所述输入电源200连接，所述第一二极管D1的阳极与地连接；所述第一电阻R1通过所述第二三极管Q2与所述第一三极管Q1连接，具体的，所述第一电阻R1的另一端与所述第二三极管Q2的基极连接，所述第二三极管Q2的发射极与所述第一三极管Q1的基极连接，所述第二三极管Q2的集电极和所述输入电源200连接。所述第一二极管D1用于钳位电压，保护所述第一二极管D1和所述第二二极管D2。

可选的，所述控制电路205还可以包括第三二极管D3，所述第三二极管为稳压二极管，所述第一电阻R1的另一端通过所述第三稳压二极管D3与所述第一三极管Q1或第二三极管Q2连接，用于稳定所述第一三极管Q1和第二三极管Q2所在支路的电压，从而控制流过所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2所在支路的电流。

在一种可能的实现方式中，所述控制电路205还可以包括第二电容C2，其中所述第二电容C2的一端分别与所述第一二极管D1的阴极和所述第一电阻R1的一端连接，所述第二电容C2用于对所述输入电源进行滤波，使所述控制电路从所述输入电源获取到的电压趋于直流电压，减少尖峰脉冲的干扰。进一步的，所述控制电路还可以包括第三电容C3，所述第三电容C3的一端分别与所述第一三极管Q1的发射极和所述第二三极管Q2的基极连接，所述第三电容C3用于进一步减少输入至所述第二三极管Q2的电压杂波干扰。可选的，所述第二三极管Q2可以通过第九电阻R9与所述第一三极管Q1的基极连接。

为了稳定所述第一三极管Q1的工作状态，可以在所述第一三极管Q1的基极与地之间接上一个电阻，示例性的，所述控制电路205还包括第十电阻R10，所述第十电阻R10的一端分别与所述第二三极管Q2的发射极和所述第一三极管Q1的基极连接，所述第十电阻R10的另一端与地连接。

在一种可能的实施例中，所述分压电路203包括至少一个电阻和至少一个开关，所述至少一个开关用于改变所述第一分压。示例性的，所述分压电路203包括第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7和第一开关SW，其中所述第七电阻R7的一端与所述输入电源连接，所述第七电阻R7的另一端分别与所述第四电阻R4的一端和所述第一开关SW的一端连接，所述第四电阻R4的另一端和所述第一开关SW的另一端均与地连接。可选的，所述分压电路203还包括第四电容C4，示例性的，所述第四电容C4为电解电容，所述第四电容C4的正极与所述输入电源连接，所述第四电容C4的负极与地连接，所述第四电容C4用于避免所述第一分压受到输入电源200的杂波干扰。可以理解的是，此处以第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7和第一开关SW作示例性说明，还可以增加多个电阻和多个开关来实现对第一分压的改变，本申请不对电阻接入个数和开关接入个数进行限制。

在另一种可能的实施例中，其特征在于，所述分压电路包括至少一个电阻和至少一个场效应管，所述至少一个场效应管基于所述至少一个场效应管的栅极与源极之间的电压差来改变所述第一分压。示例性的，所述分压电路203包括第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7和第一场效应管Q3，其中所述第七电阻R7的一端与所述输入电源连接，所述第七电阻R7的另一端分别与所述第四电阻R4的一端和所述第一场效应管Q3的源极连接，所述第四电阻R4的另一端和所述第一场效应管Q3的漏极均与地连接，所述第一场效应管Q3的栅极接收外部的控制信号，在一种可能的实现方式中，所述外部的控制信号可以为单片机输出的，用于控制所述第一场效应管Q3导通，本实施例使用场效应管代替所述第一开关，使电阻接入分压电路可以由控制信号控制。可以理解的是，此处以第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7和第一场效应管Q3作示例性说明，还可以增加多个电阻和场效应管来实现对第一分压的改变，本申请不对电阻接入个数和场效应管接入个数进行限制。

可选的，所述分压电路还包括第二电阻R2、第二二极管D2以及第三电阻R3，其中所述第二电阻R2的一端与所述输入电源200连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第二二极管D2的阳极连接，所述第二二极管D2的阴极与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述电压检测电路204的一端连接。随着用电设备的环境温度升高，所述第二二极管Q2的导通压降降低，使得所述第一分压的值变小，从而使所述控制电路停止向所述供电电路输出控制信号。

可选的，所述参考源U2包括参考端、阳极端和阴极端；所述电压检测电路还包括第一电容C1，所述第一电容C1的一端与所述参考源U2的参考端连接，所述第一电容C1的另一端与地连接；所述参考源的阳极与所述输入电源连接，所述参考源的阴极与地连接。所述第一电容C1用于避免所述参考源U2受到电压纹波的干扰。

结合具有的元器件对控制电路的具体实现原理如下：在所述第一分压小于所述参考电压的情况下，所述参考源处于截止状态，所述输入电源经过所述第一电阻输入至所述第一三极管基极的电流达到所述第一三极管的导通电流，使所述第一三极管处于导通状态，则所述控制芯片的控制端口为低电平，所述控制芯片停止向所述供电电路的控制端输出控制信号；在所述第一分压不小于所述参考电压的情况下，所述参考源处于导通状态，所述输入电源经过所述第一电阻输入至所述第一三极管基极的电流达不到所述第一三极管的导通电流，使所述第一三极管处于截止状态，则所述控制芯片的控制端不为低电平，所述控制芯片向所述供电电路的控制端输出控制信号。实施本申请，在输入电源电压过低时，停止向用电设备供电，而在输入电源电压恢复时，正常向用电设备进行供电，由此实现对用电设备的保护，防止用电设备在输入电源电压过低时依然在工作，造成用电设备的损耗。

本申请实施例还提供了一种用电设备，参见图3，所述用电设备30包括保护电路301、处理器303和存储器304，其中：

所述存储器304用于存储指令，所述处理器303用于执行指令，所述保护电路301用于根据输入电源的电压对用电设备的上电状态进行控制。

可选的，所述用电设备30还可以包括收发器302，收发器302用于在处理器303的控制下与其他设备进行通信。

其中，处理器303可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，现场可编程门阵列(field programmable gatearray，器组合，DSP和微处理器的FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明实施例公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理组合等等。

除了图3所示的保护电路301、收发器302、处理器303以及存储器304之外，本发明实施例中所述用电设备通常根据该用电设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。可选的，该用电设备能实现上述保护电路所具备的有益效果，所述保护电路301的结构和功能可以参考前述实施例中的相关描述，此处不再赘述。

需要说明的是，上述术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易的想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用电设备的保护电路，其特征在于，所述保护电路与用电设备的供电电路连接，用电设备与供电电路的输出端连接，所述供电电路的输入端与输入电源连接，所述保护电路包括分压电路、电压检测电路和控制电路，其中：

所述分压电路的一端与所述输入电源连接，用于从所述输入电源获取第一分压；

所述电压检测电路包括参考源，所述参考源用于提供参考电压；所述电压检测电路的一端与所述分压电路的另一端连接，所述电压检测电路的另一端与所述控制电路的一端连接，所述控制电路的另一端与所述供电电路的控制端连接，

在所述第一分压小于所述参考电压的情况下，所述控制电路停止向所述供电电路的控制端输出控制信号，所述控制信号用于控制所述供电电路向所述用电设备供电。

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述控制电路包括第一电阻、第一三极管以及控制芯片，其中：

所述第一电阻的一端分别与所述输入电源和所述电压检测电路的另一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与地连接，所述第一三极管的集电极与所述控制芯片的控制端口连接，所述控制芯片在所述控制端口为低电平时停止向所述供电电路的控制端输出控制信号。

3.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述控制芯片为脉冲电压控制芯片。

4.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述控制电路还包括第一二极管和第二三极管，所述第一二极管为稳压二极管，其中：

所述第一二极管的阴极分别与所述第一电阻的一端和所述输入电源连接，所述第一二极管的阳极与地连接；

所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接包括：

所述第一电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述输入电源连接。

5.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述分压电路包括至少一个电阻和至少一个开关，所述至少一个开关用于改变所述第一分压。

6.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述分压电路包括至少一个电阻和至少一个场效应管，所述至少一个场效应管基于所述至少一个场效应管的栅极与源极之间的电压差来改变所述第一分压。

7.如权利要求5-6任一项所述的保护电路，其特征在于，所述分压电路还包括第二电阻、第二二极管以及第三电阻，其中所述第二电阻的一端与所述输入电源连接，所述第二电阻的另一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述电压检测电路的一端连接。

8.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述参考源包括参考端、阳极端和阴极端；

所述电压检测电路还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述参考源的参考端连接，所述第一电容的另一端与地连接；所述参考源的阳极与所述输入电源连接，所述参考源的阴极与地连接。

9.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，在所述第一分压小于所述参考电压的情况下，所述参考源处于截止状态，所述输入电源经过所述第一电阻输入至所述第一三极管基极的电流达到所述第一三极管的导通电流，使所述第一三极管处于导通状态，则所述控制芯片的控制端口为低电平，所述控制芯片停止向所述供电电路的控制端输出控制信号；

在所述第一分压不小于所述参考电压的情况下，所述参考源处于导通状态，所述输入电源经过所述第一电阻输入至所述第一三极管基极的电流达不到所述第一三极管的导通电流，使所述第一三极管处于截止状态，则所述控制芯片的控制端不为低电平，所述控制芯片向所述供电电路的控制端输出控制信号。

10.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括内部电路如权利要求1-8任意一项所述的保护电路。

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