CN113285439A - 防打火电路、供电装置和机器人 - Google Patents

防打火电路、供电装置和机器人 Download PDF

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CN113285439A CN202110828124.9A CN202110828124A CN113285439A CN 113285439 A CN113285439 A CN 113285439A CN 202110828124 A CN202110828124 A CN 202110828124A CN 113285439 A CN113285439 A CN 113285439A
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魏建仓
山秀文
李伟
于立昭
董焰
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

本申请涉及一种防打火电路、供电装置和机器人,其中,防打火电路包括第一供电电源、防逆流装置,防逆流装置的一端与第一供电电源的一端相连接,另一端分别与外接负载电容的一端相连接,以及与外接第二供电电源的一端相连接;负载电容的另一端、第一供电电源的另一端以及第二供电电源的另一端均接地。基于此,在第二供电电源接入防打火电路之前,第一供电电源会对负载电容进行预充电,由于第一供电电源的电压小于第二供电电源的电压,那么当第二供电电源接入防打火电路时,负载电容中已经充有小于第二供电电源的电压的电量进而防止接入第二供电电源的端子发生“打火”现象。

Description

防打火电路、供电装置和机器人
技术领域
本申请涉及供电技术领域,尤其涉及一种防打火电路、供电装置和机器人。
背景技术
相关技术中,为了避免在上电和掉电过程中,负载电路中的电流发生突变,通常会在电源输入端并入电容。但是,基于并入电容的电路结构,在接入电源的瞬间,由于电容的阻抗较小,电容与电源构成的回路中同样会产生较大的电流,这种大电流会导致电源的接入处发生瞬间的“打火”现象,造成电源接入的接触片烧蚀。
发明内容
为克服相关技术中存在的电源接入瞬间发生打火现象的问题,本申请提供一种防打火电路、供电装置和机器人。
根据本申请的第一方面,提供一种防打火电路,包括:第一供电电源、防逆流装置;
所述防逆流装置的一端与所述第一供电电源的一端相连接,另一端分别与外接负载电容的一端相连接,以及与外接第二供电电源的一端相连接;
所述负载电容的另一端、所述第一供电电源的另一端以及所述第二供电电源的另一端均接地;
所述第一供电电源的电压小于所述第二供电电源的电压,以使在所述第二供电电源接入所述防打火电路之前,所述第一供电电源对所述负载电容进行预充电;以及,当所述第二供电电源接入所述防打火电路之后,通过所述防逆流装置防止电流逆流到所述第一供电电源。
在一个可选的实施方式中,所述防逆流装置为二极管;
所述二极管的阳极与所述第一供电电源的一端相连接,所述二极管的阴极与所述负载电容的一端相连接。
在一个可选的实施方式中,所述二极管为防漏电二极管。
在一个可选的实施方式中,所述防逆流装置包括电压检测器、控制器和第一开关器件;
所述第一开关器件设置有第一开关连接端、第二开关连接端和第一开关状态控制端;
所述第一开关连接端与所述第一供电电源的一端相连接,所述第二开关连接端与所述负载电容的一端相连接;
所述电压检测器的第一端与所述第二供电电源的一端相连接,第二端与所述第二供电电源的另一端相连接,用于检测所述第二供电电源接入前后的电压;
所述电压检测器的第三端与所述控制器相连接,用于将检测的电压发送给所述控制器;
所述控制器与所述第一开关状态控制端相连接,用于根据所述电压控制所述第一开关器件的开关状态。
在一个可选的实施方式中,所述防逆流装置包括电压比较器单元和第二开关器件;
所述第二开关器件设置有第三开关连接端、第四开关连接端和第二开关状态控制端;
所述电压比较器单元设置有第一输入端、第二输入端、输出端、第一供电端和第二供电端;
所述第一输入端、第一供电端均与外接的所述第二供电电源的一端相连接,所述第三开关连接端与所述第一供电电源的一端相连接;
所述第二输入端与所述第一供电电源的一端相连接,所述第二供电端接地;
所述第四开关连接端与所述负载电容的一端相连接;
所述输出端和所述第二开关状态控制端相连接,在所述第一输入端接入所述第二供电电源之后,所述电压比较器单元控制所述第二开关器件处于防逆流状态。
在一个可选的实施方式中,所述第一开关器件或第二开关器件为三极管或场效应管。
在一个可选的实施方式中,所述第一供电电源为可充电电池。
在一个可选的实施方式中,所述防打火电路还包括充电电路,所述充电电路包括充电支路;
所述充电支路设置有电源端和充电端,所述电源端与所述第二供电电源并联连接,所述充电端与所述第一供电电源并联连接,用于为所述第一供电电源充电。
在一个可选的实施方式中,所述充电电路还包括充电状态检测装置;
所述充电状态检测装置接入所述电源端与所述第二供电电源构成的回路中,用于检测所述第二供电电源是否接入所述充电电路,并在接入时输出目标信号;
所述防逆流装置与所述充电状态检测装置相连接,用于根据所述目标信号将所述防逆流装置设置为防逆流状态。
根据本申请的第二方面,提供一种供电装置,所述供电装置包括第二供电电源以及如本申请第一方面所述的防打火电路;
所述第二供电电源可拆卸地与所述防打火电路相连接。
根据本申请的第三方面,提供一种机器人,所述机器人包括负载电路板和如本申请第二方面所述的供电装置;
所述负载电路板设置有电源接入端,所述供电装置通过所述电源接入端为所述负载电路板供电。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果:防打火电路中包括第一供电电源、防逆流装置,其中,所述防逆流装置的一端与所述第一供电电源的一端相连接,另一端分别与外接负载电容的一端相连接,以及与外接第二供电电源的一端相连接;所述负载电容的另一端、所述第一供电电源的另一端以及所述第二供电电源的另一端均接地,当所述第二供电电源接入所述防打火电路之后,通过所述防逆流装置防止电流逆流到所述第一供电电源。基于此,在第二供电电源接入防打火电路之前,第一供电电源会对负载电容进行预充电,由于第一供电电源的电压小于第二供电电源的电压,那么当第二供电电源接入防打火电路时,负载电容中已经充有小于第二供电电源的电压的电量,也就是说,此时负载电容具有一定的阻抗,该阻抗会大大减小第二供电电源接入防打火电路时,负载电容所在支路上的电流,进而防止接入第二供电电源的端子发生“打火”现象。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请的一个实施例提供的一种防打火电路的结构示意图;
图2是本申请的一个实施例提供的一种防逆流装置为二极管时的防打火电路的结构示意图;
图3是本申请的一个实施例提供的带有另一种防逆流装置的防打火电路的结构示意图;
图4是本申请的一个实施例提供的带有另一种防逆流装置的防打火电路的结构示意图;
图5是本申请的一个实施例提供的一种带有充电电路的防打火电路的结构示意图;
图6是本申请的一个实施例提供的一种带有另一种防逆流装置的防打火电路的结构示意图;
图7是本申请的另一实施例提供的一种供电装置的结构示意图;
图8是本申请的另一实施例提供的一种机器人的结构示意图;
图9是本申请的一个实施例提供的一种第一开关器件或第二开关器件的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
为了避免在上电和掉电过程中,负载电路中的电流发生突变,通常会在电源输入端并入电容。并入电容后,上电时,由于电容的阻抗较小,电容会分掉上电时产生的电流中的一大部分,从而保证在上电时,负载电路不会突发性出现较大的电流;掉电时,电容会向负载电路供电,基于电容的特性,负载电路上的电流会逐渐降为0,避免在掉电时,负载电路上的电流突然变为0。如此,便可以提高负载电路的使用寿命。
但是,基于并入电容的电路结构,在接入电源的瞬间,由于电容的阻抗较小,电容与电源构成的回路中同样会产生较大的电流,这种大电流会导致电源的接入处发生瞬间的“打火”现象,造成电源接入的接触片烧蚀。
请参阅图1,图1是本申请的一个实施例提供的一种防打火电路的结构示意图。
如图1所示,本实施例提供的防打火电路可以包括:第一供电电源101、防逆流装置102。
其中,所述防逆流装置的一端与所述第一供电电源的一端相连接,另一端分别与外接负载电容103的一端相连接,以及与外接第二供电电源104的一端相连接。
需要说明的是,防逆流装置是用于防止在接入第二供电电源后,电流逆流到第一供电电源中。由于本实施例中,第一供电电源的电压需要小于第二供电电源的电压,那么在接入第二供电电源之后,很可能会出现第二供电电源逆流到第一供电电源,造成第一供电电源发生损坏,因此,可以增加防逆流装置。
另外,负载电容的另一端、所述第一供电电源的另一端以及所述第二供电电源的另一端均接地,基于上述电路连接关系,第一供电电源可以为负载电容充电,接入第二供电电源后,第二供电电源同样可以为负载电容充电。
本实施例中,在第二供电电源接入防打火电路之前,第一供电电源会对负载电容进行预充电,由于第一供电电源的电压小于第二供电电源的电压,那么当第二供电电源接入防打火电路时,负载电容中已经充有小于第二供电电源的电压的电量,也就是说,此时负载电容具有一定的阻抗,该阻抗会大大减小第二供电电源接入防打火电路时,负载电容所在支路上的电流,进而防止接入第二供电电源的端子发生“打火”现象。
需要说明的是,本实施例的防打火电路中的第一供电电源一直处于为负载电容充电的状态,也就是说,第一供电电源会一直使负载电容处于具有电压的状态,在一个具体的例子中,若第一供电电源的电压为3V,负载电容就会被第一供电电源充电到3V。相对于现有技术中,先在电源和负载电容之间接入电阻,使用小电流为负载电容进行预充电,然后再移除电阻,继续为负载电容充电。虽然这种方式可以达到防打火的效果,但是使用的仍然是电压较大的电源,同样会减小接入的电阻的使用寿命。
具体的,本实施例中的防逆流装置可以有多种,比如,可以为二极管,具体可以参阅图2,图2是本申请的一个实施例提供的一种防逆流装置为二极管时的防打火电路的结构示意图。
如图2所示,二极管的阳极与所述第一供电电源的一端相连接,所述二极管的阴极与所述负载电容的一端相连接。
由于通过二极管的电流只能是从二极管的阳极流向阴极,因此,第一供电电源的电流可以从二极管的阳极流向阴极,直到负载电容的一端,但是第二供电电源的电流就无法从二极管的阴极逆流到第一供电电源,起到了防逆流的作用。
为了避免二极管被反向击穿,在具体实施时,可以根据电路中出现的最大电压选择反向击穿电压较大的二极管。
在一个具体的实施方式中,为了提高防打火电路的安全性,二极管可以但不仅限于采用防漏电二极管。
另外,防逆流装置还可以包括电压检测器、控制器和第一开关器件,具体可以参阅图3,图3是本申请的一个实施例提供的带有另一种防逆流装置的防打火电路的结构示意图。
如图3所示,本实施例提供的防逆流装置包括电压检测器1021、控制器1022和第一开关器件1023;
所述第一开关器件设置有第一开关连接端、第二开关连接端和第一开关状态控制端;
所述第一开关连接端与所述第一供电电源的一端相连接,所述第二开关连接端与所述负载电容的一端相连接;
所述电压检测器的第一端与所述第二供电电源的一端相连接,第二端与所述第二供电电源的另一端相连接,用于检测所述第二供电电源接入前后的电压;
所述电压检测器的第三端与所述控制器相连接,用于将检测的电压发送给所述控制器;
所述控制器与所述第一开关状态控制端相连接,用于根据所述电压控制所述第一开关器件的开关状态。
需要说明的是,电压检测器可以但不仅限于是电压表,电压表的两端可以连接到用于接入第二供电电源的接入端,在第二供电电源接入前后,电压表检测到的电压必然会发生变化,由于电压表检测的电压是实时检测,且实时发送给控制器的,那么控制器可以监测这种电压发生变化的情况,并将这种电压发生变化的情况视为接入第二供电电源。
在监测到电压发生变化时,则可以控制第一开关器件断开第一供电电源与负载电容之间的连接。
另一实施方式中,防逆流装置还可以包括电压比较器和第二开关器件,具体可以参阅图4,图4是本申请的一个实施例提供的带有另一种防逆流装置的防打火电路的结构示意图。
如图4所示,本实施例提供的另一种防逆流装置可以包括:电压比较器单元1024和第二开关器件1025;
所述第二开关器件设置有第三开关连接端、第四开关连接端和第二开关状态控制端;
所述电压比较器单元设置有第一输入端10241、第二输入端10242、输出端10243、第一供电端10244和第二供电端10245;
所述第一输入端、第一供电端均与外接的所述第二供电电源的一端相连接,所述第三开关连接端与所述第一供电电源的一端相连接;
所述第二输入端与所述第一供电电源的一端相连接,所述第二供电端接地;
所述第四开关连接端与所述负载电容的一端相连接;
所述输出端和所述第二开关状态控制端相连接,在所述第一输入端接入所述第二供电电源之后,所述电压比较器单元控制所述第二开关器件处于防逆流状态。
具体的,电压比较器单元1024中具体可以包括如下器件:比较器401、第一电阻404、第二电阻405。
其中,比较器的第一引脚1为电压比较器单元的第一输入端。
比较器的第三引脚3为电压比较器单元的第二输入端,用于连接第一供电电源的一端。比较器的第四引脚4为电压比较器的输出端,用于连接第二开关器件的第二开关状态控制端。在外接的第二供电电源接入之后,比较器的第一引脚输入的电压必然会大于第三引脚输入的电压,此时比较器会输出高电平到第二开关状态控制端,第二开关器件在第二开关状态控制端接收到高电平时,会变转处于防逆流状态。
另外,比较器的第五引脚5为电压比较器单元的第一供电端,用于连接外接的第二供电电源。比较器的第二引脚2为电压比较器单元的第二供电端,为比较器提供工作电源。
为了形成滞回比较器,将第一电阻的一端与比较器的第一引脚相连,另一端与比较器的第四引脚相连,将第二电阻的一端与第二供电电源相连,另一端与比较器的第四引脚相连。需要说明的是,第一电阻与第二电阻的连接方式较为常见,此处不再对其工作原理进行说明,工作原理参考相关技术即可。
需要说明的是,第一开关器件或者第二开关器件可以由两个PMOS管构成,具体可以参阅图9,图9是本申请的一个实施例提供的一种第一开关器件或第二开关器件的结构示意图。
如图9所示,以第二开关器件为例,第二开关器件包括第一场效应管901和第二场效应管902,第一场效应管的栅极和第二场效应管的栅极电性连接,且均与电压比较器单元的输出端10243相连接,第一场效应管的源极与第一供电电源的一端连接,第一场效应管的漏极与第二场效应管的漏极相连接,第二场效应管的源极与负载电容的一端相连接。其中,第一场效应管和第二场效应管均设置有寄生二极管903,寄生二极管的阳极与漏极连接,阴极与源极连接
基于上述结构,在第二供电电源拔出时,由于第一场效应管和第二场效应管处于断开的状态,第二场效应管的寄生二极管会阻止负载电容放电的电流逆流到第一供电电源处。
需要说明的是,为第一开关器件时,第一场效应管的栅极和第二场效应管的栅极电性连接,并作为第一开关状态控制端与控制器相连接。其他与第二开关器件相同,此处不再赘述。
进一步地,由于第一供电电源是长期接入到防打火电路中的,因此,第一供电电源可以是干电池、纽扣电池等常见电池。
为了延长第一供电电源的使用时间,本实施例的第一供电电源可以是可充电电池,对应的,本实施例的防打火电路还可以包括充电电路,可以参阅图5,图5是本申请的一个实施例提供的一种带有充电电路的防打火电路的结构示意图。
如图5所示,本实施例的防打火电路可以包括充电电路105,其中,充电电路包括充电支路,充电支路设置有电源端和充电端,所述电源端与所述第二供电电源并联连接,所述充电端与所述第一供电电源并联连接。
基于上述充电电路,第二供电电源接入后,可以进一步为第一供电电源充电,以延长第一供电电源的使用时间。
需要说明的是,充电电路可以采用常见的为电池充电的电路,在实施本方案时,可以参考相关技术中为电池充电的电路,此处不再对充电电路中的具体电路结构进行赘述。
由于充电电路中一般都会具有充电状态检测的装置,用于检测充电电路是否正在为第一供电电源充电,为了减少防打火电路中的器件数量,还可以借助充电状态检测的装置检测的目标信号将防逆流装置设置为防逆流状态。
具体可以参阅图6,图6是本申请的一个实施例提供的一种带有另一种防逆流装置的防打火电路的结构示意图。
如图6所示,本实施例的充电电路包括充电状态检测装置;
所述充电状态检测装置接入所述电源端与所述第二供电电源构成的回路中,用于检测所述第二供电电源是否接入所述充电电路,并在接入时输出目标信号;
所述防逆流装置与所述充电状态检测装置相连接,用于根据所述目标信号将所述防逆流装置设置为防逆流状态。
需要说明的是,防逆流状态指的是防逆流装置能够实现防逆流时所处的状态,本实施例中的防逆流装置具体可以为第一开关器件或者第二开关器件。
充电状态检测装置同样可以由电压检测器和控制器组成,其具体的检测机制可以参考前述说明,此处不再赘述。发出的目标信号可以为数字电路中规定的高电平。
充电状态检测装置输出电平为高电平时,以防逆流装置为第二开关器件,且第二开关器件的两个场效应管为PMOS场效应管为例(参考图9的电路结构),栅极为高电平,就会使两个PMOS场效应管关闭,断开第一充电电源与负载电容之间的连接。
请参阅图7,图7是本申请的另一实施例提供的一种供电装置的结构示意图。
如图7所示,本实施例提供的供电装置600可以包括第二供电电源104以及如前述实施例所述的防打火电路100;所述第二供电电源可拆卸地与所述防打火电路相连接。
需要说明的是,本实施例中的第二供电电源可以但不仅限于为动力电池。
请参阅图8,图8是本申请的另一实施例提供的一种机器人的结构示意图。
如图8所示,所述机器人700包括负载电路板701和如前述实施例所述的供电装置600;所述负载电路板设置有电源接入端,所述供电装置通过所述电源接入端为所述负载电路板供电。
其中,负载电路板可以是机器人中的任一需要电源的电路板。
可以理解的是,上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考,在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是指至少两个。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种防打火电路,其特征在于,包括:第一供电电源、防逆流装置;
所述防逆流装置的一端与所述第一供电电源的一端相连接,另一端分别与外接负载电容的一端相连接,以及与外接第二供电电源的一端相连接;
所述负载电容的另一端、所述第一供电电源的另一端以及所述第二供电电源的另一端均接地;
所述第一供电电源的电压小于所述第二供电电源的电压,以使在所述第二供电电源接入所述防打火电路之前,所述第一供电电源对所述负载电容进行预充电;以及,当所述第二供电电源接入所述防打火电路之后,通过所述防逆流装置防止电流逆流到所述第一供电电源。
2.根据权利要求1所述的防打火电路,其特征在于,所述防逆流装置为二极管;
所述二极管的阳极与所述第一供电电源的一端相连接,所述二极管的阴极与所述负载电容的一端相连接。
3.根据权利要求1所述的防打火电路,其特征在于,所述防逆流装置包括电压检测器、控制器和第一开关器件;
所述第一开关器件设置有第一开关连接端、第二开关连接端和第一开关状态控制端;
所述第一开关连接端与所述第一供电电源的一端相连接,所述第二开关连接端与所述负载电容的一端相连接;
所述电压检测器的第一端与所述第二供电电源的一端相连接,第二端与所述第二供电电源的另一端相连接,用于检测所述第二供电电源接入前后的电压;
所述电压检测器的第三端与所述控制器相连接,用于将检测的电压发送给所述控制器;
所述控制器与所述第一开关状态控制端相连接,用于根据所述电压控制所述第一开关器件的开关状态。
4.根据权利要求1所述的防打火电路,其特征在于,所述防逆流装置包括电压比较器单元和第二开关器件;
所述第二开关器件设置有第三开关连接端、第四开关连接端和第二开关状态控制端;
所述电压比较器单元设置有第一输入端、第二输入端、输出端、第一供电端和第二供电端;
所述第一输入端、第一供电端均与外接的所述第二供电电源的一端相连接,所述第三开关连接端与所述第一供电电源的一端相连接;
所述第二输入端与所述第一供电电源的一端相连接,所述第二供电端接地;
所述第四开关连接端与所述负载电容的一端相连接;
所述输出端和所述第二开关状态控制端相连接,在所述第一输入端接入所述第二供电电源之后,所述电压比较器单元控制所述第二开关器件处于防逆流状态。
5.根据权利要求3所述的防打火电路,其特征在于,所述第一开关器件为三极管或场效应管。
6.根据权利要求1~3任一项所述的防打火电路,其特征在于,所述第一供电电源为可充电电池。
7.根据权利要求6所述的防打火电路,其特征在于,所述防打火电路还包括充电电路,所述充电电路包括充电支路;
所述充电支路设置有电源端和充电端,所述电源端与所述第二供电电源并联连接,所述充电端与所述第一供电电源并联连接,用于为所述第一供电电源充电。
8.根据权利要求7所述的防打火电路,其特征在于,所述充电电路还包括充电状态检测装置;
所述充电状态检测装置接入所述电源端与所述第二供电电源构成的回路中,用于检测所述第二供电电源是否接入所述充电电路,并在接入时输出目标信号;
所述防逆流装置与所述充电状态检测装置相连接,用于根据所述目标信号将所述防逆流装置设置为防逆流状态。
9.一种供电装置,其特征在于,所述供电装置包括第二供电电源以及如权利要求1~8任一项所述的防打火电路;
所述第二供电电源可拆卸地与所述防打火电路相连接。
10.一种机器人,其特征在于,所述机器人包括负载电路板和如权利要求9所述的供电装置;
所述负载电路板设置有电源接入端,所述供电装置通过所述电源接入端为所述负载电路板供电。
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