CN209046247U - 总线电源故障监测保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种总线电源故障监测保护电路，包括：总线电源输入电路用于将输入的总线电源经故障保护电路后输出至总线电源输出电路；电源转换电路用于基于总线电源产生电路工作电压并将电路工作电压传输至MCU控制器电路；电压测量电路用于检测故障保护电路的输出端的电压值并将电压值传输至MCU控制器电路；电流测量电路用于检测故障保护电路的输出端的电流值并将电流值传输至MCU控制器电路；MCU控制器电路用于根据电压值和电流值判断是否有故障发生，在有故障发生时控制故障保护电路动作以保护总线电路，并控制声光报警电路发出声光报警信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源故障监测技术领域，特别是涉及一种总线电源故障监测保护电路。
背景技术
目前公司电气火灾监控设备产品采用消防二总线的通信方式进行数据通信功能，同时监控设备的辅助电源也由二总线供电；在产品测试中发现若辅助电源出现故障将影响设备间的正常通信。为提高设备间通信的可靠性，设计一种总线电源短路和断路故障监测保护功能电路尤为重要。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种总线电源故障监测保护电路。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本实用新型提供一种总线电源故障监测保护电路，其特点在于，其包括总线电源输入电路、电源转换电路、MCU控制器电路、声光报警电路、故障保护电路、电压测量电路、电流测量电路及总线电源输出电路。
所述总线电源输入电路的输入连接消防二总线，所述总线电源输入电路的输出经过电源转换电路与MCU控制器电路电连接、还经过故障保护电路与总线电源输出电路电连接，所述总线电源输出电路的输出给二总线设备供电，所述故障保护电路、电压测量电路的输出端、电流测量电路的输出端和声光报警电路均与MCU控制器电路电连接，所述电压测量电路的输入端和电流测量电路的输入端与故障保护电路的输出端电连接。
所述总线电源输入电路用于将输入的总线电源经故障保护电路后输出至总线电源输出电路。
所述电源转换电路用于基于总线电源产生电路工作电压并将电路工作电压传输至MCU控制器电路。
所述电压测量电路用于检测故障保护电路的输出端的电压值并将电压值传输至MCU控制器电路。
所述电流测量电路用于检测故障保护电路的输出端的电流值并将电流值传输至MCU控制器电路。
所述MCU控制器电路用于根据电压值和电流值判断是否有故障发生，在有故障发生时控制故障保护电路动作以保护总线电路，并控制声光报警电路发出声光报警信号。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
本实用新型的积极进步效果在于：
当总线电源发生故障时，该保护电路可以将故障总线电源从总线切除，同时发出声光报警信号，便于用户现场排查故障，从而保证其它正常监控设备之间总线通信功能，提高设备间通信的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的总线电源故障监测保护电路的电路原理图。
图2为本实用新型较佳实施例的总线电源故障监测保护电路的部分电路原理图。
图3为本实用新型较佳实施例的MCU控制器电路的电路原理图。
图4为本实用新型较佳实施例的声光报警电路的电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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，本实施例提供一种总线电源故障监测保护电路，其包括总线电源输入电路1、电源转换电路2、MCU控制器电路3、声光报警电路4、故障保护电路5、电压测量电路6、电流测量电路7及总线电源输出电路8。
所述总线电源输入电路1用于将输入的总线电源经故障保护电路后输出至总线电源输出电路。
所述电源转换电路2用于基于总线电源产生电路工作电压并将电路工作电压传输至MCU控制器电路3。
所述电压测量电路6用于检测故障保护电路的输出端的电压值并将电压值传输至MCU控制器电路3。
所述电流测量电路7用于检测故障保护电路的输出端的电流值并将电流值传输至MCU控制器电路3。
所述MCU控制器电路3用于根据电压值和电流值判断是否有故障发生，在有故障发生时控制故障保护电路5动作以保护总线电路，并控制声光报警电路4发出声光报警信号。
如图2所示，所述总线电源输入电路1包括共模电感L1和TVS管VD1，共模电感L1输入端连接消防二总线、输出端与TVS管VD1并联后连接故障保护电路5。
如图2所示，所述电源转换电路2包括铝电解电容C16、C23、陶瓷电容C22、C24、C15、C19，电阻R22、R23、电感L3、肖特基二极管D4、贴片集成电路U4(ONSemi公司LM2576)及LDO集成电路U3(SIPEX公司SPX117-3.3)，其中贴片集成电路U4产生5VDC电源给故障保护电路中的继电器和声光报警电路中的蜂鸣器提供工作电源，LDO集成电路U3产生3.3VDC电源为电压测量电路、电流测量电路、MCU控制器电路提供工作电源。
贴片集成电路U4的第一端口分别通过铝电解电容C16和陶瓷电容C22接地、第三端口和第五端口直接接地、第二接口通过电感L3与接5V电源，贴片集成电路U4的第四端口通过电阻R22接5V电源、还通过电阻R23接地，贴片集成电路U4的第二端口与肖特基二极管D4的阴极连接，肖特基二极管D4的阳极接地。
LDO集成电路U3的第三端口分别通过铝电解电容C23、陶瓷电容C24和陶瓷电容C19接地、第一端口直接接地、第二端口接3.3V电源并通过陶瓷电容C15接地。
如图3所示，所述MCU控制器电路3用于根据电压值和电流值判断总线电源是正常工作状态还是故障状态，若有故障发生MCU控制器电路3分辨出是断路故障还是短路故障，并通过I/O口发送控制信号给故障保护电路，使故障保护电路动作，从而保护总线电源不受损坏；同时MCU控制器电路3通过I/O2口发送控制信号给声光报警电路4发出声光报警信号。
如图4所示，所述声光报警电路主要包括1个蜂鸣器电路和2个发光二极管电路，当总线电源发生故障时，蜂鸣器电路发出故障报警声音，2个发光二极管电路根据总线电源发生短路或断路故障分别发出故障类型报警光信号，便于现场用户进行故障排查。
如图2所示，所述故障保护电路5包括电阻R14、R19、R6、R10、R1、R2、R3、陶瓷电容C1、C2、C13、光耦N1、PNP三极管Q3、PMOS管Q2、压敏电阻RV2、继电器K1、二极管D1、NPN三极管Q1。
光耦(N1)第一端口通过电阻(R19)连接MCU控制电路的Bus_Opto控制信号，光耦(N1)第一端口通过陶瓷电容(C13)接地，光耦(N1)第二端口直接接地，光耦(N1)第四端口连接PNP三极管(Q3)发射极，光耦(N1)第三端口通过电阻(R14)连接PNP三极管(Q3)基极，PNP三极管(Q3)发射极连接所述总线电源输入电路的输出端，陶瓷电容(C2)一端连接PNP三极管(Q3)发射极，陶瓷电容(C2)另一端连接PNP三极管(Q3)基极，电阻(R6)一端连接PNP三极管(Q3)发射极，电阻(R6)另一端连接PNP三极管(Q3)集电极，PMOS管(Q2)栅极连接PNP三极管(Q3)集电极，PMOS管(Q2)栅极通过电阻(R10)接地，PMOS管(Q2)源极连接PNP三极管(Q3)发射极，PMOS管(Q2)漏极通过电阻(R3)连接PNP三极管(Q3)基极，PMOS管(Q2)漏极连接继电器(K1)输出第三端口，继电器(K1)输出第四端口连接总线电源输出电路的输入端，压敏电阻(RV2)两端并联于继电器(K1)输出第三端口和第四端口，继电器(K1)线圈第一端口接5V工作电源，继电器(K1)线圈第二端口接NPN三极管(Q1)集电极，二极管(D1)阴极接5V工作电源，二极管(D1)阳极接继电器(K1)线圈第二端口，NPN三极管(Q1)发射极直接接地，NPN三极管(Q1)基极通过陶瓷电容(C1)接地，NPN三极管(Q1)基极通过电阻(R2)连接MCU控制电路的Bus_Relay控制信号，电阻(R1)将MCU控制电路的Bus_Relay控制信号下拉接地。
当发生断路故障时，MCU控制器电路通过I/O1口发出控制信号Bus_Opto，光耦N1导通，从而PNP三极管Q3动作，PNP三极管Q3导通后，PMOS管Q2栅极高电平，PMOS管Q2此时关断，从而切断总线电源与总线电源输出电路的连接。
当发生短路故障时，MCU控制器电路发出控制信号Bus_Relay，NPN三极管Q1导通，从而继电器K1动作，防止总线电源短路故障时电流过大而损坏总线电源。
如图2所示，所述电压测量电路6对总线电源的电压值进行测量，经信号处理后送至MCU控制器电路3的A/D1端口，MCU控制器电路3根据电压值来判断总线电源是否有故障。
如图2所示，所述电流测量电路7对总线电源的电流值进行测量，经信号处理后送至MCU控制器电路3的A/D2端口，MCU控制器电路3根据电流值来判断总线电源是否有故障。
如图2所示，所述总线电源输出电路8包括TVS管VD2、共模电感L2、压敏电阻RV1、气体放电管G1，其中，压敏电阻RV1和气体放电管G1串联后两端分别连接总线电源输出电路两端，当总线电源输出电路收到静放电、浪涌电压等干扰信号时，压敏电阻RV1和气体放电管G1构成一级保护电路，共模电感L2和TVS管VD2构成二级保护电路，进一步电源总线输出电路进行保护，提高总线电源的抗干扰能力。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种总线电源故障监测保护电路，其特征在于，其包括总线电源输入电路、电源转换电路、MCU控制器电路、声光报警电路、故障保护电路、电压测量电路、电流测量电路及总线电源输出电路；
所述总线电源输入电路的输入连接消防二总线，所述总线电源输入电路的输出经过电源转换电路与MCU控制器电路电连接、还经过故障保护电路与总线电源输出电路电连接，所述总线电源输出电路的输出给二总线设备供电，所述故障保护电路、电压测量电路的输出端、电流测量电路的输出端和声光报警电路均与MCU控制器电路电连接，所述电压测量电路的输入端和电流测量电路的输入端与故障保护电路的输出端电连接。
2.如权利要求1所述的总线电源故障监测保护电路，其特征在于，所述总线电源输入电路包括共模电感L1和TVS管VD1，共模电感L1输入端连接消防二总线、输出端与TVS管VD1并联后连接故障保护电路。
3.如权利要求1所述的总线电源故障监测保护电路，其特征在于，所述电源转换电路包括铝电解电容C16、C23、陶瓷电容C22、C24、C15、C19、电阻R22、R23、电感L3、肖特基二极管D4、贴片集成电路U4及LDO集成电路U3，其中贴片集成电路U4产生5VDC电源给故障保护电路中的继电器和声光报警电路中的蜂鸣器提供工作电源，LDO集成电路U3产生3.3VDC电源为电压测量电路、电流测量电路、MCU控制器电路提供工作电源；
贴片集成电路U4的第一端口分别通过铝电解电容C16和陶瓷电容C22接地、第三端口和第五端口直接接地、第二接口通过电感L3与接5V电源，贴片集成电路U4的第四端口通过电阻R22接5V电源、还通过电阻R23接地，贴片集成电路U4的第二端口与肖特基二极管D4的阴极连接，肖特基二极管D4的阳极接地；
LDO集成电路U3的第三端口分别通过铝电解电容C23、陶瓷电容C24和陶瓷电容C19接地、第一端口直接接地、第二端口接3.3V电源并通过陶瓷电容C15接地。
4.如权利要求1所述的总线电源故障监测保护电路，其特征在于，所述MCU控制器电路用于根据电压值和电流值判断总线电源是正常工作状态还是故障状态，若有故障发生MCU控制器电路分辨出是断路故障还是短路故障，并通过I/O口发送控制信号给故障保护电路，使故障保护电路动作，从而保护总线电源不受损坏；同时MCU控制器电路通过I/O2口发送控制信号给声光报警电路发出声光报警信号。
5.如权利要求1所述的总线电源故障监测保护电路，其特征在于，所述声光报警电路主要包括1个蜂鸣器电路和2个发光二极管电路，当总线电源发生故障时，蜂鸣器电路发出故障报警声音，2个发光二极管电路根据总线电源发生短路或断路故障分别发出故障类型报警光信号。
6.如权利要求1所述的总线电源故障监测保护电路，其特征在于，所述故障保护电路包括电阻R14、R19、R6、R10、R1、R2、R3、陶瓷电容C1、C2、C13、光耦N1、PNP三极管Q3、PMOS管Q2、压敏电阻RV2、继电器K1、二极管D1、NPN三极管Q1；
光耦N1第一端口通过电阻R19连接MCU控制电路的Bus_Opto控制信号，光耦N1第一端口通过陶瓷电容C13接地，光耦N1第二端口直接接地，光耦N1第四端口连接PNP三极管Q3发射极，光耦N1第三端口通过电阻R14连接PNP三极管Q3基极，PNP三极管Q3发射极连接所述总线电源输入电路的输出端，陶瓷电容C2一端连接PNP三极管Q3发射极，陶瓷电容C2另一端连接PNP三极管Q3基极，电阻R6一端连接PNP三极管Q3发射极，电阻R6另一端连接PNP三极管Q3集电极，PMOS管Q2栅极连接PNP 三极管Q3集电极，PMOS管Q2栅极通过电阻R10接地，PMOS管Q2源极连接PNP三极管Q3发射极，PMOS管Q2漏极通过电阻R3连接PNP三极管Q3基极，PMOS管Q2漏极连接继电器K1输出第三端口，继电器K1输出第四端口连接总线电源输出电路的输入端，压敏电阻RV2两端并联于继电器K1输出第三端口和第四端口，继电器K1线圈第一端口接5V工作电源，继电器K1线圈第二端口接NPN三极管Q1集电极，二极管D1阴极接5V工作电源，二极管D1阳极接继电器K1线圈第二端口，NPN三极管Q1发射极直接接地，NPN三极管Q1基极通过陶瓷电容C1接地，NPN三极管Q1基极通过电阻R2连接MCU控制电路的Bus_Relay控制信号，电阻R1将MCU控制电路的Bus_Relay控制信号下拉接地；
当发生断路故障时，MCU控制器电路通过I/O1口发出控制信号Bus_Opto，光耦N1导通，从而PNP三极管Q3动作，PNP三极管Q3导通后，PMOS管Q2栅极高电平，PMOS管Q2此时关断，从而切断总线电源与总线电源输出电路的连接；
当发生短路故障时，MCU控制器电路发出控制信号Bus_Relay，NPN三极管Q1导通，从而继电器K1动作，防止总线电源短路故障时电流过大而损坏总线电源。
7.如权利要求1所述的总线电源故障监测保护电路，其特征在于，所述电压测量电路对总线电源的电压值进行测量，经信号处理后送至MCU控制器电路的A/D1端口，MCU控制器电路根据电压值来判断总线电源是否有故障。
8.如权利要求1所述的总线电源故障监测保护电路，其特征在于，所述电流测量电路对总线电源的电流值进行测量，经信号处理后送至MCU控制器电路的A/D2端口，MCU控制器电路根据电流值来判断总线电源是否有故障。
9.如权利要求1所述的总线电源故障监测保护电路，其特征在于，所述总线电源输出电路包括TVS管VD2、共模电感L2、压敏电阻RV1、气体放电管G1，其中，压敏电阻RV1和气体放电管G1串联后两端分别连接总线电源输出电路两端，当总线电源输出电路收到静放电、浪涌电压干扰信号时，压敏电阻RV1和气体放电管G1构成一级保护电路，共模电感L2和TVS管VD2构成二级保护电路。
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| CN109193571A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-11 | 江苏斯菲尔电气股份有限公司 | 总线电源故障监测保护电路 |
| CN111901193A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-06 | 苏州伏特通信科技有限公司 | 一种通信传输设备故障检测系统 |
| CN112114543A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-12-22 | 王嘉欣 | 一种交流断路控制器 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of utility model: Circuit for monitor and protecting bus power supply fault Effective date of registration: 20200121 Granted publication date: 20190628 Pledgee: Bank of Communications Ltd. Wuxi branch Pledgor: JIANGYIN SFERE ELECTRIC Co.,Ltd. Registration number: Y2020320010004 |
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Date of cancellation: 20220725 Granted publication date: 20190628 Pledgee: Bank of Communications Ltd. Wuxi branch Pledgor: JIANGYIN SFERE ELECTRIC Co.,Ltd. Registration number: Y2020320010004 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |