CN205453080U - 消防电源总线短路识别与保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开消防电源总线短路识别与保护电路，包括电源输入电路、调整管、电流采样电路、电源输出电路、比较器、判断电路、上电延时电路、单稳电路、延时电路、短路状态输出电路和电气隔离输出电路。电源输入电路连接调整管，调整管连接电流采样电路，电流采样电路分别连接电源输出电路和比较器，上电延时电路连接单稳电路的第一输入端；比较器的第一输出端连接判断电路的第一输入端；比较器的第二输出端连接延时电路；延时电路的第一输出端连接单稳电路的第二输入端；单稳电路的输出端连接判断电路的第二输入端；判断电路的输出端连接调整管；延时电路的第二输出端连接短路状态输出电路；短路状态输出电路连接电气隔离输出电路。

Description

消防电源总线短路识别与保护电路

技术领域

本申请涉电路应用技术领域，具体地说，涉及一种消防电源总线短路识别与保护电路。

背景技术

消防安全是关系到人民财产和安全的大事，楼宇、工厂和商业建筑安装了消防安全监测系统，如果消防类的设施电源出现问题不能及时发现或者无法保护而经常损坏的话，没有了电源的消防系统就会完全瘫痪。

现代建筑内部，消防报警、防火、灭火系统种类繁多，并分布在建筑内的各个角落。设备老化、供电中断等这些因素都会造成消防系统的工作中断，然而这势必会延误了火灾的发现与控制，因而引发的悲剧是屡见不鲜。因此，针对消防系统中的电源系统能够有效进行短路识别与保护十分有必要，同时对保障生命和财产安全也起到积极作用。

目前，对于消防电源过流保护的电路有三种：限流式、折返电流式和关断式。限流式电路的基本构成参见图3，此种电路的缺点是电路功耗大、发热量高，不能应用在大电流电路中。折返电流式电路的基本构成参见图4，此种电路的缺点是当输出发生短路时，电路中会流过一个较小的短路电流，但是短路撤消后，后面有接有电容性负载时，电路可能会发生锁定。任何在通电瞬间性能了大冲击电流的电路，都可能使电路变成锁定状态。关断式电路的基本构成参见图5，缺点是后面不能接有容性负载。

实用新型内容

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种消防电源总线短路识别与保护电路，该电路的输出可以接容性负载，功耗低、发热量低，抗干扰能力强。

为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：

一种消防电源总线短路识别与保护电路，包括电源输入电路、调整管、电流采样电路、电源输出电路和比较器，所述电源输入电路连接到所述调整管，所述调整管连接到所述电流采样电路，所述电流采样电路分别连接到所述电源输出电路和所述比较器，其特征在于，

所述消防电源总线短路识别与保护电路还包括判断电路、上电延时电路、单稳电路、延时电路、短路状态输出电路和电气隔离输出电路，

所述上电延时电路连接到所述单稳电路的第一输入端，用于控制所述单稳电路的工作；

所述比较器的第一输出端连接到所述判断电路的第一输入端，用于为所述判断电路提供判断基准；所述比较器的第二输出端连接到所述延时电路，用于控制所述延时电路的工作；

所述延时电路的第一输出端连接到所述单稳电路的第二输入端，用于触发所述单稳电路；所述单稳电路的输出端连接到所述判断电路的第二输入端，用于为所述判断电路提供判断基准；

所述判断电路的输出端连接到所述调整管，用于控制所述调整管的工作状态；

所述延时电路的第二输出端连接到所述短路状态输出电路，用于提供一定时间的信号去抖，并能够提供当前电源总线的状态；

所述短路状态输出电路连接到所述电气隔离输出电路，用于提供电气上的隔离。

优选地，其中：

所述上电延时电路连接到所述单稳电路的第一输入端，用于控制所述单稳电路的工作；进一步为：

所述上电延时电路连接到所述单稳电路的第一输入端，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路上电时，在所述延时电路的延时时间内，禁止所述单稳电路工作。

优选地，其中：

所述比较器的第一输出端连接到所述判断电路的第一输入端，用于为所述判断电路提供判断基准；进一步为：

所述比较器的第一输出端连接到所述判断电路的第一输入端，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路的任何时刻，将所述电流采样提供的采样电流与电路最大正常工作电流进行比较，若采样电流大于电路最大正常工作电流，所述比较器向所述判断电路输出第一判断基准值；若采样电流小于电路最大正常工作电流，所述比较器向所述判断电路输出第二判断基准值。

优选地，其中：

所述比较器的第二输出端连接到所述延时电路，用于控制所述延时电路的工作；进一步为：

所述比较器的第二输出端连接到所述延时电路，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路的任何时刻，将所述电流采样电路提供的采样电流与电路最大正常工作电流进行比较，在采样电流大于电路最大正常工作电流时，用于控制所述延时电路触发所述单稳电路，使所述单稳电路交替工作于稳态和暂态。

优选地，其中：

所述延时电路的第一输出端连接到所述单稳电路的第二输入端，用于触发所述单稳电路；进一步为：

所述延时电路的第一输出端连接到所述单稳电路的第二输入端，用于当所述比较器的第二输出端输出触发所述延时电路后，延时所述延时电路的延时时间后，触发所述单稳电路。

优选地，其中：

所述单稳电路的输出端连接到所述判断电路的第二输入端，用于为所述判断电路提供判断基准，进一步为：

所述单稳电路的输出端连接到所述判断电路的第二输入端，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路上电完成后，在采样电流大于电路最大正常工作电流时，向所述判断电路输出第一判断基准值，在采样电流小于电路最大正常工作电流时，向所述判断电路输出第二判断基准值。

优选地，其中：

所述判断电路的输出端连接到所述调整管，用于控制所述调整管的工作状态；进一步为：

所述判断电路的输出端连接到所述调整管，用于在接收到所述比较器或所述单稳电路输出的第一判断基准值时，控制所述调整管关断；并用于在接收到所述比较器或所述单稳电路输出的第二判断基准值时，控制所述调整管导通。

优选地，其中：

所述单稳电路为555定时器电路。

优选地，其中：

所述电气隔离输出电路为光电耦合输出电路。

与现有技术相比，本申请所述的方法，达到了如下效果：

第一，本申请所提供的消防电源总线短路识别与保护电路，其输出可以接容性负载，在负载上电的瞬间产生很大的冲击电流时，该电路引入上电延时电路来禁止单稳电路关断调整管，从而使电路工作在限流状态，能够有效地将工作电流控制得不大于电路最大正常工作电流，从而确保消防电源总线短路识别与保护电路的正常工作。

第二，本申请所提供的消防电源总线短路识别与保护电路功耗低。传统电路只能一直工作在限流的工作模式下，电源电压几乎全加在调整管两端，调整管两端的电压乘上限流时的电流，耗散了整个电源通道所能提供的最大功率，所以十分耗能。而本申请所提供的消防电源总线短路识别与保护电路，电路在输出短路的情况下，即当采样电流大于电路最大正常工作电流时，能通过引入单稳电路控制调整管周期性关断，因此在短路期间的多数时间内调整管几乎没有耗能，因此整个电路的平均功耗会很低。

第三，由于本申请所提供的消防电源总线短路识别与保护电路功耗低，从而整个电路的发热量低，无需使用大的散热器，因此该电路的体积可设计的很小，而且成本低、寿命长、可靠性高。

第四，本申请所提供的消防电源总线短路识别与保护电路采用光电耦合器件实现隔离输出，使得整个电路的抗干扰能力变强，当外部出现错误接线或者短路时，本电路不会烧毁，不影响其他电源通路的功能。

附图说明

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

图1为本实用新型的所述一种消防电源总线短路识别与保护电路的结构示意图；

图2为本实用新型的所述一种消防电源总线短路识别与保护电路的实施示意图；

图3为现有技术中限流式过流保护电路的结构示意图；

图4为现有技术中折返电流式过流保护电路的结构示意图；

图5为现有技术中关断式过流保护电路的结构示意图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

实施例1

参见图1所示为本申请所述一种消防电源总线短路识别与保护电路的具体实施例，该电路包括电源输入电路10、调整管11、电流采样电路12、电源输出电路13、比较器14、判断电路15、上电延时电路16、单稳电路17、延时电路18、短路状态输出电路19和电气隔离输出电路20。

电源输入电路10连接到调整管11，调整管11连接到电流采样电路12，电流采样电路12分别连接到电源输出电路13和比较器14。

所述上电延时电路16连接到所述单稳电路17的第一输入端，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路上电时，在延时的时间内，禁止所述单稳电路17工作。

所述比较器14的第一输出端连接到所述判断电路15的第一输入端，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路的任何时刻，将电流采样电路12提供的采样电流与电路最大正常工作电流进行比较，若采样电流大于电路最大正常工作电流，所述比较器14向所述判断电路15输出第一判断基准值；若采样电流小于电路最大正常工作电流，所述比较器14向所述判断电路15输出第二判断基准值。

所述比较器14的第二输出端连接到所述延时电路18，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路的任何时刻，将采样电流与电路最大正常工作电流进行比较，在采样电流大于电路最大正常工作电流时，用于控制所述延时电路18触发所述单稳电路17，使所述单稳电路17交替工作于稳态和暂态。

所述延时电路18的第一输出端连接到所述单稳电路17的第二输入端，用于当比较器14第二输出端输出触发所述延时电路18后，延时所述延时电路18的延时时间后，触发所述单稳电路17。

所述单稳电路17的输出端连接到所述判断电路15的第二输入端，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路上电完成后，在采样电流大于电路最大正常工作电流时，向所述判断电路15输出第一判断基准值，在采样电流小于电路最大正常工作电流时，此时单稳电路未被触发，其输出没有变化，向所述判断电路15输出第二判断基准值。

所述判断电路15的输出端连接到所述调整管11，用于在接收到所述比较器14或所述单稳电路17输出的第一判断基准值时，控制所述调整管11关断；并用于在接收到所述比较器14或所述单稳电路17输出的第二判断基准值时，控制所述调整管11导通。

上述第一判断基准值可设为高电平，第二判断基准值可设为低电平。

所述延时电路18的第二输出端连接到所述短路状态输出电路19，用于提供一定时间的信号去抖功能，进一步提供当前电源总线的状态，以为其他电路或者单片机提供状态指示，以便做进一步的告警或者其他处理。

所述短路状态输出电路19连接到所述电气隔离输出电路，用于提供电气上的隔离，防止接错线或者外部与强电短路造成安全事故及整个装置其他电源总线电路的损坏，使故障限定在最小的范围，使整个系统的工作更加可靠，并且能提升整个电路的抗干扰性能。

通常，电源总线上的负载多数是容性负载，比如DC/DC电路的输入端都会有一颗大的电容，使用线性稳压器做电源时也会在电源电路的输入端加一颗大容量电容用作储能和滤波。在负载上电的瞬间，会有一个很大的冲击电流。本实用新型所提供的消防电源总线短路识别与保护电路，其输出可以接容性负载，在负载上电的瞬间产生很大的冲击电流时，该电路通过引入上电延时电路来禁止单稳电路17关断调整管11，使得整个电路工作在限流状态，从而能够有效地将工作电流控制得不大于电路最大正常工作电流，从而确保消防电源总线短路识别与保护电路的正常工作。当本实用新型电路的负载为容性时，由于上电延时电路16、单稳电路17和判断电路15的共同作用，调整管11由关断状态变为导通状态，从而电路可以通过比较器14、判断电路15和调整管11工作在限流状态给电容充电。

本实用新型中的调整管11可采用MOSFET或者其他类型的开关器件实现。本实用新型增加了关断MOSFET的功能，在输出短路的情况下，通过延时电路18和单稳电路17的引入，MOSFET大部分时间是关断的，所以这段时间MOSFET几乎没有功耗，在短路期间，整个电路的平均功耗会很低。而传统电路只能一直工作在限流的工作模式下，电源电压几乎全加在MOSFET两端，两端的电压乘上限流时的电流，耗散了整个电源通道所能提供的最大功耗，所以十分耗能，因此，本实用新型所提供的消防电源总线短路识别与保护电路有效解决了传统电路存在的功耗高的问题。

由于本实用新型中单稳电路和比较器的输出是或的关系，在发生过流时，如果没有单稳电路，电路工作在限流状态，引入单稳电路，能通过利用比较器输出状态的改变，经过延时电路的一段时间的延迟(延迟时间内电路工作在限流状态)，去触发单稳电路进入一段时间的暂态(单稳电路输出高电平)，与比较器输出相或，所以就关断了MOSFET(高电平输入关断)，单稳电路回到稳态时，仅剩限流电路起作用，就像没有单稳电路一样。因此，引入单稳电路能周期性关断MOSFET。在整个电路上电时，由于负载大部分为容性负载，即使输出没有发生短路，上电的一瞬间，也会发生过流，如果这时单稳电路去关断调整管，显然负载电路不能正常上电工作，始终处于接通断开的状态，以至于后面的负载无法正常工作，所以本实用新型通过在上电时让整个电路工作在限流状态一段时间，从而错过上电时的冲击电流。(容性负载上电时有冲击电流，电容充满后就只有一个工作电流)。

本实用新型消防电源总线短路识别与保护电路中的电气隔离输出电路20优选为光电耦合输出电路。使用光电耦合器件实现隔离输出，能够使得整个电路的抗干扰能力变强，当外部出现错误接线或者短路时，本实用新型的电路不会烧毁，不影响其他电源通路的功能。

进一步地，本实用新型的单稳电路17为555定时器电路。

实施例2

以下提供本实用新型的一种应用实施例，参见图2。

本实用新型消防电源总线短路识别与保护电路上电时，上电延时电路禁止单稳电路工作，电流流经调整管，经过电流采样，比较器将采样电流和基准值进行比较，当负载电流大于最大正常工作电流时(如短路)，比较器通过向判断电路(图2中以或门的形式体现)输出高电平，使得判断电路(或门)输出高电平将调整管关断，进而减小整个电路的电流；当负载电流小于最大正常工作电流时，比较器通过向判断电路(或门)输出低电平，使得判断电路控制调整管完全导通，整个电路工作在限流状态。

本实用新型消防电源总线短路识别与保护电路上电完成后，上电延时电路不再禁止单稳电路工作。当负载电流大于最大正常工作电流时，采样电流经比较器的比较作用后，比较器输出经延时电路延时后触发单稳电路工作，比较器的输出和单稳电路的输出对判断电路通过相或的关系来控制调整管关断，经过一定的暂态时间后，单稳电路恢复到稳态，整个电路重新工作在限流状态。经过延时电路的延时时间后，单稳电路再次被触发，调整管关断，如此周而复始，直至负载电流小于等于电路最大正常工作电流。

通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：

第一，本申请所提供的消防电源总线短路识别与保护电路，其输出可以接容性负载，在负载上电的瞬间产生很大的冲击电流时，该电路引入上电延时电路来禁止单稳电路关断调整管，通过整个电路工作在限流状态，从而能够有效地将工作电流控制得不大于电路最大正常工作电流，从而确保消防电源总线短路识别与保护电路的正常工作。

第二，本申请所提供的消防电源总线短路识别与保护电路功耗低。传统电路只能一直工作在限流的工作模式下，电源电压几乎全加在调整管两端，调整管两端的电压乘上限流时的电流，耗散了整个电源通道所能提供的最大功率，所以十分耗能。而本申请所提供的消防电源总线短路识别与保护电路，电路在输出短路的情况下，即当采样电流大于电路最大正常工作电流时，能通过引入单稳电路控制调整管周期性关断，因此在短路期间的多数时间内调整管几乎没有耗能，因此整个电路的平均功耗会很低。

第三，由于本申请所提供的消防电源总线短路识别与保护电路功耗低，从而整个电路的发热量低，无需使用大的散热器，因此该电路的体积可设计的很小，而且成本低、寿命长、可靠性高。

第四，本申请所提供的消防电源总线短路识别与保护电路采用光电耦合器件实现隔离输出，使得整个电路的抗干扰能力变强，当外部出现错误接线或者短路时，本电路不会烧毁，不影响其他电源通路的功能。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种消防电源总线短路识别与保护电路，包括电源输入电路、调整管、电流采样电路、电源输出电路和比较器，所述电源输入电路连接到所述调整管，所述调整管连接到所述电流采样电路，所述电流采样电路分别连接到所述电源输出电路和所述比较器，其特征在于，

所述消防电源总线短路识别与保护电路还包括判断电路、上电延时电路、单稳电路、延时电路、短路状态输出电路和电气隔离输出电路，

所述上电延时电路连接到所述单稳电路的第一输入端，用于控制所述单稳电路的工作；

所述比较器的第一输出端连接到所述判断电路的第一输入端，用于为所述判断电路提供判断基准；所述比较器的第二输出端连接到所述延时电路，用于控制所述延时电路的工作；

所述延时电路的第一输出端连接到所述单稳电路的第二输入端，用于触发所述单稳电路；所述单稳电路的输出端连接到所述判断电路的第二输入端，用于为所述判断电路提供判断基准；

所述判断电路的输出端连接到所述调整管，用于控制所述调整管的工作状态；

所述延时电路的第二输出端连接到所述短路状态输出电路，用于提供一定时间的信号去抖，并能够提供当前电源总线的状态；

所述短路状态输出电路连接到所述电气隔离输出电路，用于提供电气上的隔离。

2.根据权利要求1所述消防电源总线短路识别与保护电路，其特征在于，

所述上电延时电路连接到所述单稳电路的第一输入端，用于控制所述单稳电路的工作；进一步为：

所述上电延时电路连接到所述单稳电路的第一输入端，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路上电时，在所述延时电路的延时时间内，禁止所述单稳电路工作。

3.根据权利要求1所述消防电源总线短路识别与保护电路，其特征在于，

所述比较器的第一输出端连接到所述判断电路的第一输入端，用于为所述判断电路提供判断基准；进一步为：

所述比较器的第一输出端连接到所述判断电路的第一输入端，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路的任何时刻，将所述电流采样提供的采样电流与电路最大正常工作电流进行比较，若采样电流大于电路最大正常工作电流，所述比较器向所述判断电路输出第一判断基准值；若采样电流小于电路最大正常工作电流，所述比较器向所述判断电路输出第二判断基准值。

4.根据权利要求1所述消防电源总线短路识别与保护电路，其特征在于，

所述比较器的第二输出端连接到所述延时电路，用于控制所述延时电路的工作；进一步为：

所述比较器的第二输出端连接到所述延时电路，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路的任何时刻，将所述电流采样电路提供的采样电流与电路最大正常工作电流进行比较，在采样电流大于电路最大正常工作电流时，用于控制所述延时电路触发所述单稳电路，使所述单稳电路交替工作于稳态和暂态。

5.根据权利要求1所述消防电源总线短路识别与保护电路，其特征在于，

所述延时电路的第一输出端连接到所述单稳电路的第二输入端，用于触发所述单稳电路；进一步为：

所述延时电路的第一输出端连接到所述单稳电路的第二输入端，用于当所述比较器的第二输出端输出触发所述延时电路后，延时所述延时电路的延时时间后，触发所述单稳电路。

6.根据权利要求1所述消防电源总线短路识别与保护电路，其特征在于，

所述单稳电路的输出端连接到所述判断电路的第二输入端，用于为所述判断电路提供判断基准，进一步为：

所述单稳电路的输出端连接到所述判断电路的第二输入端，用于在所述消防电源总线短路识别与保护电路上电完成后，在采样电流大于电路最大正常工作电流时，向所述判断电路输出第一判断基准值，在采样电流小于电路最大正常工作电流时，向所述判断电路输出第二判断基准值。

7.根据权利要求1所述消防电源总线短路识别与保护电路，其特征在于，

所述判断电路的输出端连接到所述调整管，用于控制所述调整管的工作状态；进一步为：

所述判断电路的输出端连接到所述调整管，用于在接收到所述比较器或所述单稳电路输出的第一判断基准值时，控制所述调整管关断；并用于在接收到所述比较器或所述单稳电路输出的第二判断基准值时，控制所述调整管导通。

8.根据权利要求1～7之任一所述消防电源总线短路识别与保护电路，其特征在于，

所述单稳电路为555定时器电路。

9.根据权利要求1～7之任一所述消防电源总线短路识别与保护电路，其特征在于，

所述电气隔离输出电路为光电耦合输出电路。