CN215009569U - 一种保护电路及电器设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种保护电路及电器设备。其中，该保护电路包括：第一开关，其第一端连接电压源，其第二端连接负载的正极端子，用于基于自身通断状态控制所述负载的通电状态；第二开关，其第一端连接所述第一开关的第三端，其第二端接地，其第三端连接控制端子，用于基于自身的通断状态控制所述第一开关的通断状态；所述控制端子，通过第一电阻连接所述电压源，还连接所述负载的正极端子，用于在所述负载发生短路时，控制所述第二开关关断。通过本实用新型，能够实现在负载短路时，及时控制负载断电，提高安全性。

Description

一种保护电路及电器设备

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种保护电路及电器设备。

背景技术

随着生活水平的提高，家中电子产品日益增多，同时对于生活电器的安全程度也越来越高。如适配器等封闭性电器，因使用不当而造成火灾的现象时有发生，有的用户出现负载短路情况，如果不能及时断电，会导致元器件损耗加大，工作效率低，降低产品使用寿命，严重时会出现打火，爆炸等。

针对现有技术中电器设备中的负载短路情况下不能及时断电，引发电器设备安全隐患的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供一种保护电路及电器设备，以解决现有技术中电器设备中的负载短路情况下不能及时断电，引发电器设备安全隐患的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种保护电路，该保护电路包括：

第一开关，其第一端连接电压源，其第二端连接负载的正极端子，用于基于自身通断状态控制所述负载的通电状态；

第二开关，其第一端连接所述第一开关的第三端，其第二端接地，其第三端连接控制端子，用于基于自身的通断状态控制所述第一开关的通断状态；

所述控制端子，通过第一电阻连接所述电压源，还连接所述负载的正极端子，用于在所述负载发生短路时，控制所述第二开关关断。

进一步地，所述控制端子还用于在所述负载正常运行时，控制所述第二开关导通。

进一步地，所述保护电路还包括：

过温保护模块，其第一端连接所述电压源，其第二端连接所述控制端子，用于根据主板的温度控制自身的通断，以控制所述负载的通电状态，其中，所述主板与所述负载连接，用于驱动所述负载。

进一步地，所述过温保护模块包括：

热敏电阻，其第一端通过第二电阻连接至所述电压源和所述第一开关之间，其中，在所述电器设备的主板的温度超过预设温度值时，所述热敏电阻的阻值超过预设阻值；

光耦控制器，其输入侧的第一端子连接至所述热敏电阻和所述第二电阻之间，第二端子接地；其输出侧的第一端子连接至所述第一电阻与所述控制端子之间，第二端子接地，用于在所述热敏电阻的阻值超过预设阻值时导通，使所述控制端子输出控制信号以控制所述第二开关关断，进而控制所述负载断电。

进一步地，所述保护电路还包括：

电容，其第一端连接所述光耦控制器的输出侧的第一端子，其第二端连接所述光耦控制器的输出侧的第二端子，用于对所述控制端子输出的电压进行滤波。

进一步地，所述保护电路还包括：

第一单向元件，其阳极端子连接至所述控制端子和所述第二开关的第三端之间，其阴极端子连接至所述第一开关的第二端和所述负载的正极端子之间，用于加快所述控制端子与所述负载的正极端子之间的导通。

进一步地，所述保护电路还包括：

第二单向元件，其阳极端子连接所述第一开关的第二端，其阴极端子连接所述负载的正极端子，用于控制电压降方向为由所述第一开关的第二端至所述负载的正极端子。

进一步地，所述保护电路还包括：

第三电阻，设置在所述控制端子与所述第二开关的第三端之间，用于限制所述第二开关的第三端流入的电流大小。

进一步地，所述保护电路还包括：

第四电阻，设置在所述第二开关的第一端与所述第一开关的第三端之间，用于限制所述第一开关的第三端流入的电流大小。

进一步地，所述第一开关为PNP型三极管。

进一步地，所述第二开关为NPN型三极管。

本实用新型还提供一种电器设备，包括负载，还包括上述保护电路。

进一步地，所述电器设备至少包括以下其中之一：空调、洗衣机、冰箱、热水器、风扇、烘干机、空气净化器。

应用本实用新型的技术方案，通过与电压源以及负载的正极端子连接的控制端子，控制第二开关的通断，进而控制与第二开关连接的第一开关的通断，实现控制负载通电或者断电。能够实现在负载短路时，及时控制负载断电，提高安全性。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的保护电路的结构框图；

图2为根据本实用新型另一实施例的保护电路的结构框图；

图3为根据本实用新型实施例的电路结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本实用新型实施例中可能采用术语第一、第二等来描述开关，但这些开关不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同开关区分开。例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一开关也可以被称为第二开关，类似地，第二开关也可以被称为第一开关。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本实用新型的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种保护电路，图1为根据本实用新型实施例的保护电路的结构框图，如图1所示，该保护电路包括：

第一开关Q1，其第一端连接电压源VCC，其第二端连接负载的正极端子+，用于基于自身通断状态控制负载的通电状态，其中，负载是指连接在电路中的电源两端的电子元件，用于把电能转换成其他形式的能的装置。本实用新型中的负载可以为电阻、引擎和灯泡等可消耗功率的元件；第二开关Q2，其第一端连接第一开关Q1的第三端，其第二端接地，其第三端连接控制端子CROTRO，用于基于自身的通断状态控制第一开关1的通断状态；控制端子CROTRO，通过第一电阻R1连接电压源VCC，还连接负载的正极端子+。

在负载正常运行时，由于控制端子CROTRO通过第一电阻R1连接电压源VCC，因此，控制端子CROTRO输出高电平，控制第二开关Q2导通，进而控制第一开关Q1导通，使负载的正极端子+与电压源VCC导通，最终实现负载的供电；在负载发生短路时，负载的正极端子+与负极端子-短接，控制端子CROTRO接地，导致控制端子CROTRO输出的电平被拉低，使第二开关Q2关断，进而控制第一开关Q1关断，使负载的正极端子+与电压源VCC断开，最终实现负载断电。

本实施例的保护电路，通过与电压源VCC以及负载的正极端子连接的控制端子CROTRO，控制第二开关的通断，进而控制与第二开关连接的第一开关的通断，实现控制负载通电或者断电。能够实现在负载短路时，及时控制负载断电，提高安全性。

实施例2

本实施例提供另一种保护电路，图2为根据本实用新型另一实施例的保护电路的结构框图，如果负载短路后忘记断电，会导致主板出现发热状况，为了进一步提高安全性，可以通过检测主板的温度，在主板的温度过高时，控制负载断电。因此，如图2所示，上述保护电路还包括：过温保护模块1，过温保护模块1第一端连接电压源，第二端连接控制端子CROTRO，用于根据电器设备的主板的温度控制自身的通断，以控制负载的通电状态，其中，主板(图中未示出)与负载连接，用于驱动负载。

图3为根据本实用新型实施例的电路结构图，为了实现通过第二开关的通断控制第一开关的通断，如图3所示，在本实施例中，上述第二开关Q2为NPN型三极管，其基极连接控制端子CROTRO，发射极接地，集电极连接第一开关Q1；上述第一开关Q1为PNP型三极管，其基极连接第二开关Q2，发射极连接电压源VCC，集电极连接负载的正极端子+。

当负载正常工作时控制端子CROTRO处为高电平时，第二开关Q2的内部压降大于其导通压降，第二开关Q2的发射极和集电极导通，第一开关Q1的基极电压为电压源VCC输出的电压减去三极管的导通压降，发射极电压为电压源VCC输出的电压，其内部二极管正极电压大于负极电压，第一开关Q1导通，进而控制负载导通。

当负载发生短路时，负载的正极端子+与负极端子-短接，控制端子CROTRO接地，控制端子CROTRO输出低电平，第二开关Q2的发射极和集电极之间不导通，第一开关Q1的基极没有电压，不导通。

此外，为了实现在主板的温度过高时，控制负载断电，如图3所示，上述过温保护模块1包括：热敏电阻RX，其第一端通过第二电阻R2连接至电压源VCC和第一开关Q1之间，在电器设备的主板的温度超过预设温度值时，热敏电阻RX的阻值超过预设阻值；光耦控制器OC，其输入侧的第一端子连接至热敏电阻RX和第二电阻R2之间，其输入侧的第二端子接地；其输出侧的第一端子连接至第一电阻R1与控制端子CROTRO之间，其输出侧的第二端子接地，用于在热敏电阻RX的阻值超过预设阻值时导通，使控制端子CROTRO输出控制信号以控制第二开关Q2关断，进而控制负载断电，具体地，上述控制信号为低电平信号，在该低电平信号的驱动下，第二开关Q2关断，第一开关Q1也随之关断，最终控制负载断电。当主板的温度超过预设温度值时，热敏电阻RX的阻值升高至预设阻值以上，热敏电阻RX和第二电阻R2之间的点的电压升高至预设电压阈值以上，该预设电压阈值为光耦控制器OC的导通电压临界值，此时光耦控制器OC的输入侧的两个端子之间导通，进而使输出侧的两个端子也导通，使控制端子CROTRO接地，此时控制端子CROTRO输出低电平，进而控制第二开关Q2关断，从而控制第一开关Q1关断，最终实现控制负载断电。例如，设定预设温度值Ta，此时温敏电阻RX对应的阻值为预设阻值Ra，设正系数为K，即Ra＝KTa，热敏电阻RX分得的电压V1＝电压源VCC输出的电压*KTa/(第二电阻R2的阻值+KTa)，因为第二电阻R2的阻值和电压源VCC输出的电压为固定值，当温度上升时，热敏电阻RX分得的电压V1也会增大，当温度较低时，热敏电阻RX分得的电压V1＜预设电压阈值，光耦控制器OC不导通，过温保护模块1不工作，当热敏电阻RX分得的电压V1≥预设电压阈值时，光耦控制器OC导通，此时控制端子CROTRO与地线连接，输出电平，第二开关Q2关断，进而控制第一开关Q1关断，电压源停止输出，起到过温保护作用，温度降低至预设温度值Ta以下时，电路自动恢复运行。在过热控制过程中，第一开关Q1和第二开关Q2的通断原理与短路保护过程中的通断原理相同。

由于控制端子CROTRO输出的电压会有波动，为了消除这部分波动对控制效果的影响，如图2所示，上述保护电路还包括：电容C1，其第一端连接光耦控制器OC的输出侧的第一端子，其第二端连接光耦控制器的输出侧的第二端子，用于对控制端子CROTRO输出的电压进行滤波。

由于单向元件的导通速度比导线的导通速度快，为了在负载短路时，使控制端子CROTRO输出的电压快速降低，进而控制负载快速断电，如图3所示，上述保护电路还包括：第一单向元件D1，其阳极端子连接至控制端子CROTRO和第二开关Q2的第三端之间，其阴极端子连接至第一开关Q1的第二端和负载的正极端子+之间，用于加快控制端子CROTRO与负载的正极端子+之间的导通，使控制端子CROTRO输出的电压快速降低。在具体实施时，上述第一单向元件D1可以选用快恢复二极管，快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同，它属于PIN结型二极管，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片。因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压(耐压值)较高。

为了避免电压反冲，如图3所示，上述保护电路还包括：第二单向元件D2，第二单向元件D2的阳极端子连接第一开关Q1的第二端(集电极)，阴极端子连接负载的正极端子+，用于控制电压降方向为由第一开关Q1的第二端(集电极)至负载的正极端子+，在具体实施时，上述第二单向元件D2为二极管。

由于第二开关Q2存在最大工作电流，超出该最大工作电流，会造成第二开关Q2损坏，为了限制第二开关Q2的第三端(基极)输入的电流，上述保护电路还包括：第三电阻R3，设置在控制端子CROTRO与第二开关Q2的第三端之间，用于限制第二开关Q2的第三端流入的电流大小，避免电流过大，造成第二开关Q2损坏。

类似地，上述保护电路还包括：第四电阻R4，设置在第二开关的第一端(发射极)与第一开关Q1的第三端(基极)之间，用于限制第一开关Q1的第三端流入的电流大小，避免电流过大，造成第一开关Q1损坏。

下面结合一具体示例，详细说明本实用新型的保护电路结构及保护原理。

1)本实施例的短路保护电路输出采用开关管控制，第一开关Q1为PNP型三极管，其发射极连接电压源VCC，第二开关Q2为NPN三极管，用于控制第一开关Q1的导通与关断，第三电阻R3、第四电阻R4起到限流作用，第一单向元件D1为快速恢复二极管，用于加快控制端子CROTRO与负载的正极端子+之间的导通。第二单向元件D2为单向二极管，用于防止电压反冲。

2)当电路正常运行时，与电压源VCC连接的CROTRO端子输出高电平，此时第二开关Q2的基极输入高电平，其内部压降大于其导通压降(通常为0.7V)，第二开关Q2导通，此时第一开关Q1基极电压为电压源VCC输出的电压-导通压降，发射极为电压源VCC输出的电压，其内部二极管正极电压大于负极电压，第一开关Q1Q1导通，电路保持正常输出。

3)当负载出现短路状况时，负载正极端子+与负极端子-相连，负载的正极端子+电平被拉低，此时控制端子CROTRO输出的电平变为低电平，第二开关Q2截止，此时Q1基极没有电压，不导通。电压源与负载之间处于断路状态，电压无法输出，负载断电，起到保护电路的作用。当负载解除短路状态，恢复正常工作时，控制端子CROTRO恢复输出高电平，第二开关Q2导通，进而控制第一开关Q1导通，负载恢复通电。

4)过温保护模块1采用热敏电阻RX和光耦控制器OC进行控制，热敏电阻RX与第二电阻R2分压，其中，热敏电阻RX采用正温度系数的温敏电阻，温度越高，阻值越大，热敏电阻RX分得的电压V1为电压源VCC的电压*热敏电阻RX的阻值/(第二电阻R2的阻值+热敏电阻RX的阻值)，光耦控制器的输出侧连接电压源VCC和控制端子CROTRO，起到根据主板的温度控制第二开关Q2通断的作用。

5)设定电路正常运行的最高温度为Ta(即上述预设温度值)，此时温敏电阻RX对应的阻值Ra(即上述预设阻值)，设正系数为K，则有Ra＝KTa，热敏电阻RX分得的电压V1＝电压源VCC输出的电压*KTa/(第二电阻R2的阻值+KTa)，因为第二电阻R2的阻值和电压源VCC的电压为固定值，当温度上升时，热敏电阻RX分得的电压V1也会增大，当温度较低时，热敏电阻RX分得的电压V1＜光耦初级正向导通压降VF(即上述实施例中的预设电压阈值，一般为1.1V)，光耦控制器OC不导通，过温保护模块1不工作，当V1≥VF时，光耦控制器OC导通，此时控制端子CROTRO与地线连接，输出电平，第二开关Q2关断，进而控制第一开关Q1关断，电压源VCC停止输出，起到过温保护作用，温度降低时，电路自动恢复运行。

实施例3

本实施例提供一种电器设备，包括负载，还包括上述保护电路。用于实现在负载短路时，控制负载及时断电，提高设备安全性。其中，上述电器设备至少包括以下其中之一：空调、洗衣机、冰箱、热水器、风扇、烘干机、空气净化器。

以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：

第一开关，其第一端连接电压源，其第二端连接负载的正极端子，用于基于自身通断状态控制所述负载的通电状态；

第二开关，其第一端连接所述第一开关的第三端，其第二端接地，其第三端连接控制端子，用于基于自身的通断状态控制所述第一开关的通断状态；

所述控制端子，通过第一电阻连接所述电压源，还连接所述负载的正极端子，用于在所述负载发生短路时，控制所述第二开关关断。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述控制端子还用于在所述负载正常运行时，控制所述第二开关导通。

3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：

过温保护模块，其第一端连接所述电压源，其第二端连接所述控制端子，用于根据主板的温度控制自身的通断，以控制所述负载的通电状态，其中，所述主板与所述负载连接，用于驱动所述负载。

4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述过温保护模块包括：

热敏电阻，其第一端通过第二电阻连接至所述电压源和所述第一开关之间，其中，在电器设备的主板的温度超过预设温度值时，所述热敏电阻的阻值超过预设阻值；

光耦控制器，其输入侧的第一端子连接至所述热敏电阻和所述第二电阻之间，第二端子接地；其输出侧的第一端子连接至所述第一电阻与所述控制端子之间，第二端子接地，用于在所述热敏电阻的阻值超过预设阻值时导通，使所述控制端子输出控制信号以控制所述第二开关关断，进而控制所述负载断电。

5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：

电容，其第一端连接所述光耦控制器的输出侧的第一端子，其第二端连接所述光耦控制器的输出侧的第二端子，用于对所述控制端子输出的电压进行滤波。

6.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：

第一单向元件，其阳极端子连接至所述控制端子和所述第二开关的第三端之间，其阴极端子连接至所述第一开关的第二端和所述负载的正极端子之间，用于加快所述控制端子与所述负载的正极端子之间的导通。

7.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：

第二单向元件，其阳极端子连接所述第一开关的第二端，其阴极端子连接所述负载的正极端子，用于控制电压降方向为由所述第一开关的第二端至所述负载的正极端子。

8.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：

第三电阻，设置在所述控制端子与所述第二开关的第三端之间，用于限制所述第二开关的第三端流入的电流大小。

9.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：

第四电阻，设置在所述第二开关的第一端与所述第一开关的第三端之间，用于限制所述第一开关的第三端流入的电流大小。

10.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第一开关为PNP型三极管。

11.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第二开关为NPN型三极管。

12.一种电器设备，包括负载，其特征在于，还包括权利要求1至11中任一项所述的保护电路。

13.根据权利要求12所述的电器设备，其特征在于，所述电器设备至少包括以下其中之一：

空调、洗衣机、冰箱、热水器、风扇、烘干机、空气净化器。

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