CN216355945U - 双重过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双重过压保护电路，其包括功率变换模块、软件保护模块和过压保护自锁模块，功率变换模块设有电压输入端和电压输出端，过压自锁电路包括第一比较器和二极管，第一比较器的输出端与功率变换模块信号连接，二极管连接在从第一比较器的输出端到第一比较器的同相输入端；软件保护模块包括输出检测电路和MCU单元，输出检测电路包括第二比较器；第一比较器的基准电压信号的电压值大于第二比较器的基准电压信号的电压值。与现有技术相比，本申请当软件保护模块失效的时候，通过过压保护自锁模块便能够很好的提升电路保护电路的可靠性，并且过压保护自锁模块使保护后的系统一直保持断开，保证了保护后的系统稳定。

Description

双重过压保护电路

技术领域

本实用新型涉及保护电路技术领域，特别涉及一种双重过压保护电路。

背景技术

数字电路对于保护电路的可靠性、稳定性要求较高，在传统数字电路中的保护电路一般采用两种方式，一种是采用软件方式，其采用软件/MCU来采集电池的电压，并与预定阈值进行比较，然后做出相应的保护动作；另一种是采用硬件方式，其采用比较器来提供固定的阈值，从而进行比较，然后做出相应的保护动作。

然而，采用软件方式时，一旦MCU或MCU外围电路失效时将导致检测信号不可控，因此这种仅依靠软件进行过压检测的方式可靠性较低；而单纯采用硬件保护，虽然保护时响应速度快、稳定性较高，但对于实现过压后的整机控制逻辑和人机交互警报比较复杂，且一般的硬件保护不具备自锁，当数字电路发生过压时，系统将处于打嗝状态，不利于保护后的系统稳定。

实用新型内容

本实用新型提出了一种双重过压保护电路，解决了现有技术中存在的保护电路的可靠性较低，且保护后的系统不稳定的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：一种双重过压保护电路，包括功率变换模块、软件保护模块和过压保护自锁模块；所述软件保护模块与所述功率变换模块的电压输出端连接，并根据所述功率变换模块的输出电压控制所述功率变换模块内部功率开关的通断；所述过压保护自锁模块与所述软件保护模块并联，所述过压自锁电路包括第一比较器和二极管，所述第一比较器的反向输入端输入第一基准电压信号，所述第一比较器的同相输入端与所述功率变换模块的电压输出端信号连接，所述第一比较器的输出端输出电压控制所述功率变换模块内部功率开关的通断；所述第一比较器的输出端和所述第一比较器的同相输入端之间还连接有所述二极管。

进一步地，所述软件保护模块包括输出检测电路和MCU单元，所述输出检测电路与所述功率变换模块的电压输出端信号连接，所述MCU单元分别与所述功率开关和所述输出检测电路信号连接，所述输出检测电路将检测到的电压信号传输至所述MCU单元，所述MCU单元根据电压信号输出控制信号到所述功率开关的通断。

进一步地，所述输出检测电路包括第二比较器，所述第二比较器的反向输入端与所述功率变换模块的电压输出端信号连接，所述第二比较器的同相输入端接入第二基准电压，所述第二比较器的输出端与所述MCU单元信号连接。

进一步地，所述双重过压保护电路还电连接有电源电路，所述电源电路分别与所述第二比较器的同相输入端、所述第一比较器的反向输入端电连接，所述电源电路产生所述第一基准电压信号和第二基准电压信号，且所述第一基准电压信号的电压值大于所述第二基准电压信号的电压值。

进一步地，所述第一比较器的输出端还与所述MCU单元信号连接。

进一步地，所述第一比较器的同相输入端与所述电压输出端之间还串联有第一平衡电阻R1。

进一步地，所述第二比较器的反向输入端与所述功率变换模块的电压输出端之间还串联有第二平衡电阻R2。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了一种双重过压保护电路，在原有的保护电路采用软件保护模块的方式的基础上，还增加了一套过压保护自锁模块，其利用第一比较器，根据所检测到的功率变换模块输出电压的和基准电压的大小来输出控制信号，当检测到的输出电压大于第一基准电压的时候，第一比较器输出高电平，通过二极管的正向导通至第一比较器的同相输入端，使得第一比较器形成自锁，稳定输出高电平，控制功率变换模块断开；当软件保护模块失效的时候，通过过压保护自锁模块便能够很好的提升电路保护电路的可靠性，并且过压保护自锁模块使保护后的系统一直保持断开，保证了保护后的系统稳定。

附图说明

图1为本实用新型中双重过压保护电路的示意框图。

图2为本实用新型中过压保护自锁模块的具体示意图。

图3为本实用新型中软件保护模块的具体示意图。

其中，本申请的主要附图标记包括：

1、功率变换模块；2、MCU单元；3、输出检测电路；4、过压保护自锁模块。

具体实施方式

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本实用新型提供一种双重过压保护电路，如图1所示，该双重过压保护电路主要用于数字电路中，数字电路包括功率变换模块1，本实用新型所提出的双重保护电路则主要用于对功率变换模块1是输出电压进行过压检测并提供保护，双重过压保护电路还包括功率开关，功率开关设置在功率变换模块1的电路中，双重过压保护电路包括软件保护模块和过压保护自锁模块4，软件保护模块和过压保护自锁模块4的控制信号均输送到功率开关中。

功率变换模块1一端为AC电压输入端(以下简称电压输入端)，另一端为电压输出端，软件保护模块与功率变换模块1的电压输出端信号连接，用于检测输出电压的大小，当系统的输出电压过压时，软件保护模块发出控制信号给功率变换模块1用于关断电路输出；其中，软件保护模块又包括两部分组成，分别为输出检测电路3和MCU单元2，输出检测电路3与电压输出端直接连接，用于检测电压输出端的电压值大小，输出检测电路3与MCU单元2信号连接，MCU单元2用于识别输出检测电路3的电平信号并根据信号来关断功率变换模块1的电路输出，同时MCU单元2还将该控制信号传递到人机交互模块，来提示电源发生故障。

并且，在功率变换模块1的电压输出端还与过压保护自锁模块4信号连接，同时过压保护自锁模块4还与功率变换模块1直接信号连接，过压保护自锁模块4能够根据检测到的电压输出端的电压值的大小输出控制信号到功率变换模块1，当检测到电压输出端的电压值超过阈值的时候，过压保护自锁模块4稳定输出一个控制功率变换模块1的关断电路输出的控制信号，即使电压输出端的输出电压正常后，该过压保护自锁模块4输出的控制信号也不能恢复，在不断电情况下将锁死系统输出；另外，过压保护自锁模块4还可以将控制信号传递到MCU单元2，MCU单元2接收到该控制信号，MCU单元2并关断其与功率变换模块1之间的输出信号，同时MCU单元2还会根据该控制信号发出故障信号到总控制器以及人机交互模块，用于提示系统的电源状态发生故障，以便于操作人员及时排除故障。

需要说明的是，双重过压保护电路还包括电源电路，电源电路分别与第二比较器的同相输入端和第一比较器的反向输入端电连接，从而分别对第一比较器和第二比较器提供基准电压，其中电源电路为现有技术，其结构可参考如申请号CN201810815500.9等现有技术，本申请不再赘述。并且，能够触发软件保护模块和过压保护自锁模块4输出控制信号的电压值是不同的，即触发过压保护自锁模块4的电压值是第一电压阈值，而触发软件保护模块的电压值是第二电压阈值，且第一电压阈值要大于第二电压阈值，也就是说系统的输出电压先上升到第二电压阈值的时候，软件保护模块触发控制信号，此时MCU单元2发出控制信号控制功率变换模块1关断输出，同时MCU单元2将该信号传递至人机交互模块进行显示，然而，由于关断输出后，此时输出电压又低于比第二电压阈值，故而MCU单元2将会再次启动整机输出，故而系统将会在关断与启动之间来回打嗝，此时在系统故障去除后具备自恢复能力。

而当软件保护模块失效的时候，此时输出电压即使上升到第二电压阈值的时候，也不会触发过压保护信号，直到输出电压上升到了第一电压阈值，此时的输出电压已经非常高，容易造成系统损坏，此时过压保护自锁模块4便能够发出一个控制信号直接到功率变换模块1控制功率变换模块1关断输出，并稳定输出一个控制功率变换模块1的关断电路输出的控制信号，即使电压输出端的输出电压正常后，该过压保护自锁模块4输出的控制信号也不能恢复，在不断电情况下将锁死系统输出，这样能够快速且及时的将系统关断，并且能够在软件保护模块失效的时候，对系统提供稳定、可靠的保护作用，且保护后的系统十分稳定。

进一步地，如图2所示，过压自锁电路包括两部分组成，分别为第一比较器和二极管，第一比较器的同相输入端直接连接到功率变换模块1的电压输出端，且第一比较器的同相输入端与电压输出端之间还设有第一平衡电阻R1，第一比较器的反相输入端连接一个第一基准电压，第一基准电压用于给第一比较器输入第一基准电压信号，而上述的第一电压阈值即为第一基准电压输入的电压值，第一比较器的输出端与功率变换模块1信号连接，过压自锁电路只在软件保护模块失效之后且输出电压值达到第一电压阈值的时候才执行相应操作，二极管连接在从第一比较器的输出端到第一比较器的同相输入端上；其中，该电路中的VREF1为第一基准电压，OVP1-PROTECT为第一比较器发出的第一控制信号，当输出电压值大于第一电压阈值的时候，第一比较器将输出高电平，同时第一比较器的第一控制信号通过二极管D1正向导通至第一比较器的同相输入端，用于将抬高输入信号形成正反馈，将第一比较器的输出信号稳定在高电平，即使在电压输出端的输出正常后，第一比较器也继续发出第一控制信号，在不断电情况下，该第一控制信号将始终为高电平，将锁死系统输出，同时将第一控制信号传输至MCU单元2，MCU单元2也可以依据该第一控制信号作为触发软件保护的开启信号，当输出检测电路3失效的时候，也可以触发软件保护；而当系统正常时或在软件保护发生后，第一比较器的第一控制信号输出为低电平，硬件和软件保护都不触发。

进一步地，如图3所示，输出检测电路3包括第二比较器，第二比较器的反向输入端与电压输出端信号连接以检测电压输出端的电压值大小，第二比较器的反向输入端与电压输出端之间还设有第二平衡电阻R2，第二比较器的同相输入端输入第二基准电压，第二基准电压用于给第二比较器输入第二基准电压信号，而上述的第二电压阈值即为第二基准电压输入的电压值，VREF2为第二基准电压，SOFT-OVP2为第二比较器发出的第二控制信号，当检测到电压输出端的电压低于第二基准电压时，此时第二比较器发出的第二控制信号SOFT-OVP2是高电平，系统工作正常；当检测到电压输出端的电压大于第二基准电压时，此时第二比较器发出的第二控制信号SOFT-OVP2信号是低电平,该低电平被MCU单元2检测到后，第二控制信号则作为触发软件保护的开启信号，MCU单元2认为系统过压，关断整机输出，此时在系统故障去除后具备自恢复能力。

本实用新型提供了一种双重过压保护电路，在原有的保护电路采用软件保护模块的方式的基础上，还增加了一套过压保护自锁模块4，其利用第一比较器，根据所检测到的功率变换模块1输出电压的和基准电压的大小来输出控制信号，当检测到的输出电压大于第一基准电压的时候，第一比较器输出高电平，通过二极管的正向导通至第一比较器的同相输入端，使得第一比较器形成自锁，稳定输出高电平，控制功率变换模块1断开；当软件保护模块失效的时候，通过过压保护自锁模块4便能够很好的提升电路保护电路的可靠性，并且过压保护自锁模块4使保护后的系统一直保持断开，保证了保护后的系统稳定。

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 (7)

1.一种双重过压保护电路，其特征在于，包括功率变换模块(1)、软件保护模块和过压保护自锁模块(4)；

所述软件保护模块与所述功率变换模块(1)的电压输出端连接，并根据所述功率变换模块(1)的输出电压控制所述功率变换模块(1)内部功率开关的通断；

所述过压保护自锁模块(4)与所述软件保护模块并联，所述过压自锁电路包括第一比较器和二极管，所述第一比较器的反向输入端输入第一基准电压信号，所述第一比较器的同相输入端与所述功率变换模块(1)的电压输出端信号连接，所述第一比较器的输出端输出电压控制所述功率变换模块(1)内部功率开关的通断；所述第一比较器的输出端和所述第一比较器的同相输入端之间还连接有所述二极管。

2.根据权利要求1所述的双重过压保护电路，其特征在于，所述软件保护模块包括输出检测电路(3)和MCU单元(2)，所述输出检测电路(3)与所述功率变换模块(1)的电压输出端信号连接，所述MCU单元(2)分别与所述功率开关和所述输出检测电路(3)信号连接，所述输出检测电路(3)将检测到的电压信号传输至所述MCU单元(2)，所述MCU单元(2)根据电压信号输出控制信号到所述功率开关的通断。

3.根据权利要求2所述的双重过压保护电路，其特征在于，所述输出检测电路(3)包括第二比较器，所述第二比较器的反向输入端与所述功率变换模块(1)的电压输出端信号连接，所述第二比较器的同相输入端接入第二基准电压，所述第二比较器的输出端与所述MCU单元(2)信号连接。

4.根据权利要求3所述的双重过压保护电路，其特征在于，所述双重过压保护电路还电连接有电源电路，所述电源电路分别与所述第二比较器的同相输入端、所述第一比较器的反向输入端电连接，所述电源电路产生所述第一基准电压信号和第二基准电压信号，且所述第一基准电压信号的电压值大于所述第二基准电压信号的电压值。

5.根据权利要求2所述的双重过压保护电路，其特征在于，所述第一比较器的输出端还与所述MCU单元(2)信号连接。

6.根据权利要求1所述的双重过压保护电路，其特征在于，所述第一比较器的同相输入端与所述电压输出端之间还串联有第一平衡电阻R1。

7.根据权利要求3所述的双重过压保护电路，其特征在于，所述第二比较器的反向输入端与所述功率变换模块(1)的电压输出端之间还串联有第二平衡电阻R2。

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