CN209282822U - 控制电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种控制电路和电子设备。一种控制电路，包括：驱动模块，用于输出驱动信号并驱动负载，使负载处于工作状态；功率开关模块，与驱动模块连接，用于导通或断开驱动模块与负载连接通路；电流检测模块，与功率开关模块连接，用于检测功率开关模块输出的电流信号，并当电流信号高于预设值时，输出控制信号；信号封锁模块，分别与驱动模块、功率开关模块连接，用于接收控制信号以封锁驱动信号以使负载处于非工作状态，进而保护负载，避免负载的过流损坏，上述控制电路结构简单、成本低。

Description

控制电路和电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，特别是涉及控制电路和电子设备。

背景技术

功率开关器件是电力电子领域的核心半导体器件，通常外加电压电流控制电路，保证在异常情况下与功率开关器件连接的负载不会失效。

一般，采用控制电路来控制功率开关器件的通断，进而控制负载的工作状态。其中，控制电路包括比较器和双路与门。其中，采样电阻与比较器的负向输入端连接，分压电阻与比较器的正向输入端连接。比较器的输出端与双路与门连接。系统出现异常，当电流流过分压电阻的电流超过阈值时，比较器输出低电平，由于与比较器连接的为双路与门，只要其中一路与门被拉低为低电平，则双路与门就会输出低电平信号，封锁驱动信号。但是，控制电路中所用的器件较多，成本高，不利于产品的小型化。

实用新型内容

基于此，有必要针对器件较多，成本高的技术问题，提供一种控制电路。

一种控制电路，用于控制负载的工作状态，包括：

驱动模块，用于输出驱动信号并驱动所述负载，使所述负载处于工作状态；

功率开关模块，与驱动模块连接，用于导通或断开所述驱动模块与负载连接通路；

电流检测模块，与所述功率开关模块连接，用于检测所述功率开关模块输出的电流信号，并当所述电流信号高于预设值时，输出控制信号；

信号封锁模块，分别与所述驱动模块、功率开关模块连接，用于接收所述控制信号以封锁所述驱动信号以使所述负载处于非工作状态。

上述控制电路可以驱动负载，使其处于工作状态，当处于工作状态的负载的输出电流超过预设值时，其电流检测模块向信号封锁模块输出控制信号，以封锁驱动模块输出的驱动信号，使负载处于非工作状态，进而保护负载，避免负载的过流损坏，上述控制电路结构简单、成本低。

在其中一个实施例中，所述电流检测模块包括：

检测单元，与所述功率开关模块连接，用于检测所述功率开关模块输出的电流信号；

控制单元，分别与所述检测单元、信号封锁模块连接，用于接收所述电流信号，并当所述电流信号高于预设值时输出控制信号。

在其中一个实施例中，所述检测单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中，

所述第一电阻的一端分别与所述功率开关管、第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接地；

所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端、第四电阻的一端连接；

所述第三电阻的另一端、第四电阻的另一端分别与所述控制单元连接。

在其中一个实施例中，所述功率开关模块包括一个或多个功率开关管，多个所述功率开关管构成半桥电路；

所述控制单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的控制端与所述电流检测模块连接，所述第一晶体管的输入端分别与所述信号封锁模块、电源连接，所述第一晶体管的输出端接地。

在其中一个实施例中，所述信号封锁模块包括第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一晶体管的控制端连接，所述第一二极管的阳极分别与所述驱动模块、功率开关管的控制端连接，其中，所述第一二极管的数量与所述功率开关管的数量相等。

在其中一个实施例中，所述功率开关模块包括多个功率开关管，多个所述功率开关管构成包括上半桥电路和下班桥电路的全桥电路；

所述控制单元包括第二晶体管、第三晶体管；其中，

所述第二晶体管的控制端与所述检测单元连接，所述第二晶体管的输入端分别与电源、所述信号封锁模块、第三晶体管的控制端连接，所述第二晶体管的输出端接地；

所述第三晶体管的输入端与所述电源连接，所述第三晶体管的输出端与所述信号封锁模块、第二晶体管的输出端连接。

在其中一个实施例中，所述信号封锁模块包括第二二极管和第三二极管；其中，

所述第二二极管的阴极分别与所述第二晶体管的输入端、第三晶体管的控制端连接，所述第二二极管的阳极分别与所述驱动模块、上半桥电路中所述功率开关管的控制端连接；

所述第三二极管的阳极与所述第三晶体管的输出端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述驱动模块、下半桥电路中所述功率开关管的控制端连接，其中，所述第二二极管的数量与上半桥电路中所述功率开关管的数量相等，所述第三二极管的数量与下半桥电路中所述功率开关管的数量相等。

在其中一个实施例中，所述电流检测模块还包括第四二极管；其中，所述第四二极管的阴极与所述检测单元连接，所述第四二极管的阳极与所述控制单元连接。

在其中一个实施例中，所述第四二极管为稳压二极管。

本申请还提供一种电子设备，还包括上述的控制电路。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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为一个实施例中控制电路的框架示意图；

图2为一个实施例中控制电路的电路原理图；

图3为另一个实施例中控制电路的电路原理图；

图4为又一个实施例中控制电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一开关管称为第二开关管，且类似地，可将第二开关管称为第一开关管。第一开关管和第二开关管两者都是开关管，但其不是同一开关管。

图1为一个实施例中控制电路的结构示意图。本申请提供一种控制电路，用于控制负载的工作状态。其中，工作状态包括处于工作状态(运行状态)和处于非工作状态(停止状态)。在本申请实施例中，负载可以为电机、电源等需要采用功率开关器件等控制的电子器件或电子设备。例如，当负载为电机时，该电机可以为单相电机，可指用单相交流电源(AC220V)供电的小功率单相异步电动机；该电机还可以为三相电机，可指当电机的三相定子绕组(各相差120 度电角度)，通入三相交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路)。

在一个实施例中，控制电路包括驱动模块110、功率开关模块120、电流检测模块130及信号封锁模块140。其中，驱动模块110，用于输出驱动信号并驱动负载，使负载处于工作状态；功率开关模块120，与驱动模块110连接，用于导通或断开驱动模块110与负载连接通路；电流检测模块130，与功率开关模块 120连接，用于检测功率开关模块120输出的电流信号，并当电流信号高于预设值时，输出控制信号；信号封锁模块140，分别与驱动模块110、功率开关模块 120连接，用于接收控制信号以封锁驱动信号以使负载处于非工作状态。

上述控制电路可以驱动负载，使其处于工作状态，当处于工作状态的负载的输出电流超过预设值时，其电流检测模块130向信号封锁模块140输出控制信号，以封锁驱动模块110输出的驱动信号，使负载处于非工作状态，进而保护负载，避免负载的过流损坏，避免负载的过流损坏，上述控制电路结构简单、成本低。

在一个实施例中，电流检测模块130包括检测单元132和控制单元134，其中，检测单元132，与功率开关模块120连接，用于检测功率开关模块120输出的电流信号。

具体地，检测单元132可以为由多个电阻构成的检测单元132。在一个实施例中，检测单元132包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻 R4。其中，第一电阻R1的一端分别与功率开关管、第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的另一端接地；第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端连接；第三电阻R3的另一端、第四电阻R4的另一端分别与控制单元134连接。

可选的，检测单元132包括的电阻数量还可以为两个或三个，其能够检测负载的输出电流。

可选的，检测单元132还可以为霍尔传感器，用于检测其负载的转数，进而检测负载的输出电流。可选的，检测单元132还可以为其他能够检测电流信号的电子电路，在此，不做进一步的限定。

在一个实施例中，控制单元134，分别与检测单元132、信号封锁模块140 连接，用于接收电流信号，并当电流信号高于预设值时输出控制信号。具体地，控制单元134可包括至少一个晶体管，当电流检测单元132检测的电流信号高于预设值时，会使控制单元134内的至少一个晶体管导通，进而输出控制信号至信号封锁模块140。其中，控制信号可以为高电平信号，也可以包括高电平信号和低电平信号。

图2为一个实施例中控制电流的电路原理图。在一个实施例中，当负载为单相电机时，其功率开关模块120可包括一个功率开关管。其中，控制单元134 包括第一晶体管Q1，第一晶体管Q1的控制端与电流检测模块130连接，第一晶体管Q1的输入端分别与信号封锁模块140、电源连接，第一晶体管Q1的输出端接地。信号封锁模块140包括第一二极管D1，第一二极管D1的阴极与第一晶体管Q1的控制端连接，第一二极管D1的阳极分别与驱动模块110、功率开关管的控制端连接，其中，第一二极管D1的数量与功率开关管的数量相等。

当负载处于工作状态时，其第一二极管D1的阴极为与第一晶体管Q1的输入端连接，其中，第一晶体管Q1处于断开状态，第一二极管D1的阴极为高电平信号，由于，第一二极管D1的反向截止功能，驱动模块110输出的驱动信号不受影响。当负载输出的电流信号高于预设值，当该电流信号流过检测单元132 中的第一电阻R1时，导致第一电阻R1上出现较高的尖峰电压，尖峰电压叠加到偏置电压上，使导通第一晶体管Q1。第一晶体管Q1的输出端接地，当第一晶体管Q1导通时，第一晶体管Q1的输入端的电压也被拉低至低电平，因此，第一二极管D1阴极被拉倒为低电平。由于二极管的单向导通性，驱动模块110 输出的驱动信号被封锁，使其驱动模块110输出的驱动信号也被拉到低电平，使得功率开关模块120中的功率开关管断开(不导通)，断开了负载与驱动模块 110的连接通路，使负载处于非工作状态。

图3为一个实施例中控制电流的电路原理图。在一个实施例中，当负载为非单相电机时，功率开关模块120可包括多个功率开关管，多个功率开关管构成半桥电路。其中，信号封锁模块140包括第一二极管D1，第一二极管D1的阴极与第一晶体管Q1的控制端连接，第一二极管D1的阳极分别与驱动模块 110、功率开关管的控制端连接，其中，第一二极管D1的数量与功率开关管的数量相等。当负载为三相电机时，其功率开关管的数量与第一二极管D1的数量相等，可以均为3个，当负载为电源时，其功率开关管的数量与第一二极管D1 的数量相等，可以均为2个。可以根据负载的需要，来设定功率开关管和第一二极管D1的数量。

当负载输出的电流信号高于预设值，当该电流信号流过检测单元132中的第一电阻R1时，导致第一电阻R1上出现较高的尖峰电压，尖峰电压叠加到偏置电压上，使导通第一晶体管Q1。第一晶体管Q1的输出端接地，当第一晶体管Q1导通时，第一晶体管Q1的输入端的电压也被拉低至低电平，因此，第一二极管D1阴极被拉倒为低电平。由于二极管的单向导通性，驱动模块110输出的驱动信号被封锁，使其驱动模块110输出的驱动信号也被拉到低电平，使得功率开关模块120中的功率开关管断开(不导通)，断开了负载与驱动模块110 的连接通路，使负载处于非工作状态。

在一个实施例中，第一晶体管Q1为NPN型三极管。需要说明的是，当第一晶体管Q1为NPN型三极管时，其第一晶体管Q1控制端为NPN型三极管的基级，第一晶体管Q1输入端为NPN型三极管的集电极，第一晶体管Q1输出端为NPN型三极管的发射极。

可选的，第一晶体管Q1还可以为MOS管，或为PNP型三极管。当第一晶体管Q1为不同类型的开关管时，其对应的控制端、输入端、输出端均做适应性变化，使其当负载处于正常运行状态时，其第一晶体管Q1断开，当负载的输出电流高于预设值时，使其第一晶体管Q1导通。

图4为一个实施例中控制电流的电路原理图。在一个实施例中，当负载为非单相电机时，功率开关模块120包括多个功率开关管，多个功率开关管构成包括上半桥电路和下班桥电路的全桥电路。控制单元134包括第二晶体管Q2、第三晶体管Q3。其中，第二晶体管Q2的控制端与检测单元132连接，第二晶体管Q2的输入端分别与电源、信号封锁模块140、第三晶体管Q3的控制端连接；第三晶体管Q3的输入端与电源连接，第三晶体管Q3的输出端与信号封锁模块140、第二晶体管Q2的输出端连接。

信号封锁模块140包括第二二极管D2和第三二极管D3；其中，第二二极管D2的阴极分别与第二晶体管Q2的输入端、第三晶体管Q3的控制端连接，第二二极管D2的阳极分别与驱动模块110、上半桥电路中功率开关管的控制端连接；第三二极管D3的阳极与第三晶体管Q3的输出端连接，第二二极管D2 的阴极分别与驱动模块110、下半桥电路中功率开关管的控制端连接。其中，第二二极管D2的数量与上半桥电路中功率开关管的数量相等，第三二极管D3的数量与下半桥电路中功率开关管的数量相等。

例如，当负载为三相电机时，其第二二极管D2的数量与上半桥电路中功率开关管的数量均为3个，第二二极管D2的数量与下半桥电路中功率开关管的数量均为3个。当负载为电源时，其第二二极管D2的数量与上半桥电路中功率开关管的数量均为2个，第二二极管D2的数量与下半桥电路中功率开关管的数量均为2个.

当负载正常运行时，其第二二极管D2的阴极被拉至高电平，第三二极管 D3的阳极被拉至低电平，由于二极管的反向截止功能，驱动模块110输出的六路驱动信号(PWM信号)不受影响。其中，与第二二极管D2阳极连接的三路驱动信号为上半桥电路的驱动信号，与第三二极管D3阴极连接的三路驱动信号为下半桥电路的驱动信号。同时，第二晶体管Q2、第三晶体管Q3处于断开状态(不导通)，当第二晶体管Q2、第三晶体管Q3导通时，其对应输出的状态将会反转。

当负载输出的电流信号高于预设值时，该电流信号流过检测单元132中的第一电阻R1时，导致第一电阻R1上出现较高的尖峰电压，尖峰电压叠加到偏置电压上，使导通第二晶体管Q2。第二晶体管Q2的输出端接地，当第二晶体管Q2导通时，第二晶体管Q2的输入端的电压也被拉低至低电平，因此，第二二极管D2阴极被拉倒为低电平。由于二极管的单向导通性，驱动模块110输出的三路上半桥驱动信号被封锁，使其驱动模块110输出的三路上半桥驱动信号也被拉到低电平，使得功率开关模块120中的上半桥电路中的功率开关管断开(不导通)，断开了负载与驱动模块110的连接通路。同时，当第二晶体管Q2 导通时，也会使得第三晶体管Q3导通。与第三晶体管Q3连接的第三二极管D3 的阳极被拉至高电平，使得驱动模块110输出的三路下半桥的驱动信号均被全被置高，使得下半桥电路中的功率开关管导通，进而使得三相电机对应的U、V、 W三相线短接、刹车，使电机处于非工作状态。

在一个实施例中，第二晶体管Q2为NPN型三极管，第三晶体管Q3为PNP 型三极管。需要说明的是，当第二晶体管Q2为NPN型三极管时，其第二晶体管Q2控制端为NPN型三极管的基级，第二晶体管Q2输入端为NPN型三极管的集电极，第二晶体管Q2输出端为NPN型三极管的发射极。当第三晶体管Q3 为PNP型三极管时，其第三晶体管Q3控制端为NPN型三极管的基级，第三晶体管Q3输入端为NPN型三极管的发射极，第二晶体管Q2输出端为NPN型三极管的发射极。

可选的，第一晶体管Q1还可以为MOS管，或为PNP型三极管。当第一晶体管Q1为不同类型的开关管时，其对应的控制端、输入端、输出端均做适应性变化，使其当负载处于正常运行状态时，其第一晶体管Q1断开，当负载的输出电流高于预设值时，使其第一晶体管Q1导通。

上述控制电路，通过晶体管、二极管就可实现对驱动信号进行封锁的效果，其低成本、反应速度快、增加了电路可靠性。

在一个实施例中，电流检测模块130还包括第四二极管D4；其中，第四二极管D4的阴极与检测单元132连接，第四二极管D4的阳极与控制单元134连接。具体地，第四二极管D4为稳压二极管。

当负载输出的电流信号高于预设值时，其对应的电压可以击穿第四二极管 D4，并导通与第四二极管D4连接的晶体管。其中，与第四二极管D4连接的晶体管为NPN三极管。当NPN三极管导通时，其PN结随温度负向变化，而第四二极管D4PN结随温度正向变化，两个变化方向相反，可以抑制温度对系统的影响，通过稳压管对NPN三极管的PN结电压的温度补偿，系统精度更高。

本申请还提供一种电子设备，还包括上述任一实施例中的控制电路。当电子设备包括上述任一实施例的控制电路时，可以控制该电子设备中的电机，以使电机出现异常时，能够快速、有效的将电机刹车，使其处于非工作状态，可以节约电子设备的成本，简化电子设备的电子电路的设计结构。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种控制电路，其特征在于，用于控制负载的工作状态，包括：

驱动模块，用于输出驱动信号并驱动所述负载，使所述负载处于工作状态；

功率开关模块，与驱动模块连接，用于导通或断开所述驱动模块与负载连接通路；

电流检测模块，与所述功率开关模块连接，用于检测所述功率开关模块输出的电流信号，并当所述电流信号高于预设值时，输出控制信号；

信号封锁模块，分别与所述驱动模块、功率开关模块连接，用于接收所述控制信号以封锁所述驱动信号以使所述负载处于非工作状态。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电流检测模块包括：

检测单元，与所述功率开关模块连接，用于检测所述功率开关模块输出的电流信号；

控制单元，分别与所述检测单元、信号封锁模块连接，用于接收所述电流信号，并当所述电流信号高于预设值时输出控制信号。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述检测单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中，

所述第一电阻的一端分别与所述功率开关管、第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接地；

所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端、第四电阻的一端连接；

所述第三电阻的另一端、第四电阻的另一端分别与所述控制单元连接。

4.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述功率开关模块包括一个或多个功率开关管，多个所述功率开关管构成半桥电路；

所述控制单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的控制端与所述电流检测模块连接，所述第一晶体管的输入端分别与所述信号封锁模块、电源连接，所述第一晶体管的输出端接地。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述信号封锁模块包括第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一晶体管的控制端连接，所述第一二极管的阳极分别与所述驱动模块、功率开关管的控制端连接，其中，所述第一二极管的数量与所述功率开关管的数量相等。

6.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述功率开关模块包括多个功率开关管，多个所述功率开关管构成包括上半桥电路和下班桥电路的全桥电路；

所述控制单元包括第二晶体管、第三晶体管；其中，

所述第二晶体管的控制端与所述检测单元连接，所述第二晶体管的输入端分别与电源、所述信号封锁模块、第三晶体管的控制端连接，所述第二晶体管的输出端接地；

所述第三晶体管的输入端与所述电源连接，所述第三晶体管的输出端与所述信号封锁模块、第二晶体管的输出端连接。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述信号封锁模块包括第二二极管和第三二极管；其中，

所述第二二极管的阴极分别与所述第二晶体管的输入端、第三晶体管的控制端连接，所述第二二极管的阳极分别与所述驱动模块、上半桥电路中所述功率开关管的控制端连接；

所述第三二极管的阳极与所述第三晶体管的输出端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述驱动模块、下半桥电路中所述功率开关管的控制端连接，所述第二二极管的数量与上半桥电路中所述功率开关管的数量相等，所述第三二极管的数量与下半桥电路中所述功率开关管的数量相等。

8.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述电流检测模块还包括第四二极管；其中，所述第四二极管的阴极与所述检测单元连接，所述第四二极管的阳极与所述控制单元连接。

9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述第四二极管为稳压二极管。

10.一种电子设备，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述控制电路。