CN213056767U - 一种具有过载保护功能的充电桩 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种具有过载保护功能的充电桩，主要解决现有充电桩在对汽车充电时出现过载现象导致充电故障及安全隐患的问题。该充电桩包括充电桩电源控制输出回路，还包括保护控制电路，用于过载保护的逻辑控制；电压检测电路，用于检测接入负载时充电桩电源控制输出回路的负载电压；电流检测电路，用于检测接入负载时充电桩电源控制输出回路的负载电流；延时电路，给保护控制电路提供延时时序控制；负载检测电路：对接入的负载进行通断路检测。本实用新型通过保护控制电路控制可控硅导通，利用延时电路的延时时序控制充电桩电源控制输出回路断开，对充电桩的使用起到安全保护作用，保证用电安全，避免造成人身伤害事故或者对汽车造成损坏。

Description

一种具有过载保护功能的充电桩
技术领域
本实用新型涉及充电桩技术领域，具体地说，是涉及一种具有过载保护功能的充电桩。
背景技术
为了适应环保、节能的要求，各式各样的电动车被投入市场，诸如：蓄电池电动汽车、电瓶车、滑板电瓶车、单轮电动车等。因此，当今社会对在不同的地点进行电动车充电的需求急剧上升，在此背景下，充电桩应运而生。
随着快充电源充电技术的迅猛发展，对充电桩电源的需求也逐渐趋于多样化，充电桩效率也不断突破极限，基于各种类型充电桩充电电路，在充电时，充电桩需要将外部交流电转换为直流电，当产生外部故障时，充电桩电源输出功率过载会导致充电故障及安全隐患，因此，充电桩充电电源转换过载保护必不可少。因此，提供一种结构合理、使用方便、安全性高的具有过载保护功能的充电桩是非常有必要的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有过载保护功能的充电桩，主要解决现有充电桩在对汽车充电时出现过载现象导致充电故障及安全隐患的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种具有过载保护功能的充电桩，包括充电桩电源控制输出回路，还包括：保护控制电路，用于过载保护的逻辑控制；电压检测电路，用于检测接入负载时充电桩电源控制输出回路的负载电压；电流检测电路，用于检测接入负载时充电桩电源控制输出回路的负载电流；放大电路，用于对检测的电压、电流信号进行放大；延时电路，给保护控制电路提供延时时序控制；负载检测电路：对接入的负载进行通断路检测；稳压电路，给上述电路进行稳压供电。
进一步地，所述保护控制电路包括控制芯片U1，与控制芯片U1的TRIG引脚相连的电阻R1，正极与电阻R1另一端相连的二极管D1，一端与二极管D1的负极相连且另一端与控制芯片U1的THR引脚相连的电阻R2，集电极与控制芯片U1的CVout引脚相连、发射极接地的三极管VT1，与三极管VT1的基极相连的电阻R3，一端与控制芯片U1的CVout引脚相连且另一端接12V电压的电阻R4，一端与控制芯片U1的Q引脚相连的电阻R5，基极与电阻R5另一端相连发射极接地、集电极与控制芯片U1的DIS引脚相连的三极管VT2，与控制芯片U1的DIS引脚相连的电阻R6、R7，基极与电阻R7的另一端相连的、发射极接地的三极管VT3，正极与三极管VT3的集电极相连且负极与电阻R6另一端相连的二极管D2，一端与控制芯片U1的VCC引脚相连且另一端接12V电压的电容C1，以及一端与控制芯片U1的R引脚相连且另一端接地的电容C2，其中，控制芯片U1的R引脚与VCC引脚相互连接，保护控制回路还与电压检测电路、电流检测电路、放大电路、稳压电路和延时电路相连。
进一步地，所述延时电路包括正极与保护控制回路的三极管VT3相连的二极管D3、可控硅SCR，与二极管D3的负极相连的电阻R8、R9，集电极与电阻R8的另一端相连的三极管VT4，一端与可控硅SCR的控制极相连且，另一端与三极管VT4的集电极相连的电阻R10，一端与电阻R9另一端相连且另一端与三极管VT4的基极相连的电阻R11，以及正极与电阻R9、R11的公共端相连且负极与三极管VT4的发射极相连的电解电容C3；其中，可控硅SCR的负极与三极管VT4的发射极相连，延时电路还与负载检测电路和稳压电路相连。
进一步地，所述电压检测电路包括稳压二极管D4，与稳压二极管D4的负极相连的电阻R12，正极与电阻R12的另一端相连的电解电容C4，基极与稳压二极管D4的正极相连的三极管VT5，以及与三极管VT5的基极相连的电阻R13；其中，电阻R13的另一端和电解电容C4的负极及三极管VT5的发射极接均接地，三极管VT5的集电极通过电阻R14接控制芯片U1的VCC引脚，三极管VT5的发射极、电阻R13的接地端与充电桩电源控制输出回路相连。
进一步地，所述电流检测电路包括原边线圈与充电桩电源控制输出回路串联的电流互感器L1，可调端通过二极管D4分别连接电流互感器L1的副边线圈的电位器RP1、电位器RP2，其中，所述电位器RP1、电位器RP2的滑动端均连接保护控制电路的二极管D1的负极。
进一步地，所述稳压电路包括三端稳压器U2，与三端稳压器U2的IN管脚相连的电阻R15，连接于电阻R15另一端与三端稳压器U2的OUT管脚之间的电解电容C6，以及可调端与三端稳压器U2的GND管脚相连的电位器RP3；其中，电阻R15和电解电容C6的公共端与三端稳压器U2的GND管脚相连，三端稳压器U2的IN管脚与保护控制电路的二极管D2的负极相连，电位器RP3的另一可调端与延时电路的二极管D3的负极相连，三端稳压器U2的OUT管脚与负载检测电路相连。
进一步地，所述负载检测电路包括正负极依次串联的二极管D6、D7，发射极与二极管D6的正极相连的三极管VT6，以及连接于三极管VT6的基极与二极管D7的负极之间的电阻R16，其中，二极管D6的正极与三端稳压器U2的OUT管脚相连，三极管VT6的集电极与延时电路的二极管D3的负极相连，电阻R16的另一端、二极管D7的负极还与充电桩电源控制输出回路相连。
进一步地，所述放大电路包括与保护控制回路的二极管D1的负极相连的电阻R17，与电阻R17另一端均相连的电阻R18、电容C7、电容C8，正相输入端与电容C7另一端相连的运算放大器A1，均与运算放大器A1的反相输入端相连的电阻R19、R20；其中，电容C8、电阻R19的另一端接地，电阻R18、电阻R20的另一端与运算放大器A1的输出端相连；运算放大器A1的输出端与保护控制回路的电阻R3相连。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型利用电流检测和电压检测电路实现对充电桩电源控制输出回路的电流与电压检测，对充电桩的过压、过流进行实时监测，并通过保护控制电路控制可控硅导通，利用延时电路的延时时序控制充电桩电源控制输出回路断开，对充电桩的使用起到安全保护作用，能快速有效地检测用电隐患，保证用电安全，避免造成人身伤害事故或者对汽车造成损坏。
(2)本实用新型通过设置放大电路，能够实现对微弱漏电信号进行放大，能够使控制芯片进行快速响应，提高充电桩过载保护作用效果。
附图说明
图1为本实用新型的整体电路原理图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-保护控制电路，2-电压检测电路，3-电流检测电路，4-放大电路，5-延时电路，6-负载检测电路，7-稳压电路。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图1所示，本实用新型公开的一种具有过载保护功能的充电桩，包括充电桩电源控制输出回路，还包括保护控制电路1，用于过载保护的逻辑控制；电压检测电路2，用于检测接入负载时充电桩电源控制输出回路的负载电压；电流检测电路3，用于检测接入负载时充电桩电源控制输出回路的负载电流；放大电路4，用于对检测的电压、电流信号进行放大；延时电5，给保护控制电路提供延时时序控制；负载检测电路6，对接入的负载进行通断路检测；稳压电路7，给上述电路进行稳压供电。
在本实施例中，所述保护控制电路包括控制芯片U1，与控制芯片U1的TRIG引脚相连的电阻R1，正极与电阻R1另一端相连的二极管D1，一端与二极管D1的负极相连且另一端与控制芯片U1的THR引脚相连的电阻R2，集电极与控制芯片U1的CVout引脚相连、发射极接地的三极管VT1，与三极管VT1的基极相连的电阻R3，一端与控制芯片U1的CVout引脚相连且另一端接12V电压的电阻R4，一端与控制芯片U1的Q引脚相连的电阻R5，基极与电阻R5另一端相连发射极接地、集电极与控制芯片U1的DIS引脚相连的三极管VT2，与控制芯片U1的DIS引脚相连的电阻R6、R7，基极与电阻R7的另一端相连的、发射极接地的三极管VT3，正极与三极管VT3的集电极相连且负极与电阻R6另一端相连的二极管D2，一端与控制芯片U1的VCC引脚相连且另一端接12V电压的电容C1，以及一端与控制芯片U1的R引脚相连且另一端接地的电容C2，其中，控制芯片U1的R引脚与VCC引脚相互连接，保护控制回路还与电压检测电路、电流检测电路、放大电路、稳压电路和延时电路相连。其中，所述控制芯片U1采用NE555集成芯片。
在本实施例中，所述延时电路包括正极与保护控制回路的三极管VT3相连的二极管D3、可控硅SCR，与二极管D3的负极相连的电阻R8、R9，集电极与电阻R8的另一端相连的三极管VT4，一端与可控硅SCR的控制极相连且，另一端与三极管VT4的集电极相连的电阻R10，一端与电阻R9另一端相连且另一端与三极管VT4的基极相连的电阻R11，以及正极与电阻R9、R11的公共端相连且负极与三极管VT4的发射极相连的电解电容C3；其中，可控硅SCR的负极与三极管VT4的发射极相连，延时电路还与负载检测电路和稳压电路相连。
在本实施例中，所述电压检测电路包括稳压二极管D4，与稳压二极管D4的负极相连的电阻R12，正极与电阻R12的另一端相连的电解电容C4，基极与稳压二极管D4的正极相连的三极管VT5，以及与三极管VT5的基极相连的电阻R13；其中，电阻R13的另一端和电解电容C4的负极及三极管VT5的发射极接均接地，三极管VT5的集电极通过电阻R14接控制芯片U1的VCC引脚，三极管VT5的发射极、电阻R13的接地端与充电桩电源控制输出回路相连。
在本实施例中，所述电流检测电路包括原边线圈与充电桩电源控制输出回路串联的电流互感器L1，可调端通过二极管D4分别连接电流互感器L1的副边线圈的电位器RP1、电位器RP2，其中，所述电位器RP1、电位器RP2的滑动端均连接保护控制电路的二极管D1的负极。
在本实施例中，所述稳压电路包括三端稳压器U2，与三端稳压器U2的IN管脚相连的电阻R15，连接于电阻R15另一端与三端稳压器U2的OUT管脚之间的电解电容C6，以及可调端与三端稳压器U2的GND管脚相连的电位器RP3；其中，电阻R15和电解电容C6的公共端与三端稳压器U2的GND管脚相连，三端稳压器U2的IN管脚与保护控制电路的二极管D2的负极相连，电位器RP3的另一可调端与延时电路的二极管D3的负极相连，三端稳压器U2的OUT管脚与负载检测电路相连。
在本实施例中，所述负载检测电路包括正负极依次串联的二极管D6、D7，发射极与二极管D6的正极相连的三极管VT6，以及连接于三极管VT6的基极与二极管D7的负极之间的电阻R16，其中，二极管D6的正极与三端稳压器U2的OUT管脚相连，三极管VT6的集电极与延时电路的二极管D3的负极相连，电阻R16的另一端、二极管D7的负极还与充电桩电源控制输出回路相连。
在本实施例中，所述放大电路包括与保护控制回路的二极管D1的负极相连的电阻R17，与电阻R17另一端均相连的电阻R18、电容C7、电容C8，正相输入端与电容C7另一端相连的运算放大器A1，均与运算放大器A1的反相输入端相连的电阻R19、R20；其中，电容C8、电阻R19的另一端接地，电阻R18、电阻R20的另一端与运算放大器A1的输出端相连；运算放大器A1的输出端与保护控制回路的电阻R3相连。
本实用新型的实现原理如下：
充电时，利用电流检测和电压检测电路实现对充电桩电源控制输出回路的电流与电压检测，对充电桩的过压、过流进行实时监测，并通过保护控制电路控制延时电路的可控硅导通，利用延时电路的延时时序控制充电桩电源控制输出回路断开，负载检测电路上的电流或电压过载时自动作出保护动作，避免负载及电路本身受到损坏，对充电桩的使用起到安全保护作用，能快速有效地检测用电隐患，保证用电安全，避免造成人身伤害事故或者对汽车造成损坏。因此，与现有技术相比本实用新型具有实质性的特点和进步。
上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有过载保护功能的充电桩，包括充电桩电源控制输出回路，其特征在于，还包括：
保护控制电路，用于过载保护的逻辑控制；
电压检测电路，用于检测接入负载时充电桩电源控制输出回路的负载电压；
电流检测电路，用于检测接入负载时充电桩电源控制输出回路的负载电流；
放大电路，用于对检测的电压、电流信号进行放大；
延时电路，给保护控制电路提供延时时序控制；
负载检测电路，对接入的负载进行通断路检测；
稳压电路，给上述电路进行稳压供电。
2.根据权利要求1所述的一种具有过载保护功能的充电桩，其特征在于，所述保护控制电路包括控制芯片U1，与控制芯片U1的TRIG引脚相连的电阻R1，正极与电阻R1另一端相连的二极管D1，一端与二极管D1的负极相连且另一端与控制芯片U1的THR引脚相连的电阻R2，集电极与控制芯片U1的CVout引脚相连、发射极接地的三极管VT1，与三极管VT1的基极相连的电阻R3，一端与控制芯片U1的CVout引脚相连且另一端接12V电压的电阻R4，一端与控制芯片U1的Q引脚相连的电阻R5，基极与电阻R5另一端相连发射极接地、集电极与控制芯片U1的DIS引脚相连的三极管VT2，与控制芯片U1的DIS引脚相连的电阻R6、R7，基极与电阻R7的另一端相连的、发射极接地的三极管VT3，正极与三极管VT3的集电极相连且负极与电阻R6另一端相连的二极管D2，一端与控制芯片U1的VCC引脚相连且另一端接12V电压的电容C1，以及一端与控制芯片U1的R引脚相连且另一端接地的电容C2，其中，控制芯片U1的R引脚与VCC引脚相互连接，保护控制回路还与电压检测电路、电流检测电路、放大电路、稳压电路和延时电路相连。
3.根据权利要求2所述的一种具有过载保护功能的充电桩，其特征在于，所述延时电路包括正极与保护控制回路的三极管VT3相连的二极管D3、可控硅SCR，与二极管D3的负极相连的电阻R8、R9，集电极与电阻R8的另一端相连的三极管VT4，一端与可控硅SCR的控制极相连且，另一端与三极管VT4的集电极相连的电阻R10，一端与电阻R9另一端相连且另一端与三极管VT4的基极相连的电阻R11，以及正极与电阻R9、R11的公共端相连且负极与三极管VT4的发射极相连的电解电容C3；其中，可控硅SCR的负极与三极管VT4的发射极相连，延时电路还与负载检测电路和稳压电路相连。
4.根据权利要求3所述的一种具有过载保护功能的充电桩，其特征在于，所述电压检测电路包括稳压二极管D4，与稳压二极管D4的负极相连的电阻R12，正极与电阻R12的另一端相连的电解电容C4，基极与稳压二极管D4的正极相连的三极管VT5，以及与三极管VT5的基极相连的电阻R13；其中，电阻R13的另一端和电解电容C4的负极及三极管VT5的发射极接均接地，三极管VT5的集电极通过电阻R14接控制芯片U1的VCC引脚，三极管VT5的发射极、电阻R13的接地端与充电桩电源控制输出回路相连。
5.根据权利要求4所述的一种具有过载保护功能的充电桩，其特征在于，所述电流检测电路包括原边线圈与充电桩电源控制输出回路串联的电流互感器L1，可调端通过二极管D4分别连接电流互感器L1的副边线圈的电位器RP1、电位器RP2，其中，所述电位器RP1、电位器RP2的滑动端均连接保护控制电路的二极管D1的负极。
6.根据权利要求5所述的一种具有过载保护功能的充电桩，其特征在于，所述稳压电路包括三端稳压器U2，与三端稳压器U2的IN管脚相连的电阻R15，连接于电阻R15另一端与三端稳压器U2的OUT管脚之间的电解电容C6，以及可调端与三端稳压器U2的GND管脚相连的电位器RP3；其中，电阻R15和电解电容C6的公共端与三端稳压器U2的GND管脚相连，三端稳压器U2的IN管脚与保护控制电路的二极管D2的负极相连，电位器RP3的另一可调端与延时电路的二极管D3的负极相连，三端稳压器U2的OUT管脚与负载检测电路相连。
7.根据权利要求6所述的一种具有过载保护功能的充电桩，其特征在于，所述负载检测电路包括正负极依次串联的二极管D6、D7，发射极与二极管D6的正极相连的三极管VT6，以及连接于三极管VT6的基极与二极管D7的负极之间的电阻R16，其中，二极管D6的正极与三端稳压器U2的OUT管脚相连，三极管VT6的集电极与延时电路的二极管D3的负极相连，电阻R16的另一端、二极管D7的负极还与充电桩电源控制输出回路相连。
8.根据权利要求7所述的一种具有过载保护功能的充电桩，其特征在于，所述放大电路包括与保护控制回路的二极管D1的负极相连的电阻R17，与电阻R17另一端均相连的电阻R18、电容C7、电容C8，正相输入端与电容C7另一端相连的运算放大器A1，均与运算放大器A1的反相输入端相连的电阻R19、R20；其中，电容C8、电阻R19的另一端接地，电阻R18、电阻R20的另一端与运算放大器A1的输出端相连；运算放大器A1的输出端与保护控制回路的电阻R3相连。
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