CN208241309U - 保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型为解决过压过流导致电源损坏和影响电路正常工作的技术问题，提供了一种保护电路，包括：直流电提供模块，直流电提供模块具有相互独立的第一直流端和第二直流端，第一直流端和第二直流端分别输出第一直流电和第二直流电；第一保护模块，第一保护模块具有第一连接端、第二连接端、第一控制端和第二控制端，第一连接端与交流电路中的交流电压源相连，第二连接端与交流电路中的用电设备相连，第一控制端与第一直流端相连，第二控制端与第二直流端相连，第一保护模块用于在第一直流电和第二直流电的控制下对交流电路的电流进行限制，并用于对交流电路的电压进行限制。本实用新型能够保护交流电压源免于损坏，保障交流电路正常工作。

Description

保护电路

技术领域

本实用新型涉及电路保护技术领域，具体涉及一种保护电路。

背景技术

各种各样的电子仪器仪表常在使用的过程中遇到异常的状况，比如使用万用表时，就可能因为人为疏忽的原因用电阻档来测试220V电压。这时一款可靠的万用表是不应该被烧坏的，这是因为万用表的电阻档拥有限流限压的保护电路。但是这是在本身就只需要很小电流低电压的情况下。并且现有电路基本上保护的是一个被动输入端，而不是一个主动输出能量的输出端。

如果是一个本身就能输出1A电流的电压为0V～264V标准交流电压源，当遇到外界反向灌入另一个电压电流，比如误接入了市电的220V电源。首先如果输出端有保险丝，那么保险丝熔断。但是即使是快熔的保险丝，最快的熔断时间为10ms,而对于一个高精度由半导体器件构成的标准源，灌入1.7倍电压很容易在10ms内损坏。退一步讲，误接入其他电源或电路中出现雷击浪涌至少会导致保险丝熔断，这无疑也会影响电路的正常工作。

实用新型内容

本实用新型为解决过压过流导致电源损坏和影响电路正常工作的技术问题，提供了一种保护电路。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种保护电路，包括：直流电提供模块，所述直流电提供模块具有相互独立的第一直流端和第二直流端，所述第一直流端和所述第二直流端分别输出第一直流电和第二直流电；第一保护模块，所述第一保护模块具有第一连接端、第二连接端、第一控制端和第二控制端，所述第一连接端与交流电路中的交流电压源相连，所述第二连接端与所述交流电路中的用电设备相连，所述第一控制端与所述第一直流端相连，所述第二控制端与所述第二直流端相连，所述第一保护模块用于在所述第一直流电和所述第二直流电的控制下对所述交流电路的电流进行限制，并用于对所述交流电路的电压进行限制。

所述第一保护模块包括交流限流单元，所述交流限流单元包括：第一NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体)管，所述第一NMOS管的漏极连接到所述第一连接端的一个端子，所述第一NMOS管的栅极通过第一电阻连接到所述第一直流端的正极端，所述第一NMOS管的源极连接到所述第一直流端的负极端；第二NMOS管，所述第二NMOS管的漏极连接到所述第二连接端的一个端子，所述第二NMOS管的栅极通过第二电阻连接到所述第二直流端的正极端，所述第二NMOS管的源极连接到所述第二直流端的负极端，其中，所述第二连接端的另一个端子与所述第一连接端的另一个端子相连；限流电阻，所述限流电阻的一端与所述第一NMOS管的源极相连，所述限流电阻的另一端与所述第二NMOS管的源极相连；第一三极管，所述第一三极管的集电极通过第三电阻与所述第一NMOS管的栅极相连，所述第一三极管的基极通过第四电阻与所述限流电阻的一端相连，所述第一三极管的发射极与所述限流电阻的另一端相连；第二三极管，所述第二三极管的集电极通过第五电阻与所述第二NMOS管的栅极相连，所述第二三极管的基极通过第六电阻与所述限流电阻的另一端相连，所述第二三极管的发射极与所述限流电阻的一端相连。

所述第一保护模块包括交流限压单元，所述交流限压单元包括压敏电阻，所述压敏电阻的一端与所述第二连接端的一个端子相连，所述压敏电阻的另一端与所述第二连接端的另一个端子相连。

所述第一保护模块还包括连接在所述压敏电阻的一端与所述第二连接端的一个端子之间的第一断路器。

所述直流电提供模块包括：第一AC/DC单元，所述第一AC/DC单元的两个交流输入端分别连接到市电电源的火线端和零线端，所述第一AC/DC单元的两个直流输出端分别连接到所述第一直流端的正极端和负极端，所述第一AC/DC单元用于对所述市电电源输入的交流电进行转换，以输出所述第一直流电；第二AC/DC单元，所述第二AC/DC单元的两个交流输入端分别连接到市电电源的火线端和零线端，所述第二AC/DC单元的两个直流输出端分别连接到所述第二直流端的正极端和负极端，所述第二AC/DC单元用于对所述市电电源输入的交流电进行转换，以输出所述第二直流电。

在所述第一AC/DC单元的两个直流输出端与所述第一直流端之间还设置有第一滤波单元，在所述第二AC/DC单元的两个直流输出端与所述第二直流端之间还设置有第二滤波单元。

在所述市电电源的火线端和零线端之间还连接有分压电阻。

在所述市电电源的火线端与所述分压电阻的一端之间还串接有热敏电阻和第二断路器。

所述的保护电路还包括第二保护模块，所述第二保护模块具有检测端和信号端，所述检测端的一个端子与所述第一连接端的一个端子相连，所述检测端的另一个端子与所述第二连接端的一个端子相连，所述信号端与用以控制所述交流电压源的控制器相连，所述第二保护模块用于通过所述检测端对所述第一连接端的一个端子与所述第二连接端的一个端子之间的功率进行检测，并在所述第一连接端的一个端子与所述第二连接端的一个端子之间的功率大于功率阈值时，通过所述信号端向所述控制器发送过功率保护信号。

所述第二保护模块包括：第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二连接端的一个端子相连；双向光耦，所述双向光耦的第一输入端与所述第七电阻的另一端相连，所述双向光耦的第二输入端与所述第一连接端的一个端子相连，所述双向光耦的第一输出端作为所述信号端，所述双向光耦的第二输出端接地；第一极性电容，所述第一极性电容的正极与所述双向光耦的第一输出端相连，所述第一极性电容的负极接地。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的保护电路，第一保护模块分别与交流电路中的交流电压源和用电设备相连，通过直流电提供模块为第一保护模块提供隔离的第一直流电和第二直流电，以便第一保护模块在第一直流电和第二直流电的控制下对交流电路的电流进行限制，并且，第一保护模块还可对交流电路的电压进行限制，由此，能够实现对交流电路的有效保护，保护交流电压源免于损坏，并保障交流电路正常工作，以及能够防止在交流电路误接入其他电源时对误接的电源造成影响，例如在误接电压较大的市电时，可防止市电端短路跳闸。并且，该保护电路结构简单，体积较小，由于由纯硬件电路构成，响应速度较快。

附图说明

图1为本实用新型实施例的保护电路的方框示意图；

图2为本实用新型一个实施例的直流电提供模块的电路结构图；

图3为本实用新型一个实施例的第一保护模块的电路结构图；

图4为本实用新型一个实施例的保护电路的方框示意图；

图5为本实用新型一个实施例的第二保护模块的电路结构图。

图中：10-直流电提供模块，20-第一保护模块，30-第二保护模块，11-第一AC/DC单元，12-第二AC/DC单元，13-第一滤波单元，14-第二滤波单元，21-交流限流单元，22-交流限压单元。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的保护电路，包括直流电提供模块10和第一保护模块20。其中，直流电提供模块10具有相互独立的第一直流端DC1和第二直流端DC2，第一直流端DC1和第二直流端DC2分别输出第一直流电和第二直流电；第一保护模块20具有第一连接端CN1、第二连接端CN2、第一控制端CT1和第二控制端CT2，第一连接端CN1与交流电路中的交流电压源相连，第二连接端CN2与交流电路中的用电设备相连，第一控制端CT1与第一直流端DC1相连，第二控制端CT2与第二直流端DC2相连，第一保护模块20用于在第一直流电和第二直流电的控制下对交流电路的电流进行限制，并用于对交流电路的电压进行限制。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，直流电提供模块10包括第一AC/DC单元11和第二AC/DC单元12。其中，第一AC/DC单元11的两个交流输入端AC(L)、AC(N)分别连接到市电电源的火线端和零线端，第一AC/DC单元的两个直流输出端Vo+、Vo-分别连接到第一直流端DC1的正极端DC1+和负极端DC1-，第一AC/DC单元11用于对市电电源输入的交流电进行转换，以输出第一直流电；第二AC/DC单元12的两个交流输入端AC(L)、AC(N)分别连接到市电电源的火线端和零线端，第二AC/DC单元12的两个直流输出端Vo+、Vo-分别连接到第二直流端DC2的正极端DC2+和负极端DC2-，第二AC/DC单元12用于对市电电源输入的交流电进行转换，以输出第二直流电。

进一步地，如图2所示，在第一AC/DC单元11的两个直流输出端Vo+、Vo-与第一直流端DC1之间还设置有第一滤波单元13，在第二AC/DC单元的两个直流输出端Vo+、Vo-与第二直流端DC2之间还设置有第二滤波单元14。其中，第一滤波单元13包括并接在第一AC/DC单元11两个直流输出端Vo+、Vo-之间的极性电容C1，一端与极性电容C1的正极相连、另一端与第一直流端DC1的正极端DC1+相连的滤波电感L1，以及并接在第一直流端DC1的正极端DC1+和负极端DC1-之间的无极性电容C2。第二滤波单元14包括并接在第二AC/DC单元12两个直流输出端Vo+、Vo-之间的极性电容C3，一端与极性电容C3的正极相连、另一端与第二直流端DC2的正极端DC2+相连的滤波电感L2，以及并接在第二直流端DC2的正极端DC2+和负极端DC2-之间的无极性电容C4。第一滤波单元13和第二滤波单元14分别对相应的AC/DC单元输出的直流电进行滤波，并分别输出滤波后的第一直流电和第二直流电。

如图2所示，在市电电源的火线端和零线端之间还连接有分压电阻Rd，在市电电源的火线端与分压电阻Rd的一端之间还串接有热敏电阻RV和第二断路器F2。

在本实用新型的一个具体实施例中，第一AC/DC单元11和第二AC/DC单元12均包括整流芯片，如图2所示，第一AC/DC单元11对应的整流芯片的+V(Cap)引脚和-V(Cap)引脚之间连接有极性电容C5，-V(Cap)引脚与该整流芯片的Vo-引脚，即第一AC/DC单元11的直流负输出端之间连接有无极性电容C6；第二AC/DC单元12对应的整流芯片的+V(Cap)引脚和-V(Cap)引脚之间连接有极性电容C7，-V(Cap)引脚与该整流芯片的Vo-引脚，即第二AC/DC单元12的直流负输出端之间连接有无极性电容C8。

在本实用新型的一个实施例中，第一保护模块20包括交流限流单元21和交流限压单元22。

如图3所示，交流限流单元21可包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、限流电阻R、第一三极管Q3和第二三极管Q4。其中，第一NMOS管Q1的漏极连接到第一连接端CN1的一个端子，第一NMOS管Q1的栅极通过第一电阻R1连接到第一直流端DC1的正极端DC1+，第一NMOS管Q1的源极连接到第一直流端DC1的负极端DC1-；第二NMOS管Q2的漏极连接到第二连接端CN2的一个端子，第二NMOS管Q2的栅极通过第二电阻R2连接到第二直流端DC2的正极端DC2+，第二NMOS管Q2的源极连接到第二直流端DC2的负极端DC2-，其中，第二连接端CN2的另一个端子与第一连接端CN1的另一个端子相连；限流电阻R的一端与第一NMOS管Q1的源极相连，限流电阻R的另一端与第二NMOS管Q2的源极相连；第一三极管Q3的集电极通过第三电阻R3与第一NMOS管Q1的栅极相连，第一三极管Q3的基极通过第四电阻R4与限流电阻R的一端相连，第一三极管Q3的发射极与限流电阻R的另一端相连；第二三极管Q4的集电极通过第五电阻R5与第二NMOS管Q2的栅极相连，第二三极管Q4的基极通过第六电阻R6与限流电阻R的另一端相连，第二三极管Q4的发射极与限流电阻R的一端相连。

在本实用新型的一个具体实施例中，第一直流电和第二直流电的电压均为15V，第一NMOS管Q1与第二NMOS管Q2的规格相同，第一三极管Q3与第二三极管Q4的规格相同，第一电阻R1与第二电阻R2的规格相同，第三电阻R3与第五电阻R5的规格相同，第四电阻R4与第六电阻R6的规格相同。直流电提供模块10通过相互独立的第一直流端DC1和第二直流端DC2输出的两组隔离的15V直流电压分别供给第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2。当上述两个NMOS管没有电流通过时，限流电阻R上没有电压，这时第一三极管Q3、第二三极管Q4均处于截止状态，两个NMOS管的栅极与源极之间的电压Vgs均为15V，两个NMOS管均处于完全导通状态。当有正向的电流通过两个NMOS管和R9，即电流由第一连接端CN1的一个端子依次流过Q1、R、Q2时，电流一旦超过2.3A，限流电阻R上可产生0.7V左右的压降，从而使得第一三极管Q3开始导通，进而通过第三电阻R3对第一电阻R1的分流降低第一NMOS管Q1的Vgs，使第一NMOS管Q1进入放大区域，实现正向的限流作用。当有负向的电流通过两个NMOS管和R9，即电流由第二连接端CN1的一个端子依次流过Q2、R、Q1时，同样地，电流一旦超过2.3A，限流电阻R上可产生-0.7V左右的压降，从而使得第二三极管Q4开始导通，进而通过第五电阻R5对第二电阻R2的分流降低第二NMOS管Q2的Vgs，使第二NMOS管Q2进入放大区域，实现负向限流作用。其中，电流的限制值由限流电阻R的电阻值决定，限流值等于三极管的基极与发射极之间的电压Vbe除以限流电阻R的电阻值。

如图3所示，交流限压单元22可包括压敏电阻VDR，压敏电阻VDR的一端与第二连接端CN2的一个端子相连，压敏电阻VDR的另一端与第二连接端CN2的另一个端子相连。压敏电阻VDR可起到限制交流电路的电压的作用，例如可用以限制外部输入的浪涌冲击电压。

进一步地，如图3所示，第一保护模块20还包括连接在压敏电阻VDR的一端与第二连接端CN2的一个端子之间的第一断路器F1。第一断路器F1可在外界输入的电压长时间超过一个较高的电压阈值时断开，以保护压敏电阻VDR。

在本实用新型的一个具体实施例中，交流电压源为0V～220V的标准交流电压源，所述的电压阈值为470V。

根据本实用新型的保护电路，第一保护模块分别与交流电路中的交流电压源和用电设备相连，通过直流电提供模块为第一保护模块提供隔离的第一直流电和第二直流电，以便第一保护模块在第一直流电和第二直流电的控制下对交流电路的电流进行限制，并且，第一保护模块还可对交流电路的电压进行限制，由此，能够实现对交流电路的有效保护，保护交流电压源免于损坏，并保障交流电路正常工作，以及能够防止在交流电路误接入其他电源时对误接的电源造成影响，例如在误接电压较大的市电时，可防止市电端短路跳闸。并且，该保护电路结构简单，体积较小，由于由纯硬件电路构成，响应速度较快。

此外，如图4所示，本实用新型的保护电路还可包括第二保护模块30。第二保护模块30具有检测端Tes和信号端Sig，检测端Tes的一个端子与第一连接端CN1的一个端子相连，检测端Tes的另一个端子与第二连接端CN2的一个端子相连。信号端Sig与用以控制交流电压源的控制器相连，第二保护模块30用于通过检测端Tes对第一连接端CN1的一个端子与第二连接端CN2的一个端子之间的功率进行检测，并在第一连接端CN1的一个端子与第二连接端CN2的一个端子之间的功率大于功率阈值时，通过信号端Sig向控制器发送过功率保护信号。

具体地，如图5所示，第二保护模块30包括第七电阻R7、双向光耦OP和第一极性电容C9。其中，第七电阻R7的一端与第二连接端CN2的一个端子相连，即图5所示的Out端与图3所示的Out端相连；双向光耦OP的第一输入端与第七电阻R7的另一端相连，双向光耦OP的第二输入端与第一连接端CN1的一个端子相连，即图5所示的In端与图3所示的In端相连，双向光耦OP的第一输出端作为信号端Sig，双向光耦OP的第二输出端接地；第一极性电容C9的正极与双向光耦OP的第一输出端相连，第一极性电容C9的负极接地。

基于上述电路结构，当外界有长时间不超过电压阈值的电压时，由于NMOS管限流的原因，外界加入的电压和交流电压源输出的电压差将全部加在NMOS管上。如果NMOS管的散热条件不是很好，会导致NMOS管过热，损坏第一保护电路。而通过增加第二保护模块30检测NMOS管吸收的过流能量，如果功率过大则拉低光耦OP的4脚，从而可向控制器提供过功率保护信号。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种保护电路，其特征在于，包括：

直流电提供模块，所述直流电提供模块具有相互独立的第一直流端和第二直流端，所述第一直流端和所述第二直流端分别输出第一直流电和第二直流电；

第一保护模块，所述第一保护模块具有第一连接端、第二连接端、第一控制端和第二控制端，所述第一连接端与交流电路中的交流电压源相连，所述第二连接端与所述交流电路中的用电设备相连，所述第一控制端与所述第一直流端相连，所述第二控制端与所述第二直流端相连，所述第一保护模块用于在所述第一直流电和所述第二直流电的控制下对所述交流电路的电流进行限制，并用于对所述交流电路的电压进行限制。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第一保护模块包括交流限流单元，所述交流限流单元包括：

第一NMOS管，所述第一NMOS管的漏极连接到所述第一连接端的一个端子，所述第一NMOS管的栅极通过第一电阻连接到所述第一直流端的正极端，所述第一NMOS管的源极连接到所述第一直流端的负极端；

第二NMOS管，所述第二NMOS管的漏极连接到所述第二连接端的一个端子，所述第二NMOS管的栅极通过第二电阻连接到所述第二直流端的正极端，所述第二NMOS管的源极连接到所述第二直流端的负极端，其中，所述第二连接端的另一个端子与所述第一连接端的另一个端子相连；

限流电阻，所述限流电阻的一端与所述第一NMOS管的源极相连，所述限流电阻的另一端与所述第二NMOS管的源极相连；

第一三极管，所述第一三极管的集电极通过第三电阻与所述第一

NMOS管的栅极相连，所述第一三极管的基极通过第四电阻与所述限流电阻的一端相连，所述第一三极管的发射极与所述限流电阻的另一端相连；

第二三极管，所述第二三极管的集电极通过第五电阻与所述第二NMOS管的栅极相连，所述第二三极管的基极通过第六电阻与所述限流电阻的另一端相连，所述第二三极管的发射极与所述限流电阻的一端相连。

3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述第一保护模块包括交流限压单元，所述交流限压单元包括压敏电阻，所述压敏电阻的一端与所述第二连接端的一个端子相连，所述压敏电阻的另一端与所述第二连接端的另一个端子相连。

4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述第一保护模块还包括连接在所述压敏电阻的一端与所述第二连接端的一个端子之间的第一断路器。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的保护电路，其特征在于，所述直流电提供模块包括：

第一AC/DC单元，所述第一AC/DC单元的两个交流输入端分别连接到市电电源的火线端和零线端，所述第一AC/DC单元的两个直流输出端分别连接到所述第一直流端的正极端和负极端，所述第一AC/DC单元用于对所述市电电源输入的交流电进行转换，以输出所述第一直流电；

第二AC/DC单元，所述第二AC/DC单元的两个交流输入端分别连接到市电电源的火线端和零线端，所述第二AC/DC单元的两个直流输出端分别连接到所述第二直流端的正极端和负极端，所述第二AC/DC单元用于对所述市电电源输入的交流电进行转换，以输出所述第二直流电。

6.根据权利要求5所述的保护电路，其特征在于，在所述第一

AC/DC单元的两个直流输出端与所述第一直流端之间还设置有第一滤波单元，在所述第二AC/DC单元的两个直流输出端与所述第二直流端之间还设置有第二滤波单元。

7.根据权利要求5所述的保护电路，其特征在于，在所述市电电源的火线端和零线端之间还连接有分压电阻。

8.根据权利要求7所述的保护电路，其特征在于，在所述市电电源的火线端与所述分压电阻的一端之间还串接有热敏电阻和第二断路器。

9.根据权利要求5所述的保护电路，其特征在于，还包括第二保护模块，所述第二保护模块具有检测端和信号端，所述检测端的一个端子与所述第一连接端的一个端子相连，所述检测端的另一个端子与所述第二连接端的一个端子相连，所述信号端与用以控制所述交流电压源的控制器相连，所述第二保护模块用于通过所述检测端对所述第一连接端的一个端子与所述第二连接端的一个端子之间的功率进行检测，并在所述第一连接端的一个端子与所述第二连接端的一个端子之间的功率大于功率阈值时，通过所述信号端向所述控制器发送过功率保护信号。

10.根据权利要求9所述的保护电路，其特征在于，所述第二保护模块包括：

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二连接端的一个端子相连；

双向光耦，所述双向光耦的第一输入端与所述第七电阻的另一端相连，所述双向光耦的第二输入端与所述第一连接端的一个端子相连，所述双向光耦的第一输出端作为所述信号端，所述双向光耦的第二输出端接地；

第一极性电容，所述第一极性电容的正极与所述双向光耦的第一输出端相连，所述第一极性电容的负极接地。