CN111106595B - 电源的过温保护电路、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电源的过温保护电路、方法及系统，过温保护电路包括保护开关单元，其中，保护开关单元与负载单元和开关单元并联并且保护开关单元与熔断单元和电源输入单元串联；第一保护单元，其中，第一保护单元与保护开关单元连接，用于根据保护电路的状态控制保护开关单元，第一保护单元在保护电路的状态满足预先设定的条件下控制保护开关单元导通，保护电路的状态满足预先设定的条件用于表征保护电路出现异常。通过本发明，解决了相关技术中开关单元不能及时断开，从而导致电源保护不可靠的问题，达到了有效保护电源的效果。

Description

电源的过温保护电路、方法及系统

技术领域

本发明涉及电源设备领域，具体而言，涉及一种电源的过温保护电路、方法及系统。

背景技术

在系统设备中，系统设备由电源供电，电源为防止失效不可控，通常设计有过流保护、短路保护等异常保护。其中过流保护在输入端有加保险丝或其它的熔断器件，在电源失效时，及时断开保险丝或其它熔断器件，保护电源，防止故障扩大。电源发生异常时，电源一般起动过流保护，短路保护，过温保护等来保护电源，防止故障扩大。但电源发生异常时，多数情况下，短路保护，过温保护已失效或损坏，不能有效对电源进行保护，此时，电源需要再次启动保护，确保电源安全，确保人身安全。

当前电源实现保护的方案主要是过温保护和过流保护，两种保护方案如下：过温保护方案一：检测开关管温度，控制熔断单元，熔断保险(见图1a)。当电源开关发生过温、过压、过流等异常时，开关温度检测单元3检测开关单元2的温度，送给熔断单元1，熔断单元1断开，实现电源自我保护。熔断单元1电流较小，电流没有达到熔断的条件，熔断单元1不能及时断开，方案一缺点是电源异常时不能及时自我保护。

过流保护方案二：检测电源电流，控制熔断单元，熔断保险(见图1b)。当电源发生过流等异常时，电流检测单元2检测电流，送给控制单元3，控制熔断单元1断开，实现电源自我保护。方案二缺点是熔断单元1电流较小，电流没有达到熔断的条件，熔断单元1不能及时熔断，电源异常时不能及时自我保护。当电源异常，流过熔断单元电流较小时，熔断单元1不能及时断开，电源异常时不能及时自我保护，电源可靠性低。上述两种保护方案无法满足电源可靠性要求。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种电源的过温保护电路、方法及系统，以至少解决相关技术中开关单元不能及时断开，从而导致电源保护不可靠的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种电源的过温保护电路，包括串联的电源输入单元、负载单元、开关单元以及熔断单元，所述保护电路还包括：保护开关单元，其中，所述保护开关单元与所述负载单元和所述开关单元并联并且所述保护开关单元与所述熔断单元和所述电源输入单元串联；第一保护单元，其中，所述第一保护单元与所述保护开关单元连接，用于根据所述保护电路的状态控制所述保护开关单元，所述第一保护单元在所述保护电路的状态满足预先设定的条件下控制所述保护开关单元导通，所述保护电路的状态满足预先设定的条件用于表征所述保护电路出现异常。

可选地，所述第一保护单元在所述保护电路的状态满足预先设定的条件下控制所述保护开关单元导通，包括：当所述开关单元的温度超过预设的第一阈值时，所述第一保护单元控制所述保护开关单元导通以使所述电源输入单元、所述保护开关单元、所述熔断单元形成保护回路，其中，所述保护回路中的电流值大于在所述保护开关单元导通前，所述保护电路中的电流值，所述保护开关单元导通后，所述熔断单元断开，所述电源输入单元停止供电。

可选地，所述保护电路还包括：第二保护单元，其中，所述第二保护单元与所述开关单元连接，用于根据所述保护电路的状态控制所述开关单元，在所述保护开关单元导通之前，当检测到所述保护电路的参数超出预先设定的参数阈值时，所述第二保护单元控制所述开关单元断开。

可选地，当检测到所述保护电路的参数超出预先设定的参数阈值时，所述第二保护单元控制所述开关单元断开，包括：当检测到所述开关单元的温度超过预设的第二阈值时，所述第二保护单元控制所述开关单元断开。

可选地，所述保护开关单元包括一个或多个保护开关，其中，当所述保护开关单元包括多个保护开关时，所述多个保护开关并联。

可选地，所述熔断单元包括至少一个串联在所述保护电路中的断开器件，当所述熔断单元包括多个断开器件时，所述熔断单元的结构包括：所述多个断开器件分别串联在所述负载单元与所述电源输入单元的第一端和所述电源输入单元的第二端之间。

可选地，所述多个断开器件中包括用于控制向所述电源输入单元供电的电源开关。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电源的过温保护方法，应用于上述任一项所述的电源的过温保护电路中，所述方法包括：利用所述第一保护单元根据所述保护电路的状态控制所述保护开关单元，所述第一保护单元在所述保护电路的状态满足预先设定的条件下控制所述保护开关单元导通，所述保护电路的状态满足预先设定的条件用于表征所述保护电路出现异常。

可选地，所述第一保护单元在所述保护电路的状态满足预先设定的条件下控制所述保护开关单元导通，包括：当所述开关单元的温度超过预设的第一阈值时，所述第一保护单元控制所述保护开关单元导通以使所述电源输入单元、所述保护开关单元、所述熔断单元形成保护回路，其中，所述保护回路中的电流值大于在所述保护开关单元导通前，所述保护电路中的电流值，所述保护开关单元导通后，所述熔断单元断开，所述电源输入单元停止供电。

可选地，所述方法还包括：利用第二保护单元根据所述保护电路的状态控制所述开关单元，在所述保护开关单元导通之前，当检测到所述保护电路的参数超出预先设定的参数阈值时，所述第二保护单元控制所述开关单元断开。

可选地，当检测到所述保护电路的参数超出预先设定的参数阈值时，所述第二保护单元控制所述开关单元断开，包括：当检测到所述开关单元的温度超过预设的第二阈值时，所述第二保护单元控制所述开关单元断开。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电源的过温保护系统，包括上述任一项所述的电源的过温保护电路。

通过本发明，由于在检测到保护电路出现异常后导通了保护开关单元，使得电源输入单元、保护开关单元、熔断单元形成保护回路，从而使熔断单元能够快速断开，因此，可以解决相关技术中开关单元不能及时断开，从而导致电源保护不可靠的问题，达到了有效保护电源的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1a是相关技术中过温保护电路结构示意图；

图1b是相关技术中过流保护电路结构示意图；

图2是根据本发明实施例的电源的过温保护电路的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的电源的过温保护方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的电源的过温保护电路的结构示意图一；

图5是根据本发明实施例的电源的过温保护电路的结构示意图二；

图6是根据本发明实施例的电源的过温保护电路的结构示意图三；

图7是根据本发明实施例的电源的过温保护电路的结构示意图四；

图8是根据本发明实施例的电源的过温保护电路的结构示意图五；

图9是根据本发明实施例的电源的过温保护电路的结构示意图六。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

针对相关技术中存在的问题，在本发明实施例中提供了一种电源的过温保护电路，如图2所示，包括串联的电源输入单元21、负载单元22、开关单元23以及熔断单元24，保护电路还包括：保护开关单元25，其中，保护开关单元25与负载单元22和开关单元23并联并且保护开关单元23与熔断单元24和电源输入单元21串联；保护电路还包括：第一保护单元26，其中，第一保护单元26与保护开关单元25连接，用于根据保护电路的状态控制保护开关单元25，第一保护单元26在保护电路的状态满足预先设定的条件下控制保护开关单元25导通，保护电路的状态满足预先设定的条件用于表征保护电路出现异常。

通过本发明，由于在检测到保护电路出现异常后导通了保护开关单元25，使得电源输入单元21、保护开关单元25、熔断单元24形成保护回路，从而使熔断单元24能够快速断开，因此，可以解决相关技术中开关单元23不能及时断开，从而导致电源保护不可靠的问题，达到了有效保护电源的效果。

在一个可选的实施例中，上述过温保护电路中的第一保护单元26在保护电路的状态满足预先设定的条件下控制保护开关单元25导通，包括：当开关单元23的温度超过预设的第一阈值时，第一保护单元26控制保护开关单元25导通以使电源输入单元21、保护开关单元23、熔断单元24形成保护回路，其中，保护回路中的电流值大于在保护开关单元25导通前，保护电路中的电流值，保护开关单元25导通后，熔断单元24断开，电源输入单元21停止供电。

在一个可选的实施例中，上述的过温保护电路还包括：第二保护单元，其中，第二保护单元与开关单元连接，用于根据保护电路的状态控制开关单元，在保护开关单元25导通之前，当检测到保护电路的参数超出预先设定的参数阈值时，第二保护单元控制开关单元断开。

在一个可选的实施例中，当检测到保护电路的参数超出预先设定的参数阈值时，第二保护单元控制开关单元断开，包括：当检测到开关单元23的温度超过预设的第二阈值时，第二保护单元控制开关单元23断开。

需要说明的是，上述的第一阈值可以大于等于第二阈值，这样可以形成双重保护，提高电源保护的可靠性。

在一个可选的实施例中，保护开关单元25包括一个或多个保护开关，其中，当保护开关单元25包括多个保护开关时，多个保护开关并联。

在一个可选的实施例中，熔断单元24包括至少一个串联在保护电路中的断开器件，当熔断单元包括多个断开器件时，熔断单元24的结构包括：多个断开器件分别串联在负载单元22与电源输入单元21的第一端和电源输入单元21的第二端之间。

在一个可选的实施例中，多个断开器件中包括用于控制向电源输入单元21供电的电源开关。

下面结合附图对本发明实施例的过温保护电路结构进行说明(见图4至图9)：

可选实施例一

如图4所示，本发明实施例中提供了一种电源的过温保护电路，包括电源输入单元1(相当于上述实施例中的电源输入单元21)、过温保护单元2(相当于上述实施例中的第一保护单元26)、开关导通单元3(相当于上述实施例中的保护开关单元25)、熔断单元4(相当于上述实施例中的熔断单元24)、异常检测控制单元5(相当于上述实施例中的第二保护单元)、负载单元6(相当于上述实施例中的负载单元22)、开关单元7(相当于上述实施例中的开关单元23)。其中，电源输入单元1、负载单元6、开关单元7、熔断单元4串联，开关导通单元3与载单元6和开关单元7并联，并与熔断单元4串联，过温保护单元2与开关导通单元3连接，异常检测控制单元5与开关单元7连接。

当负载单元6发生异常时，开关单元7温度上升，当温度上升到设定值时，异常检测控制单元5发出控制信号给开关单元7，开关单元7此时应当断开，但过高的温度使开关单元7控制失效，开关单元7不能有效断开。开关单元7温度持续上升，持续上升的温度会非常危险。此时，过温保护单元2检测开关单元7温度再次达到或超过设定值时，过温保护单元2发出控制信号给开关导通单元3，开关导通单元3接收到信号后，开关导通单元3导通。开关导通单元3导通后，电源输入单元1、开关导通单元3、熔断单元4形成回路，大电流瞬间流过熔断单元4，熔断单元4断开，电源输入供电被切断，无法继续供电，电源实现自我保护。解决电源异常时不能有效保护的问题，提高电源可靠性。

可选实施例二

如图5所示，开关1相当于上述可选实施例一中的开关导通单元3，开关2相当于上述可选实施例一中的开关单元7，断开器件串接在电源输入与开关2之间，相当于上述可选实施例一中的熔断单元4。其余结构与上述可选实施例一一致，在此不再赘述。当电源负载RL发生异常时，开关2温度上升，当温度上升到设定值时，异常检测控制发出控制信号给开关2，开关2此时应当断开，但过高的温度使开关2控制失效，开关2不能有效断开。开关2温度持续上升，持续上升的温度会非常危险。此时，过温保护检测开关2温度再次达到或者超设定值时，过温保护发出控制信号给开关1，开关1接收到信号后，开关1导通。开关1导通后，电源输入、开关1、断开器件形成回路，大电流瞬间流过断开器件，断开器件断开，电源输入供电被切断，无法继续供电，电源实现自我保护。解决电源异常时不能有效保护的问题，提高电源可靠性。

需要说明的是，断开器件的位置不限于电源输入的一端，断开器件放在电源输入的另外一端也是可以的(如图6所示)。为切断电源输入，断开器件在电源输入两端都放置也是可以的(如图7所示)。开关不限于一个，2个或2以上也是可以的(如图8所示)。断开器件的位置不限于电源内部，断开器件位置放在电源外部也可以的(如图9所示)。以下针对这些可选的实施方式举例说明：

可选实施例三

如图6所示，开关1相当于上述可选实施例一中的开关导通单元3，开关2相当于上述可选实施例一中的开关单元7，断开器件相当于上述可选实施例一中的熔断单元4。其余结构与上述可选实施例一一致，在此不再赘述。当电源负载RL发生异常时，开关2温度上升，当温度上升到设定值时，异常检测控制发出控制信号给开关2，开关2此时应当断开，但过高的温度使开关2控制失效，开关2不能有效断开。开关2温度持续上升，持续上升的温度会非常危险。此时，过温保护检测开关2温度再次达到或者超设定值时，过温保护发出控制信号给开关1，开关1接收到信号后，开关1导通。开关1导通后，电源输入、开关1、位于电源输入另外一端的断开器件形成回路，大电流瞬间流过断开器件，断开器件断开，电源输入供电被切断，无法继续供电，电源实现自我保护。解决电源异常时不能有效保护的问题，提高电源可靠性。

可选实施例四

如图7所示，开关1相当于上述可选实施例一中的开关导通单元3，开关2相当于上述可选实施例一中的开关单元7，连接在电源输入与负载之间和连接在电源输入与开关2之间的两个断开器件相当于上述可选实施例一中的熔断单元4，其余结构与上述可选实施例一一致，在此不再赘述。当电源负载RL发生异常时，开关2温度上升，当温度上升到设定值时，异常检测控制发出控制信号给开关2，开关2此时应当断开，但过高的温度使开关2控制失效，开关2不能有效断开。开关2温度持续上升，持续上升的温度会非常危险。此时，过温保护检测开关2温度再次达到或者超设定值时，过温保护发出控制信号给开关1，开关1接收到信号后，开关1导通。开关1导通后，电源输入、开关1、位于电源输入两端的断开器件形成回路，大电流瞬间流过断开器件，断开器件断开，电源输入供电被切断，无法继续供电，电源实现自我保护。解决电源异常时不能有效保护的问题，提高电源可靠性。在本实施例中，采用电源输入两端各接一个断开器件的结构，额可以在发生异常时，确保电源输入的两端都关断，防止一端带电的情况。

可选实施例五

如图8所示，并联的开关1和开关2相当于上述可选实施例一中的开关导通单元3，开关3相当于上述可选实施例一中的开关单元7，断开器件相当于上述可选实施例一中的熔断单元4。其余结构与上述可选实施例一一致，在此不再赘述。当电源负载RL发生异常时，开关3温度上升，当温度上升到设定值时，异常检测控制发出控制信号给开关3，开关3此时应当断开，但过高的温度使开关3控制失效，开关3不能有效断开。开关3温度持续上升，持续上升的温度会非常危险。此时，过温保护检测开关3温度再次达到或者超过设定值时，过温保护发出控制信号给开关1和开关2，开关1和开关2接收到信号后，开关1和开关2导通。开关1和开关2导通后，电源输入、开关1和开关2、断开器件形成回路，大电流瞬间流过断开器件，断开器件断开，电源输入供电被切断，无法继续供电，电源实现自我保护。解决电源异常时不能有效保护的问题，提高电源可靠性。在本实施例中，采用两个并联开关作为开关导通单元的结构，可以增大保护回路内的通流，确保断开器件能够快速断开。

可选实施例六

如图9所示，开关1相当于上述可选实施例一中的开关导通单元3，开关2相当于上述可选实施例一中的开关单元7，连接在电源输入与开关2之间的断开器件和串联在保护电路中的外部电源断开器件相当于上述可选实施例一中的熔断单元4。其余结构与上述可选实施例一一致，在此不再赘述。当电源负载RL发生异常时，开关2温度上升，当温度上升到设定值时，异常检测控制发出控制信号给开关2，开关2此时应当断开，但过高的温度使开关2控制失效，开关2不能有效断开。开关2温度持续上升，持续上升的温度会非常危险。此时，过温保护检测开关2温度再次达到或者超过设定值时，过温保护发出控制信号给开关1，开关1接收到信号后，开关1导通。开关1导通后，电源输入、开关1、位于外部电源输入的断开器件形成回路，大电流瞬间流过断开器件，断开器件断开，电源输入供电被切断，无法继续供电，电源实现自我保护。解决电源异常时不能有效保护的问题，提高电源可靠性。

本发明实施例的方案可以有效快速实现电源异常时自我保护。当本电源保护后，后级所接电源或负载，也能实现保护。后级所接电源或负载的保护也在本发明方案保护范围内。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电源的过温保护方法，应用于上述任一项的电源的过温保护电路的实施例中，方法包括：

步骤S302，利用第一保护单元根据保护电路的状态控制保护开关单元，第一保护单元在保护电路的状态满足预先设定的条件下控制保护开关单元导通，保护电路的状态满足预先设定的条件用于表征保护电路出现异常。

通过本发明，由于在检测到保护电路出现异常后导通了保护开关单元25，使得电源输入单元21、保护开关单元25、熔断单元24形成保护回路，从而使熔断单元24能够快速断开，因此，可以解决相关技术中开关单元23不能及时断开，从而导致电源保护不可靠的问题，达到了有效保护电源的效果。

可选地，第一保护单元在保护电路的状态满足预先设定的条件下控制保护开关单元导通，包括：当开关单元的温度超过预设的第一阈值时，第一保护单元控制保护开关单元导通以使电源输入单元、保护开关、熔断单元形成保护回路，其中，保护回路中的电流值大于在保护开关单元导通前，保护电路中的电流值，保护开关单元导通后，熔断单元断开，电源输入单元停止供电。

可选地，方法还包括：利用第二保护单元根据保护电路的状态控制开关单元，在保护开关单元导通之前，当检测到保护电路的参数超出预先设定的参数阈值时，第二保护单元控制开关单元断开。

可选地，当检测到保护电路的参数超出预先设定的参数阈值时，第二保护单元控制开关单元断开，包括：当检测到开关单元的温度超过预设的第二阈值时，第二保护单元控制开关单元断开。

需要说明的是，上述的第一阈值可以大于等于第二阈值，这样可以形成双重保护，提高电源保护的可靠性。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电源的过温保护系统，包括上述任一项的电源的过温保护电路的实施例中。

通过本发明，由于在检测到保护电路出现异常后导通了保护开关单元，使得电源输入单元、保护开关、熔断单元形成保护回路，从而使熔断单元能够快速断开，因此，可以解决相关技术中开关单元不能及时断开，从而导致电源保护不可靠的问题，达到了有效保护电源的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电源的过温保护电路，包括串联的电源输入单元、负载单元、开关单元以及熔断单元，其特征在于，所述保护电路还包括：

保护开关单元，其中，所述保护开关单元与所述负载单元和所述开关单元并联并且所述保护开关单元与所述熔断单元和所述电源输入单元串联；

第一保护单元，其中，所述第一保护单元与所述保护开关单元连接，用于根据所述保护电路的状态控制所述保护开关单元，所述第一保护单元在检测到所述开关单元的温度超过第一阈值的情况下，所述第一保护单元控制所述保护开关单元导通，以使所述电源输入单元、所述保护开关单元、所述熔断单元形成保护回路，所述保护回路中流过所述熔断单元的电流值大于所述保护开关单元导通前流过所述熔断单元的电流值，所述保护开关单元导通后，所述熔断单元断开，所述电源输入单元停止供电；

第二保护单元，其中，所述第二保护单元与所述开关单元连接，用于根据所述保护电路的状态控制所述开关单元，在所述保护开关单元导通之前，所述第二保护单元在检测到所述开关单元的温度超过预设的第二阈值的情况下，所述第二保护单元控制所述开关单元断开，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值，所述第一阈值和所述第二阈值为预先设定的温度阈值。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述保护开关单元包括一个或多个保护开关，其中，当所述保护开关单元包括多个保护开关时，所述多个保护开关并联。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述熔断单元包括至少一个串联在所述保护电路中的断开器件，当所述熔断单元包括多个断开器件时，所述熔断单元的结构包括：

所述多个断开器件分别串联在所述负载单元与所述电源输入单元的第一端和所述电源输入单元的第二端之间。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述多个断开器件中包括用于控制向所述电源输入单元供电的电源开关。

5.一种电源的过温保护方法，其特征在于，应用于权利要求1至4中任一项所述的电源的过温保护电路中，所述方法包括：

利用所述第一保护单元根据所述保护电路的状态控制所述保护开关单元，所述第一保护单元在检测到所述开关单元的温度超过第一阈值的情况下，所述第一保护单元控制所述保护开关单元导通，以使所述电源输入单元、所述保护开关单元、所述熔断单元形成保护回路，所述保护回路中流过所述熔断单元的电流值大于所述保护开关单元导通前流过所述熔断单元的电流值，所述保护开关单元导通后，所述熔断单元断开，所述电源输入单元停止供电；

利用第二保护单元根据所述保护电路的状态控制所述开关单元，在所述保护开关单元导通之前，所述第二保护单元在检测到所述开关单元的温度超过预设的第二阈值的情况下，所述第二保护单元控制所述开关单元断开，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值，所述第一阈值和所述第二阈值为预先设定的温度阈值。

6.一种电源的过温保护系统，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的电源的过温保护电路。