CN216794603U - 电源保护电路及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电源保护电路及系统，包括：用于连接供电电源的转接插头；用于连接待测试电源的转接插座；串联在转接插头和转接插座之间的零线或火线上的热敏电阻；串联在转接插头和转接插座之间的零线或火线上的第二开关；连接在第二开关的控制端的控制模块；连接转接插头的火线端和零线端的第一隔离降压电路；连接在热敏电阻的两端的第二隔离降压电路；输入端连接第一隔离降压电路的输出端和第二隔离降压电路的输出端的比较器；该比较器的输出端连接与控制模块。本申请通过检测热敏电阻两端电压，控制供电电源与待测试电源之间的导通和断开，以在检测出不良品时，及时断路以保护待测试电源，降低报废率。

Description

电源保护电路及系统

技术领域

本申请涉及测试领域，尤其涉及一种电源保护电路及系统。

背景技术

电脑、手机、电视机及显示器的供电电源等电源模块，一般包括外壳、印刷电路板组件(Printed Circuit Board Assembly，简称PCBA)和电池三大部分。在电源组装为成品之前通常要对PCBA进行一系列的测试。

当前电源行业内的通用测试流程为对电源PCBA半成品依次进行通电初测、带载老化和性能复测，测试合格后方可进入包装等后续收尾环节。其中，通电初测环节主要用于筛查出生产线上的加工不良品(如元器件原材料失效、焊锡残留短路、设计异常等)。目前，上述的测试流程为将待测试电源PCBA直接连通交流电进行测试。

然而，上述将待测试电源直接通电的测试方式，在检测到不良品时不能及时地保护待测试电源，存在某个元器件失效而造成其他元器件的连锁炸毁的情况，导致报废率高。

实用新型内容

本申请提供一种电源保护电路及系统，用以保护待测试电源，降低报废率。

一方面，本申请提供一种电源保护电路，包括：转接插头、转接插座、热敏电阻、第二开关、控制模块、第一隔离降压电路、第二隔离降压电路、比较器；转接插头用于连接供电电源，转接插座用于连接待测试电源；热敏电阻串联在转接插头和转接插座之间的零线或火线上；第二开关串联在转接插头和转接插座之间的零线或火线上；第二开关的控制端连接控制模块；第一隔离降压电路的输入端分别连接转接插头的火线端和零线端；第二隔离降压电路的输入端分别连接至热敏电阻的两端；第一隔离降压电路的输出端连接至比较器的第一输入端，第二隔离降压电路的输出端连接至比较器的第二输入端；比较器的输出端与控制模块连接。

本申请在供电电源与待测试电源之间设置电源保护电路，对电源保护电路中热敏电阻两端的电压降压耦合生成待比较电压信号，对供电电源电压降压耦合生成基准比较电压信号，根据待比较电压信号与基准比较电压信号的大小，控制模块控制第二开关的开闭以控制供电电源与待测试电源之间的导通和断开，以在检测出不良品时，及时地保护待测试电源，避免测试过程中某个元器件失效后引发其他器件的连锁炸毁，导致维修难度大甚至直接报废，报废率高。

在一种可行的方式中，控制模块包括MCU芯片、第二控制电路；第二开关包括第二继电器；MCU芯片的检测端口与比较器的输出端连接；第二控制电路包括第二控制开关Q4，第二控制开关的控制端与MCU芯片的第二输出端口连接，第二控制开关的第一端与第二继电器的控制端连接，第二控制开关的第二端接地。

上述设置进一步阐述了控制模块控制第二开关开闭的工作原理，通过MCU芯片基于比较器输出的待比较电压信号与基准比较电压信号的比较结果控制第二控制开关的导通和截止，以控制第二继电器开闭第二开关。

在一种可行的方式中，第二控制电路还包括：位于MCU芯片与第二控制开关之间的第二驱动单元；第二驱动单元的输入端与MCU芯片的第二输出端口连接，第二驱动单元的输出端与第二控制开关的控制端连接。

上述设置用于增强MCU芯片的输出引脚的驱动能力。

在一种可行的方式中，电源保护电路还包括：第二发光元件；第二发光元件的第一端与工作电压连接，第二发光元件的第二端与第二控制开关的第一端连接。

上述设置中第二发光元件用于当检测到不良品时亮起，以起到提示作用。

在一种可行的方式中，电源保护电路还包括：第一开关；第一开关并联连接至热敏电阻的两端，第一开关的控制端与控制模块连接。

上述设置用于当检测为良品时，则通过控制模块闭合第一开关，以使热敏电阻短路，在后续的带载老化测试中免除热敏电阻的影响。

在一种可行的方式中，第一开关包括第一继电器；控制模块还包括第一控制电路，第一控制电路包括第一控制开关；第一控制开关的控制端与MCU芯片的第一输出端口连接，第一控制开关的第一端与第一继电器的控制端连接，第一控制开关的第二端接地。

上述设置进一步阐述了控制模块控制第一开关开闭的工作原理，通过MCU芯片基于比较器输出的待比较电压信号与基准比较电压信号的比较结果控制第一控制开关的导通和截止，以控制第一继电器开闭第一开关。

在一种可行的方式中，第一控制电路还包括：位于MCU芯片与第一控制开关之间的第一驱动单元；第一驱动单元的输入端与MCU芯片的第一输出端口连接，第一驱动单元的输出端与第一控制开关的控制端连接。

上述设置用于增强MCU芯片的输出引脚的驱动能力。

在一种可行的方式中，电源保护电路还包括：第一发光元件；

第一发光元件的第一端与工作电压连接，第一发光元件的第二端与第一控制开关的第一端连接。

上述设置中第一发光元件用于当检测到良品时亮起，以起到提示作用。

在一种可行的方式中，控制模块还包括复位电路，复位电路包括复位电阻和复位按键；复位电阻的一端连接工作电压；复位电阻的另一端连接MCU芯片的复位端口；复位按键连接在复位电阻的另一端与接地之间。

上述设置中复位按键用于在检测为良品后按下，使得MCU芯片中第一控制电路闭合第一开关，短路热敏电阻，便于后续进行老化测试。

在一种可行的方式中，第一隔离降压电路包括第一变压器、第一二极管、第一电阻、第一电容；第一变压器的第一输入端和第二输入端分别连接转接插头的火线端和零线端；第一变压器的第一输出端连接第一二极管的正极；第一变压器的第二端输出端接地；第一二极管的负极连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端接地；第一电容的第一端连接第一电阻的第一端，作为第一隔离降压电路的输出端；第一电容的第二端接地。

上述设置提供了一种第一隔离降压电路的连接方式，用于将供电电源电压隔离降压整流滤波生成基准比较电压信号，即将220V交流电压整流为2.5V直流电压。

在一种可行的方式中，第二隔离降压电路包括第二变压器、第二二极管、第二电阻、第二电容；第二变压器的一侧连接在热敏电阻两端；第二变压器的第一输入端和第二输入端分别连接热敏电阻靠近转接插头的一端和靠近转接插座的一端；第二变压器的第一输出端连接第二二极管的正极；第二变压器的第二端输出端接地；第二二极管的负极连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端接地；第二电容的第一端连接第二电阻的第一端，作为第二隔离降压电路的输出端；第二电容的第二端接地。

上述设置提供了一种第二隔离降压电路的连接方式，用于将热敏电阻两端的电压隔离降压整流滤波生成待比较电压信号，对热敏电阻两端电压进行监测，以检验是否出现待测试电源内部短路或阻抗异常等问题。

在一种可行的方式中，电源保护电路还包括：保险丝；保险丝串联在转接插头与插座的火线上。

上述设置中保险丝用于在极端情况下，切断供电电源火线与后端电路的连接，避免出现故障检测时触电危险。

在一种可行的方式中，电源保护电路还包括直流电源生成模块，直流电源生成模块的输入端分别连接转接插头的火线端和零线端；直流电源生成模块的输出端，与控制模块和比较器连接，用于提供工作电压。

上述设置用于为电源保护电路中继电器、MCU芯片、比较器提供器件工作电压。

另一方面，本申请提供一种电源保护系统，包括：待测试电源、供电电源和如前一方面中电源保护电路；其中，电源保护电路的转接插头连接供电电源；待测试电源的插头连接至电源保护电路的转接插座。

本申请提供的电源保护电路及系统，包括：转接插头、转接插座、热敏电阻、第二开关、控制模块、第一隔离降压电路、第二隔离降压电路、比较器；转接插头用于连接供电电源，转接插座用于连接待测试电源；热敏电阻串联在转接插头和转接插座之间的零线或火线上；第二开关串联在转接插头和转接插座之间的零线或火线上；第二开关的控制端连接控制模块；第一隔离降压电路的输入端分别连接转接插头的火线端和零线端；第二隔离降压电路的输入端分别连接至热敏电阻的两端；第一隔离降压电路的输出端连接至比较器的第一输入端，第二隔离降压电路的输出端连接至比较器的第二输入端；比较器的输出端与控制模块连接。本申请通过在供电电源与待测试电源之间设置电源保护电路，对电源保护电路中热敏电阻两端的电压降压耦合生成待比较电压信号，对供电电源电压降压耦合生成基准比较电压信号，根据待比较电压信号与基准比较电压信号的大小，控制模块控制第二开关的开闭以控制供电电源与待测试电源之间的导通和断开，以在检测出不良品时，及时断路以保护待测试电源，避免测试过程中某个元器件失效后引发其他器件的连锁炸毁，导致维修难度大甚至直接报废，报废率高。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请提供的一种电源保护电路及系统的应用场景；

图2为本申请提供的一种电源保护电路的电路图；

图3为本申请提供的一种控制模块的电路图；

图4为本申请提供的另一种电源保护电路的电路图；

图5为本申请提供的另一种控制模块的电路图；

图6为本申请提供的又一种电源保护电路的电路图；

图7为本申请提供的一种隔离降压电路的电路图；

图8为本申请提供的电源保护系统图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

随着智能家电、移动电子终端等的普及使用，市场对智能设备必备的家电电源板、手机平板和电脑等的充电器需求越来越大，对电源的供应链上游加工厂的生产测试的压力越来越大，生产效率迫切需要提高。

电脑、手机、电视机、显示器等的供电电源一般包括外壳、印刷电路板组件(Printed Circuit Board Assembly，简称PCBA)和电池三大部分。在电源组装为成品之前通常要对PCBA进行一系列的测试。当前电源行业内的通用测试流程为对电源PCBA半成品依次进行通电初测、带载老化和性能复测，测试合格后方可进入包装等后续收尾环节。其中，通电初测环节主要用于筛查出生产线上的加工不良品(如元器件原材料失效、焊锡残留短路、设计异常等)，若跳过通电初测环境，直接进入带载老化测试，则可能导致批量损坏维修、返工、发生火灾等造成产能、产品的严重损失，不仅风险高，且出现异常后处理的成本也高。

目前的测试电路是将待测试电源PCBA直接连通交流电进行测试。然而，该测试电路未加入任何用于保护后端待测试电源的保护电路，在检测到不良品时不能及时地保护待测试电源，存在某个元器件失效而造成其他元器件的连锁炸毁的情况，导致报废率高。

本申请提供的电源保护电路及系统，通过在待测试电源与供电电源之间设置电源保护电路，旨在解决现有技术的如上技术问题。

本申请可具体应用于如图1所示的测试场景中。如图1所示，示例性的提供了一种电源行业加工厂生产测试的通用流程。流水线上加工完成后的电源PCBA半成品将依次经历通电初测、带载老化、性能复测流程。当一项测试通过后，则进入下一项测试；否则被认为是不良产品，若能进行维修，则维修完成后重头开始进行测试流程；若无法维修，则直接报废。测试全部合格通过后，则进入后续的包装收尾环节。在上述测试过程中，本申请在待测试电源与供电电源之间设置了电源保护电路，在首次通电前或通电过程中、老化工程中保护待测试电源。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图2为本申请提供的一种电源保护电路的电路图。如图2所示，包括：转接插头CN1、转接插座CN2、热敏电阻PTC1、第二开关G2、控制模块、第一隔离降压电路、第二隔离降压电路、比较器U1A。转接插头CN1用于连接供电电源220V的交流电，转接插座用于连接待测试电源。热敏电阻PTC1串联在转接插头和转接插座之间的零线(N线)或火线(L线)上；第二开关G2串联在转接插头和转接插座之间的零线(N线)或火线(L线)上。第二开关G2的控制端连接控制模块；第一隔离降压电路的输入端分别连接转接插头的火线端和零线端；第二隔离降压电路的输入端分别连接至热敏电阻PTC1的两端；第一隔离降压电路的输出端连接至比较器U1A的第一输入端，第二隔离降压电路的输出端连接至比较器U1A的第二输入端；比较器U1A的输出端与控制模块连接。

其中，热敏电阻PTC1与第二开关G2可以同时串联在零线上，可以同时串联在火线上，也可以一个串联在零线上一个串联在火线上。图2所示的为热敏电阻PTC1串联在火线上，第二开关G2串联在零线上。本申请对二者串联位置不作限定，只要热敏电阻能正常感知转接插头与转接插座之间构成的回路中的电流，以及第二开关G2能起到开关断开时转接插头与转接插座之间构成的回路为断路的作用即可。

具体的，第一隔离降压电路连接在转接插头的火线端和零线端，其输入端输入的是供电电源。由于输入端电压恒定，因此输出端输出电压恒定，以此作为基准比较电压VO1。示例性的，基准比较电压VO1为直流5V电压。第二隔离降压电路连接在热敏电阻PTC1两端，用于检测热敏电阻PTC1的电压值，输出端输出待比较电压VO2。热敏电阻PTC1为PTC型热敏电阻，当待测电源短路失效后，热敏电阻PTC1上流经的电流异常增大，热敏电阻阻值会增加，热敏电阻两端的电压会增加，因此第二隔离降压电路的输出电压也会增加。

进一步的，基准比较电压VO1输入比较器U1A的同相端，待比较电压VO2输入比较器U1A的反相端，示例性的该比较器可选择LM358型号。以电视机电源板为例，该电源板空载上电的输入电流大概为0.01A。接入该待测试电源，流经热敏电阻PTC1的电流为0.01A。假设使用的热敏电阻PCT1为25摄氏度条件下电阻为100欧姆，那么其两端电压为1V，再加上第二隔离降压电路的耦合降压，电压会更低。因此，VO2<VO1。那么，比较器U1A将输出高电平。设置控制模块在检测到该高电平时，维持系统默认状态，即控制闭合第二开关G2，使转接插头与转接插座之间构成的串联回路为正常通路。

若该待测试电源的内部器件短路或者阻抗异常小，则流经热敏电阻PTC1的电流巨大，约为2.2A，其阻值逐渐升高，电路中的电流逐渐减小，可以达到保护后端待测试电源的作用。相应的，由于220V交流电压直接加在热敏电阻PTC1两端，通过设计第二隔离降压电路的绕组比值，可使VO2>VO1。进而，比较器U1A将输出低高电平，设置控制模块在检测到该低电平时，控制断开第二开关G2，使转接插头与转接插座之间构成的串联回路为断路，以保护后端待测试电源。

本申请在供电电源与待测试电源之间设置电源保护电路，对电源保护电路中热敏电阻两端的电压降压耦合生成待比较电压信号，对供电电源电压降压耦合生成基准比较电压信号，根据待比较电压信号与基准比较电压信号的大小，控制模块控制第二开关G2的开闭以控制供电电源与待测试电源之间的导通和断开，以在检测出不良品时，及时地保护待测试电源，避免测试过程中某个元器件失效后引发其他器件的连锁炸毁，导致维修难度大甚至直接报废，报废率高。

下面对控制模块的内部电路进行详细阐述。

图3为本申请提供的一种控制模块的电路图。示例性地，控制模块包括MCU芯片、第二控制电路；第二开关G2包括第二继电器；MCU芯片的检测端口与比较器的输出端连接；第二控制电路包括第二控制开关Q4，第二控制开关Q4的控制端与MCU的第二输出端口连接，第二控制开关Q4的第一端与第二继电器的控制端连接，第二控制开关Q4的第二端接地。上述设置，通过MCU芯片基于比较器输出的待比较电压信号与基准比较电压信号的比较结果控制第二控制开关Q4的导通和截止，以控制第二继电器开闭第二开关。

进一步地，第二控制电路还包括：位于MCU芯片与第二控制开关Q4之间的第二驱动单元；第二驱动单元的输入端与MCU芯片的第二输出端口连接，第二驱动单元的输出端与第二控制开关Q4的控制端连接。由于MCU芯片的第二输出端口的驱动能力较弱，因此增设第二驱动电路以增强MCU芯片的驱动能力。

如图3所示，第二控制开关Q4为NMOS管，其漏极连接第二继电器；其控制端，即栅极通过一系列电阻和三极管组成的第二驱动单元与MCU芯片的第二输出端口连接。

其中，第二驱动单元的电路连接如下：三极管Q3的基极连接MCU芯片的第二输出端口，第一限流电阻R10用于保护该三极管Q3。三极管Q3的发射极接地，下拉电阻R11连接在三极管Q3的发射极和基极之间。三极管Q3的集电极连接工作电压5V，限流电阻R12串联在三极管Q3的集电极与工作电压之间。第二控制开关Q4的栅极连接在三极管Q3的集电极，限流电阻R13串联在第二控制开关Q4的栅极与三极管Q3的集电极之间。第二控制开关Q4的源极接地，下拉电阻R14的一端连接在第二控制开关Q4的栅极和源极之间。

具体的，当MCU芯片的第二输出端口输出高电平时，三极管Q3导通，第二控制开关Q4的控制极输入为低电平，第二控制开关Q4断开，第二继电器右侧为连接高电平。配置第二继电器为常闭型继电器，参照图3，第二继电器左边连接高电平5V，当右侧同样连接高电平时，由于基本没有电压差，第二继电器内部的线圈基本没有电流流过，此时该第二继电器保持默认状态—闭合。因此，第二开关G2为闭合状态。

相反的，当MCU芯片的第二输出端口输出低电平时，三极管Q3断开，第二控制开关Q4的控制极输入为高电平，第二控制开关Q4导通，第二控制开关Q4的漏极为低电平，第二继电器右侧连接低电平。由于第二继电器左侧连接高电平5V，所以第二继电器内部的线圈有电流流过，此时该第二继电器断开。因此，第二开关G2为断开状态。

配置MCU芯片的第二输出端口默认输出高电平，此时第二开关G2为闭合状态，在转接插座未接入待测试电源时，转接插座为开路状态，第一隔离降压电路输出的稳定的基准比较电压，而第二隔离降压电路输出电压信号为0。比较器必然输出高电平。配置当MCU芯片的检测端口检测到高电平时，则维持默认的工作状态，即其第二输出端口输出高电平，此时第二开关G2闭合，本申请提供的电源保护电路处于待接入测试设备状态，等待连接待测试电源。

接入待测电源，当待测电源为良品时，以电视机电源板为例，该电源板空载上电的输入电流大概为0.01A。接入该待测试电源，流经热敏电阻PTC1的电流为0.01A。假设使用的热敏电阻PCT1为25摄氏度条件下电阻为100欧姆，那么其两端电压为1V，再加上第二隔离降压电路的耦合降压，电压会更低。因此，VO2<VO1。那么，比较器U1A将输出高电平。基于前述的分析，当MCU芯片的检测端口检测到高电平时，第二开关G2闭合，转接插头、转接插座与待测试电源构成的串联回路为正常通路。

接入待测电源，当待测电源为不良品时，比如内部器件短路或者阻抗异常小等问题，则流经热敏电阻PTC1的电流巨大，约为2.2A，其阻值逐渐升高，电路中的电流逐渐减小，可以达到保护后端待测试电源的作用。相应的，由于220V交流电压直接加在热敏电阻PTC1两端，通过设计第二隔离降压电路的绕组比值，可使VO2>VO1。进而，比较器U1A将输出低电平。配置MCU芯片的检测端口检测到低电平时，其第二输出端口输出低电平。基于前述的分析，当MCU芯片的检测端口检测到低电平时，第二开关G2断开，转接插头、转接插座与待测试电源构成的串联回路为断路。

在上述示例的基础上，电源保护电路还包括：第二发光元件LED2；第二发光元件LED2的第一端与工作电压连接，第二发光元件LED2的第二端与第二控制开关Q4的第一端连接。当第二控制开关Q4漏极输出低电平时第二发光元件LED2亮起。也即当第二继电器连接低电平而断开第二开关G2时第二发光元件LED2亮起。只有当检测到不良品时，第二开关G2才会被断开，因此第二发光元件LED2用于提示待测试电源存在异常。本申请对该第二发光元件LED2的颜色不作限定，可设置为红色、绿色或黄色等。

图4为本申请提供的另一种电源保护电路的电路图。如图4所示，电源保护电路还包括：第一开关G1；第一开关G1并联连接至热敏电阻PCT1的两端，第一开关G1的控制端G1与控制模块连接。当检测为良品时，则通过控制模块闭合第一开关G1，以使热敏电阻PCT1短路，在后续的带载老化测试中免除热敏电阻的影响。

图5为本申请提供的另一种控制模块的电路图，与第二开关G2的控制电路相似，第一开关G1包括第一继电器；控制模块还包括第一控制电路，第一控制电路包括第一控制开关Q2；第一控制开关Q2的控制端与MCU芯片的第一输出端口连接，第一控制开关的第一端与第一继电器的控制端连接，第一控制开关Q2的第二端接地。上述设置通过MCU芯片基于比较器输出的待比较电压信号VO2与基准比较电压信号VO1的比较结果控制第一控制开关Q2的导通和截止，以控制第一继电器开闭第一开关G1。

进一步地，参照图5，第一控制电路还包括：位于MCU芯片与第一控制开关Q2之间的第一驱动单元；第一驱动单元的输入端与MCU芯片的第一输出端口连接，第一驱动单元的输出端与第一控制开关Q2的控制端连接。由于MCU芯片的第一输出端口的驱动能力较弱，因此增设第一驱动电路以增强MCU芯片的驱动能力。

如图5所示，第一控制开关Q2为NMOS管，其漏极连接第二继电器；其控制端即栅极，通过一系列电阻和三极管组成的第二驱动单元与MCU芯片的第二输出端口连接。

具体的，第二驱动单元的电路连接如下：三极管Q1的基极连接MCU芯片的第一输出端口，第一限流电阻R15用于保护该三极管Q1。三极管Q1的发射极接地，下拉电阻R6连接在三极管Q1的发射极和基极之间。三极管Q1的集电极连接工作电压5V，限流电阻R7串联在三极管Q1的集电极与工作电压之间。第一控制开关Q2的栅极连接在三极管Q1的集电极，限流电阻R8串联在第一控制开关Q2的栅极与三极管Q1的集电极之间。第一控制开关Q2的源极接地，下拉电阻R9的一端连接在第一控制开关Q2的栅极和源极之间。

具体的，当MCU芯片的第一输出端口输出高电平时，三极管Q1导通，第一控制开关Q2的控制极输入为低电平，第一控制开关Q2断开，第一继电器左侧连接高电平。其中，配置第一继电器为常开型继电器，该右侧连接高电平5V，当其左侧同样连接高电平5V时，由于没有电压差，第一继电器内部的线圈没有电流流过，此时该第一继电器保持默认状态—断开，所以第一开关G1为断开状态。

相反的，当MCU芯片的第一输出端口输出低电平时，三极管Q1关断，第一控制开关Q2的控制极输入为高电平，第一控制开关Q2导通，第一控制开关Q2的漏极为低电平，第一继电器左侧连接低电平。该右侧连接高电平5V，当其左侧连接低电平时，由于有电压差，第一继电器内部的线圈有电流流过，此时该第一继电器状态为闭合，所以第一开关G1为闭合状态。

配置MCU芯片的第一输出端口默认输出高电平，此时第一开关G1为断开状态，热敏电阻PTC1串联在转接插头与转接插座的火线或零线上，图5以串联在零线上为例，在转接插座未接入待测试电源时，转接插座为开路状态，第一隔离降压电路输出的稳定的基准比较电压，而第二隔离降压电路输出电压信号为0。比较器必然输出高电平。配置当MCU芯片的检测端口检测到高电平时，则维持默认的工作状态，即其第一输出端口输出高电平，此时第一开关G1断开，本申请提供的电源保护电路处于待接入测试设备状态，等待连接待测试电源。接入待测电源，当待测电源为良品时，比较器U1A将输出高电平，MCU芯片的状态不变，第一开关G1断开。

在上述示例的基础上，电源保护电路还包括：第一发光元件LED1，如图5所示，第一发光元件LED1的第一端与工作电压连接，第一发光元件LED1的第二端与第一控制开关Q2的第一端连接。当第一控制开关Q2的第一端即其漏极输出低电平时，第一发光元件LED1亮起。也即当第一继电器连接低电平闭合第一开关G1时，第一发光元件LED1亮起。只有当检测到良品时，第一开关G1才会闭合，因此第一发光元件LED1用于提示待测试电源测试合格。

在上述示例的基础上，图6为本申请提供的又一种电源保护电路的电路图，控制模块还包括复位电路。复位电路包括复位电阻R3和复位按键K1；复位电阻R3的一端连接工作电压；复位电阻R3的另一端连接MCU芯片的复位端口；复位按键K1连接在复位电阻R3的另一端与接地之间。

在检测为良品后按下上述的复位按键K1，使得MCU芯片的复位端口得到电平触发，则MCU芯片软件复位自动计时3S后，第一控制电路控制第一继电器闭合第一开关G1，同时第一发光元件LED1点亮，PTC热敏电阻短路，供电电源与待测试电源之间的电源保护电路仅相当于一组导线给待测电源产品转接，良品可继续老化测试。

其中，通过检测到不良品时第二发光元件LED2会亮起来判断，检测到良品时第二发光元件LED2不会亮，进而按下复位按键K1。具体的，在检测到不良品时，MCU芯片的第二输出端口输出低电平断开第二开关G2，而其第一输出端口依然输出高点平维持第一开关G1为断开状态，使得热敏电阻PTC1持续串联在回路中，自然第一发光元件LED1也不会亮起。在检测到良品时，第二发光元件LED2不会亮，通过按下复位按键K1，使MCU芯片的第一输出端口输出低电平，闭合第一开关G1,第一发光元件LED1相应亮起。若出现第一发光元件LED1和第二发光元件LED2均不亮起的情况，则是未按下复位按键K1。如上发现不良品时，及时拦截下来送维修，以免进一步损坏产品。

下面介绍第一隔离降压电路和第二隔离降压电路的电路结构。

图7为本申请提供的一种隔离降压电路的电路图。第一隔离降压电路包括第一变压器S1、第一二极管D1、第一电阻R1、第一电容C1；第一变压器S1的第一输入端和第二输入端分别连接转接插头的火线端和零线端；第一变压器S1的第一输出端连接第一二极管的正极；第一变压器S1的第二端输出端接地；第一二极管D1的负极连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端接地；第一电容C1的第一端连接第一电阻的第一端，作为第一隔离降压电路的输出端；第一电容C1的第二端接地。

示例性的，上述的第一隔离降压电路可以将220V交流电压整流为2.5V直流电压，作为后续输入比较器U1A进行比较的基准比较电压VO1。具体的，通过设置第一变压器S1的线圈匝比为122：1，220V交流电压被整流滤波后可得到约2.5V直流电压。具体的，通过整流滤波后将交流电压滤波是峰值滤波，交流电压的正弦波的有效值是220V/122≈1.8V，峰值需要乘以

即约2.5V。其中，第一电阻R1作为断电以后的第一电容C1复位的放电电阻。

参照图7，第二隔离降压电路包括第二变压器S2、第二二极管D2、第二电阻R2、第二电容C2；第二变压器S2的一侧连接在热敏电阻PTC1两端；第二变压器S2的第一输入端和第二输入端分别连接热敏电阻PTC1靠近转接插头的一端和靠近转接插座的一端；第二变压器S2的第一输出端连接第二二极管D2的正极；第二变压器S2的第二端输出端接地；第二二极管D2的负极连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端接地；第二电容C2的第一端连接第二电阻R2的第一端，作为第二隔离降压电路的输出端；第二电容C2的第二端接地。其中，第二电阻R2作为断电以后的第二电容C2复位的放电电阻。

示例性的，上述的第二隔离降压电路用于对热敏电阻PTC1两端的电压进行隔离降压整流滤波，生成待比较电压信号VO2。具体的，假设通过设置第二变压器S2的线圈匝比为75：1，转接插座短路后，热敏电阻PTC1两端的电压约等于供电电源电压，被整流滤波后可得到约4.2V直流电压，即

4.2V高于2.5V，即VO2>VO1，比较器输出低电平，相应的MCU芯片控制断开第二开关G2，及时保护待测试电源。

参照图7，电源保护电路还包括：保险丝FB1。保险丝FB1串联在转接插头与插座的火线上。例如，可采用10A/250V规格的保险丝。保险丝FB1用于在极端情况下，切断供电电源火线与后端电路的连接，避免出现故障检测时触电危险。其中，在串接在火线为安规要求，串接在火线更为安全。零线通常接大地，相对较为安全，在零线上也可以增加保险丝加以保护，但火线上的保险丝不可缺失。

在一些示例中，参照图3、图5、图6和图7，电源保护电路还包括直流电源生成模块AC-DC，直流电源生成模块AC-DC的输入端分别连接转接插头的火线端和零线端；直流电源生成模块的输出端，与控制模块和比较器连接，用于提供工作电压。具体的，该直流电源生成模块AC-DC电源保护电路中继电器、MCU芯片、比较器提供器件工作电压5V。本申请对工作电压不作限定，在实际应用中根据电路中元器件的工作参数进行合理的设计。直流电源生成模块AC-DC可选择现有的LS10-13B05R3型号电源模块，也可自行搭建AC-DC电路，只要能正常为元器件提供工作电压即可。

另外，MCU芯片还包括反馈串口，通过串口与外部的电脑或其他控制设备建立通讯。

上述将高压采样信号、控制等通过隔离变压器、隔离继电器、AC-DC隔离电源等器件进行隔离，且带有保险丝保护，对加工厂生产线工作人员有进一步的保护措施，降低触电危险，保护与本申请的电源保护电路连接的其它设备(如电脑、自动化设备等)。

图8为本申请提供的电源保护系统图，该电源保护系统，包括：待测试电源、供电电源和如前述的电源保护电路；其中，电源保护电路的转接插头连接供电电源220V交流电；待测试电源的插头CN3连接至电源保护电路的转接插座。

本申请提供的电源保护电路及系统，可以简化加工厂的测试流程，将通电初测步骤删除，可以在带载老化环节装老化柜时候即可筛出不良品，电源行业上每生产1个电源产品，在测试阶段至少可以节省30秒以上的时间成本，提升生产效率。并且，本申请提供的电源保护电路及系统，可用于加工厂电源测试的全过程，都可以起到保护作用，适用于市场上绝大部分的电视机、显示器、电脑手机充电器等的电源测试，在测试过程中对短路的不良品起到进一步的保护作用，以免初次通电后更多器件损坏，方便不良器件定位及维修，降低报废率。

同时，使用的器件较少且均为行业通用的阻容、半导体器件，可以制作成一个独立的转接模块单独使用，或移植集成到老化测试设备中、AC电源中，可以搭配不同的测试设备使用，本申请对此不作限定，可根据实际应用场景自行设计。

本申请提供的电源保护电路及系统，包括：转接插头、转接插座、热敏电阻、第二开关、控制模块、第一隔离降压电路、第二隔离降压电路、比较器；转接插头用于连接供电电源，转接插座用于连接待测试电源；热敏电阻串联在转接插头和转接插座之间的零线或火线上；第二开关串联在转接插头和转接插座之间的零线或火线上；第二开关的控制端连接控制模块；第一隔离降压电路的输入端分别连接转接插头的火线端和零线端；第二隔离降压电路的输入端分别连接至热敏电阻的两端；第一隔离降压电路的输出端连接至比较器的第一输入端，第二隔离降压电路的输出端连接至比较器的第二输入端；比较器的输出端与控制模块连接。

本申请通过在供电电源与待测试电源之间设置电源保护电路，对电源保护电路中热敏电阻两端的电压降压耦合生成待比较电压信号，对供电电源电压降压耦合生成基准比较电压信号，根据待比较电压信号与基准比较电压信号的大小，控制模块控制第二开关的开闭以控制供电电源与待测试电源之间的导通和断开，以在检测出不良品时，及时断路以保护待测试电源，避免测试过程中某个元器件失效后引发其他器件的连锁炸毁，导致维修难度大甚至直接报废，报废率高。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (14)

1.一种电源保护电路，其特征在于，包括：转接插头、转接插座、热敏电阻、第二开关、控制模块、第一隔离降压电路、第二隔离降压电路、比较器；

所述转接插头用于连接供电电源，所述转接插座用于连接待测试电源；

所述热敏电阻串联在所述转接插头和所述转接插座之间的零线或火线上；

所述第二开关串联在所述转接插头和所述转接插座之间的零线或火线上；所述第二开关的控制端连接所述控制模块；

所述第一隔离降压电路的输入端分别连接所述转接插头的火线端和零线端；所述第二隔离降压电路的输入端分别连接至所述热敏电阻的两端；所述第一隔离降压电路的输出端连接至所述比较器的第一输入端，所述第二隔离降压电路的输出端连接至所述比较器的第二输入端；所述比较器的输出端与所述控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述控制模块包括MCU芯片、第二控制电路；所述第二开关包括第二继电器；

所述MCU芯片的检测端口与所述比较器的输出端连接；

所述第二控制电路包括第二控制开关，所述第二控制开关的控制端与所述MCU芯片的第二输出端口连接，所述第二控制开关的第一端与所述第二继电器的控制端连接，所述第二控制开关的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述第二控制电路还包括：位于所述MCU芯片与所述第二控制开关之间的第二驱动单元；

所述第二驱动单元的输入端与所述MCU芯片的第二输出端口连接，所述第二驱动单元的输出端与所述第二控制开关的控制端连接。

4.根据权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源保护电路还包括：第二发光元件；

所述第二发光元件的第一端与工作电压连接，所述第二发光元件的第二端与所述第二控制开关的第一端连接。

5.根据权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源保护电路还包括：第一开关；

所述第一开关并联连接至所述热敏电阻的两端，所述第一开关的控制端与所述控制模块连接。

6.根据权利要求5所述的电源保护电路，其特征在于，所述第一开关包括第一继电器；所述控制模块还包括第一控制电路，所述第一控制电路包括第一控制开关Q2；

所述第一控制开关的控制端与所述MCU芯片的第一输出端口连接，所述第一控制开关的第一端与所述第一继电器的控制端连接，所述第一控制开关的第二端接地。

7.根据权利要求6所述的电源保护电路，其特征在于，所述第一控制电路还包括：位于所述MCU芯片与所述第一控制开关之间的第一驱动单元；

所述第一驱动单元的输入端与所述MCU芯片的第一输出端口连接，所述第一驱动单元的输出端与所述第一控制开关的控制端连接。

8.根据权利要求6所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源保护电路还包括：第一发光元件；

所述第一发光元件的第一端与工作电压连接，所述第一发光元件的第二端与所述第一控制开关的第一端连接。

9.根据权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述控制模块还包括复位电路，所述复位电路包括复位电阻和复位按键；

所述复位电阻的一端连接工作电压；所述复位电阻的另一端连接所述MCU芯片的复位端口；

所述复位按键连接在所述复位电阻的另一端与接地之间。

10.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述第一隔离降压电路包括第一变压器、第一二极管、第一电阻、第一电容；

所述第一变压器的第一输入端和第二输入端分别连接所述转接插头的火线端和零线端；所述第一变压器的第一输出端连接所述第一二极管的正极；所述第一变压器的第二端输出端接地；

所述第一二极管的负极连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端接地；所述第一电容的第一端连接所述第一电阻的第一端，作为所述第一隔离降压电路的输出端；所述第一电容的第二端接地。

11.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述第二隔离降压电路包括第二变压器、第二二极管、第二电阻、第二电容；

所述第二变压器的一侧连接在所述热敏电阻两端；

所述第二变压器的第一输入端和第二输入端分别连接所述热敏电阻靠近所述转接插头的一端和靠近所述转接插座的一端；所述第二变压器的第一输出端连接所述第二二极管的正极；所述第二变压器的第二端输出端接地；

所述第二二极管的负极连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地；所述第二电容的第一端连接所述第二电阻的第一端，作为所述第二隔离降压电路的输出端；所述第二电容的第二端接地。

12.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源保护电路还包括：保险丝；所述保险丝串联在所述转接插头与所述插座的火线上。

13.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源保护电路还包括直流电源生成模块，所述直流电源生成模块的输入端分别连接所述转接插头的火线端和零线端；

所述直流电源生成模块的输出端，与所述控制模块和所述比较器连接，用于提供工作电压。

14.一种电源保护系统，其特征在于，包括待测试电源、供电电源和如权利要求1-13中任一项所述的电源保护电路；其中，

所述电源保护电路的转接插头连接所述供电电源；所述待测试电源的插头连接至所述电源保护电路的转接插座。

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