CN112467687A - 一种负载设备保护电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载设备保护电路及电子设备，其中，该电路包括：微控制单元、电压放大电路、电压/电流转换电路、恒流电路、电流监测电路以及负载设备；电流监测电路的一端连接至恒流电路，电流监测电路的另一端连接至微控制单元；电流监测电路用于监测输出电流，得到电流监测值，并将电流监测值与预定范围电流值进行比较，得到第一比较结果；微控制单元用于从电流监测电路接收该第一比较结果，在第一比较结果指示电流监测值不属于该预定范围电流值时，关闭电源放电。通过本发明解决了现有技术中无法避免不恰当的电源输出电流对负载设备造成损毁的问题，有效实现了对负载设备的保护。

Description

一种负载设备保护电路及电子设备

技术领域

本发明涉及电路技术领域，具体涉及一种负载设备保护电路及电子设备。

背景技术

电源是将其它形式的能转换成电能的装置。电源自“磁生电”原理，由水力、风力、海潮、水坝水压差、太阳能等可再生能源，及烧煤炭、油渣等产生电力来源。常见的电源是干电池(直流电)与家用的110V-220V交流电源。

负载是连接在电路中的电源两端的电子元件，电路中不应没有负载而直接把电源两极相连，负载是把电能换成其他形式的能量的装置，例如电动机能把电能转换成机械能，电灯泡能把电能转换成热能和光能；扬声器能把电能转换成声能，后级的晶体三极管对于前级来说，也可看作负载。现在电流输出给负载设备的种类很多，应用广泛。

普通的电源只需要完成电能转换即可，在开启大电流时会使电源内部的功率元器件以及负载因功率过大发热而损坏，造成不可逆的后果，无法避免大电流对负载设备的冲击以及降低线路的损毁，使电源模块的可靠性大大地降低。

因此，如何避免不恰当的电源输出电流对负载设备造成损毁成为本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种负载设备保护电路及电子设备，以解决现在技术中无法避免不恰当的电源输出电流对负载设备造成损毁的问题。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明第一方面，提供了一种负载设备保护电路，包括：

微控制单元、电压放大电路、电压/电流转换电路、恒流电路、电流监测电路以及负载设备；

所述微控制单元、所述电压放大电路、所述电压/电流转换电路、所述恒流电路以及所述负载设备依次连接；

所述电流监测电路的一端连接至所述恒流电路，所述电流监测电路的另一端连接至所述微控制单元；

所述电流监测电路用于监测输出电流，得到电流监测值，并将所述电流监测值与预定范围电流值进行比较，得到第一比较结果；

所述微控制单元用于从所述电流监测电路接收所述第一比较结果，在所述第一比较结果指示所述电流监测值不属于所述预定范围电流值时，关闭电源放电。

可选地，所述电流监测电路包括：

过流监测芯片、第一采样电阻、比较器；

所述过流监测芯片监测负载电流在所述第一采样电阻上的采样信号，并将所述采样信号发送至所述比较器；

所述比较器将所述采样信号与参考信息进行比较，得到第二比较结果，在所述第二比较结果指示过流的情况下，输出警告信号至所述微控制单元。

可选地，所述电压放大电路包括：

控制模块和第一运算放大器；

所述控制模块连接至所述第一运算放大器的反相输入端，用于控制输入至所述第一运算放大器的输入电压；

所述第一运算放大器的反相输入端连接至所述第一运算放大器的输出端，使得所述第一运算放大器构成负反馈电路，以实现对输入电压的放大。

可选地，所述第一运算放大器为单级运算放大器或者为多级差分运算放大器。

可选地，所述控制模块包括电阻单元，所述电阻单元的一端连接至所述第一运算放大器的反相输入端，所述电阻单元的另一端连接输入电压。

可选地，所述电阻单元由多个电阻相互并联或者相互串联而成。

可选地，所述恒流电路包括：

电容、电阻、场效应管、第二采样电阻以及第二运算放大器；

其中，所述电容的两端分别连接至所述电阻的两端，所述场效应管的漏极连接至所述电容，所述场效应管的源极连接至所述第二采样电阻的一端，所述第二采样电阻的另一端接地，所述场效应管的栅极连接至所述第二运算放大器的输出端；所述第二采样电阻对于流过所述电阻的电流进行采样，生成电流采样电压；所述第二运算放大器从所述第二采样电阻接收所述电流采样电压，根据所述电流采样电压与预定电压生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述场效应管，控制所述场效应管的导通或者关断，以在输出电压波动时通过对场效应管的控制来实现对输出电流的恒流控制。

本发明第二方面，提供了一种电子设备，包括上述第一方面中任一所述的负载设备保护电路。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种负载设备保护电路及电子设备，其中，该电路包括：微控制单元、电压放大电路、电压/电流转换电路、恒流电路、电流监测电路以及负载设备；微控制单元、电压放大电路、电压/电流转换电路、恒流电路以及负载设备依次连接；电流监测电路的一端连接至恒流电路，电流监测电路的另一端连接至微控制单元；电流监测电路用于监测输出电流，得到电流监测值，并将电流监测值与预定范围电流值进行比较，得到第一比较结果；微控制单元用于从电流监测电路接收该第一比较结果，在第一比较结果指示电流监测值不属于该预定范围电流值时，关闭电源放电。解决了现有技术中无法避免不恰当的电源输出电流对负载设备造成损毁的问题，有效实现了对负载设备的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是根据本发明实施例的负载设备保护电路示意图；

图2是根据本发明实施例的电流监测电路示意图；

图3是根据本发明实施例的电压放大电路示意图；

图4是根据本发明实施例的恒流电路示意图。

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，所描述的实施例仅仅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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在本实施例中提供了一种负载设备保护电路，可应用于各种家用电器等电子设备，图1是根据本发明实施例的负载设备保护电路示意图，如图1所示，包括：微控制单元11、电压放大电路12、电压/电流转换电路13、恒流电路14、电流监测电路15以及负载设备16。

微控制单元11、电压放大电路12、电压/电流转换电路13、恒流电路14以及负载设备15依次连接，电流监测电路15的一端连接至恒流电路14，电流监测电路15的另一端连接至微控制单元11。

电流监测电路15用于监测输出电流，得到电流监测值，并将该电流监测值与预定范围电流值进行比较，得到第一比较结果。

微控制单元11用于从电流监测电路15接收第一比较结果，在第一比较结果指示该电流监测值不属于预定范围电流值时，关闭电源放电。

上述实施例在现有电源放电电路中增加了电流监测电路，用于监测将要为负载设备输入的电流值，在该监测到的输入电流值超出负载设备输入电流值的合理范围时，关掉电流输出并进行报警处理，解决了现有技术中无法避免不恰当的电源输出电流对负载设备造成损毁的问题，有效实现了对负载设备的保护。

电流监测电路可以用于高压短路保护、电机控制、DC/DC换流器、系统功耗管理、二次电池的电流管理、蓄电池管理等电流检测等场景。通常所说的电流检测是用来检测某部件、或者导线通过的电流，一般用互感器、分流器等将电流信号转化成电压信号，然后再对其进行处理放大，作为后面电路保护、检测使用。目前，已经有很多不同的电流检测技术已被公布或实施。上述实施例涉及的电流监测电路15可以由多种电路结构实现，在一个可选实施例中，图2是根据本发明实施例的电流监测电路示意图，如图2所示，该电流监测电路15包括：过流监测芯片151、第一采样电阻152、比较器153。过流监测芯片151例如可以是MAX4080，INA139等。过流监测芯片151监测负载电流在第一采样电阻152上的采样信号，并将该采样信号发送至比较器153。比较器153将该采样信号与参考信息进行比较，得到第二比较结果，在该第二比较结果指示过流的情况下，输出警告信号至微控制单元11。该电流监测电路设计简单，降低了成本。

上述实施例涉及的电压放大电路12可以由多种电路结构实现，在一个可选实施例中，图3是根据本发明实施例的电压放大电路示意图，如图3所示，该电压放大电路12包括：控制模块121和第一运算放大器122。控制模块121连接至第一运算放大器122的反相输入端，用于控制输入至第一运算放大器122的输入电压。第一运算放大器122的反相输入端连接至第一运算放大器122的输出端，使得第一运算放大器122构成负反馈电路，以实现对输入电压的放大。

在一个可选实施例中，第一运算放大器122为单级运算放大器或者为多级差分运算放大器。

在一个可选实施例中，控制模块121包括电阻单元，该电阻单元的一端连接至该第一运算放大器的反相输入端，该电阻单元的另一端连接输入电压。该电阻单元可以是任意形式的电阻，比如，固定电阻、可调电阻和特种电阻等。该电阻单元用于对输入电压进行分压处理，并将分压处理后的输入电压输入至该第一运算放大器，通过该电阻单元，来调整输入至第一运算放大器的输入电压，进而可以调整整个电路的放大过程中的输出电压与输入电压的比值，使得输出电压与输入电压的比值增大，实现了加速电压放大和稳定放大的电压的作用。

在一个可选实施例中，上述电阻单元由多个电阻相互并联或者相互串联而成。

上述实施例涉及的恒流电路14可以由多种电路结构实现，在一个可选实施例中，图4是根据本发明实施例的恒流电路示意图，如图4所示，该恒流电路14包括：电容141、电阻142、场效应管143、第二采样电阻144以及第二运算放大器145。电容141的两端分别连接至电阻142的两端，场效应管143的漏极连接至该电容，场效应管143的源极连接至第二采样电阻144的一端，第二采样电阻144的另一端接地，场效应管143的栅极连接至第二运算放大器145的输出端；第二采样电阻144对于流过电阻142的电流进行采样，生成电流采样电压；第二运算放大器145从第二采样电阻144接收该电流采样电压，根据电流采样电压与预定电压生成控制信号，并将该控制信号发送至场效应管143，控制场效应管143的导通或者关断，以在输出电压波动时通过对场效应管143的控制来实现对输出电流的恒流控制。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括上述实施例中任一所述的负载设备保护电路。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种负载设备保护电路，其特征在于，包括：

微控制单元、电压放大电路、电压/电流转换电路、恒流电路、电流监测电路以及负载设备；

所述微控制单元、所述电压放大电路、所述电压/电流转换电路、所述恒流电路以及所述负载设备依次连接；

所述电流监测电路的一端连接至所述恒流电路，所述电流监测电路的另一端连接至所述微控制单元；

所述电流监测电路用于监测输出电流，得到电流监测值，并将所述电流监测值与预定范围电流值进行比较，得到第一比较结果；

所述微控制单元用于从所述电流监测电路接收所述第一比较结果，在所述第一比较结果指示所述电流监测值不属于所述预定范围电流值时，关闭电源放电。

2.根据权利要求1所述的负载设备保护电路，其特征在于，所述电流监测电路包括：

过流监测芯片、第一采样电阻、比较器；

所述过流监测芯片监测负载电流在所述第一采样电阻上的采样信号，并将所述采样信号发送至所述比较器；

所述比较器将所述采样信号与参考信息进行比较，得到第二比较结果，在所述第二比较结果指示过流的情况下，输出警告信号至所述微控制单元。

3.根据权利要求1所述的负载设备保护电路，其特征在于，所述电压放大电路包括：

控制模块和第一运算放大器；

所述控制模块连接至所述第一运算放大器的反相输入端，用于控制输入至所述第一运算放大器的输入电压；

所述第一运算放大器的反相输入端连接至所述第一运算放大器的输出端，使得所述第一运算放大器构成负反馈电路，以实现对输入电压的放大。

4.根据权利要求3所述的负载设备保护电路，其特征在于，所述第一运算放大器为单级运算放大器或者为多级差分运算放大器。

5.根据权利要求3所述的负载设备保护电路，其特征在于，所述控制模块包括电阻单元，所述电阻单元的一端连接至所述第一运算放大器的反相输入端，所述电阻单元的另一端连接输入电压。

6.根据权利要求5所述的负载设备保护电路，其特征在于，所述电阻单元由多个电阻相互并联或者相互串联而成。

7.根据权利要求1所述的负载设备保护电路，其特征在于，所述恒流电路包括：

电容、电阻、场效应管、第二采样电阻以及第二运算放大器；

其中，所述电容的两端分别连接至所述电阻的两端，所述场效应管的漏极连接至所述电容，所述场效应管的源极连接至所述第二采样电阻的一端，所述第二采样电阻的另一端接地，所述场效应管的栅极连接至所述第二运算放大器的输出端；所述第二采样电阻对于流过所述电阻的电流进行采样，生成电流采样电压；所述第二运算放大器从所述第二采样电阻接收所述电流采样电压，根据所述电流采样电压与预定电压生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述场效应管，控制所述场效应管的导通或者关断，以在输出电压波动时通过对场效应管的控制来实现对输出电流的恒流控制。

8.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至7中任一所述的负载设备保护电路。

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