一种短路检测电路、短路保护电路及开关电源电路的制作方法

1.本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种短路检测电路、短路保护电路及开关电源电路。


背景技术：

2.现有技术中，通讯线上的通讯电压是由开关电源输出的，在通讯线短路时，通讯线上的负载功率瞬间增大，由于有反馈电路，开关电源调整占空比提高输出电压。因为总能量不变，负载功率突然增大，使得反馈电路输出会被拉低一些，当反馈电路调整到稳定后仍然是短路状态，导致反复调节，因此开关电源瞬间无法提供足够能量维持电压稳定。
3.在此情况下，开关电源的电压可能出现波动，导致检测到的短路电压检测值偏小，从而无法判断出是否短路。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中存在的检测到的短路电压检测值偏小，从而无法判断出是否短路的问题，从而提供一种短路检测电路、短路保护电路及开关电源电路。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供了一种短路检测电路，该短路检测电路包括：采样电路，与通讯线连接；所述采样电路用于采集所述通讯线的工作电压；电压跟随器，所述电压跟随器的输入端与所述采样电路连接，所述电压跟随器的输出端与控制器的输入端连接；所述控制器用于根据所述电压跟随器输出的电压判断所述通讯线是否短路；稳压电路，所述稳压电路的一端与所述电压跟随器的输出端连接；所述稳压电路具有充电和放电的工作状态。
6.可选地，所述稳压电路为充电电容。
7.可选地，所述充电电容的电容量在20uf至25uf之间。
8.可选地，所述通讯线上设置有负载电阻。
9.可选地，所述采样电路包括：采样电阻，所述采样电阻的一端与所述负载电阻连接，所述采样电阻的另一端接地。
10.可选地，所述采样电阻由多个分压电阻并联构成。
11.可选地，所述采样电路还包括：输入电阻，所述输入电阻的一端与所述负载电阻连接，所述输入电阻的另一端与所述电压跟随器的输入端连接。
12.可选地，所述采样电路还包括：滤波电路，所述滤波电路的一端与所述电压跟随器的输入端连接，所述滤波电路的另一端接地。
13.本发明实施例还提供了一种短路保护电路，该短路保护电路包括：开关电路以及如上述任一实施例所述的短路检测电路，所述控制器与所述开关电路连接，所述控制器适于通过所述开关电路控制所述通讯线的通断。
14.本发明实施例还提供了一种开关电源电路，该开关电源电路包括：如上述任一实
施例所述的短路检测电路，或，如上述实施例所述的短路保护电路。
15.本发明技术方案与现有技术相比，具有如下优点：
16.1.本发明实施例提供了一种短路检测电路，该短路检测电路包括：采样电路，与通讯线连接；所述采样电路用于采集所述通讯线的工作电压；电压跟随器，所述电压跟随器的输入端与所述采样电路连接，所述电压跟随器的输出端与控制器的输入端连接；所述控制器用于根据所述电压跟随器输出的电压判断所述通讯线是否短路；稳压电路，所述稳压电路的一端与所述电压跟随器的输出端连接；所述稳压电路具有充电和放电的工作状态。
17.如此设置，由于电压跟随器是一个深度电压串联负反馈电路，因此它具有运算精度高，输入电阻大，输出电阻小的特点，从而提升了短路检测电路的检测精度。并且，在本实施例中，采样电路采集的工作电压通过电压跟随器给稳压电路进行充电，使得通讯线在正常工作和电压波动时，稳压电路均能够让控制器的输入端获取到的电压维持在较高值，从而满足了触发短路保护的条件，提升了短路检测电路的可靠性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，对于本领域普通工人来讲，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。
19.图1为本发明实施例短路检测电路的整体结构示意图。
20.附图标记：
21.10、电压跟随器；20、采样电路；30、控制器；
22.r1、负载电阻；r2、第一分压电阻；r3、输入电阻；r4、第二分压电阻；r5、第三分压电阻；c1、充电电容；c2、滤波电容。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通工人在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通工人而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构
成冲突就可以相互结合。
27.现有技术中，通讯线上的通讯电压是由开关电源输出的，在通讯线短路时，通讯线上的负载功率瞬间增大，由于有反馈电路，开关电源调整占空比提高输出电压。因为总能量不变，负载功率突然增大，使得反馈电路输出会被拉低一些，当反馈电路调整到稳定后仍然是短路状态，导致反复调节，因此开关电源瞬间无法提供足够能量维持电压稳定。在此情况下，开关电源的电压可能出现波动，导致检测到的短路电压检测值偏小，从而无法判断出是否短路。
28.因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中存在的检测到的短路电压检测值偏小，从而无法判断出是否短路的问题，从而提供一种短路检测电路、短路保护电路及开关电源电路。
29.实施例1
30.如图1所示，本发明实施例提供了一种短路检测电路，该短路检测电路包括：控制器30、采样电路20、电压跟随器10以及稳压电路。
31.具体地，在本发明实施例中,如图1所示，a、b之间为通讯线，采样电路20的第一端与通讯线连接，所述采样电路20用于采集所述通讯线的工作电压。所述电压跟随器10的输入端与所述采样电路20的第二端连接，在本发明实施例中，所述电压跟随器10的输出端与控制器30的输入端连接，所述控制器30用于根据所述电压跟随器10输出的电压判断所述通讯线是否短路。电压跟随器10由运算放大器构成，运算放大器的同相输入端与所述采样电路20的第二端连接，所述运算放大器的反相输入端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端与控制器30的输入端连接。在通讯线短路时，流过通讯线的电流增大，使得采样电路20中的电流也同步增大，从而采样电压增大，当控制器30检测到的电压值超出预设电压值之后，可以判断通讯线发生短路。所述稳压电路的一端与所述电压跟随器10的输出端连接；所述稳压电路具有充电和放电的工作状态。
32.如此设置，由于电压跟随器10是一个深度电压串联负反馈电路，因此它具有运算精度高，输入电阻r3大，输出电阻小的特点，从而提升了短路检测电路的检测精度。
33.在本实施例中，控制器30可以通过判断持续预设时间段的采样电压值大于预设电压值，例如，预设时间段可以是10ms，预设电压值可以是0.7v，从而判定是否处于短路状态。当处于短路状态时，控制器30可以切断供电，保护通讯电路，过一段时间，例如5s后，重新开启供电，同步检测电压，若不再处于短路状态则开始正常供电与通讯，若还处于短路则继续断开，5s后再次开启。在本实施例中，通过设置稳压电路，采样电路20采集的工作电压通过电压跟随器10给稳压电路进行充电，使得通讯线在正常工作和电压波动时，稳压电路均能够让控制器30的输入端获取到的电压维持在较高值，防止因电压波动的持续时间短，控制器30无法采集到足够时长的高电压值，导致不切断供电的情况发生，从而满足了触发短路保护的条件，提升了短路检测电路的可靠性。
34.可选地，在本发明实施例中，所述稳压电路可以为充电电容c1。当然，本实施例仅仅是对稳压电路的类型进行举例说明，但是并不加以限制，本领域技术人员可以根据实际情况对稳压电路的类型进行改变，能够实现相同的技术效果即可。
35.进一步地，在本发明实施例的一个可选实施例中，所述充电电容c1的电容量在20uf至25uf之间。例如，充电电容c1的电容量可以为22uf。当然，本实施例也同样是对充电
电容c1的电容量进行举例说明，但是并不加以限制，本领域技术人员可以根据实际情况对充电电容c1的电容量进行改变，能够实现相同的技术效果即可。
36.在本发明实施例的一个可选实施例中，所述通讯线上设置有负载电阻r1。所述采样电路20包括采样电阻，所述采样电阻的一端与所述负载电阻r1连接，所述采样电阻的另一端接地。具体地，所述采样电阻可以由多个分压电阻并联构成。例如，多个分压电阻可以分别为第一分压电阻r2、第二分压电阻r4以及第三分压电阻r5，第一分压电阻r2、第二分压电阻r4以及第三分压电阻r5的电阻大小可以相同可以不同。第一分压电阻r2、第二分压电阻r4以及第三分压电阻r5的电阻值可以均为3.9kω。本实施例也同样是对电阻值的大小进行举例说明，但是并不加以限制，本领域技术人员可以根据实际情况对电阻值的大小进行改变，能够实现相同的技术效果即可。
37.进一步地，在本发明实施例的一个可选实施例中，所述采样电路20还包括输入电阻r3，所述输入电阻r3的一端与所述负载电阻r1连接，所述输入电阻r3的另一端与所述电压跟随器10的输入端连接。所述输入电阻r3的电阻值可以为1kω。本实施例也同样是对电阻值的大小进行举例说明，但是并不加以限制，本领域技术人员可以根据实际情况对电阻值的大小进行改变，能够实现相同的技术效果即可。
38.可选地，所述采样电路20还包括滤波电路，所述滤波电路的一端与所述电压跟随器10的输入端连接，所述滤波电路的另一端接地。在本发明实施例中，滤波电路可以为滤波电容c2，滤波电容c2的电容量可以为100nf。本实施例也同样是对滤波电容c2的电容量进行举例说明，但是并不加以限制，本领域技术人员可以根据实际情况对滤波电容c2的电容量进行改变，能够实现相同的技术效果即可。
39.本发明实施例还提供了一种短路保护电路，该短路保护电路包括：开关电路以及如上述任一实施例所述的短路检测电路，所述控制器30与所述开关电路连接，所述控制器30适于通过所述开关电路控制所述通讯线的通断。在实际检测过程中，可以通过下列检测方法进行检测：
40.可以控制器30可以通过采样电路20进行间断性采样，如每隔1ms采样一次，当采样的电压值大于预设电压值且大于的次数为7次，从而判定通讯线处于短路状态，预设电压值可以为0.7v。当处于通讯线短路状态时，控制器30通过开关电路切断供电来保护通讯电路，过一段时间后，如5s后，重新开启供电，同步多次采样检测电压，若不再处于短路状态则开始正常供电与通讯。
41.本发明实施例还提供了一种开关电源电路，该开关电源电路包括：如上述任一实施例所述的短路检测电路，或，如上述实施例所述的短路保护电路。
42.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通工人来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。