CN211744030U - Dc输出保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种DC输出保护装置，包括：主控模块、DC输入模块、DC保护模块、DC输出模块，所述DC输入模块、所述DC保护模块、所述DC输出模块依次连接，所述主控模块连接所述DC保护模块。本实用新型能够在DC输出端存在短路或者过流问题时迅速断开输出端，从而避免DC电源内部电路损坏。

Description

DC输出保护装置

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其是涉及一种DC输出保护装置。

背景技术

DC即直流电源，其有正、负两个电极，正极的电位高，负极的电位低，当两个电极与电路连通后，能够使电路两端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流。直流电源是一种能量转换装置，它把其他形式的能量转换为电能供给电路，以维持电流的稳恒流动。

随着科技的进步以及电源技术的发展，几乎所有的电子电路都需要稳定的直流电源。目前，在具体应用中，DC输出容易因为短路或者过流等问题，导致DC电路损坏。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种 DC输出保护装置，能够在DC输出端存在短路或者过流问题时迅速断开输出端，从而避免 DC内部电路损坏。

本实用新型的一个实施例提供了一种DC输出保护装置：包括：主控模块、DC输入模块、 DC保护模块、DC输出模块，所述DC输入模块、所述DC保护模块、所述DC输出模块依次连接，所述主控模块连接所述DC保护模块。

本实用新型实施例的DC输出保护装置至少具有如下有益效果：能够在DC输出端存在短路或者过流问题时迅速断开输出端，从而避免DC电源内部电路损坏。

根据本实用新型的另一些实施例的DC输出保护装置，所述DC保护模块包括：采样电路、控制电路，所述采样电路与所述控制电路连接，所述采样电路、所述控制电路均与所述主控模块连接。

本实施例能够对本实用新型中的DC保护模块设计有清晰的认识，对所要实现的功能也进行了分块式处理。

根据本实用新型的另一些实施例的DC输出保护装置，所述采样电路包括电压采样电路和电流采样电路。

本实施例能够实现对采样电路的具体设计，以便为后续的具体设计提供参考。

根据本实用新型的另一些实施例的DC输出保护装置，所述电压采样电路包括前端电压采样和后端电压采样电路。

本实施例能够实现通过在DC输出保护装置的前端和后端分别设置电压采样电路的方式，更加精准的判断DC输出模块端是否有电压进入。

根据本实用新型的另一些实施例的DC输出保护装置，所述前端电压采样电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容，所述第一电阻第一端连接所述DC输入模块正极，所述第一电阻第二端、第二电阻第一端、第一电容第一端均与所述主控模块连接，所述第二电阻第二端、所述第一电容第二端均与所述DC输入模块负极连接。本实施例能够实现对DC保护电压输入端的电压检测，判断是否有DC电源输出的条件，防止DC输入端欠电压输出对DC电源造成亏电损坏。

根据本实用新型的另一些实施例的DC输出保护装置，所述后端电压采样电路包括：第三电阻、第四电阻、第二电容，所述第三电阻第一端连接所述DC输出模块正极，所述第三电阻第二端分别与所述第四电阻第一端、所述第二电容第一端连接和所述主控模块连接，所述第四电阻第二端、所述第二电容第二端均与所述DC输入模块负极连接。

本实施例能够实现实时采样DC输出模块的电压，以便判断DC输出端是否有电压输入，如果有电压输入并且有异常，则控制上述开关控制电路执行关断动作，以便保护DC电源电路，起到过压保护的作用。

根据本实用新型的另一些实施例的DC输出保护装置，所述电流采样电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻，所述第五电阻第一端、所述第七电阻第一端均与所述DC输入模块连接，所述第五电阻第二端分别与所述DC输出模块和所述第六电阻第一端连接，所述第七电阻第二端、所述第六电阻第二端均与所述主控模块连接。

本实施例能够实现实时采样电流，以便判断DC输出端是否有电压输入，如果有电压输入并且有异常，则控制上述开关控制电路执行关断动作，以便保护DC电源电路，起到过流保护的作用。根据本实用新型的另一些实施例的DC输出保护装置，所述控制电路包括：所述控制电路包括：第一控制子电路和第二控制子电路，所述第一控制子电路连接所述第二控制子电路，所述第一控制子电路分别与所述前端电压采样电路和所述主控模块连接，所述第二控制子电路分别与所述后端电压采样电路和所述主控模块连接。

本实施例通过两路控制电路的设计，可以更好的起到防止电压反灌或者防止DC输出端短路的作用。

根据本实用新型的另一些实施例的DC输出保护装置，所述第一控制子电路包括：第一开关管、第一三极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻，所述第一开关管第二端分别与所述DC输入模块正极和所述第九电阻第一端连接，所述第一开关管第三端分别与所述第九电阻第二端和所述第十电阻第一端连接，所述第十电阻第二端连接所述第一三极管集电极，所述第一三极管基极分别与所述第七电阻第一端和所述第八电阻第一端连接，所述第七电阻第二端连接所述主控模块，所述第八电阻第二端分别与所述第一三极管发射极和所述前端电压采样电路连接。

本实施例能够起到及时接收主控模块信号，并且在有电压或电流异常时及时关断电路的作用。

根据本实用新型的另一些实施例的DC输出保护装置，所述第二控制子电路包括：第二开关管、第二三极管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻，所述第二开关管第一端连接所述第一控制子电路，所述第二开关管第二端分别与所述DC输出模块和所述第十三电阻第一端，所述第十三电阻二端连接所述第十四电阻第一端，所述第十四电阻连接所述第二三极管集电极，所述第二三极管基极连接分别与所述第十一电阻第一端和所述第十二电阻第一端连接，所述第二三极管发射极连接所述第十二电阻第二端，所述第十一电阻第二端连接所述主控模块。

本实施例能够很好地通过电路本身特性，防止DC输出端有输入电压时产生的反向电压对电路的破坏。

附图说明

图1是本实用新型实施例中DC输出保护装置的一具体实施例模块框图；

图2是本实用新型实施例中DC输出保护装置的另一具体实施例模块框图；

图3是本实用新型实施例中DC输出保护装置的一具体实施例电路原理图；

图4是本实用新型实施例中DC输出保护装置的另一具体实施例电路原理图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本实用新型的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。

在本实用新型实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本实用新型的一实施例中，参照图1，示出了本实用新型实施例中DC输出保护装置的一具体实施例模块框图。具体的，主控模块、DC输入模块、DC保护模块、DC输出模块，其中，DC输入模块、DC保护模块、DC输出模块依次连接，上述主控模块连接DC保护模块。

本实施例能够实现主控模块对DC输出保护模块的实时监测和控制，以便于及时接收DC 输出保护模块发送来的信号，及时控制DC保护模块。

在本实用新型的另一实施例中，参照图2，示出了本实用新型实施例中DC输出保护装置的另一具体实施例模块框图。具体的，DC保护模块包括采样电路、控制电路，其中采样电路与控制电路连接，采样电路、控制电路均与上述主控模块连接。

本实施例能够实现模块单元化，从而使模块更易于维护和故障定位，也提高了模块的可扩展性和应用的广泛性，本实施例中模块中各个单元都可以根据实际应用场景替换成相同功能的单元，提高本实用新型的实用性。

在本实用新型的另一实施例中，上述采样电路包括电压采样电路和电流采样电路，上述电压采样电路包括前端电压采样和后端电压采样电路。参照图3，示出了本实用新型实施例中DC输出保护装置的一具体实施例电路原理图。

具体的，前端电压采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1，其中第一电阻R1第一端连接DC输入模块10正极，第一电阻R1第二端、第二电阻R2第一端、第一电容C1第一端均与主控模块30连接，第二电阻R2第二端、第一电容C1第二端均与DC输入模块10负极连接。

具体的，其中，前端电压采样电路为输入电压采样单元，用于DC输入模块10的电压采样，更为具体的为，上述主控模块30的Vdc1_D端口与第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1组成的输入电压采样单元连接，用于检测DC输出保护装置DC输入模块10的电压，判断是否满足DC输出条件，防止DC电源输出端欠电压输出而对储能电池造成亏电损坏。

具体的，后端电压采样电路包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2，其中，第三电阻R3第一端连接DC输出模块20正极，第三电阻R3第二端分别与第四电阻R4第一端、第二电容C2第一端连接和主控模块30连接，第四电阻R4第二端、第二电容C2第二端均与 DC输入模块10负极连接。

具体的，上述后端电压采样电路为输出电压采样单元，上述主控模块30的Vdc2_D端口与输出电压采样单元连接用于检测DC输出模块20的电压。

具体的，控制电路包括第一控制子电路和第二控制子电路，其中第一控制子电路连接第二控制子电路，第一控制子电路分别与上述前端电压采样电路和上述主控模块连接，第二控制子电路分别与上述后端电压采样电路和上述主控模块连接。

具体的，上述第一控制子电路包括：第一开关管M1、第一三极管Q1、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10，第一开关管M1第二端分别与DC输入模块10 正极和第九电阻R9第一端连接，第一开关管M1第三端分别与第九电阻R9第二端和第十电阻R10第一端连接，第十电阻R10第二端连接第一三极管Q1集电极，第一三极管Q1基极分别与第七电阻R7第一端和第八电阻R8第一端连接，第七电阻R7第二端连接主控模块30，第八电阻R8第二端分别与第一三极管Q1发射极和上述前端电压采样电路连接。

具体的，上述第一控制子电路起到开关作用，通过接收上述主控模块30的开启或者关闭信号之后进行相应的导通或者截止判断，以便使整个电路能够正常工作或者有异常时能够及时关断电路，防止整个电路损坏。

具体的，上述第二控制子电路包括：第二开关管M2、第二三极管Q2、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14，其中，第二开关管M2第一端连接上述第一控制子电路，第二开关管M2第二端分别与DC输出模块20和第十三电阻R13第一端，第十三电阻R13第二端连接第十四电阻R14第一端，第十四电阻R14连接第二三极管Q2集电极，第二三极管Q2基极连接分别与第十一电阻R11第一端和第十二电阻R12第一端连接，第二三极管Q2发射极连接第十二电阻R12第二端，第十一电阻R11第二端连接上述主控模块30。

具体的，上述第二控制子电路能够在DC输出模块端有电压输入时进行反向截止，保障整个电路能够正常运行，本实施例中在第二控制子电路中选用第二开关管M2的原因是第二开关管M2在电压较高时功耗小，并且能够起到本实施例要达到的防止短路或者电压反灌的作用。

具体的，上述电流采样电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，其中，第五电阻R5第一端、第七电阻R7第一端均与DC输入模块10连接，第五电阻R5第二端分别与 DC输出模块20和第六电阻R6第一端连接，第七电阻R7第二端、第六电阻R6第二端均与主控模块30连接。

具体的，本实施例中的电流采样电路利用差分采样，可以同时采集DC输入端10和DC 输出端20的电流，更为具体的，在整体电路正常工作的情况下，可以通过本实施例中电流采样电路，采集第五电阻R5两端电流值从而判断DC输入端10和DC输出端20的电流值，通过第五电阻R5第一端电流值和第二端电流值的差值，可以判断在DC输出端20是否有电压输入，其中电压输入包括用户误操作进行的正反极反接或者其他能够引起DC输出端20 有反灌电压的情况。

本实用新型另一实施例，在本实施例中，对上述电流采样电路进行可替代设计，参照图 4，包括第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容C3，其中，第五电阻R5第一端、第六电阻R6第一端均与DC输出模块20负极连接，第五电阻R5第二端连接第三电容C3第一端，第三电容C3第二端、第六电阻R6第二端均与DC输入模块10负极连接，第三电容C3第一端、第五电阻R5第二端均与主控模块30连接。

具体的，本实施例中电流采样电路为输出电流采样电路，采用积分电流采样方式，上述主控模块30的Idc1_D端口与输出电流采样电路连接，用于检测DC输出模块端的电流，如 DC输出模块端有异常电流，则通过主控模块30通过管脚DC1_CTL1和DC1_CTL2管脚控制上述控制电路关断DC保护模块，防止DC输出端有短路或者过流情况的发生，所以能够很好的保护DC电源电路。

具体的，在上述控制电路截止的状态下，主控模块30的Vdc2_D端口首先检测DC输出模块的电压，判断DC输出端有无外部电压输入，防止用户将外部电压接入造成DC输出端电压反灌输入或过电压而击穿损坏DC电源端电路，从而起到DC输出端过压保护的作用。

更为具体的，正常工作情况下，主控模块30的Vdc2_D管脚通过上述第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2组成的后端电压采样电路进行电压采样，当上述主控模块30判断所采样的电压是正常范围内的电压，则通过主控模块30的DC1_CTL1管脚控制第一三极管 Q1导通，同时因为第一开关管M1受控于第一三极管Q1，此时，第一开关管M1也导通，此时因为第二开关管M2为截止状态，所以通过第二开关管M2体内二极管使DC输入模块和DC输出模块之间导通正常工作。

更为具体的，在DC输出端有外部电压输入时，主控模块30通过Vdc2_D管脚通过上述第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2组成的后端电压采样电路进行电压采样，同时通过上述主控模块30的Idc2_D管脚通过第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容C3组成的上述电流采样电路进行电流采样，当判断外部输入电压或者电流超过了设定阈值，则通过主控模块30的DC1_CTL1和DC1_CTL2管脚控制上述控制电路关断DC保护模块，防止DC输出端有短路或者过流情况的发生，所以能够很好的保护DC电源电路。

更为具体的，其中，第十电阻R10为第一三极管Q1的驱动电阻，第十四电阻R14为第二三极管Q2的驱动电阻，第一开关管M1受控于第一三极管Q1，第二开关管M2受控于第二三极管Q2，可以理解的，第一开关管M1和第二开关管M2都为N沟道开关管，第九电阻R9为第一开关管M1的下拉电阻，第十三电阻R13为第二开关管M2的下拉电阻，当第一三极管Q1导通时，第一开关管M1导通，当第二三极管Q2导通时，同样第二开关管M2 也为导通状态。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种DC输出保护装置，其特征在于，包括：主控模块、DC输入模块、DC保护模块、DC输出模块，所述DC输入模块、所述DC保护模块、所述DC输出模块依次连接，所述主控模块连接所述DC保护模块。

2.根据权利要求1所述的一种DC输出保护装置，其特征在于，所述DC保护模块包括：

采样电路、控制电路，所述采样电路与所述控制电路连接，所述采样电路、所述控制电路均与所述主控模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种DC输出保护装置，其特征在于，所述采样电路包括电压采样电路和电流采样电路。

4.根据权利要求3所述的一种DC输出保护装置，其特征在于，所述电压采样电路包括前端电压采样和后端电压采样电路。

5.根据权利要求4所述的一种DC输出保护装置，其特征在于，所述前端电压采样电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容，所述第一电阻第一端连接所述DC输入模块正极，所述第一电阻第二端、第二电阻第一端、第一电容第一端均与所述主控模块连接，所述第二电阻第二端、所述第一电容第二端均与所述DC输入模块负极连接。

6.根据权利要求4所述的一种DC输出保护装置，其特征在于，所述后端电压采样电路包括：第三电阻、第四电阻、第二电容，所述第三电阻第一端连接所述DC输出模块正极，所述第三电阻第二端分别与所述第四电阻第一端、所述第二电容第一端连接和所述主控模块连接，所述第四电阻第二端、所述第二电容第二端均与所述DC输入模块负极连接。

7.根据权利要求3所述的一种DC输出保护装置，其特征在于，所述电流采样电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻，所述第五电阻第一端、所述第七电阻第一端均与所述DC输入模块连接，所述第五电阻第二端分别与所述DC输出模块和所述第六电阻第一端连接，所述第七电阻第二端、所述第六电阻第二端均与所述主控模块连接。

8.根据权利要求4所述的一种DC输出保护装置，其特征在于，所述控制电路包括：第一控制子电路和第二控制子电路，所述第一控制子电路连接所述第二控制子电路，所述第一控制子电路分别与所述前端电压采样电路和所述主控模块连接，所述第二控制子电路分别与所述后端电压采样电路和所述主控模块连接。

9.根据权利要求8所述的一种DC输出保护装置，其特征在于，所述第一控制子电路包括：

第一开关管、第一三极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻，

所述第一开关管第二端分别与所述DC输入模块正极和所述第九电阻第一端连接，所述第一开关管第三端分别与所述第九电阻第二端和所述第十电阻第一端连接，所述第十电阻第二端连接所述第一三极管集电极，所述第一三极管基极分别与所述第七电阻第一端和所述第八电阻第一端连接，所述第七电阻第二端连接所述主控模块，所述第八电阻第二端分别与所述第一三极管发射极和所述前端电压采样电路连接。

10.根据权利要求8所述的一种DC输出保护装置，其特征在于，所述第二控制子电路包括：第二开关管、第二三极管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻，所述第二开关管第一端连接所述第一控制子电路，所述第二开关管第二端分别与所述DC输出模块和所述第十三电阻第一端，所述第十三电阻二端连接所述第十四电阻第一端，所述第十四电阻连接所述第二三极管集电极，所述第二三极管基极连接分别与所述第十一电阻第一端和所述第十二电阻第一端连接，所述第二三极管发射极连接所述第十二电阻第二端，所述第十一电阻第二端连接所述主控模块。

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