CN113296028A - 直流负载故障检测电路及具有其的家电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流负载故障检测电路及具有其的家电设备，该直流负载故障检测电路包括：开关部，设于直流负载供电回路；过压检测部，用于检测直流供电部的输出电压出现过压时输出过压保护信号至所述开关部；欠压检测部，用于检测所述直流供电部的输出电压出现欠压时输出欠压保护信号至所述开关部；过流检测部，用于检测负载电流出现过流时输出过流保护信号至所述开关部；所述开关部用于根据所述过压保护信号、所述欠压保护信号和所述过流保护信号中的至少一个控制所述直流负载供电回路断开，能够在负载出现异常故障时及时进行相应保护控制，使得负载和外部控制器均不会损坏，大大降低了设备故障率，减少维修成本，提升用户体验度。

Description

直流负载故障检测电路及具有其的家电设备

技术领域

本发明涉及电器设备技术领域，尤其涉及一种直流负载故障检测电路和一种具有该直流负载故障检测电路的家电设备。

背景技术

在家电设备例如空调器、风扇中，通常存在一些开环控制的直流负载，例如PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)加热器、同步电机、步进电机等，仅需要提供直流电源就能进行工作。由于这些直流负载没有反馈端，无法提供故障信号，一旦负载内部出现异常故障时，外部控制器无法及时识别，从而无法及时进行相应保护控制，导致设备故障率大大提高，不仅增加维修成本，还影响用户体验。

发明内容

本申请实施例通过提供一种直流负载故障检测电路及具有其的家电设备，解决了现有技术中无法及时识别直流负载的故障状况而不能进行相应保护的技术问题，通过对供给直流负载的供电电源的电压、电流进行检测以自动识别负载情况，能够在负载出现异常故障时及时进行相应保护控制，使得负载和外部控制器均不会损坏，大大降低了设备故障率，减少维修成本，提升用户体验度。

本申请实施例提供了一种直流负载故障检测电路，包括：开关部，所述开关部设于直流负载供电回路；过压检测部，所述过压检测部用于检测直流供电部的输出电压出现过压时输出过压保护信号至所述开关部；欠压检测部，所述欠压检测部用于检测所述直流供电部的输出电压出现欠压时输出欠压保护信号至所述开关部；过流检测部，所述过流检测部用于检测负载电流出现过流时输出过流保护信号至所述开关部；所述开关部用于根据所述过压保护信号、所述欠压保护信号和所述过流保护信号中的至少一个控制所述直流负载供电回路断开。

根据本申请实施例提供的直流负载故障检测电路，通过在供电回路中设置开关部，并通过对直流供电部的电压、负载电流进行检测判断，一旦出现过压、欠压、过流情况，直接触发开关部断开供电回路，因此，能够在负载出现异常故障时及时进行相应保护控制，使得负载和外部控制器均不会损坏，大大降低了设备故障率，减少维修成本，提升用户体验度。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述过压检测部包括：第一比较电压提供单元，所述第一比较电压提供单元与所述直流供电部的输出端相连，所述第一比较电压提供单元用于根据所述直流供电部的输出电压进行充放电以提供第一比较电压；第二比较电压提供单元，所述第二比较电压提供单元与所述直流供电部的输出端相连，所述第二比较电压提供单元用于对所述直流供电部的输出电压进行分压以提供第二比较电压；第一比较单元，所述第一比较单元用于在所述直流供电部的输出电压从预设的稳定电压瞬间上升时，通过对所述第一比较电压与所述第二比较电压进行比较以输出所述过压保护信号。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述欠压检测部包括：第三比较电压提供单元，所述第三比较电压提供单元与所述直流供电部的输出端相连，所述第三比较电压提供单元用于根据所述直流供电部的输出电压进行充放电以提供第三比较电压；第四比较电压提供单元，所述第四比较电压提供单元与所述直流供电部的输出端相连，所述第四比较电压提供单元用于对所述直流供电部的输出电压进行分压以提供第四比较电压；第二比较单元，所述第二比较单元用于在所述直流供电部的输出电压从预设的稳定电压瞬间下降时，通过对所述第三比较电压与所述第四比较电压进行比较以输出所述欠压保护信号。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述欠压检测部包括：第三比较电压提供单元，所述第三比较电压提供单元与所述直流供电部的输出端相连，所述第三比较电压提供单元用于根据所述直流供电部的输出电压进行充放电以提供第三比较电压；第二比较单元，所述第二比较单元用于在所述直流供电部的输出电压从预设的稳定电压瞬间下降时，通过对所述第三比较电压与所述第二比较电压进行比较以输出所述欠压保护信号。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述过压检测部包括：第一比较电压提供单元，用于根据直流供电部的输出电压进行充放电以提供第一比较电压；第一比较单元，第一比较单元用于在所述直流供电部的输出电压从预设的稳定电压瞬间上升时，通过对第一比较电压与第四比较电压进行比较以输出过压保护信号。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述第一比较电压提供单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述直流供电部的输出端相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连且具有第一节点，所述第二电阻的另一端接地；第一电容，所述第一电容与所述第二电阻并联。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述第二比较电压提供单元包括：第三电阻，所述第三电阻的一端与所述直流供电部的输出端相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第四电阻的另一端接地。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述第一比较单元包括：第一比较器，所述第一比较器的正输入端与所述第一节点相连，所述第一比较器的负输入端与所述第二节点相连，所述第一比较器的输出端连接到所述开关部的控制端；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一比较器的输出端相连，所述第五电阻的另一端与所述直流供电部的输出端相连。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述第三比较电压提供单元包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述直流供电部的输出端相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连且具有第三节点，所述第七电阻的另一端接地；第二电容，所述第二电容与所述第七电阻并联。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述第四比较电压提供单元包括：第八电阻，所述第八电阻的一端与所述直流供电部的输出端相连；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第八电阻的另一端相连且具有第四节点，所述第九电阻的另一端接地。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述第二比较单元包括：第二比较器，所述第二比较器的正输入端与所述第四节点相连，所述第二比较器的负输入端与所述第三节点相连，所述第二比较器的输出端连接到所述开关部的控制端。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述第三比较电压提供单元包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述直流供电部的输出端相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连且具有第三节点，所述第七电阻的另一端接地；第二电容，所述第二电容与所述第七电阻并联。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述第二比较单元包括：第二比较器，所述第二比较器的正输入端与所述第二比较电压提供单元的输出端相连，所述第二比较器的负输入端与所述第三节点相连，所述第二比较器的输出端连接到所述开关部的控制端。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述过流检测部包括：检流电阻，所述检流电阻设于所述直流负载供电回路；第十电阻，所述第十电阻的一端与所述直流供电部的参考电压提供端相连；第十一电阻，所述第十一电阻的一端与所述第十电阻的另一端相连且具有第五节点，所述第十一电阻的另一端与所述检流电阻的一端相连后接地；第三比较器，所述第三比较器的正输入端与所述第五节点相连，所述第三比较器的负输入端与所述检流电阻的另一端相连，所述第三比较器的输出端连接到所述开关部的控制端。

可选地，根据本申请的一个实施例，所述开关部包括：第十二电阻，所述第十二电阻的一端作为所述开关部的控制端；第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第十二电阻的另一端相连，所述第十三电阻的另一端与所述检流电阻的另一端相连；第一MOS管，所述第一MOS管的漏极分别与所述第十三电阻的另一端和所述检流电阻的另一端相连，所述第一MOS管的源极连接到直流负载，所述第一MOS管的栅极与所述第十二电阻的另一端相连。

本申请实施例还提供了一种家电设备，该家电设备包括上述的直流负载故障检测电路。

根据本申请实施例提供的家电设备，通过上述直流负载故障检测电路，能够在负载出现故障时及时进行相应保护控制，使得负载和外部控制器均不会损坏，大大降低了设备故障率，减少维修成本，提升用户体验度。

附图说明

图1为根据本申请一个实施例的直流负载故障检测电路的方框示意图；

图2为根据本申请一个实施例的直流负载故障检测电路的电路图；

图3为根据本申请另一个实施例的直流负载故障检测电路的电路图；

图4为根据本申请又一个实施例的直流负载故障检测电路的电路图；

图5为根据本申请一个实施例的过压检测电路的保护逻辑波形示意图；

图6为根据本申请一个实施例的欠压检测电路的保护逻辑波形示意图；

图7为根据本申请一个实施例的家电设备的方框示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供的直流负载故障检测电路及具有其的家电设备，通过对供给直流负载的供电电源的电压、电流进行检测以自动识别负载情况，一旦出现过压、欠压、过流等情况，直接触发开关部断开供电回路，从而能够在负载出现异常故障时及时进行相应保护控制，使得负载和外部控制器均不会损坏，大大降低了设备故障率，减少维修成本，提升用户体验度。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

下面就参照附图来描述本申请实施例提出的直流负载故障检测电路以及具有其的家电设备。

实施例一：

如图1所示，本申请一个实施例提出的对直流负载进行故障检测的电路包括开关部10、过压检测部20、欠压检测部30和过流检测部40。

其中，在本申请的实施例中，开关部10可以由可控开关构成，具体地，如图2或者图3所示，可以是一种可控开关电路101；过压检测部20可以由电阻、电容、比较器等电子元器件构成的，对供电电压是否发生过压进行检测比较的过压检测电路201，具体地，参见图2或者图3所示；同样地，欠压检测部30也可以由电阻、电容、比较器等电子元器件构成的，对供电电压是否发生欠压进行检测比较的欠压检测电路301，具体地，参见图2或者图3所示；过流检测部40可以是由电阻、比较器等电子元器件构成的，对负载电流是否发生过流进行检测比较的过流检测电路401，具体地，参见图2或者图3所示。

如图1所示，开关部10可以设置在直流负载的供电回路中，用以控制供电回路的通断；过压检测部20与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，用于检测并比较直流供电部50所输出的供电电压是否大于一电压设定值，并在直流供电部50所输出的供电电压大于一电压设定值时，确定供电电压出现过压，输出一过压保护信号，可以是高低电平信号，并将其输出至开关部10，控制开关部10断开，这样断开供电回路，实现相应的保护控制；欠压检测部30与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，用于检测并比较直流供电部50所输出的供电电压是否小于另一电压设定值，并在直流供电部50所输出的供电电压小于另一电压设定值时，确定供电电压出现欠压，输出一欠压保护信号，同样可以是高低电平信号，并将其输出至开关部10，控制开关部10断开，这样断开供电回路，实现相应的保护控制；过流检测部40与直流供电部50的负输出端相连，用于检测并比较负载电流是否大于一电流设定值，并在负载电流大于一电流设定值时，确定负载电流出现过流，输出一过流保护信号至开关部10，控制开关部10断开，这样断开供电回路，实现相应的保护控制。

因此，在本申请的实施例中，开关部10能够根据过压保护信号、或者欠压保护信号、或者过流保护信号控制直流负载的供电回路断开，这样可在负载出现异常故障时进行保护控制。可以理解的是，开关部10也能够在接收到过压保护信号、欠压保护信号、过流保护信号中的两个或者三个时控制直流负载的供电回路断开，实现异常保护控制。

综上所述，本申请实施例提出的对直流负载进行故障检测的电路，通过在供电回路中设置开关部，并通过对供给直流负载的供电电源的电压、电流进行检测比较以自动识别负载情况，一旦出现过压、欠压、过流情况，直接触发开关部断开供电回路，从而能够在负载出现故障时及时进行相应保护控制，使得负载和外部控制器均不会损坏，大大降低了设备故障率，减少维修成本，提升用户体验度。

实施例二：

在本申请的一个实施例中，如图2所示，过压检测部为过压检测电路201，其包括第一比较电压提供单元2011、第二比较电压提供单元2012和第一比较单元2013。

其中，用于提供第一比较电压的提供单元2011与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，根据电源模块的正输出端电压进行充放电，从而提供第一比较电压；用于提供第二比较电压的提供单元2012与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，通过对电源模块的正输出端电压进行分压，从而提供第二比较电压；第一比较单元2013分别与提供第一比较电压的提供单元2011和提供第二比较电压的提供单元2012相连，第一比较单元2013用于在直流供电部50例如电源模块的输出电压从预设的稳定电压瞬间上升时，例如上升至大于一电压设定值，通过对提供单元2011提供的第一比较电压与提供单元2012提供的第二比较电压进行比较，由于第一比较电压是根据电源模块的正输出端电压进行充放电得到，而第二比较电压是对电源模块的正输出端电压进行直接分压得到，所以第二比较电压的电压变化速率大于第一比较电压的电压变化速率，即此时第二比较电压会大于第一比较电压，第一比较单元2013会输出过压保护信号，开关部10在过压保护信号对应的电平信号触发下关断，断开供电回路，实现相应的保护控制。

并且，如图2所示，欠压检测部为欠压检测电路301，其采用的电路拓扑可与过压检测电路大致相同，包括第三比较电压提供单元3011、第四比较电压提供单元3012和第二比较单元3013。

其中，用于提供第三比较电压的提供单元3011与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，根据电源模块的正输出端电压进行充放电，从而提供第三比较电压；用于提供第四比较电压的提供单元3012与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，通过对电源模块的正输出端电压进行分压，从而提供第四比较电压；第二比较单元3013分别与提供第三比较电压的提供单元3011和提供第四比较电压的提供单元3012相连，第二比较单元3013用于在直流供电部50例如电源模块的输出电压从预设的稳定电压瞬间下降时，例如下降至小于另一电压设定值，通过对提供单元3011提供的第三比较电压与提供单元3012提供的第四比较电压进行比较，由于第三比较电压是根据电源模块的正输出端电压进行充放电得到，而第四比较电压是对电源模块的正输出端电压进行直接分压得到，所以第四比较电压的电压变化速率大于第三比较电压的电压变化速率，即此时第四比较电压会小于第三比较电压，第二比较单元3013会输出欠压保护信号，开关部10在欠压保护信号对应的电平信号触发下关断，断开供电回路，实现相应的保护控制。

在本申请的另一个实施例中，如图3所示，过压检测部为过压检测电路201，其包括第一比较电压提供单元2011、第二比较电压提供单元2012和第一比较单元2013。

其中，用于提供第一比较电压的提供单元2011与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，根据电源模块的正输出端电压进行充放电，从而提供第一比较电压；用于提供第二比较电压的提供单元2012与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，通过对电源模块的正输出端电压进行分压，从而提供第二比较电压；第一比较单元2013分别与提供第一比较电压的提供单元2011和提供第二比较电压的提供单元2012相连，第一比较单元2013用于在直流供电部50例如电源模块的输出电压从预设的稳定电压瞬间上升时，例如上升至大于一电压设定值，通过对提供单元2011提供的第一比较电压与提供单元2012提供的第二比较电压进行比较，由于第一比较电压是根据电源模块的正输出端电压进行充放电得到，而第二比较电压是对电源模块的正输出端电压进行直接分压得到，所以第二比较电压的电压变化速率大于第一比较电压的电压变化速率，即此时第二比较电压会大于第一比较电压，第一比较单元2013会输出过压保护信号，开关部10在过压保护信号对应的电平信号触发下关断，断开供电回路，实现相应的保护控制。

并且，如图3所示，欠压检测部为欠压检测电路301，其与过压检测电路共用第二比较电压提供单元2012，因此，该欠压检测电路301可包括第三比较电压提供单元3011和第二比较单元3013。

其中，用于提供第三比较电压的提供单元3011与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，根据电源模块的正输出端电压进行充放电，从而提供第三比较电压；第二比较单元3013分别与提供第三比较电压的提供单元3011和提供第二比较电压的提供单元2012相连，第二比较单元3013用于在直流供电部50例如电源模块的输出电压从预设的稳定电压瞬间下降时，例如下降至小于另一电压设定值，通过对提供单元3011提供的第三比较电压与提供单元2012提供的第二比较电压进行比较，由于第三比较电压是根据电源模块的正输出端电压进行充放电得到，而第二比较电压是对电源模块的正输出端电压进行直接分压得到，所以第二比较电压的电压变化速率大于第三比较电压的电压变化速率，即此时第二比较电压会小于第三比较电压，第二比较单元3013会输出欠压保护信号，开关部10在欠压保护信号对应的电平信号触发下关断，断开供电回路，实现相应的保护控制。

因此，本申请实施例提供的直流负载故障检测电路，能够在无需反馈的情况下，实现直流负载的瞬时过压和瞬时欠压的快速保护，使得直流负载工作在一定的电压范围内，一旦出现过压、欠压等异常情况，直接触发开关部断开供电回路，从而能够在负载出现异常故障时及时进行相应保护控制，使得负载和外部控制器均不会损坏，大大降低了设备故障率，减少维修成本，提升用户体验度。

实施例三：

具体地，如图2所示，在本申请的一个实施例中，第一比较电压提供单元2011包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1。其中，第一电阻R1的一端与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连且具有第一节点J1，第二电阻R2的另一端接地，第一电容C1与第二电阻R2并联。

并且，如图2所示，第二比较电压提供单元2012包括第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3的一端与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连且具有第二节点J2，第四电阻R4的另一端接地。

如图2所示，第一比较单元2013包括第一比较器Vo1和第五电阻R5，第一比较器Vo1的正输入端与第一节点J1相连，第一比较器Vo1的负输入端与第二节点J2相连，第一比较器Vo1的输出端连接到开关部10的控制端，第五电阻R5的一端与第一比较器Vo1的输出端相连，第五电阻R5的另一端与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连。

也就是说，过压检测电路201由电阻R1、R2、R3、R4、R5以及电容C1、比较器Vo1组成，电源模块的正输出端电压Vdc通过第三电阻R3与第四电阻R4分压成第二比较电压V2接入第一比较器Vo1的负极输入端，电源模块的正输出端电压Vdc通过第一电阻R1与第二电阻R2分压、且通过第一电容C1进行充放电，输出第一比较电压V1接入第一比较器Vo1的正极输入端，第一比较器Vo1的输出端接第五电阻R5上拉至Vdc，设定为第一比较电压V1大于第二比较电压V2，举例说明，可设定当Vdc＝12V时，第一比较电压V1＝11V、第二比较电压V2＝10V。结合图2和图5所示，过压检测电路201在对电源模块的输出电压进行检测比较过程如下：

(1)Vdc从0V开始上升至12V时，第二比较电压V2很快达到10V，但第一比较电压V1由于第一电容C1进行充电，会缓慢上升至11V；第一比较电压V1缓慢上升至10V前，V1小于V2、第一比较器Vo1输出低电平L，此时可控开关电路101中的MOS管Q1不导通，供电回路不导通，直流负载停止工作；第一比较电压V1缓慢上升超过10V后，V1大于V2，第一比较器Vo1输出高电平H，可驱动可控开关电路101中的MOS管Q1导通。

(2)当Vdc稳定在12V后，第二比较电压V2稳定在10V，第一比较电压V1稳定在11V，V1大于V2，第一比较器Vo1稳定输出高电平H；如果此时电源模块的输出端电压有瞬间上升波动的话，由于第一电容C1进行电容充电，第二比较电压V2的电压变化速率大于第一比较电压V1的电压变化速率，第二比较电压V2会瞬间高于第一比较电压V1，第一比较器Vo1会及时输出低电平L，此时驱动可控开关电路101中的MOS管Q1关断，断开供电回路，直流负载停止工作。

(3)当Vdc从12V开始下降至0V时，第二比较电压V2很快达到0V，但第一比较电压V1由于C1电容进行放电，会缓慢下降至0V；在下降的过程中，第一比较电压V1始终高于第二比较电压V2，第一比较器Vo1一直输出高电平H，此时Q1驱动为高电平，不进行过压检测保护，由欠压检测电路进行保护控制。

由此可知，过压检测电路201全部由电阻、电容、比较器等简单的元器件搭建构成，对可控开关电路101中的MOS管Q1进行控制，采用纯硬件电路设计，无需增加MCU芯片和控制软件，实现简单，不仅成本低，而且控制可靠。

进一步地，如图2所示，第三比较电压提供单元3011包括第六电阻R6、第七电阻R7和第二电容C2。其中，第六电阻R6的一端与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，第七电阻R7的一端与第六电阻R6的另一端相连且具有第三节点J3，第七电阻R7的另一端接地，第二电容C2与第七电阻R7并联。

并且，如图2所示，第四比较电压提供单元3012包括第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8的一端与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，第九电阻R9的一端与第八电阻R8的另一端相连且具有第四节点J4，第九电阻R9的另一端接地。

如图2所示，第二比较单元3013包括第二比较器Vo2，第二比较器Vo2的正输入端与第四节点J4相连，第二比较器Vo2的负输入端与第三节点J3相连，第二比较器Vo2的输出端连接到开关部的控制端。

也就是说，欠压检测电路301由电阻R6、R7、R8、R9以及电容C2、比较器Vo2组成，电源模块的正输出端电压Vdc通过第三电阻R8与第四电阻R9分压成第四比较电压V4接入第二比较器Vo2的正极输入端，电源模块的正输出端电压Vdc通过第六电阻R6与第七电阻R7分压、且通过第二电容C2进行充放电，输出第三比较电压V3接入第二比较器Vo2的负极输入端，第二比较器Vo2的输出端接第五电阻R5上拉至Vdc，设定为第三比较电压V3小于第四比较电压V4，举例说明，可设定当Vdc＝12V时，第三比较电压V3＝10V、第四比较电压V4＝11V。结合图2和图6所示，欠压检测电路301在对电源模块的输出电压进行检测比较过程如下：

(1)Vdc从0V开始上升至12V时，第四比较电压V4很快达到11V，但第三比较电压V3由于第二电容C2进行充电，会缓慢上升至10V；在上升过程中，第四比较电压V4始终大于第三比较电压V3，第二比较器Vo2一直输出高电平H，此时Q1驱动为高电平；

(2)当Vdc稳定在12V后，第四比较电压V4稳定在11V，第三比较电压V3稳定在10V，V4大于V3，第二比较器Vo2稳定输出高电平H；如果此时电源模块的输出端电压有瞬间下降波动的话，由于第二电容C2进行电容充电，第四比较电压V4的电压变化速率大于第三比较电压V3的电压变化速率，第四比较电压V4会瞬间低于第三比较电压V3，第二比较器Vo2会及时输出低电平L，此时驱动可控开关电路101中的MOS管Q1关断，断开供电回路，直流负载停止工作。

(3)当Vdc从12V开始下降至0V时，第四比较电压V4很快达到0V，但第三比较电压V3由于C2电容进行放电，会缓慢下降至0V；在第四比较电压V4下降至10V之前，第二比较器Vo2输出高电平H，在第四比较电压V4下降至小于10V后，第二比较器Vo2输出低电平L，此时驱动可控开关电路101中的MOS管Q1关断，断开供电回路，直流负载停止工作。

由此可知，欠压检测电路301也全部由电阻、电容、比较器等简单的元器件搭建构成，对可控开关电路101中的MOS管Q1进行控制，采用纯硬件电路设计，无需增加MCU芯片和控制软件，实现简单，不仅成本低，而且控制可靠。

具体地，在本申请的另一个实施例中，如图3所示，过压检测电路201的电路拓扑与图2所示的实施例相同，这里就不再赘述。欠压检测电路301可与过压检测电路201共用第二比较电压提供单元2012，这样可将第四比较电压V4的电压设置成第二比较电压V2的电压，此时可以省去电阻R8、R9构成的分压电路，将第一比较器Vo1的负极输入端与第二比较器Vo2的正极输入端连接在一起，并设置第一比较电压V1大于第二比较电压V2，第二比较电压V2大于第三比较电压V3，其中，控制逻辑与上述实施例描述的相同，比较器输出的电平变化波形可参见图5和图6所示。

其中，可设定当Vdc＝12V时，第一比较电压V1＝11V、第二比较电压V2＝10V。结合图3和图5所示，过压检测电路201在对电源模块的输出电压进行检测比较过程如下：

(1)Vdc从0V开始上升至12V时，第二比较电压V2很快达到10V，但第一比较电压V1由于第一电容C1进行充电，会缓慢上升至11V；第一比较电压V1缓慢上升至10V前，V1小于V2、第一比较器Vo1输出低电平L，此时可控开关电路101中的MOS管Q1不导通，供电回路不导通，直流负载停止工作；第一比较电压V1缓慢上升超过10V后，V1大于V2，第一比较器Vo1输出高电平H，可驱动可控开关电路101中的MOS管Q1导通。

(2)当Vdc稳定在12V后，第二比较电压V2稳定在10V，第一比较电压V1稳定在11V，V1大于V2，第一比较器Vo1稳定输出高电平H；如果此时电源模块的输出端电压有瞬间上升波动的话，由于第一电容C1进行电容充电，第二比较电压V2的电压变化速率大于第一比较电压V1的电压变化速率，第二比较电压V2会瞬间高于第一比较电压V1，第一比较器Vo1会及时输出低电平L，此时驱动可控开关电路101中的MOS管Q1关断，断开供电回路，直流负载停止工作。

(3)当Vdc从12V开始下降至0V时，第二比较电压V2很快达到0V，但第一比较电压V1由于C1电容进行放电，会缓慢下降至0V；在下降的过程中，第一比较电压V1始终高于第二比较电压V2，第一比较器Vo1一直输出高电平H，此时Q1驱动为高电平，不进行过压检测保护，由欠压检测电路进行保护控制。

可选地，参见图3所示，第三比较电压提供单元3011包括第六电阻R6、第七电阻R7和第二电容C2。其中，第六电阻R6的一端与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，第七电阻R7的一端与第六电阻R6的另一端相连且具有第三节点J3，第七电阻R7的另一端接地，第二电容C2与第七电阻R7并联。

并且，第二比较单元3013包括第二比较器Vo2，第二比较器Vo2的正输入端与第一比较器Vo1的负输入端即第二比较电压提供单元的输出端相连，第二比较器Vo2的负输入端与第三节点J3相连，第二比较器Vo2的输出端连接到开关部的控制端。

具体地，可设定当Vdc＝12V时，第二比较电压V2＝11V、第三比较电压V3＝10V。结合图3和图6所示，欠压检测电路301在对电源模块的输出电压进行检测比较过程如下：

(1)Vdc从0V开始上升至12V时，第二比较电压V2很快达到11V，但第三比较电压V3由于第二电容C2进行充电，会缓慢上升至10V；在上升过程中，第二比较电压V2始终大于第三比较电压V3，第二比较器Vo2一直输出高电平H，此时Q1驱动为高电平；

(2)当Vdc稳定在12V后，第二比较电压V2稳定在11V，第三比较电压V3稳定在10V，V2大于V3，第二比较器Vo2稳定输出高电平H；如果此时电源模块的输出端电压有瞬间下降波动的话，由于第二电容C2进行电容充电，第二比较电压V2的电压变化速率大于第三比较电压V3的电压变化速率，第二比较电压V2会瞬间低于第三比较电压V3，第二比较器Vo2会及时输出低电平L，此时驱动可控开关电路101中的MOS管Q1关断，断开供电回路，直流负载停止工作。

(3)当Vdc从12V开始下降至0V时，第二比较电压V2很快达到0V，但第三比较电压V3由于C2电容进行放电，会缓慢下降至0V；在第二比较电压V2下降至10V之前，第二比较器Vo2输出高电平H，在第二比较电压V2下降至小于10V后，第二比较器Vo2输出低电平L，此时驱动可控开关电路101中的MOS管Q1关断，断开供电回路，直流负载停止工作。

同样地，欠压检测电路301也全部由电阻、电容、比较器等简单的元器件搭建构成，对可控开关电路101中的MOS管Q1进行控制，采用纯硬件电路设计，无需增加MCU芯片和控制软件，实现简单，不仅成本低，而且控制可靠。

实施例四：

除此之外，在本申请的又一个实施例中，如图4所示，过压检测电路201中的第一比较单元2013通过比较第一比较电压V1与第四比较电压V4的值来输出电路信号。欠压检测电路301的电路拓扑与图2所示的实施例相同，这里就不再赘述。过压检测电路201可与欠压检测电路301共用第四比较电压提供单元3012，这样可将第二比较电压V2的电压设置成第四比较电压V4的电压，此时可以省去电阻R3、R4构成的分压电路，将第一比较器Vo1的负极输入端与第二比较器Vo2的正极输入端连接在一起，并设置第一比较电压V1大于第四比较电压V4，第四比较电压V4大于第三比较电压V3，其中，控制逻辑与上述实施例描述的相同，比较器输出的电平变化波形可参见图5和图6所示。

其中，可设定当Vdc＝12V时，第一比较电压V1＝11V、第四比较电压V4＝10V。结合图4和图5所示，过压检测电路201在对电源模块的输出电压进行检测比较过程如下：

(1)Vdc从0V开始上升至12V时，第四比较电压V4很快达到10V，但第一比较电压V1由于第一电容C1进行充电，会缓慢上升至11V；第一比较电压V1缓慢上升至10V前，V1小于V4、第一比较器Vo1输出低电平L，此时可控开关电路101中的MOS管Q1不导通，供电回路不导通，直流负载停止工作；第一比较电压V1缓慢上升超过10V后，V1大于V4，第一比较器Vo1输出高电平H，可驱动可控开关电路101中的MOS管Q1导通。

(2)当Vdc稳定在12V后，第四比较电压V4稳定在10V，第一比较电压V1稳定在11V，V1大于V4，第一比较器Vo1稳定输出高电平H；如果此时电源模块的输出端电压有瞬间上升波动的话，由于第一电容C1进行电容充电，第四比较电压V4的电压变化速率大于第一比较电压V1的电压变化速率，第四比较电压V4会瞬间高于第一比较电压V1，第一比较器Vo1会及时输出低电平L，此时驱动可控开关电路101中的MOS管Q1关断，断开供电回路，直流负载停止工作。

(3)当Vdc从12V开始下降至0V时，第四比较电压V4很快达到0V，但第一比较电压V1由于C1电容进行放电，会缓慢下降至0V；在下降的过程中，第一比较电压V1始终高于第四比较电压V4，第一比较器Vo1一直输出高电平H，此时Q1驱动为高电平，不进行过压检测保护，由欠压检测电路进行保护控制。

可选地，参见图4所示，第三比较电压提供单元3011包括第六电阻R6、第七电阻R7和第二电容C2。其中，第六电阻R6的一端与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，第七电阻R7的一端与第六电阻R6的另一端相连且具有第三节点J3，第七电阻R7的另一端接地，第二电容C2与第七电阻R7并联。

第四比较电压提供单元3012包括第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8的一端与直流供电部50例如电源模块的正输出端相连，第九电阻R9的一端与第八电阻R8的另一端相连且具有第四节点J4，第九电阻R9的另一端接地。

具体地，可设定当Vdc＝12V时，第四比较电压V4＝11V、第三比较电压V3＝10V。结合图3和图6所示，欠压检测电路301在对电源模块的输出电压进行检测比较过程如下：

(1)Vdc从0V开始上升至12V时，第四比较电压V4很快达到11V，但第三比较电压V3由于第二电容C2进行充电，会缓慢上升至10V；在上升过程中，第四比较电压V4始终大于第三比较电压V3，第二比较器Vo2一直输出高电平H，此时Q1驱动为高电平；

(2)当Vdc稳定在12V后，第四比较电压V4稳定在11V，第三比较电压V3稳定在10V，V4大于V3，第二比较器Vo2稳定输出高电平H；如果此时电源模块的输出端电压有瞬间下降波动的话，由于第二电容C2进行电容充电，第四比较电压V4的电压变化速率大于第三比较电压V3的电压变化速率，第四比较电压V4会瞬间低于第三比较电压V3，第二比较器Vo2会及时输出低电平L，此时驱动可控开关电路101中的MOS管Q1关断，断开供电回路，直流负载停止工作。

(3)当Vdc从12V开始下降至0V时，第四比较电压V4很快达到0V，但第三比较电压V3由于C2电容进行放电，会缓慢下降至0V；在第四比较电压V4下降至10V之前，第二比较器Vo2输出高电平H，在第四比较电压V4下降至小于10V后，第二比较器Vo2输出低电平L，此时驱动可控开关电路101中的MOS管Q1关断，断开供电回路，直流负载停止工作。

同样地，欠压检测电路301也全部由电阻、电容、比较器等简单的元器件搭建构成，对可控开关电路101中的MOS管Q1进行控制，采用纯硬件电路设计，无需增加MCU芯片和控制软件，实现简单，不仅成本低，而且控制可靠。

可选地，在本申请的一个实施例中，如图2、图3或图4所示，过流检测部为过流检测电路401，其包括检流电阻Rsh、第十电阻R10、第十一电阻R11和第三比较器Vo3。

其中，检流电阻Rsh设于直流负载的供电回路中，即检流电阻Rsh的一端连接到直流供电部50例如电源模块的负极端后接地，检流电阻Rsh的另一端连接到可控开关电路101。第十电阻R10的一端与直流供电部50例如电源模块的参考电压提供端Vcc相连，第十一电阻R11的一端与第十电阻R10的另一端相连且具有第五节点J5，第十一电阻R11的另一端与检流电阻Rsh的一端相连后接地，第三比较器Vo3的正输入端与第五节点J5相连，第三比较器Vo3的负输入端与检流电阻Rsh的另一端相连，第三比较器Vo3的输出端连接到开关部即可控开关电路101的控制端。

如图2、图3或图4所示，过流检测电路401由电阻R10、R11、Rsh以及比较器Vo3组成，电源模块提供的参考电源Vcc通过第十电阻R10与第十一电阻R11分压成参考电压Vref接入第三比较器Vo3的正极输入端，通过流过检流电阻Rsh的负载电流I形成的采样电压Vin接入第三比较器Vo3的负极输入端，第三比较器Vo3的输出端接第五电阻R5上拉至Vdc，这样当负载电流I超过过流保护设定值时，Vin大于Vref，比较器Vo3输出低电平L，此时驱动可控开关电路101中的MOS管Q1关断，断开供电回路，直流负载停止工作。

由此可知，过流检测电路401全部由电阻、比较器等简单的元器件搭建构成，能够对可控开关电路101中的MOS管Q1进行控制，采用纯硬件电路设计，无需增加MCU芯片和控制软件，实现简单，不仅成本低，而且控制可靠。

在本申请的一个实施例中，如图2、图3或图4所示，开关部为可控开关电路101，其包括第十二电阻R12、第十三电阻R13和第一MOS管Q1。第十二电阻R12的一端作为开关部的控制端，第十三电阻R13的一端与第十二电阻R12的另一端相连，第十三电阻R13的另一端与检流电阻Rsh的另一端相连，第一MOS管Q1的漏极分别与第十三电阻R13的另一端以及检流电阻Rsh的另一端相连，第一MOS管Q1的源极连接到直流负载，第一MOS管Q1的栅极与第十二电阻R12的另一端相连。

可见，可控开关电路101由电阻R12、R13以及MOS管Q1组成，当第一比较器Vo1、第二比较器Vo2、第三比较器Vo3的输出都为高电平H时，第一MOS管Q1才导通，直流负载的供电回路被接通，直流负载正常工作；当第一比较器Vo1、第二比较器Vo2、第三比较器Vo3的输出有任意一个为低电平L时，第一MOS管Q1都将关断，断开直流负载的供电回路，使得直流负载停止工作，实现保护控制。

可以理解的是，在本申请的实施例中，可控开关电路101中起到开关器件作用的第一MOS管Q1，并不仅限于MOS管，也可以是其他功率管，例如IGBT等。

具体地，过压检测部20、欠压检测部30和过流检测部40的输出与开关部10的开关关系，即第一比较器Vo1、第二比较器Vo2、第三比较器Vo3的输出与第一MOS管Q1的驱动关系如下表1所示：

表1

其中，从上表1可以得出，只要过压检测部20、欠压检测部30和过流检测部40中任意一个输出保护信号，开关部10断开，断开直流负载的供电回路，实现相应保护控制。因此，开关部10根据过压保护信号(例如低电平)、欠压保护信号(例如低电平)和过流保护信号(例如低电平)中的至少一个控制直流负载的供电回路断开，即通过瞬时过压保护、瞬时欠压保护、瞬时过流保护的组合电路，有任一电路触发保护均可断开直流负载的供电回路，切断电源，实现及时有效的保护。

可以理解的是，在本申请的实施例中，瞬时过压保护、瞬时欠压保护通过电阻和电容的结合设置，可设定不同保护值和保护时间，具体可根据实际情况进行标定。

综上所述，本申请实施例的直流负载故障检测电路，能够在直流负载无反馈时通过纯硬件电路实现过压检测、欠压检测、过流检测，达到直流负载的瞬时过压、瞬时欠压、瞬时过流的快速保护，能使直流负载工作在一定的电源电压范围内，大大降低设备的故障率，并且采用纯硬件电路设计，不需增加MCU芯片和控制软件，实现简单，成本较低。

需要说明的是，本申请实施例提供的直流负载故障检测电路可适用于空调器、风扇等具有直流负载的家电设备中，直流负载可以是PTC加热器、电机等，在此不做具体限制。

根据本申请实施例提供的直流负载故障检测电路，通过在供电回路中设置开关部例如可以是可控开关电路，并通过对直流供电部的电压、负载电流进行检测判断，一旦出现过压、欠压、过流情况，直接触发开关部断开直流负载的供电回路，因此，能够在直流负载出现异常故障时及时进行相应保护控制，使得负载和外部控制器均不会损坏，大大降低了设备故障率，减少维修成本，提升用户体验度。并且，整个故障检测电路由电阻、电容、比较器等简单的元器件搭建构成，采用纯硬件电路设计，无需增加MCU芯片和控制软件，实现简单，不仅成本低，而且控制可靠。

如图7所示，本申请实施例还提供了一种家电设备1，该家电设备1包括上述实施例描述的直流负载故障检测电路2。

在本申请的实施例中，家电设备可以是空调、风扇等家用电器。

根据本申请实施例提供的家电设备，通过上述直流负载故障检测电路，能够在负载出现故障时及时进行相应保护控制，使得负载和外部控制器均不会损坏，大大降低了设备故障率，减少维修成本，提升用户体验度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法。因此，本发明可采用完全硬件实施例的实施例的形式。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发

明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种直流负载故障检测电路，其特征在于，包括：

开关部，设于直流负载供电回路；

过压检测部，用于检测直流供电部的输出电压出现过压时输出过压保护信号至所述开关部；

欠压检测部，用于检测所述直流供电部的输出电压出现欠压时输出欠压保护信号至所述开关部；

过流检测部，用于检测负载电流出现过流时输出过流保护信号至所述开关部；

所述开关部用于根据所述过压保护信号、所述欠压保护信号和所述过流保护信号中的至少一个控制所述直流负载供电回路断开。

2.如权利要求1所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述过压检测部包括：

第一比较电压提供单元，用于根据所述直流供电部的输出电压进行充放电以提供第一比较电压；

第二比较电压提供单元，用于对所述直流供电部的输出电压进行分压以提供第二比较电压；

第一比较单元，所述第一比较单元用于在所述直流供电部的输出电压从预设的稳定电压瞬间上升时，通过对所述第一比较电压与所述第二比较电压进行比较以输出所述过压保护信号。

3.如权利要求1所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述欠压检测部包括：

第三比较电压提供单元，用于根据所述直流供电部的输出电压进行充放电以提供第三比较电压；

第四比较电压提供单元，用于对所述直流供电部的输出电压进行分压以提供第四比较电压；

第二比较单元，所述第二比较单元用于在所述直流供电部的输出电压从预设的稳定电压瞬间下降时，通过对所述第三比较电压与所述第四比较电压进行比较以输出所述欠压保护信号。

4.如权利要求2所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述欠压检测部包括：

第三比较电压提供单元，用于根据所述直流供电部的输出电压进行充放电以提供第三比较电压；

第二比较单元，所述第二比较单元用于在所述直流供电部的输出电压从预设的稳定电压瞬间下降时，通过对所述第三比较电压与所述第二比较电压进行比较以输出所述欠压保护信号。

5.如权利要求3所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述过压检测部包括：

第一比较电压提供单元，用于根据所述直流供电部的输出电压进行充放电以提供第一比较电压；

第一比较单元，所述第一比较单元用于在所述直流供电部的输出电压从预设的稳定电压瞬间上升时，通过对所述第一比较电压与所述第四比较电压进行比较以输出所述过压保护信号。

6.如权利要求2所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述第一比较电压提供单元包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述直流供电部的输出端相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连且具有第一节点，所述第二电阻的另一端接地；

第一电容，所述第一电容与所述第二电阻并联。

7.如权利要求6所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述第二比较电压提供单元包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述直流供电部的输出端相连；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第四电阻的另一端接地。

8.如权利要求7所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述第一比较单元包括：

第一比较器，所述第一比较器的正输入端与所述第一节点相连，所述第一比较器的负输入端与所述第二节点相连，所述第一比较器的输出端连接到所述开关部的控制端；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一比较器的输出端相连，所述第五电阻的另一端与所述直流供电部的输出端相连。

9.如权利要求3所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述第三比较电压提供单元包括：

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述直流供电部的输出端相连；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连且具有第三节点，所述第七电阻的另一端接地；

第二电容，所述第二电容与所述第七电阻并联。

10.如权利要求9所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述第四比较电压提供单元包括：

第八电阻，所述第八电阻的一端与所述直流供电部的输出端相连；

第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第八电阻的另一端相连且具有第四节点，所述第九电阻的另一端接地。

11.如权利要求10所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述第二比较单元包括：

第二比较器，所述第二比较器的正输入端与所述第四节点相连，所述第二比较器的负输入端与所述第三节点相连，所述第二比较器的输出端连接到所述开关部的控制端。

12.如权利要求4所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述第三比较电压提供单元包括：

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述直流供电部的输出端相连；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端相连且具有第三节点，所述第七电阻的另一端接地；

第二电容，所述第二电容与所述第七电阻并联。

13.如权利要求12所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述第二比较单元包括：

第二比较器，所述第二比较器的正输入端与所述第二比较电压提供单元的输出端相连，所述第二比较器的负输入端与所述第三节点相连，所述第二比较器的输出端连接到所述开关部的控制端。

14.如权利要求1-13中任一项所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述过流检测部包括：

检流电阻，所述检流电阻设于所述直流负载供电回路；

第十电阻，所述第十电阻的一端与所述直流供电部的参考电压提供端相连；

第十一电阻，所述第十一电阻的一端与所述第十电阻的另一端相连且具有第五节点，所述第十一电阻的另一端与所述检流电阻的一端相连后接地；

第三比较器，所述第三比较器的正输入端与所述第五节点相连，所述第三比较器的负输入端与所述检流电阻的另一端相连，所述第三比较器的输出端连接到所述开关部的控制端。

15.如权利要求14所述的直流负载故障检测电路，其特征在于，所述开关部包括：

第十二电阻，所述第十二电阻的一端作为所述开关部的控制端；

第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第十二电阻的另一端相连，所述第十三电阻的另一端与所述检流电阻的另一端相连；

第一MOS管，所述第一MOS管的漏极分别与所述第十三电阻的另一端和所述检流电阻的另一端相连，所述第一MOS管的源极连接到直流负载，所述第一MOS管的栅极与所述第十二电阻的另一端相连。

16.一种家电设备，其特征在于，包括如权利要求1-15中任一项所述的直流负载故障检测电路。

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