CN217545592U - 一种非隔离电池电源保护电路及一种设备 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种非隔离电源保护电路，所述电路包括驱动模块、第一保护模块以及第二保护模块；所述第一保护模块包括二极管；所述第二保护模块包括耐高压三极管；所述驱动模块的第一端与非隔离电源连接，所述驱动模块的第二端与所述二极管的阳极连接，所述驱动模块的第三端与负载连接，所述驱动模块用于驱动所述负载工作；所述二极管的阴极与所述耐高压三极管的集电极连接，所述二极管用于在保险丝断开时阻止所述驱动模块被触发；所述耐高压三极管用于在所述保险丝断开时保护所述电路。

Description

一种非隔离电池电源保护电路及一种设备

技术领域

本申请涉及电气领域，尤其涉及一种非隔离电池电源保护电路及一种设备。

背景技术

在电器产品中，对于发热类负载或马达类负载，往往通过双向可控硅进行精准控温或转速可调，而出于成本考虑，在满足产品设计需求前提下，大多会采用非隔离电源方案。由于双向可控硅导通的特殊性，若火线上的保险丝损坏 (断开)，那么由于非隔离的存在，火线与零线可形成反向回路，双向可控硅仍可导通，从而出现负载长期处于导通不受控的状态(如产品插电下，发热体或电机一直工作无法停止)，存在器件损坏、失火等安全风险。

实用新型内容

本申请提供一种非隔离电池电源保护电路及一种设备，以解决现有技术中电路存在器件损坏、失火等安全风险的技术问题。

第一方面，提供一种非隔离电源保护电路，所述电路包括驱动模块、第一保护模块以及第二保护模块；所述第一保护模块包括二极管；所述第二保护模块包括耐高压三极管；所述驱动模块的第一端与非隔离电源连接，所述驱动模块的第二端与所述二极管的阳极连接，所述驱动模块的第三端与负载连接，所述驱动模块用于驱动所述负载工作；所述二极管的阴极与所述耐高压三极管的集电极连接，所述二极管用于在保险丝断开时阻止所述驱动模块被触发；所述耐高压三极管用于在所述保险丝断开时保护所述电路。

作为优选的是，所述驱动模块包括双向可控硅，所述双向可控硅的电极T2 与所述负载连接，所述双向可控硅的电极T1与所述非隔离电源连接，所述双向可控硅的触发极G与所述二极管的阳极连接。

作为优选的是，所述驱动模块还包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述双向可控硅的触发极G连接，所述第一电阻的另一端与所述二极管的阳极连接，所述第一电阻用于限制电流大小以保护所述双向可控硅。

作为优选的是，所述电路还包括控制模块，所述控制模块与所述耐高压三极管的基极连接，所述控制模块用于控制所述耐高压三极管触发所述驱动模块。

作为优选的是，所述电路还包括滤波模块，所述滤波模块包括第二电阻，所述第二电阻的一端与所述非隔离电源连接，所述第二电阻的另一端与所述驱动模块的第二端、所述二极管的阳极连接，所述滤波模块用于降低通电瞬间产生的噪声对所述电路的影响。

作为优选的是所述第二保护模块还包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述耐高压三极管发射极连接，所述第三电阻的另一端与所述耐高压三极管基极连接，所述第三电阻用于防止通电瞬间的高电压导通所述耐高压三极管。

作为优选的是，所述二极管为穿透电压不小于1000V。

作为优选的是，所述耐高压三极管导通电压不小于300V。

第二方面，提供一种设备，所述设备包括如上述所述的非隔离电源保护电路以及非隔离电源电路，所述非隔离电源电路包括转换模块，所述转换模块与所述耐高压三极管基极连接，所述转换模块用于为所述电路提供适用于所述电路的电能。

作为优选的是，所述非隔离电源电路还包括第四电阻，所述述非隔离电源电路第一输出端与第二输出端通过所述第四电阻连接，所述第四电阻用于滤除所述非隔离电源电路产生的噪声。

本申请可以实现如下有益效果：本申请通过为驱动模块设置二极管，利用二极管的单向导电性，能够在保险丝损坏时有效的阻止火线与零线形成反向回路，从而阻断驱动模块导通，避免负载长时间不受控的运转；另外，设置的耐高压三极管，能够经受较高的电压，在保险丝损坏时不会导通，从而避免对耐高压三极管相连接的元器件造成影响。通过设置二极管与耐高压三极管，能够有效降低器件损坏、失火等安全风险。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种负载控制设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种非隔离电源电路的电路示意图；

图3为本申请实施例提供的一种非隔离电源保护电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种非隔离电源保护电路的电路示意图；

图5为本申请实施例提供的一种负载控制设备的电路图；

图6为本申请实施例提供的一种非隔离电源保护电路的结构示意图；

上述图中，10、非隔离电源电路，20、非隔离电源保护电路，110、转换模块，210、驱动模块，211、第一保护模块，2110、二极管，212、第二保护模块， 2120、耐高压三极管，213、滤波模块，214、控制模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

在一个实施例中，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本申请所述的一种非隔离电池电源保护电路及一种设备进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本申请的一部分而不是全部的实施例。为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“设置”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在一个实施例中，本申请提出一种非隔离电源保护电路，适用于一种设备，其中，所述设备为一种负载控制设备，所述设备适用于精准控制负载温度或精准控制负载转速的场景中。具体的，如图1所示，图1为所述负载控制设备的结构示意图，负载通过所述负载控制设备与交流电源连接；所述设备包括非隔离电源保护电路20以及非隔离电源电路10，非隔离电源电路10包括转换模块 110以及第四电阻R₄；非隔离电源保护电路20通过非隔离电源电路10与交流电源连接，非隔离电源电路10中的转换模块110将交流电转换为适用于非隔离电源保护电路20以及所述负载的电能，以为非隔离电源保护电路20以及所述负载供电。第四电阻R₄能够滤除非隔离电源电路10产生的噪声，从而降低非隔离电源电路10产生的噪声对非隔离电源保护电路20的影响。

如图2所示，图2为非隔离电源电路10的电路示意图，非隔离电源电路10 通过ACL(L线)与ACN(N线)与交流电源连接，具体的，L线经过小电流保险丝F₁接入非隔离电源电路10输入AC端，N线经过二极管D₁整流后接入非隔离电源电路10另一输入AC端，非隔离电源电路10的转换模块110对输入的交流电进行转换，然后非隔离电源电路10输出适用于非隔离电源保护电路20 的电能。在实际应用中，非隔离电源电路10中VCC对GND电压为5V，同时非隔离电源电路10的VCC与非隔离电源保护电路20连接，供给非隔离电源保护电路20工作。

在一个实施例中，本申请提供一种非隔离电源保护电路20，如图3所示，图3为非隔离电源保护电路20的结构示意图，所述非隔离电源保护电路20包括驱动模块210、第一保护模块211以及第二保护模块212；第一保护模块211 包括二极管2110；第二保护模块212包括耐高压三极管2120；驱动模块210的第一端与非隔离电源连接，驱动模块210的第二端与二极管2110的一端连接，驱动模块210的第三端与负载连接；二极管2110的另一端与耐高压三极管2120 连接；驱动模块210用于驱动所述负载工作；二极管2110用于在保险丝断开时阻止驱动模块210被触发；耐高压三极管2120用于在所述保险丝断开时保护二极管2110及与耐高压三极管2120连接的其他元器件。具体的，如图4所示，图4为非隔离电源保护电路20的电路示意图，驱动模块210的第二端与二极管 2110的阳极连接，二极管2110的阴极与耐高压三极管2120的集电极连接。其中，二极管2110为二极管D₂，耐高压三极管2120为耐高压三极管Q₂。

在一个实施例中，如图4所示，驱动模块210包括双向可控硅Q₁，双向可控硅Q₁的电极T2与所述负载连接，双向可控硅Q₁的电极T1与所述非隔离电源连接，双向可控硅Q₁的触发极G与二极管D₂的阳极连接。

在一个实施例中，如图4所示，驱动模块210还包括第一电阻R₁，第一电阻R₁的一端与双向可控硅Q₁的触发极G连接，第一电阻R₁的另一端与二极管D₂的阳极连接，第一电阻R₁用于限制电流大小以保护双向可控硅Q₁。

基于上述实施例，为了更加明了的说明本方案的改进点，对本方案的原理进行以下说明。如图5所示，图5为所述负载控制设备的电路图。在小电流保险丝F₁未断开，也就是设备正常工作时，MOTOR端输入高电平给非隔离电源保护电路20，耐高压三极管Q₂导通，双向可控硅Q₁触发导通，所述负载进入工作；反之，若MOTOR端输入低电平给非隔离电源保护电路20，耐高压三极管Q₂关闭，双向可控硅Q₁截止，负载停止工作。

在本实施例中，若不存在二极管D₂，且设备中三极管为非耐高压三极管，在小电流保险丝F₁断开时，由于非隔离电源的存在，会形成回路1：N>>L，和回路2：L>>N，如图5所示。

其中，回路1：N>>L为：电流会从N线经线路板参考地GND和附属器件回到L线，从而形成反向回路1，非耐高压三极管集电极与发射极之间由于加了反向高压而导通，引起双向可控硅Q₁被导通，且不受控；从而出现负载长期处于导通状态的情况(如，产品在插电状态下，发热体或电机一直工作无法停止)。可以理解的，本申请通过在双向可控硅Q₁的触发极G端串入二极管D₂，利用二极管的单向导电性，能够在小电流保险丝F₁断开时有效的阻止回路1的导通，从而阻止驱动模块210导通，避免负载长时间不受控的运转。

其中，回路2：L>>N为：由于小电流保险丝F₁断开时，L线仍加载在双向可控硅Q₁的T1端，由于双向可控硅Q₁的阻性存在，这部分的高压经过双向可控硅Q₁加载到了非耐高压三极管的集电极与发射极之间，从而引起非耐高压三极管导通。虽然N线的二极管D₁能够在一定程度上阻止回路2，但仍可能导致非耐高压三极管和限流电阻R₁损坏或起火。可以理解的，本申请使用耐高压三极管Q₂替代非耐高压三极管，能够经受较高的电压，小电流保险丝F₁断开时，耐高压三极管Q₂不会导通，从而中断回路2的导通，并避免回路导通对其周边的元器件造成影响。

可见，本申请可以实现如下有益效果：本申请通过为驱动模块210设置二极管D₂，利用二极管D₂的单向导电性，能够在保险丝损坏时有效的阻止火线与零线形成反向回路，从而阻止驱动模块210导通，避免负载长时间不受控的运转；另外，设置的耐高压三极管Q₂，能够经受较高的电压，在保险丝损坏时不会导通，从而避免对其周边的元器件造成影响。通过设置二极管D₂与耐高压三极管Q₂，能够有效降低器件损坏、失火等安全风险。

在一个实施例中，二极管D₂为穿透电压不小于1000V的二极管，例如，二极管D₂型号可以为：1N4007:1A/1KV；耐高压三极管Q₂为导通电压不小于300V 的三极管，例如耐高压三极管Q₂型号可以为：MMBTA42300v/0.5a；双向可控硅 Q₁型号可以为：BT136-800E/4A。

在一个实施例中，如图6所示，所述非隔离电源保护电路20还包括控制模块214，控制模块214与耐高压三极管Q₂的基极连接，控制模块214用于控制耐高压三极管Q₂触发驱动模块210。在实际应用中，控制模块214还与非隔离电源电路10连接。

在一个实施例中，如图4所示，所述非隔离电源保护电路20还包括滤波模块213，滤波模块213包括第二电阻R₂，第二电阻R₂的一端与所述非隔离电源连接，第二电阻R₂的另一端与驱动模块210的第二端、二极管D₂的阳极连接，滤波模块213用于降低通电瞬间产生的噪声对所述非隔离电源保护电路20的影响。

在本实施例中，在设备通电的瞬间，会产生较多的噪声干扰，通过设置滤波模块213，能够有效的滤除大部分噪声，从而避免因噪声过多而造成的控制不准确。

在一个实施例中，第二保护模块212还包括第三电阻R₃，第三电阻R₃的一端与耐高压三极管Q₂发射极连接，第三电阻R₃的另一端与耐高压三极管Q₂基极连接，第三电阻R₃用于防止通电瞬间的高电压导通耐高压三极管Q₂。

在本实施例中，在设备通电的瞬间，通常会有高电压加载到三极管上，通过在三极管基极与发射极之间设置第三电阻R₃，能够有效防止通电瞬间的高电压导通三极管。

在具体的实施例中，第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃均为贴片电阻。在实际应用中，第一电阻R₁可以为150R/1206，第二电阻R₂可以为10K/1206，第三电阻R₃可以为10K/0805。

本申请通过设置滤波模块213，能够有效的滤除大部分噪声，从而避免因噪声过多而造成的控制不准确；通过在三极管基极与发射极之间设置第三电阻R₃，能够有效防止通电瞬间的高电压导通三极管。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本申请，但是应该理解的是，这些实施例仅是本申请的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本申请的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种非隔离电源保护电路，其特征在于，所述电路包括驱动模块、第一保护模块以及第二保护模块；所述第一保护模块包括二极管；所述第二保护模块包括耐高压三极管；

所述驱动模块的第一端与非隔离电源连接，所述驱动模块的第二端与所述二极管的阳极连接，所述驱动模块的第三端与负载连接，所述驱动模块用于驱动所述负载工作；

所述二极管的阴极与所述耐高压三极管的集电极连接，所述二极管用于在保险丝断开时阻止所述驱动模块被触发；所述耐高压三极管用于在所述保险丝断开时保护所述电路。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述驱动模块包括双向可控硅，所述双向可控硅的电极T2与所述负载连接，所述双向可控硅的电极T1与所述非隔离电源连接，所述双向可控硅的触发极G与所述二极管的阳极连接。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述驱动模块还包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述双向可控硅的触发极G连接，所述第一电阻的另一端与所述二极管的阳极连接，所述第一电阻用于限制电流大小以保护所述双向可控硅。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括控制模块，所述控制模块与所述耐高压三极管的基极连接，所述控制模块用于控制所述耐高压三极管触发所述驱动模块。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括滤波模块，所述滤波模块包括第二电阻，所述第二电阻的一端与所述非隔离电源连接，所述第二电阻的另一端分别与所述驱动模块的第二端、所述二极管的阳极连接，所述滤波模块用于降低通电瞬间产生的噪声。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二保护模块还包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述耐高压三极管发射极连接，所述第三电阻的另一端与所述耐高压三极管基极连接，所述第三电阻用于防止通电瞬间的高电压导通所述耐高压三极管。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述二极管为穿透电压不小于1000V。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述耐高压三极管导通电压不小于300V。

9.一种设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1-8任一项所述的非隔离电源保护电路以及非隔离电源电路，所述非隔离电源电路包括转换模块，所述转换模块与所述耐高压三极管基极连接，所述转换模块用于为所述电路提供适用于所述电路的电能。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述非隔离电源电路还包括第四电阻，所述述非隔离电源电路第一输出端与第二输出端通过所述第四电阻连接，所述第四电阻用于滤除所述非隔离电源电路产生的噪声。

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