CN211670631U - 一种基于高速相机标准接口的电源保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于高速相机标准接口的电源保护系统，涉及紧急电路保护装置技术领域。包括理想二极管单元、MOS、精密电阻、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻和防浪涌芯片。本实用新型设置理想二极管，防止电源反接；设置防浪涌芯片，在系统前端输入一个较大的电压时，经过芯片外界电阻的设定，可以有效的将钳制电压控制的正常范围内，在系统后端的设备因为异常导致短路，使得系统整体电流偏大时，可以通过对电阻的设定来切断电源的供给，进而保护整个系统。

Description

一种基于高速相机标准接口的电源保护系统

技术领域

本实用新型涉及紧急电路保护装置技术领域，尤其涉及一种基于高速相机标准接口的电源保护系统。

背景技术

高速工业相机包括ARM、FPGA等核心处理芯片，通常用于安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统。

高速工业相机里的ARM、FPGA等核心处理芯片包括用于供电的对外接口。由于高速工业相机的工作环境和工作方式较为复杂，要想保证高速工业相机的高可靠性，需要一个稳定可靠的电源供电保护系统。

现有技术中，通常在ARM、FPGA的电源接口处串联一颗耐大电流的二极管或保险丝以防止系统电源反接，并在电流过大时切断系统电源，保护系统。此种方式不适应于系统整体功耗比较高的时候。高速工业相机的电源二极管压降在 0.3V-1.0V左右，系统的电流正常在3A-7A。高速工业相机长时间工作后设备发热严重，二极管在温度的高的时候，两端压降越大，接近标称值的最大值，耐受电流会变得差。同时，系统只要在工作状态，二极管会一直处于发热状态，比较容易使得二极管进入死循环的状况。严重影响高速工业相机的使用寿命。

此外，高速工业相机还面临浪涌的困扰。

公开号为CN208782470U的中国实用新型“一种PCBA的浪涌保护电路”提供了一种PCBA的浪涌保护电路，包括：第一二极管的阳极和第三二极管的阴极连接，第一二极管的阴极和第二二极管的阴极连接，第二二极管的阳极和第四二极管的阴极连接，第三二极管的阳极和第四二极管的阳极连接；浪涌保护元件的第一端和第一二极管的阳极连接，第二端分别与第二二极管的阳极和开关的第一端连接，开关的第二端和保持线圈的第一端连接；保持线圈的第二端和第三二极管的阳极连接；第二二极管的阴极与启动线圈的第一端连接，启动线圈的第二端与第三二极管的阳极连接；浪涌保护元件和第一二极管的连接节点作为第一电源接口；开关和保持线圈的连接节点作为第二电源接口。该浪涌保护电路具有很高的抗浪涌能力。

公开号为CN109274083A的中国发明“一种POE接口浪涌保护电路”提供了一种POE接口浪涌保护电路，包括：输入电源、高压电容(Y)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、PSE芯片、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管D3、半导体放电管(S1)和TVS管(D4)。此发明实现了能够有效的保护PSE供电芯片不易损坏，实现成本低。

上述两件专利未涉及到高速工业相机电源接口保护系统的改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种防浪涌防反接的基于高速相机标准接口的电源保护系统。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案为：

一种基于高速相机标准接口的电源保护系统。包括理想二极管单元、 MOS、精密电阻、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻和防浪涌芯片；

所述理想二极管单元的输入端与第一电源相连，所述理想二极管单元的输出端与MOS相连，所述理想二极管单元的输入端与输出端之间的阻抗不大于15毫欧姆，所述理想二极管单元的输出端经第一分压电阻与所述防浪涌芯片的OV脚连接，所述第二分压电阻的阳极端和所述第一分压电阻相连，所述第二分压电阻的阴极端和所述第三分压电阻相连，所述第三分压电阻一端与所述防浪涌芯片的UV脚相连，所述第三分压电阻的另一端接地，所述 MOS阴极端与所述精密电阻相连，所述精密电阻的阴极端和第二电源相连，所述防浪涌芯片分别和所述MOS与所述精密电阻相连，所述防浪涌芯片的FB 脚经第四分压电阻与第二电源相连，所述防浪涌芯片的FB脚还经第五分压电阻接地。

进一步地，还包括第一单相稳压管、第二单相稳压管和电阻，第一电源的输出端经第一单相稳压管和第二单相稳压管后与电阻连接，所述电阻还与理想二极管连接，所述电阻接地。

进一步地，还包括第三单相稳压管，所述第三单相稳压管一端与所述理想二极管的输出端连接，所述第三单相稳压管的另一端接地。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型设置理想二极管，防止电源反接；

2.本实用新型设置防浪涌芯片，在系统前端输入一个较大的电压时，经过芯片外界电阻的设定，可以有效的将钳制电压控制的正常范围内，在系统后端的设备因为异常导致短路，使得系统整体电流偏大时，可以通过对电阻的设定来切断电源的供给，进而保护整个系统；

3.本实用新型是硬件控制，更符合工业使用场景，且可靠度高、成本低，同时也方便设备的维护；

4.本实用新型理想二极管可以耐受大电流且导通电电阻很小，功耗小，避免因发热进入死循环。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型电路图之一示意图；

图2为本实用新型流程示意图；

图3为本实用新型电路图之二示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例：

如图1-3所示为一种基于高速相机标准接口的电源保护系统，包括理想二极管单元、MOS、精密电阻、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻和防浪涌芯片；

理想二极管单元的输入端与第一电源相连，理想二极管单元的输出端与MOS 相连，理想二极管单元的输入端与输出端之间的阻抗不大于15毫欧姆，理想二极管单元的输出端经第一分压电阻与防浪涌芯片的OV脚连接，第二分压电阻的阳极端和第一分压电阻相连，第二分压电阻的阴极端和第三分压电阻相连，第三分压电阻一端与防浪涌芯片的UV脚相连，第三分压电阻的另一端接地，MOS阴极端与精密电阻相连，精密电阻的阴极端和第二电源相连，防浪涌芯片分别和 MOS与精密电阻相连，防浪涌芯片的FB脚经第四分压电阻与第二电源相连，防浪涌芯片的FB脚还经第五分压电阻接地。

还包括第一单相稳压管、第二单相稳压管和电阻，第一电源的输出端经第一单相稳压管和第二单相稳压管后与电阻连接，电阻还与理想二极管连接，电阻接地。

还包括第三单相稳压管，第三单相稳压管一端与理想二极管的输出端连接，第三单相稳压管的另一端接地。

第一电源由外部提供的电源模块转换而来，通常是市电的220V转12V/24V。

理想二极管部分是一种芯片或者二极管，电源进入和输出之间的阻抗不大于 15毫欧姆，通常是几个或者十几个毫欧姆。

理想二极管U7608为LTC4376HD芯片，内部结构是一个15毫欧的N通道 MOSFET，单向电流导通。在系统电流为7A的时候，损失的功耗最大值是0.1W，远远小于普通的二极管功耗。

防浪涌芯片U7601为LT4363HDE芯片，用于钳位输出的电压以及钳制系统的最大允许工作电流。

第一单相稳压管D7608和第二单相稳压管D7606组成双向稳压管。

第三单相稳压管D7609的工作原理是电压超过额定值，稳压管两端导通使得电流迅速流向系统的参考地。

U7601芯片的周边线路中，R7628作用为限制系统电流的匹配电阻，R7601 和R7602的组合可以钳制并限制输出电压的大小。Q7601的作用配合芯片用于系统电压的开关。

当外部第一电源接入后，正常情况下通过理想二极管U7608，经过MOS开关流过精密电阻最后达到第二电源。当第一电源的正负极接反，由于理想二极管是单向的，即电流方向只能第一电源流入向第二电源方向流出。所以系统的电流无法产生逆向，即电流不会发生从第二电源流入，从第一电源流出。同时，第一单相稳压管D7608、第二单相稳压管D7606和电阻的存在，有效的限制了反接时产生大电流，从而保护了外部第一电源。

当系统接入的电源产生浪涌时，经过理想二极管。第三单相稳压管D7609 会进行第一次保护，从而钳制了电压。如果第三单相稳压管D7609因失效没有起到钳制电压的作用时候，电压经过防浪涌芯片U7601，由于第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻的分压，此时会触发OV的功能，配合第四分压电阻和第五分压电阻产生的分压反馈，第二电源会立刻钳制在所设定的值，从而保护第二电源，避免进入异常电压范围。当接入电源电压过低时，此时会触发UV功能， MOS会立刻关闭，从而达到切断第二的目的。当系统的电流过大时，系统会监测精密电阻两端电压，从而通过MOS来切断第二电源。

运行步骤：

S1、系统接入标准电源，电源是系统工作的必要条件；

S2、理想二极管判定电压方向，可以有效方式工作人在不小心将系统的电源正负极接反，可以简单的保护措施。

S3、防浪涌芯片经过对输入电压的稳压以及电流钳制；所谓稳压体现在即使前端输入一个较大的电压，但是经过芯片外界电阻的设定，可以有效的将钳制电压控制的正常范围内；如果系统后端的设备因为异常导致短路，使得系统整体电流偏大，可以通过对电阻的设定来切断电源的供给。

S4、系统正常工作；

S5、系统停止工作，保护系统进入异常工作范围。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于高速相机标准接口的电源保护系统，其特征在于：包括理想二极管单元、MOS、精密电阻、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻和防浪涌芯片；

所述理想二极管单元的输入端与第一电源相连，所述理想二极管单元的输出端与MOS相连，所述理想二极管单元的输入端与输出端之间的阻抗不大于15毫欧姆，所述理想二极管单元的输出端经第一分压电阻与所述防浪涌芯片的OV脚连接，所述第二分压电阻的阳极端和所述第一分压电阻相连，所述第二分压电阻的阴极端和所述第三分压电阻相连，所述第三分压电阻一端与所述防浪涌芯片的UV脚相连，所述第三分压电阻的另一端接地，所述MOS阴极端与所述精密电阻相连，所述精密电阻的阴极端和第二电源相连，所述防浪涌芯片分别和所述MOS与所述精密电阻相连，所述防浪涌芯片的FB脚经第四分压电阻与第二电源相连，所述防浪涌芯片的FB脚还经第五分压电阻接地。

2.根据权利要求1所述的一种基于高速相机标准接口的电源保护系统，其特征在于：还包括第一单相稳压管、第二单相稳压管和电阻，第一电源的输出端经第一单相稳压管和第二单相稳压管后与电阻连接，所述电阻还与理想二极管连接，所述电阻接地。

3.根据权利要求2所述的一种基于高速相机标准接口的电源保护系统，其特征在于：还包括第三单相稳压管，所述第三单相稳压管一端与所述理想二极管的输出端连接，所述第三单相稳压管的另一端接地。

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