CN115021214A - 一种电源供电安全防护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电源供电安全防护电路，涉及电源保护技术领域，包括电源模块，用于供电；保护控制模块，用于检测短路情况并通过保护触发电路控制开关控制模块；开关控制模块，用于控制电能传输；电源处理输出模块，用于电压处理；储能模块，用于储能；切换控制模块，用于电能的切换；输出保护模块，用于过压检测和比较；报警模块，用故障报警。本发明电源供电安全防护电路通过保护控制模块对电路中的过压和短路进行保护，并由储能模块进行电能存储，持续为保护控制模块提供所需的工作电能，使得保护控制模块在储能模块有电时，对电路进行安全防护，当储能模块无电时，说明电源模块处于安全状态下，此时保护电路将自动恢复电源模块的工作。

Description

一种电源供电安全防护电路
技术领域
本发明涉及电源保护技术领域，具体是一种电源供电安全防护电路。
背景技术
电源作为电子产品的供电设备，处理满足电子产品基本的用电需求外，其自身的故障检测和保护措施也非常重要，如过压和短路保护等，现有的电源供电安全防护电路大多采用自恢复和自锁形式的防护电路，其中自恢复电路中，由于电路均由电源供应，在进行自恢复时，防护电路容易受到电源的冲击而导致防护电路的损坏，其中自锁形式的防护电路在故障时进行自锁断电，需要重新人为的进行重新供电，检测繁琐耗时长，并且现有的防护电路，由于不同的故障采用不同的电路保护导致防护电路体积较大，成本较高，因此有待改进。
发明内容
本发明实施例提供一种电源供电安全防护电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
依据本发明实施例的第一方面，提供一种电源供电安全防护电路，该电源供电安全防护电路包括：电源模块，保护控制模块，开关控制模块，电源处理输出模块，储能模块，切换控制模块，输出保护模块，报警模块；
所述电源模块，用于提供所需电能；
所述保护控制模块，与所述电源模块连接，用于检测所述电源模块输出电能的短路情况，用于通过保护触发电路输出脉冲信号和电平信号；
所述开关控制模块，与所述电源模块和保护控制模块连接，用于接收所述电平信号并控制开关控制电路的工作，用于控制电源模块与电源处理输出模块的电能传输；
所述电源处理输出模块，与所述开关控制模块连接，用于对输入的电能进行DC-DC处理并输出；
所述储能模块，与所述保护控制模块连接，用于接收所述脉冲信号并通过超级电容进行电能存储；
所述切换控制模块，与所述保护控制模块、储能模块和电源模块连接，用于接收所述脉冲信号并控制所述储能模块和电源模块输出电能的切换；
所述输出保护模块，与所述保护控制模块和电源处理输出模块连接，用于检测所述电源处理模块输出的电能信息并进行过压阈值比较，用于将比较信息隔离传输给所述保护控制模块；
所述报警模块，与所述保护控制模块连接，用于接收所述脉冲信号并进行故障报警。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明电源供电安全防护电路通过保护控制模块对电路中的过压和短路进行保护，并由储能模块进行电能存储，持续为保护控制模块提供所需的工作电能，使得保护控制模块在储能模块有电时，对电路进行安全防护，当储能模块无电时，说明电源模块处于安全状态下，此时保护电路将自动恢复电源模块的工作，同时由输出保护模块还可对输出的冲击电压和过压进行检测，以便保护电路的安全运行，并由报警模块进行故障报警，电路简单，检测简便，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实例提供的电源供电安全防护电路的原理方框示意图。
图2为本发明实例提供的电源供电安全防护电路的电路图。
图3为本发明实例提供的报警模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，请参阅图1，一种电源供电安全防护电路包括：电源模块1，保护控制模块2，开关控制模块3，电源处理输出模块4，储能模块5，切换控制模块6，输出保护模块7，报警模块8；
具体地，所述电源模块1，用于提供所需电能；
保护控制模块2，与所述电源模块1连接，用于检测所述电源模块1输出电能的短路情况，用于通过保护触发电路输出脉冲信号和电平信号；
开关控制模块3，与所述电源模块1和保护控制模块2连接，用于接收所述电平信号并控制开关控制电路的工作，用于控制电源模块1与电源处理输出模块4的电能传输；
电源处理输出模块4，与所述开关控制模块3连接，用于对输入的电能进行DC-DC处理并输出；
储能模块5，与所述保护控制模块2连接，用于接收所述脉冲信号并通过超级电容进行电能存储；
切换控制模块6，与所述保护控制模块2、储能模块5和电源模块1连接，用于接收所述脉冲信号并控制所述储能模块5和电源模块1输出电能的切换；
输出保护模块7，与所述保护控制模块2和电源处理输出模块4连接，用于检测所述电源处理模块输出的电能信息并进行过压阈值比较，用于将比较信息隔离传输给所述保护控制模块2；
报警模块8，与所述保护控制模块2连接，用于接收所述脉冲信号并进行故障报警。
在具体实施例中，上述电源模块1可采用交流源供电，并对交流源进行整流处理提供所需的直流电能，在此不做赘述；上述保护控制模块2可采用555触发电路触发短路和过压保护；上述开关控制模块3可采用继电器控制电路完成电能的传输；上述电源处理输出模块4可采用，但并不限于DC-DC变换装置、DC-AC变换装置等电压变换装置，完成电能的处理和输出；上述储能模块5可采用超级电容充放电电路；上述切换控制模块6可采用功率管自动控制电路实现输入源的自动切换；上述输出保护模块7可采用过压阈值比较电路和隔离传输控制电路进行输出过压检测和数据传输；上述报警模块8可采用智能报警器U3进行故障报警。
在本实施例中，请参阅图2和图3，所述保护控制模块2包括第一二极管D1、第八二极管D8、第一电阻R1、第二电阻R2、第一控制器U1、第二二极管D2、第三电阻R3、第二电容C2、第三电容C3、第一电容C1；
具体地，所述第一二极管D1的阴极连接所述电源模块1，第一二极管D1的阳极通过第八二极管D8连接第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端、第一控制器U1的第六端和第二端，第一电阻R1的另一端连接第一控制器U1的第八端、第二二极管D2的阴极和第三电阻R3的一端，第二电阻R2的另一端通过第一电容C1连接地，第一控制器U1的第一端、第二电容C2的一端和第三电容C3的一端均接地，第二电容C2的另一端连接第一控制器U1的第五端。
在具体实施例中，上述第二极管用于检测上述电源模块1是否短路，第七二极管D7用于防止回流；上述第一控制器U1可采用NE555集成电路。
进一步地，所述开关控制模块3包括第三二极管D3、第一继电器K1、第一继电开关K1-1；
具体地，所述第三二极管D3的阴极连接所述第一控制器U1的第七端，第三二极管D3的阳极连接第一继电器K1的一端，第一继电器K1的另一端和第一继电开关K1-1的一端均连接所述电源模块1，第一继电开关K1-1的另一端连接所述电源处理模块。
在具体实施例中，上述第一继电开关K1-1为常开开关，由第一继电器K1控制。
进一步地，所述储能模块5包括第四电阻R4、第五电阻R5、超级电容和第一指示灯LED1；
具体地，所述第四电阻R4的第一端连接所述第一控制器U1的第三端，第四电阻R4的第二端连接超级电容的第一端并通过第五电阻R5连接第一指示灯LED1的阳极，第一指示灯LED1的阴极和超级电容的第二端均接地。
进一步地，所述切换控制模块6包括第一功率管Q1、第二功率管Q2、第六电阻R6、第三功率管Q3、第七电阻R7、第五二极管D5、第四二极管D4；
具体地，所述第一功率管Q1的栅极连接第四二极管D4的阴极和第三功率管Q3的栅极并通过第七电阻R7连接地端，第三功率管Q3的源极连接所述电源处理输出模块4，第三功率管Q3的漏极连接第二功率管Q2的漏极和所述第一控制器U1的第八端，第二功率管Q2的源极连接第五二极管D5的阴极并通过第六电阻R6连接第二功率管Q2的栅极和第一功率管Q1的漏极，第一功率管Q1的源极接地，第五二极管D5的阳极连接所述超级电容的第一端。
在具体实施例中，上述第一功率管Q1可选用N沟道增强型MOS管，第二功率管Q2和第三功率管Q3均可选用P沟道增强型MOS管。
进一步，所述输出保护模块7包括第二电源VCC2、第一稳压管VD1、第五电容C5、第四电容C4、第十二电阻R12、第一比较器A1、第七二极管D7、第十一电阻R11、过压阈值；
具体地，所述第二电源VCC2连接第一稳压管VD1的阴极，第一稳压管VD1的阳极连接第五电容C5的一端、第四电容C4的一端、第十二电阻R12的一端和所述电源处理输出模块4，第五电容C5的另一端和第四电容C4的另一端均接地，第十二电阻R12的另一端连接第一比较器A1的反相端，第一比较器A1的同相端连接过压阈值和第七二极管D7的阴极，第七二极管D7的阳极通过第十一电阻R11连接第一比较器A1的输出端。
在具体实施例中，上述第一比较器A1可选用LM393比较器。
进一步地，所述输出保护模块7还包括第十电阻R10、第九电阻R9、第一光耦U2、第六二极管D6、第一电源VCC1和第八电阻R8；
具体地，所述第十电阻R10的一端连接所述第一比较器A1的输出端，第十电阻R10的另一端连接第一光耦U2的第一端并通过第九电阻R9连接地端，第一光耦U2的第二端接地，第一光耦U2的第三端连接第六二极管D6的阴极，第六二极管D6的阳极连接第一电源VCC1，第一光耦U2的第四端通过第八电阻R8连接所述第一控制器U1的第二端。
在具体实施例中，上述第一光耦U2可选用PC817光电耦合器。
进一步地，所述报警模块8包括第三电源VCC3、第一开关管VT1、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第六电容C6、报警器U3、第七电容C7、第十五电阻R15、第八电容C8、第二开关管VT2、扬声器；
具体地，所述第一开关管VT1的基极连接所述超级电容的第一端，第一开关管VT1的集电极连接第三电源VCC3、第十四电阻R14、报警器U3的第五端和扬声器的第一端，第一开关管VT1的发射极连接比较器的第七端并通过第十三电阻R13连接地端，报警器U3的第三端连接第十四电阻R14的另一端并通过第六电容C6连接地端，报警器U3的第四端连接第七电容C7的一端和第十五电阻R15的一端并通过第八电容C8连接第二开关管VT2的基极，第二开关管VT2的集电极连接扬声器的第二端，第二开关管VT2的发射极、第十五电阻R15的另一端、第七电容C7的另一端和报警器U3的第一端均接地。
在具体实施例中，上述第一开关管VT1和第二开关管VT2可选用NPN型三极管；上述报警器U3可选用KD-9561芯片，具备四种报警声道。
本发明一种电源供电安全防护电路，由电源模块1提供所需电能，当电源模块1发生短路时，第一二极管D1将被击穿导通，第一控制器U1内部第七端的放电管截止断开，使得第一继电器K1不工作，第一继电开关K1-1断开，电源模块1和电源处理输出模块4断开连接，同时由于第一控制器U1的第三端输出高电平，使得为超级电容进行充电，同时第一功率管Q1的栅极得到高电平，使得第三功率管Q3截止，第二功率管Q2导通，超级电容存储的电能为第一控制器U1提供并所需电能，使得第一控制器U1持续控制第一继电器K1的工作，直到超级电容放完电，当电源模块1一直处于短路的状态时，第一控制器U1也将持续为超级电容进行充电，并由超级电容为第一控制器U1提供电能，直到电源模块1停止短路且超级电容无电，同理，第一比较器A1对电源处理输出模块4进行电压采样，当采样的电压信号超过过压阈值后，第一比较器A1控制第二光耦导通，为第一控制器U1的第二端和第六端提供一电压信号，以便触发第一控制器U1的第三端输出高电平为超级电容进行充电，同时控制第一控制器U1的第七端截止，第一继电器K1开关断开，实现智能过压保护，该电源供电安全防护电路通过保护控制模块2对电路中的过压和短路进行保护，并由储能模块5进行电能存储，持续为保护控制模块2提供所需的工作电能，使得保护控制模块2在储能模块5有电时，对电路进行安全防护，当储能模块5无电时，说明电源模块1处于安全状态下，此时保护电路将自动恢复电源模块1的工作，同时由输出保护模块7还可对输出的冲击电压和过压进行检测，以便保护电路的安全运行，并由报警模块8进行故障报警，电路简单，检测简便，成本低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种电源供电安全防护电路，其特征在于：
该电源供电安全防护电路包括：电源模块，保护控制模块，开关控制模块，电源处理输出模块，储能模块，切换控制模块，输出保护模块，报警模块；
所述电源模块，用于提供所需电能；
所述保护控制模块，与所述电源模块连接，用于检测所述电源模块输出电能的短路情况，用于通过保护触发电路输出脉冲信号和电平信号；
所述开关控制模块，与所述电源模块和保护控制模块连接，用于接收所述电平信号并控制开关控制电路的工作，用于控制电源模块与电源处理输出模块的电能传输；
所述电源处理输出模块，与所述开关控制模块连接，用于对输入的电能进行DC-DC处理并输出；
所述储能模块，与所述保护控制模块连接，用于接收所述脉冲信号并通过超级电容进行电能存储；
所述切换控制模块，与所述保护控制模块、储能模块和电源模块连接，用于接收所述脉冲信号并控制所述储能模块和电源模块输出电能的切换；
所述输出保护模块，与所述保护控制模块和电源处理输出模块连接，用于检测所述电源处理模块输出的电能信息并进行过压阈值比较，用于将比较信息隔离传输给所述保护控制模块；
所述报警模块，与所述保护控制模块连接，用于接收所述脉冲信号并进行故障报警。
2.根据权利要求1所述的一种电源供电安全防护电路，其特征在于，所述保护控制模块包括第一二极管、第八二极管、第一电阻、第二电阻、第一控制器、第二二极管、第三电阻、第二电容、第三电容、第一电容；
所述第一二极管的阴极连接所述电源模块，第一二极管的阳极通过第八二极管连接第一电阻的一端、第二电阻的一端、第一控制器的第六端和第二端，第一电阻的另一端连接第一控制器的第八端、第二二极管的阴极和第三电阻的一端，第二电阻的另一端通过第一电容连接地，第一控制器的第一端、第二电容的一端和第三电容的一端均接地，第二电容的另一端连接第一控制器的第五端。
3.根据权利要求2所述的一种电源供电安全防护电路，其特征在于，所述开关控制模块包括第三二极管、第一继电器、第一继电开关；
所述第三二极管的阴极连接所述第一控制器的第七端，第三二极管的阳极连接第一继电器的一端，第一继电器的另一端和第一继电开关的一端均连接所述电源模块，第一继电开关的另一端连接所述电源处理模块。
4.根据权利要求2所述的一种电源供电安全防护电路，其特征在于，所述储能模块包括第四电阻、第五电阻、超级电容和第一指示灯；
所述第四电阻的第一端连接所述第一控制器的第三端，第四电阻的第二端连接超级电容的第一端并通过第五电阻连接第一指示灯的阳极，第一指示灯的阴极和超级电容的第二端均接地。
5.根据权利要求4所述的一种电源供电安全防护电路，其特征在于，所述切换控制模块包括第一功率管、第二功率管、第六电阻、第三功率管、第七电阻、第五二极管、第四二极管；
所述第一功率管的栅极连接第四二极管的阴极和第三功率管的栅极并通过第七电阻连接地端，第三功率管的源极连接所述电源处理输出模块，第三功率管的漏极连接第二功率管的漏极和所述第一控制器的第八端，第二功率管的源极连接第五二极管的阴极并通过第六电阻连接第二功率管的栅极和第一功率管的漏极，第一功率管的源极接地，第五二极管的阳极连接所述超级电容的第一端。
6.根据权利要求5所述的一种电源供电安全防护电路，其特征在于，所述输出保护模块包括第二电源、第一稳压管、第五电容、第四电容、第十二电阻、第一比较器、第七二极管、第十一电阻、过压阈值；
所述第二电源连接第一稳压管的阴极，第一稳压管的阳极连接第五电容的一端、第四电容的一端、第十二电阻的一端和所述电源处理输出模块，第五电容的另一端和第四电容的另一端均接地，第十二电阻的另一端连接第一比较器的反相端，第一比较器的同相端连接过压阈值和第七二极管的阴极，第七二极管的阳极通过第十一电阻连接第一比较器的输出端。
7.根据权利要求2所述的一种电源供电安全防护电路，其特征在于，所述输出保护模块还包括第十电阻、第九电阻、第一光耦、第六二极管、第一电源和第八电阻；
所述第十电阻的一端连接所述第一比较器的输出端，第十电阻的另一端连接第一光耦的第一端并通过第九电阻连接地端，第一光耦的第二端接地，第一光耦的第三端连接第六二极管的阴极，第六二极管的阳极连接第一电源，第一光耦的第四端通过第八电阻连接所述第一控制器的第二端。
8.根据权利要求4所述的一种电源供电安全防护电路，其特征在于，所述报警模块包括第三电源、第一开关管、第十三电阻、第十四电阻、第六电容、报警器、第七电容、第十五电阻、第八电容、第二开关管、扬声器；
所述第一开关管的基极连接所述超级电容的第一端，第一开关管的集电极连接第三电源、第十四电阻、报警器的第五端和扬声器的第一端，第一开关管的发射极连接比较器的第七端并通过第十三电阻连接地端，报警器的第三端连接第十四电阻的另一端并通过第六电容连接地端，报警器的第四端连接第七电容的一端和第十五电阻的一端并通过第八电容连接第二开关管的基极，第二开关管的集电极连接扬声器的第二端，第二开关管的发射极、第十五电阻的另一端、第七电容的另一端和报警器的第一端均接地。
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