CN213906285U

CN213906285U - 一种poc保护电路

Info

Publication number: CN213906285U
Application number: CN202022753734.0U
Authority: CN
Inventors: 李枝阳; 蒋才科; 林泽蓬
Original assignee: Huizhou Foryou General Electronics Co Ltd
Current assignee: Huizhou Foryou General Electronics Co Ltd
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2021-08-06
Anticipated expiration: 2030-11-24

Abstract

本实用新型涉及电路保护技术领域，提供一种POC保护电路，包括POC模块，还包括依次电性连接的电压采样模块、主控模块以及电源控制电路；所述电源控制电路设置在所述POC模块的供电主回路上；所述电压采样模块还与所述POC模块连接。本实用新型设置电压采样模块实时采集POC模块的电压值，利用主控模块的对比计算功能得到电压变化量，进而判断出供电回路是否存在短路、断路的故障，并在存在故障时，利用电源控制电路的开关特性，控制供电主回路断开或正常工作。本基础方案不仅电路结构简单，成本较低，且故障检测时间低于1ms，大幅度地提高了保护电路的灵敏度高，可迅速地对故障进行处理。

Description

一种POC保护电路

技术领域

本实用新型涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种POC保护电路。

背景技术

目前的POC(Power Over Coaxia,同轴线传输电力)电路的过压、过流、短路保护方式有以下两种：

1、在POC电路中设置保护驱动IC进行过压/过流/短路保护；

2、在POC电路中设置保险丝，当POC供电电路发生过压/过流/短路情形时，通过熔断保险丝的方式起到保护作用。

其中，采用保护驱动IC的方式，虽然响应速度快，但保护驱动IC成本比较高，不利于大规模生产。

而采用保险丝保护的方式，虽然保护电路成本降低了，但是保险丝在过流短路状态，其反应速度大于100ms，而POC电路中的电感最大电流在300mA左右，过长的短路时间，将使得电感被烧毁，导致POC电路的失效。

实用新型内容

本实用新型提供一种POC保护电路，解决了现有POC保护电路成本昂贵或灵敏度低的技术问题。

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种POC保护电路，包括POC模块，还包括依次电性连接的电压采样模块、主控模块以及电源控制电路；所述电源控制电路设置在所述POC模块的供电主回路上；所述电压采样模块还与所述POC模块连接；

所述电压采样模块实时采集所述POC模块的电压值并反馈到所述主控模块，所述主控模块根据所述电压值计算出电压变化量并判断是否出现短路、断路，进而向所述电源控制电路输出对应的控制信号，使得所述供电主回路断开或正常工作。

本基础方案设置电压采样模块实时采集所述POC模块的电压值，利用主控模块的对比计算功能得到电压变化量，进而判断出供电回路是否存在短路、断路的故障，并在存在故障时，利用电源控制电路的开关特性，控制供电主回路断开或正常工作。本基础方案不仅电路结构简单，成本较低，且故障检测时间低于1ms，大幅度地提高了保护电路的灵敏度高，可迅速地对故障进行处理。

在进一步的实施方案中，所述POC模块包括第一电感。

在进一步的实施方案中，所述电压采样模块包括接入所述第一电感的第一采样回路和第二采样回路，所述第一采样回路和所述第二采样回路分别连接到所述第一电感中两个不同采样点。

所述第一采样回路包括第一电阻～第三电阻；所述第一电阻一端连接到所述POC模块中的一采样点，另一端通过第二电阻接地、还通过第三电阻连接到所述主控模块；

所述第二采样回路包括第四电阻～第六电阻；所述第四电阻一端连接到所述POC模块中的另一采样点，另一端通过第五电阻接地、还通过第六电阻连接到所述主控模块。

本方案中的电压采样模块设置第一采样回路、第二采样回路，分别采集POC模块中两个不同采样点的电压值，可获取两个不同采样点之间回路的电压变化量，而由于第一电感中的电感具有阻碍电流突变的特性，正常工作时电感L1阻值相当于0，两路采样回路获取电压的电压差值较小或为0；而当电路发生故障(短路)时，电感将产生感应电动势，导致其两端的电压差显著增大，即当两路采样回路获取电压的电压差值大于或等于一定值即可直接判断电路故障。

在进一步的实施方案中，所述电源控制电路包括第一开关管、第二开关管、第七电阻～第十电阻；

当所述第一开关管为NPN型三极管、所述第二开关管为P沟道MOS管时：所述第一开关的基极通过所述第七电阻连接到所述主控模块、通过所述第八电阻接地，其集电极通过第九电阻连接到所述第二开关管的栅极，其发射极接地；所述第二开关管的漏极连接所述供电主回路，其源极连接所述POC模块；所述第十电阻的两端分别所述第二开关管的集电极与基极第十电阻。

在进一步的实施方案中，所述第一开关管为三极管或MOS管，所述第二开关管为三极管或MOS管。

本方案采用开关设计电源控制电路，利用开关三极管寿命长、安全可靠、开关速度快、体积小等特点，可提高保护电路的耐久度和灵敏度。

在进一步的实施方案中，所述主控模块为MCU或比较器。

本方案在电路复杂具备MCU时，可直接选用自带的MCU进行一个电压差计算；而在考虑到MCU负载或电路繁杂程度时，也可直接选用比较器进行两路采样电压的对比，直接输出高电平或低电平控制供电主回路断开或正常工作。

在进一步的实施方案中，所述POC模块还包括滤波电路，所述滤波电路包括第一电容、第二电容，所述第一电容、所述第二电容均一端连接所述第一电感的一端、另一端接地。

在进一步的实施方案中，所述供电主回路上还设有电源、摄像头；所述电源为直流电源；所述摄像头的一端连接所述POC模块，另一端接地。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种POC保护电路的硬件电路图；

其中：POC模块1，滤波电路11、阻抗电路12；电压采样模块2，第一采样回路21、第二采样回路22；主控模块3；电源控制电路4；电源5，摄像头6。

第一电阻R1～第十电阻R10，第一电容C1～第三电容C3，第一电感L1～第三电感L3，第一开关管Q1，第二开关管Q2。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制，因为在不脱离本实用新型精神和范围基础上，可以对本实用新型进行许多改变。

本实用新型实施例提供的一种POC保护电路，如图1所示，在本实施例中，包括POC模块1，还包括依次电性连接的电压采样模块2、主控模块3以及电源控制电路4；电源控制电路4设置在POC模块1的供电主回路上；电压采样模块2还与POC模块1连接；

电压采样模块2实时采集POC模块1的电压值并反馈到主控模块3，主控模块3根据电压值计算出电压变化量并判断是否出现短路、断路，进而向电源控制电路4输出对应的控制信号，使得供电主回路断开或正常工作。

本实施例设置电压采样模块2实时采集POC模块1的电压值，利用主控模块3的对比计算功能得到电压变化量，进而判断出供电回路是否存在短路、断路的故障，并在存在故障时，利用电源控制电路4的开关特性，控制供电主回路断开或正常工作。本基础方案不仅电路结构简单，成本较低，且故障检测时间低于1ms，大幅度地提高了保护电路的灵敏度高，可迅速地对故障进行处理。

在本实施例中，POC模块1包括第一电感L1。

其中，POC模块1中的电感数量可根据需要进行设置。

在本实施例中，电压采样模块2包括接入POC模块1的第一采样回路21和第二采样回路22，第一采样回路21和第二采样回路22分别连接到第一电感L1的两端(即在POC模块1中设置两个采样点)。

第一采样回路21包括第一电阻R1～第三电阻R3；第一电阻R1一端连接到第一电感L1的一端(即第一个采样点)，另一端通过第二电阻R2接地、还通过第三电阻R3连接到主控模块3；

第二采样回路22包括第四电阻R4～第六电阻R6；第四电阻R4一端连接到第一电感L1的另一端(即第二个采样点)，另一端通过第五电阻R5接地、还通过第六电阻R6连接到主控模块3。

由于电感具有通直流阻交流的特性，因此在第一电感L1处于正常工作状态时，电源5输出稳定的直流电源，并依次通过第一电感L1L1～第三电感L3L3传输至摄像头6，此时，每个电感L1阻值均相当于0，因此，第一采样回路21和第二采样回路22在两个不同采样点上采集的电压值大致相等。

本实施例中的电压采样模块2设置第一采样回路21、第二采样回路22，分别采集第一电感L1两个端点的电压值，可获取两个不同采样点之间回路的电压变化量，而由于第一电感L1具有阻碍电流突变的特性，正常工作时电感L1阻值相当于0，两路采样回路获取电压的电压差值较小或为0；而当电路发生故障(短路)时，电感将产生感应电动势，导致其两端的电压差显著增大，即当两路采样回路获取电压的电压差值大于或等于一定值即可直接判断电路故障。

在本实施例中，电源控制电路4包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第七电阻R7～第十电阻R10；

当第一开关管Q1为NPN型三极管、第二开关管Q2为P沟道MOS管时：第一开关Q1的基极通过第七电阻R7连接到主控模块3、通过第八电阻R8接地，其集电极通过第九电阻R9连接到第二开关管Q2的栅极，其发射极接地；第二开关管Q2的漏极连接供电主回路，其源极连接POC模块1；第十电阻R10的两端分别第二开关管Q2的集电极与基极第十电阻R10。

在本实施例中，电源控制电路4还包括与第十电阻R10并联的第三电容C3。

其中，第一开关管Q1为三极管或MOS管，第二开关管Q2为三极管或MOS管。第一开关管Q1和第二开关管Q2可为三极管、MOS管的任意组合。

本实施例采用开关设计电源控制电路4，利用开关三极管寿命长、安全可靠、开关速度快、体积小等特点，可提高保护电路的耐久度和灵敏度。

在本实施例中，主控模块3包括但不限于MCU、比较器。

在本实施例中，主控模块3为MCU，第一开关管Q1为NPN三极管，第二开关管Q2为P沟道MOS管，第一采样回路21和第二采样回路22分别连接在第一电感L1的两端，则保护电路的工作原理如下：

当检测到供电正常时，第一采样回路21和第二采样回路22在两个不同采样点上采集的电压值大致相等，MCU的I/O口输出高电平，使得第一开关管Q1导通，拉低第二开关管Q2的栅极，此时源极和漏极导通，POC模块1向摄像头6正常供电。

当发生过流、过压、短路等线路故障时，流经电感的电流发生变化，第一采样回路21和第二采样回路22在两个不同采样点A、B上采集的电压值存在电压差(即第一电感L1两端的电压存在差值)。当MCU检测到AD1端口和AD2端口的电压差大于或等于一定值(例如1V)时，则判断出现线路故障(供电异常)。当检测到异常时，MCU的I/O输出低电平，使得第一开关管Q1截止，第二开关管Q2的栅极为高电平，此时源极和漏极断开，断开供电，从而保护POC模块1不被烧毁。

本实施例在电路具备MCU时，可直接选用自带的MCU进行电压差计算；而在考虑到MCU负载或电路繁杂程度时，也可直接选用比较器进行两路采样电压的对比，直接输出高电平或低电平控制供电主回路断开或正常工作。

在本实施例中，POC模块1还包括滤波电路11，包括第一电容C1、第二电容C2，第一电容C1、第二电容C2均一端连接第一电阻R1的一端、另一端接地

在本实施例中，供电主回路上还设有电源5、摄像头6；电源5为直流电源，包括但不限于电池；摄像头6的一端连接POC模块1，另一端接地。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种POC保护电路，包括POC模块，其特征在于：还包括依次电性连接的电压采样模块、主控模块以及电源控制电路；所述电源控制电路设置在所述POC模块的供电主回路上；所述电压采样模块还与所述POC模块连接；

2.如权利要求1所述的一种POC保护电路，其特征在于：所述电压采样模块包括接入所述POC模块的第一采样回路和第二采样回路，所述第一采样回路和所述第二采样回路分别连接到所述POC模块中两个不同采样点。

3.如权利要求1所述的一种POC保护电路，其特征在于：所述POC模块包括第一电感。

4.如权利要求1所述的一种POC保护电路，其特征在于：所述主控模块为MCU或比较器。

5.如权利要求3所述的一种POC保护电路，其特征在于：所述POC模块还包括滤波电路，所述滤波电路包括第一电容、第二电容，所述第一电容、所述第二电容均一端连接所述第一电感的一端、另一端接地。

6.如权利要求2所述的一种POC保护电路，其特征在于：

7.如权利要求1所述的一种POC保护电路，其特征在于，所述电源控制电路包括第一开关管、第二开关管、第七电阻～第十电阻；

当所述第一开关管为NPN型三极管、所述第二开关管为P沟道MOS管时：所述第一开关的基极通过所述第七电阻连接到所述主控模块、通过第八电阻接地，其集电极通过第九电阻连接到所述第二开关管的栅极，其发射极接地；所述第二开关管的漏极连接所述供电主回路，其源极连接所述POC模块；所述第十电阻的两端分别所述第二开关管的集电极与基极第十电阻。

8.如权利要求7所述的一种POC保护电路，其特征在于：所述第一开关管为三极管或MOS管，所述第二开关管为三极管或MOS管。

9.如权利要求1～8任一项所述的一种POC保护电路，其特征在于：所述供电主回路上还设有电源、摄像头；所述电源为直流电源；所述摄像头的一端连接所述POC模块，另一端接地。