CN219039246U - 掉电快速检测电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种掉电快速检测电路及装置，隔离光耦模块的原边的阳极与掉电保持直流电源的电压输出端连接；隔离光耦模块的原边的阴极与掉电保持直流电源的电压输入端连接；隔离光耦模块的副边的集电极分别与检测电源的电压输出端和检测三极管的基极连接；隔离光耦模块的副边的发射极接地；检测三极管的基极与检测电源的电压输出端连接；检测三极管的集电极分别与检测电源的电压输出端和主控模块连接；检测三极管的发射极接地；检测电源的电压输出端与主控模块连接。采用本实用新型提供的掉电快速检测电路及装置可以满足充电桩掉电时快速响应的需求，提高充电桩的安全性和可靠性。

Description

掉电快速检测电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车充电技术领域，尤其是涉及一种掉电快速检测电路及装置。

背景技术

随着电动汽车的普及，电动汽车对于充电桩的需求日益增加，但在充电桩运行过程中，如果发生突然掉电，则会给用户、设备、车辆等造成损失，因此需要对充电桩进行掉电检测。由于在充电桩发生掉电时越早检测出来掉电则可以让充电电容剩余更多能量，以便可使用充电电容剩余的能量做数据存储之类的保护措施，因此提高充电桩掉电检测的速度在实际应用中具有重要意义。

然而，现有的掉电检测方案通常是通过检测AC/DC电路的输出电压来判断充电桩是否掉电的，但该方式往往存在一定的延迟，掉电检测的速度较慢，从而导致掉电检测过程中产生的损失较大，难以满足充电桩掉电时快速响应的需求，影响了充电桩的安全性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种掉电快速检测电路及装置，以缓解现有充电桩掉电检测技术中存在的检测速度较慢的问题，从而满足充电桩掉电时快速响应的需求，提高充电桩的安全性和可靠性。

第一方面，本实用新型提供一种掉电快速检测电路，所述掉电快速检测电路应用于包括掉电保持直流电源的充电桩；所述掉电快速检测电路包括隔离光耦模块、检测三极管、检测电源和主控模块；所述隔离光耦模块的原边的阳极与所述掉电保持直流电源的电压输出端连接；所述隔离光耦模块的原边的阴极与所述掉电保持直流电源的电压输入端连接；所述隔离光耦模块的副边的集电极分别与所述检测电源的电压输出端和所述检测三极管的基极连接；所述隔离光耦模块的副边的发射极接地；所述检测三极管的基极与所述检测电源的电压输出端连接；所述检测三极管的集电极分别与所述检测电源的电压输出端和所述主控模块连接；所述检测三极管的发射极接地；所述检测电源的电压输出端与所述主控模块连接。

作为一种可能的实现，所述掉电快速检测电路还包括第一电阻；所述第一电阻的一端与所述掉电保持直流电源的电压输出端连接；所述第一电阻的另一端与所述隔离光耦模块的原边的阳极连接。

作为一种可能的实现，所述掉电快速检测电路还包括第二电阻；所述第二电阻的一端分别与所述掉电保持直流电源的电压输出端和所述隔离光耦模块的原边的阳极连接；所述第二电阻的另一端分别与所述掉电保持直流电源的电压输入端和所述隔离光耦模块的原边的阴极连接。

作为一种可能的实现，所述掉电快速检测电路还包括保护二极管；所述保护二极管的阴极分别与所述掉电保持直流电源的电压输出端和所述隔离光耦模块的原边的阳极连接；所述保护二极管的阳极分别与所述掉电保持直流电源的电压输入端和所述隔离光耦模块的原边的阴极连接。

作为一种可能的实现，所述掉电快速检测电路还包括第三电阻；所述第三电阻的一端与所述检测电源的电压输出端连接；所述第三电阻的另一端分别与所述隔离光耦模块的副边的集电极和所述检测三极管的基极连接。

作为一种可能的实现，所述掉电快速检测电路还包括第四电阻；所述第四电阻的一端与所述检测电源的电压输出端连接；所述第四电阻的另一端分别与所述检测三极管的集电极和所述主控模块连接。

作为一种可能的实现，所述掉电快速检测电路还包括第五电阻和第三电容；所述第五电阻的一端分别与所述检测电源的电压输出端和所述检测三极管的集电极连接；所述第五电阻的另一端分别与所述第三电容的一端和所述主控模块连接；所述第三电容的另一端接地。

作为一种可能的实现，所述掉电快速检测电路还包括第六电阻和第一电容；所述第一电容的一端和所述第六电阻的一端均分别与所述掉电保持直流电源的电压输出端和所述隔离光耦模块的原边的阳极连接；所述第一电容的另一端和所述第六电阻的另一端均接地。

作为一种可能的实现，所述掉电快速检测电路还包括第七电阻和第二电容；所述第二电容的一端和所述第七电阻的一端均分别与所述掉电保持直流电源的电压输入端和所述隔离光耦模块的原边的阴极连接；所述第二电容的另一端和所述第七电阻的另一端均接地。

第二方面，本实用新型还提供一种掉电快速检测装置，所述装置包括上述掉电快速检测电路。

本实用新型提供的一种掉电快速检测电路及装置，该掉电快速检测电路应用于包括掉电保持直流电源的充电桩；该掉电快速检测电路包括隔离光耦模块、检测三极管、检测电源和主控模块；隔离光耦模块的原边的阳极与掉电保持直流电源的电压输出端连接；隔离光耦模块的原边的阴极与掉电保持直流电源的电压输入端连接；隔离光耦模块的副边的集电极分别与检测电源的电压输出端和检测三极管的基极连接；隔离光耦模块的副边的发射极接地；检测三极管的基极与检测电源的电压输出端连接；检测三极管的集电极分别与检测电源的电压输出端和主控模块连接；检测三极管的发射极接地；检测电源的电压输出端与主控模块连接。采用上述技术，可通过主控模块检测到的高低电平实现充电桩掉电的快速检测，从而满足充电桩掉电时快速响应的需求，提高充电桩的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中一种掉电快速检测电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中一种掉电快速检测电路的结构示例图；

图3为本实用新型实施例中另一种掉电快速检测电路的结构示例图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

随着电动汽车的普及，电动汽车对于充电桩的需求日益增加，但在充电桩运行过程中，如果发生突然掉电，则会给用户、设备、车辆等造成损失，因此需要对充电桩进行掉电检测。由于在充电桩发生掉电时越早检测出来掉电则可以让充电电容剩余更多能量，以便可使用充电电容剩余的能量做数据存储之类的保护措施，因此提高充电桩掉电检测的速度在实际应用中具有重要意义。

然而，现有的掉电检测方案通常是通过检测AC/DC电路的输出电压来判断充电桩是否掉电的，当输入电源正常工作时，检测端检测到低电平信号，当输入电源掉电后，检测端只有在检测到保持较长时间的高电平信号时才能判断出掉电，但掉电时检测端检测到的信号电平是逐渐升高的，掉电检测的速度较慢，从而导致掉电检测过程中产生的损失较大，难以满足充电桩掉电时快速响应的需求，影响了充电桩的安全性和可靠性。

基于此，本实用新型实施例提供一种掉电快速检测电路及装置，可以缓解现有充电桩掉电检测技术中存在的检测速度较慢的问题，从而满足充电桩掉电时快速响应的需求，提高充电桩的安全性和可靠性。

为了便于理解，首先对本实用新型实施例所提供的一种掉电快速检测电路进行介绍，参见图1所示，该掉电快速检测电路可以应用于包括掉电保持直流电源5的充电桩；该掉电快速检测电路可以包括隔离光耦模块1、检测三极管2、检测电源4和主控模块3；隔离光耦模块1的原边的阳极与掉电保持直流电源5的电压输出端连接；隔离光耦模块1的原边的阴极与掉电保持直流电源5的电压输入端连接；隔离光耦模块1的副边的集电极分别与检测电源4的电压输出端和检测三极管2的基极连接；隔离光耦模块1的副边的发射极接地；检测三极管2的基极与检测电源4的电压输出端连接；检测三极管2的集电极分别与检测电源4的电压输出端和主控模块3连接；检测三极管2的发射极接地；检测电源4的电压输出端与主控模块3连接。

在掉电保持直流电源5正常工作时，隔离光耦模块1正常导通，检测三极管2不导通；在检测电源4的作用下，主控模块3检测到高电平信号。在掉电保持直流电源5发生掉电时，隔离光耦模块1不导通，隔离光耦模块1的原边的电压逐渐下降；在检测电源4的作用下，隔离光耦模块1的副边的电压从零逐渐升高，直至达到检测三极管2的导通电压后检测三极管2导通(通常，硅三级管导通电压0.7V，锗三级管导通电压0.3V)，主控模块3检测到的信号电平立刻反转，即主控模块3检测到低电平信号，从而实现掉电的快速检测。

示例性地，参见图2所示，隔离光耦模块1采用隔离光耦U1，检测三极管2采用驱动开关三极管Q1，检测电源4采用3.3V的输出电压，主控模块3采用MCU，通过U1将检测电路和被检测电路隔开(检测电路与被检测电路可以满足加强绝缘)。在掉电保持直流电源5正常工作时，U1正常导通，Q1不导通；在3.3V的输出电压的作用下，MCU检测到DI信号为高电平信号。在掉电保持直流电源5发生掉电时，U1不导通，U1的原边的电压逐渐下降；在3.3V的输出电压的作用下，U1工作在放大区，U1的副边的电压持续从0逐步上升，直至上升到Q1的导通电压(如0.7V)时，MCU检测到的DI信号电平立刻反转，即MCU检测到DI信号为低电平信号，从而实现掉电的快速检测，较不增加Q1的情况下的检测时间快100ms以上。此外，为了进一步提高掉电检测的速度，还可选择导通电压更低的诸如锗三极管作为上述驱动开关三极管Q1。

本实用新型提供的一种掉电快速检测电路，该掉电快速检测电路应用于包括掉电保持直流电源的充电桩；该掉电快速检测电路包括隔离光耦模块、检测三极管、检测电源和主控模块；隔离光耦模块的原边的阳极与掉电保持直流电源的电压输出端连接；隔离光耦模块的原边的阴极与掉电保持直流电源的电压输入端连接；隔离光耦模块的副边的集电极分别与检测电源的电压输出端和检测三极管的基极连接；隔离光耦模块的副边的发射极接地；检测三极管的基极与检测电源的电压输出端连接；检测三极管的集电极分别与检测电源的电压输出端和主控模块连接；检测三极管的发射极接地；检测电源的电压输出端与主控模块连接。相比于现有的掉电检测方案中检测端在输入电源掉电后检测到信号电平逐渐升高(如从零点几伏升高到几伏)或从3.3V逐渐降低到三极管导通电压以实现掉电检测的方式，而采用上述技术，可通过使检测三极管导通来使主控模块检测到的信号从高到低电平即刻变化实现充电桩掉电的快速检测，从而满足充电桩掉电时快速响应的需求，提高充电桩的安全性和可靠性。

作为一种可能的实施方式，上述掉电快速检测电路还可以包括第一电阻；第一电阻的一端与掉电保持直流电源的电压输出端连接；第一电阻的另一端与隔离光耦模块的原边的阳极连接。

示例性地，参见图2所示，隔离光耦模块1采用隔离光耦U1，检测三极管2采用驱动开关三极管Q1，检测电源4采用3.3V的输出电压，主控模块3采用MCU，第一电阻R1的一端与掉电保持直流电源5的电压输出端连接，第一电阻R1的另一端与隔离光耦U1的原边的阳极连接；可通过第一电阻R1对掉电保持直流电源5的输出电压分压至隔离光耦U1所需的电压，从而保证掉电检测的稳定性。

作为一种可能的实施方式，上述掉电快速检测电路还可以包括第二电阻；第二电阻的一端分别与掉电保持直流电源的电压输出端和隔离光耦模块的原边的阳极连接；第二电阻的另一端分别与掉电保持直流电源的电压输入端和隔离光耦模块的原边的阴极连接。

示例性地，接续前例图2，参见图2所示，第二电阻R2的一端分别与掉电保持直流电源5的电压输出端和隔离光耦U1的原边的阳极连接，第二电阻R2的另一端分别与掉电保持直流电源5的电压输入端和隔离光耦U1的原边的阴极连接。可通过第二电阻R2使隔离光耦U1的原边的阳极输入电压保持稳定，从而保证掉电检测的稳定性。

作为一种可能的实施方式，上述掉电快速检测电路还可以包括保护二极管；保护二极管的阴极分别与掉电保持直流电源的电压输出端和隔离光耦模块的原边的阳极连接；保护二极管的阳极分别与掉电保持直流电源的电压输入端和隔离光耦模块的原边的阴极连接。

示例性地，接续前例图2，参见图2所示，保护二极管D1的阴极分别与掉电保持直流电源5的电压输出端和隔离光耦U1的原边的阳极连接；保护二极管D1的阳极分别与掉电保持直流电源5的电压输入端和隔离光耦U1的原边的阴极连接；在发生掉电时，可通过保护二极管D1对隔离光耦U1进行保护，防止隔离光耦U1受损。

作为一种可能的实施方式，上述掉电快速检测电路还可以包括第三电阻；第三电阻的一端与检测电源的电压输出端连接；第三电阻的另一端分别与隔离光耦模块的副边的集电极和检测三极管的基极连接。

示例性地，接续前例图2，参见图2所示，第三电阻R3的一端与3.3V的输出电压连接，第三电阻R3的另一端分别与隔离光耦U1的副边的集电极和驱动开关三极管Q1的基极连接；在发生掉电时，可通过第三电阻R3对3.3V的输出电压进行限流，避免通过隔离光耦U1的原边的电流过大，从而保证掉电检测的安全性。

作为一种可能的实施方式，上述掉电快速检测电路还可以包括第四电阻；第四电阻的一端与检测电源的电压输出端连接；第四电阻的另一端分别与检测三极管的集电极和主控模块连接。

示例性地，接续前例图2，参见图2所示，第四电阻R4的一端与3.3V的输出电压连接，第四电阻R4的另一端分别与驱动开关三极管Q1的集电极和MCU连接；在发生掉电时，可通过第四电阻R4对3.3V的输出电压进行限流，避免通过驱动开关三极管Q1的电流过大，从而保证掉电检测的安全性。

作为一种可能的实施方式，上述掉电快速检测电路还可以包括第五电阻和第三电容；第五电阻的一端分别与检测电源的电压输出端和检测三极管的集电极连接；第五电阻的另一端分别与第三电容的一端和主控模块连接；第三电容的另一端接地。

示例性地，接续前例图2，参见图3所示，第五电阻R5的一端分别与3.3V的输出电压和驱动开关三极管Q1的集电极连接，第五电阻R5的另一端分别与第三电容C3的一端和MCU连接，第三电容C3的另一端接地；在发生掉电时，可通过第五电阻R5和第三电容C3组成一个RC滤波电路以滤除异常抖动，提高掉电检测的精度。

作为一种可能的实施方式，上述掉电快速检测电路还可以包括第六电阻和第一电容；第一电容的一端和第六电阻的一端均分别与掉电保持直流电源的电压输出端和隔离光耦模块的原边的阳极连接；第一电容的另一端和第六电阻的另一端均接地。

示例性地，接续前例图2，参见图3所示，第一电容C1的一端和第六电阻R6的一端均分别与掉电保持直流电源5的电压输出端和隔离光耦U1的原边的阳极连接，第一电容C1的另一端和第六电阻R6的另一端均接地；在发生掉电时，可通过第一电容C1作为一个Y电容，第一电容C1与第六电阻R6共同实现掉电快速检测电路的电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility，EMC)防护。

作为一种可能的实施方式，上述掉电快速检测电路还可以包括第七电阻和第二电容；第二电容的一端和第七电阻的一端均分别与掉电保持直流电源的电压输入端和隔离光耦模块的原边的阴极连接；第二电容的另一端和第七电阻的另一端均接地。

示例性地，接续前例图2，参见图3所示，第二电容C2的一端和第七电阻R7的一端均分别与掉电保持直流电源5的电压输入端和隔离光耦U1的原边的阴极连接，第二电容C2的另一端和第七电阻R7的另一端均接地；在发生掉电时，可通过第二电容C2作为一个Y电容，第二电容C2与第七电阻R7共同实现掉电快速检测电路的EMC防护。

为了便于理解，在此以图2和图3为例对上述掉电快速检测电路进行示例性描述如下：

参见图2所示，该掉电快速检测电路中，隔离光耦U1的原边的阳极和隔离光耦U1的原边的阴极分别与掉电保持直流电源5的电压输出端和掉电保持直流电源5的电压输入端连接；隔离光耦U1的原边的阴极与掉电保持直流电源5的电压输入端连接；隔离光耦U1的副边的集电极分别与3.3V的输出电压和驱动开关三极管Q1的基极连接；隔离光耦U1的副边的发射极接地；驱动开关三极管Q1的基极与3.3V的输出电压连接；驱动开关三极管Q1的集电极分别与3.3V的输出电压和MCU连接；驱动开关三极管Q1的发射极接地；3.3V的输出电压与主控模块连接；第一电阻R1的一端与掉电保持直流电源5的电压输出端连接，第一电阻R2的另一端与隔离光耦U1的原边的阳极连接；第二电阻R2的一端分别与掉电保持直流电源5的电压输出端和隔离光耦U1的原边的阳极连接，第二电阻R2的另一端分别与掉电保持直流电源5的电压输入端和隔离光耦U1的原边的阴极连接；保护二极管D1的阴极分别与掉电保持直流电源5的电压输出端和隔离光耦U1的原边的阳极连接，保护二极管D1的阳极分别与掉电保持直流电源5的电压输入端和隔离光耦U1的原边的阴极连接；第三电阻R3的一端与3.3V的输出电压连接，第三电阻R3的另一端分别与隔离光耦U1的副边的集电极和驱动开关三极管Q1的基极连接；第四电阻R4的一端与3.3V的输出电压连接，第四电阻R4的另一端分别与驱动开关三极管Q1的集电极和MCU连接。

基于图2，参见图3所示，还可以在该掉电快速检测电路的后级增加RC滤波电路(由第五电阻R5和第三电容C3组成)以实现在掉电的时候滤除异常抖动，提高检测精度。还可以在该掉电快速检测电路的前级增加两组Y电容(即第一电容C1和第二电容C2)和两组电阻(即第六电阻R6和第七电阻R7，R6和R7的阻值优选为3M以上)，从而实现该掉电快速检测电路输入端口的EMC防护。

上述掉电快速检测电路可以应用于具备掉电保持电路(包括掉电保持直流电源和掉电保持电容)的充电桩，在掉电保持电路发生掉电的情况下通过MCU检测到低电平信号以实现掉电的快速检测。由于掉电后掉电保持电容在一直放电，越早检测出来可以让电容剩余更多的能量，从而可以使用电容剩余的能量进行保护措施(如数据存储等)，因此上述掉电快速检测电路可以满足充电桩掉电时快速响应的需求，提高了充电桩的安全性和可靠性。

基于上述掉电快速检测电路，本实用新型实施例还提供一种掉电快速检测装置，该装置可以包括上述掉电快速检测电路。由于掉电快速检测装置已经包括了掉电快速检测电路的全部技术特征，其实现原理及产生的技术效果和前述掉电快速检测电路实施例相同，为简要描述，可参考前述掉电快速检测电路实施例中相应内容，对此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种掉电快速检测电路，其特征在于，所述掉电快速检测电路应用于包括掉电保持直流电源的充电桩；所述掉电快速检测电路包括隔离光耦模块、检测三极管、检测电源和主控模块；

所述隔离光耦模块的原边的阳极与所述掉电保持直流电源的电压输出端连接；所述隔离光耦模块的原边的阴极与所述掉电保持直流电源的电压输入端连接；所述隔离光耦模块的副边的集电极分别与所述检测电源的电压输出端和所述检测三极管的基极连接；所述隔离光耦模块的副边的发射极接地；

所述检测三极管的基极与所述检测电源的电压输出端连接；所述检测三极管的集电极分别与所述检测电源的电压输出端和所述主控模块连接；所述检测三极管的发射极接地；所述检测电源的电压输出端与所述主控模块连接。

2.根据权利要求1所述的掉电快速检测电路，其特征在于，所述掉电快速检测电路还包括第一电阻；

所述第一电阻的一端与所述掉电保持直流电源的电压输出端连接；所述第一电阻的另一端与所述隔离光耦模块的原边的阳极连接。

3.根据权利要求1所述的掉电快速检测电路，其特征在于，所述掉电快速检测电路还包括第二电阻；

所述第二电阻的一端分别与所述掉电保持直流电源的电压输出端和所述隔离光耦模块的原边的阳极连接；所述第二电阻的另一端分别与所述掉电保持直流电源的电压输入端和所述隔离光耦模块的原边的阴极连接。

4.根据权利要求1所述的掉电快速检测电路，其特征在于，所述掉电快速检测电路还包括保护二极管；

所述保护二极管的阴极分别与所述掉电保持直流电源的电压输出端和所述隔离光耦模块的原边的阳极连接；所述保护二极管的阳极分别与所述掉电保持直流电源的电压输入端和所述隔离光耦模块的原边的阴极连接。

5.根据权利要求1所述的掉电快速检测电路，其特征在于，所述掉电快速检测电路还包括第三电阻；

所述第三电阻的一端与所述检测电源的电压输出端连接；所述第三电阻的另一端分别与所述隔离光耦模块的副边的集电极和所述检测三极管的基极连接。

6.根据权利要求1所述的掉电快速检测电路，其特征在于，所述掉电快速检测电路还包括第四电阻；

所述第四电阻的一端与所述检测电源的电压输出端连接；所述第四电阻的另一端分别与所述检测三极管的集电极和所述主控模块连接。

7.根据权利要求1所述的掉电快速检测电路，其特征在于，所述掉电快速检测电路还包括第五电阻和第三电容；

所述第五电阻的一端分别与所述检测电源的电压输出端和所述检测三极管的集电极连接；所述第五电阻的另一端分别与所述第三电容的一端和所述主控模块连接；所述第三电容的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的掉电快速检测电路，其特征在于，所述掉电快速检测电路还包括第一电容和第六电阻；

所述第一电容的一端和所述第六电阻的一端均分别与所述掉电保持直流电源的电压输出端和所述隔离光耦模块的原边的阳极连接；所述第一电容的另一端和所述第六电阻的另一端均接地。

9.根据权利要求1所述的掉电快速检测电路，其特征在于，所述掉电快速检测电路还包括第七电阻和第二电容；

所述第二电容的一端和所述第七电阻的一端均分别与所述掉电保持直流电源的电压输入端和所述隔离光耦模块的原边的阴极连接；所述第二电容的另一端和所述第七电阻的另一端均接地。

10.一种掉电快速检测装置，其特征在于，所述装置包括权利要求1-9任一项所述的掉电快速检测电路。

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