过流保护电路及其判断电源是否检修的方法、系统与流程

本发明属于电源控制管理电路的技术领域，尤其涉及一种过流保护电路及其判断电源是否检修的方法、系统。

背景技术：

电源中发生相间短路故障时，电流会突然增大，电压突然下降，过流保护就是按线路选择性的要求，整定电流继电器的动作电流的。当线路中故障电流达到电流继电器的动作值时，电流继电器动作按保护装置选择性的要求，有选择性的切断故障线路。过流保护电路用于在负载出现短路时对电源电路进行保护，尤其是在负载属于外接设备的情况。当负载出现过流或端口出现短路时，流过电源功率管的电流会迅速增大，此时过流检测电路检测到过流信号并关闭功率管，防止电源烧毁。

本案发明人发现，现有技术的方法具有以下缺陷：

1.现有技术的保护电路中，cn208352958u，基准电压源实和三极管实现故障检测和保护，但是这种电路不存在故障所存和反馈，电路始终在过流和关断两个状态之间切换，导致功率管的损耗进一步增大，有损坏功率器件的风险，且无法主动清除故障锁存电路；

2.现有技术的保护电路中，cn108631259a，使用的故障锁存电路没有主动清除的功能，必须整机下电才能完成重启，并且使用电流检测芯片，导致电路成本高。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种过流保护电路，解决现有技术的保护电路中不具有主动清除故障锁存电路的功能的技术问题。本案的技术方案有诸多技术有益效果，见下文介绍：

一方面本案提供一种过流保护电路，包括：

检测模块，能够检测电路中的负载是否正常工作，及，

开关模块，能够接收控制信号进行闭合或断开，及，

清除模块，能够向开关模块发送控制信号且能主动清除故障锁存电路，其中：

所述检测模块的输入端与电源输出端连接，其输出端与所述开关模块输入端连接，其控制端与所述清除模块的输入端连接；

所述开关模块的输出端与负载连接，其控制端与所述清除模块的输出端连接。

通过在检测模块检测到短路时，清除模块控制开关模块的关断或导通，实现清除模块主动清除故障锁存电路，避免在非必须检修的情况下整机下电进行检修的情况出现，其次，通过清除的模块的设置，降低检测模块模块的设置要求，例如，采用一般的检测电阻即可，不必采用芯片对电流进行检测，降低了电路成本，而且，电路存在故障所存和反馈，电路不局限于在过流和关断两个状态之间切换，例如，开关模块在使用功率管时，功率管的损耗进一步降低，提高元器件的寿命。

在一个优选或可选的方案中，所述清除模块包括保护模块和控制模块，其中：

所述保护模块，能够主动清除故障锁存电路，其输入端与所述检测模块的控制端连接，输出端与控制模块的输入端连接；

所述控制模块，能够向所述开关模块发送控制信号并接收开关模块的反馈信号和/或状态信号的反馈，其输出端与开关模块控制端连接。

控制模块接入芯片，发送高平或低平信号，控制开关模块的导通或关断，在此过程中实现保护模块主动清除故障锁存电路，其次，开关模块的导通或关断状态信号反馈至芯片，能够判断电路是否需要检修。避免传统电路中电路不存在故障所存和反馈，电路始终在过流和关断两个状态之间切换，致导开关模块的损耗进一步增大，损坏开关模块中的元器件。

在一个优选或可选的方案中，所述保护模块包括第一三级管q3、第四电阻和第五电阻，其中：

所述第一三级管q3的集电极与所述第四电阻的输入端连接，所述第四电阻的输出端与所述第五电阻的输入端连接，所述第五电阻输出端接地，所述第五电阻输入端与所述控制模块输入端连接；

所述第一三级管q3的发射极与电源输出端和所述检测模块的输入端连接；

所述第一三级管q3的基极与检测模块的输出端和所述开关模块的控制端连接；

在短路时，所述控制模块控制所述开关模块关断，通过所述第一三级管q3能够清除故障锁存电路。

在一个优选或可选的方案中，所述控制模块包括芯片、第二三极管q4、第二功率管q2、第六电阻、第七电阻和第八电阻，其中：

所述第二三极管q4的基极与所述保护模块的输出端连接；

所述第二三极管q4的发射极接地；

所述第二三极管q4的集电极与所述第六电阻的输入端连接，所述第六电阻的输出端接入芯片或接入芯片的控制引脚；所述第二三极管q2的集电极与所述第七电阻的输入端连接，所述第七电阻的输出端接入芯片或接入芯片的反馈引脚；

所述第二功率管q2的栅极与所述第二三极管q4的发射极连接；

所述第二功率管q2的源极接地；

所述第二功率管q2的漏极与所述开关模块的控制端连接；

所述第二功率管q2的源极与栅极之间连接有第八电阻；

向所述第二三极管q4输入高电平或低电平控制时，能够控制所述第二功率管q2的导通或断开，并通过第七电阻进行所述第二功率管q2是否导通或断开的信号反馈；

故障状态时所述第二功率管q2关断，带动所述开关模块断开，所述保护模块能够清除故障锁存电路。控制信号为高平电压时，第二功率管q2导通，致使开关模块导通。

在一个优选或可选的方案中，所述第八电阻并联有电容c1,其用于所述开关模块和/或所述第二功率管q2的延时，滤除干扰信号。

在一个优选或可选的方案中，所述开关模块包括第一功率管q1、第九电阻和第十电阻，其中：

所述第一功率管q1的栅极与所述控制模块输出端连接并设有第十电阻，所述第九电阻的输入端与第十电阻的输出端和所述第一功率管q1的栅极连接，输出端与所述第一功率管q1的源极和检测模块输出端连接；所述第一功率管q1的漏极与负载连接；

向所述控制模块输入控制信号时，能够控制第一功率管q1的断开或导通。

在一个优选或可选的方案中，所述检测模块为一个电阻或多个并联连接的电阻组成。

另一方面提供一种判断电源是否检修的方法，所述方法包括：

在预设周期获取如以上部分或全部所述过流保护电路中控制模块所述接收的预设的控制信号，及其控制模块反馈的状态信号；

根据所述控制信号与所述状态信号确定是否需要关闭电源进行检修。

该方法，排除内在影响因素导致的误动作，致使关闭电源进行检修，影响设备的正常工作。

在一个优选或可选的方案中，根据所述控制信号与所述状态信号确定是否需要关闭电源进行检修的方法包括：

判断预设控制信号是否为高平信号，如是，判断所述状态信号是否也为高平信号，如是，判断为流过检测电阻的电流正常，获取下一个预设周期读取状态信号并进行判断，如否，向控制模块发送低平信号，断开所述开关模块，在预设次数发送增加负载故障系数信号，并获取每次增加负载系数后的状态信号，判断，在预设次数获取的状态信号是否均为高平信号，如是，判断为流过检测电阻的电流正常，获取下一个预设周期读取状态信号并进行判断，如否，反馈关闭电源进行检修的信号，

如否，控制信号为低平信号，判断状态信号是否为低平信号，如是，则开关模块断开，获取下一个预设周期的状态信号并进行判断，如否，则开关模块断开没有被关断，电源故障无法清除，反馈关闭电源进行检修的信号。

在一个优选或可选的方案中，获取状态信号的方法包括：获取经延时元器件延时后的状态信号。

另一方面提供一种判断电源是否检修的系统，所述系统包括：

获取单元，其用于在预设周期获取以上部分或全部所述过流保护电路中控制模块所述接收的预设的控制信号，及其控制模块反馈的状态信号；

计算单元，其用于根据所述控制信号与所述状态信号确定是否需要关闭电源进行检修。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：

本案技术方案所提供的电路，检测模块，能够检测电路中的负载是否正常工作，及，开关模块，能够接收控制信号进行闭合或断开，及，清除模块，通过在检测模块检测到短路时，清除模块控制开关模块的关断或导通，实现清除模块主动清除故障锁存电路，避免在非必须检修时整机下电进行检修的情况出现，其次，通过清除的模块的设置，降低检测模块的设置要求，例如，采用一般的检测电阻即可，不必采用芯片对电流进行检测，降低了电路成本，而且，电路存在故障所存和反馈，电路不局限于在过流和关断两个状态之间切换，例如，开关模块在使用功率管时，功率管的损耗进一步降低，提高元器件的寿命。

本案所提供的判断电源是否检修方法，在预设周期获取以上过流保护电路中控制模块所述接收的预设的控制信号，及其控制模块反馈的状态信号；根据所述控制信号与所述状态信号确定是否需要关闭电源进行检修。一般的，控制信号为高平信号或低平信号，如状态信号与控制信号一致说明电路正常不需要检修，如，不一致，并非一定需要检修，经具体的判断方式可以判断电路是否出现问题。

本案所提供的判断电源是否检修系统，通过后台控制，根据状态信号和控制信号的一致情况，从而判断电路是否需要检修，更加方面人们智能化控制和发现电路中的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的过流保护电路的示意图；

图2为发明的过流保护电路中清除模块的示意图；

图3为发明的过流保护电路中各个模块包含元器件的示意图；

图4发明的过流保护电路的具体实施方式示意图；

图5本发明的判断电源是否检修方法的流程图；

图6本发明的判断电源是否检修方法的具体判断的示意图；

图7本发明的判断电源是否检修系统的框架图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本发明，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所述的过流保护电路，包括：

检测模块12，能够检测电路中的负载是否正常工作，例如，检测电路中是否出现短路的情况，如采用一个电阻或是并联连接的多个电阻；

开关模块13，能够接收控制信号进行闭合或断开，例如，采用现有技术的功率管，如，场效应管做功率放大管，或是，fet结构的功率管或其他；

清除模块15，能够向开关模块发送控制信号且能主动清除故障锁存电路，例如，双极晶体管，如，(pnp或npn三极管)与功率管、电容等元器件及其芯片的组合使用，增加电路中具有主动清除故障锁存电路的功能，需要指出的是，如存在故障锁存电路，一般的必须整机下电才能完成重启，其中，下电包括一次下电或二次下电，一次下电可以理解为就是把除了传输设备外的设备电都停了，以保证其他站连接这个站的传输的站能正常工作，二次下电是为了保护电池而停电，这时所有设备都停止了。在设备工作时，如在非“必须检修”时下电，对设备的正常工作影响较大，因此，电路中增加清除模块，提高电路的功能，能够主动清除故障锁存电路，避免了整机下电完成重启的情况出现；其次是，电路中设计有清除模块，对检测模块的精度要求大大降低，无需使用感应芯片去检测电路的电流，相对而言，使用一般的电阻即可，例如，图4所示，电流检测电阻由电阻并联组成，第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3并联组成，检测电阻的数量和阻值可根据负载出现过流或短路时的阀值进行设定。

上述模块的连接关系如下：

检测模块12的输入端与电源11输出端连接，其输出端与开关模块13输入端连接，其控制端与清除模块15的输入端连接；

开关模块13的输出端与负载14连接，其控制端与清除模块的输出端连接。

本案所提供的具体实施方案中，如图2所示，清除模块15包括保护模块151和控制模块152，其中：

保护模块151，能够主动清除故障锁存电路，其输入端与检测模块12的控制端连接，输出端与控制模块152的输入端连接；

控制模块152，能够向开关模块13发送控制信号并接收开关模块13的反馈信号和/或状态信号的反馈，其输出端与开关模块13的控制端连接，控制模块151对接芯片的引脚，例如，传递芯片发送的控制信号，如“为1的高平信号”或是，如“为0的低平信号”，且能根据发送的控制信号，通过芯片反馈状态信号，监测开关模块13是否关断或导通，从而检测电路系统是否需要检修。

本案所提供的具体实施方案中，如图3和图4所示，保护模块包括第一三级管q3、第四电阻r4和第五电阻r5，第一三级管q3，例如，npn型晶体三极管，其中：

第一三级管q3的集电极与第四电阻r4的输入端连接，第四电阻r4的输出端与第五电阻r5的输入端连接，第五电阻r5输出端接地，第五电阻r5输入端与控制模块152输入端连接；

第一三级管q3的发射极与电源11输出端和检测模块12的输入端连接；

第一三级管q3的基极与检测模块12的输出端和开关模块13的控制端连接；

在短路时，控制模块152控制开关模块13关断，通过第一三级管q3能够清除故障锁存电路。

工作原理：

具体地，当流过电流检测电阻r1～r3的电阻超过第一三极管q3的基极与发射极的导通电压时，第一三极管q3的沟道就会导通，电源通过第一三极管q3流过第四电阻r4和第五电阻r5，进而抬高控制模块152的电压，例如，控制模块包括第二三极管q4和将第二功率管q2，如，第二三极管q4基极电压抬高，使第二三极管q4的沟道导通，将第二功率管q2的栅极电压拉低到地，实现第二功率管q2的关断。

本案所提供的具体实施方案中，如图3和图4所示，控制模块152包括芯片、第二三极管q4、第二功率管q2、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8，需要指出的是控制模块152并不局限于本案所提供的具体实施方式，还可以包括其他变形方式，均应当被本案所提供控制模块152所包括，其中：

第二三极管q4的基极与保护模块的输出端连接；

第二三极管q4的发射极接地；

第二三极管q4的集电极与第六电阻r6的输入端连接，第六电阻r6的输出端接入芯片或接入芯片的控制引脚；第二三极管q2的集电极与第七电阻r7的输入端连接，第七电阻r7的输出端接入芯片或接入芯片的反馈引脚；

第二功率管q2的栅极与第二三极管q4的发射极连接；

第二功率管q2的源极接地；

第二功率管q2的漏极与开关模块的控制端连接；

第二功率管q2的源极与栅极之间连接有第八电阻；

向第二三极管q4输入高电平或低电平控制时，能够控制第二功率管q2的导通或断开，并通过第七电阻进行第二功率管q2是否导通或断开的信号反馈；故障状态时第二功率管q2关断，带动开关模块断开，保护模块能够清除故障锁存电路。

当，控制模块152中的控制信号为高电平时，控制电压通过第六电阻r6和第八电阻r8的分压控制第二功率管q2的导通，进而可以使电源电流流过第九电阻r9和第十电阻r10，并形成分压，进而在开关模块13之间形成负压，开关模块13，例如，第一功率管q1和第九电阻r9和第十电阻r10，第一功率管q1的栅和源极之间形成负压，控制了第一功率管q1导通；

当，控制信号为低电平时，第二功率管q2的源极电压为地电压，第二功率管q2的栅极为低平电压，第二功率管q2关断，进而控制第一功率管q1关断。第二功率管q2的栅极电压信号通过第七电阻r7的反馈信号传递给芯片，形成对第一功率管q1开关状态的监控；反馈信号为高电平时，表示第一功率管q1正常工作，反馈信号为低电平时，表示第一功率管q1关断，需要指出的时，关于在上述各个实施例的组合应用时，如何实现故障锁存电路主动清除的功能，第二三极管q4打开时，第二功率管q2和第一功率管q1关断，此时，第一三极管q3关，从而自动清除电路中的故障锁存电路。

本案所提供的具体实施方案中，第八电阻并联有电容c1,其用于开关模块和/或第二功率管q2的延时，滤除干扰信号。为了防止误动作产生，线路中设置电容c1，信号延时，能够滤除干扰信号，避免误动作，从而整机下电。

本案所提供的具体实施方案中，开关模块包括第一功率管q1、第九电阻和第十电阻，其中：

第一功率管q1的栅极与控制模块输出端连接并设有第十电阻，第九电阻的输入端与第十电阻的输出端和第一功率管q1的栅极连接，输出端与第一功率管q1的源极和检测模块输出端连接；第一功率管q1的漏极与负载连接；

向控制模块输入控制信号时，能够控制第一功率管q1的断开或导通。

本案所提供的具体实施方案中，检测模块为一个电阻或多个并联连接的电阻组成。

针对以上各个实施例的组合时的工作原理说明：

正常情况下，电路中的电流经过负载14，其中，第一功率管q1和第二功率管q2源极和栅极处于关断状态，第一三极管q3发射极和集电极不导通，第二三极管q4也处于关断状态，给高平控制信号时，负载14工作；

非正常情况是，例如，短路时，流过电流检测电阻r1～r3的电阻超过第一三极管q3的基极与发射极的导通电压时(正常时一般的为0.5v或0.7v)，第一三极管q3的沟道就会导通(发射极与集电极导通)，此时，电源通过第一三极管q3流过第四电阻r4和第五电阻r5，进而抬高第二三极管q4的基极电压。第二三极管q4的基极电压增加会使第二三极管q4的沟道导通，进而将第二功率管q2的栅极电压拉低到地，实现第二功率管q2和第一功率管q1的关断，负载14不工作。

此时，通过芯片发送控制信号，如，发送高平信号“1”时，电压通过第六电阻r6和第八电阻r8的分压控制第二功率管q2的导通，打开第二功率管q2，进而电流流过第九电阻r9和第十电阻r10，并形成分压，第一功率管q1的栅、源极之间形成负压，第一功率管q1导通。第二功率管q2的栅极电压信号通过第七电阻r7的反馈信号传递给主控芯片，反馈信号为高电平，则表示第一功率管q1正常工作；

如，控制信号为低电平“0”时，因第二功率管q2的源极电压为地电压，第二功率管q2关断，控制第一功率管q1关断。第二功率管q2的栅极电压信号通过第七电阻r7的反馈信号传递给主控芯片，形成对第一功率管q1开关状态的监控，而且，当第二三极管q4开、第一功率管q1和第一功率管q2关断时，q3的关断能够在短路时，自动清除故障锁存电压。

以上工作原理部分，仅仅是众多实施例中的一种表述，不应作为本案核心的技术方案的限定，本领域技术根据上述工作原理可以变换出其他的实施方式，均应当落入本案技术方案所涵盖的范围内。

另一方面提供如图5所示的判断电源是否检修的方法，该方法包括：

在预设周期获取如以上部分或全部过流保护电路中控制模块接收的预设的控制信号，及其控制模块反馈的状态信号；预设周期一般的参考行业标准或以实际工作经验而设计。以上的电路中在实际使用时，既能故障电路自动清除，而且实现电路的自动控制，根据控制模块152的控制信号和反馈的状态信号，判断是否要进行电路检修；

根据控制信号与状态信号确定是否需要关闭电源进行检修。

本案所提供的具体实施方案中，如图6所示，根据控制信号与状态信号确定是否需要关闭电源进行检修的方法包括：

判断预设控制信号是否为高平信号，如是，判断状态信号是否也为高平信号，如是，判断为流过检测电阻的电流正常，获取下一个预设周期读取状态信号并进行判断，如否，在预设次数发送增加负载故障系数信号，并获取每次增加负载系数后的状态信号，判断，在预设次数获取的状态信号是否均为高平信号，如是，判断为流过检测电阻的电流正常，获取下一个预设周期读取状态信号并进行判断，如否，反馈关闭电源进行检修的信号，

如否，控制信号为低平信号，判断状态信号是否为低平信号，如是，则开关模块断开，获取下一个预设周期的状态信号并进行判断，如否，则开关模块断开没有被关断，电源故障无法清除，反馈关闭电源进行检修的信号。

本案所提供的具体实施方案中，获取状态信号的方法包括：获取经延时元器件延时后的状态信号，为了避免干扰信号导致第二功率管q2的误开关动作，在第二功率管q2的栅源极之间并联第一电容c1；第一电容c1增加了第一功率管q1和第二功率管q2的开关延时，起到滤除干扰信号的作用，提高系统运行的准确性。

另一方面提供如图7所示的判断电源是否检修的系统，系统包括：

获取单元，其用于在预设周期获取以上部分或全部过流保护电路中控制模块接收的预设的控制信号，及其控制模块反馈的状态信号；

计算单元，其用于根据控制信号与状态信号确定是否需要关闭电源进行检修，具体的如下：判断预设控制信号是否为高平信号，如是，判断状态信号是否也为高平信号，如是，判断为流过检测电阻的电流正常，获取下一个预设周期读取状态信号并进行判断，如否，在预设次数发送增加负载故障系数信号，并获取每次增加负载系数后的状态信号，判断，在预设次数(次数，例如3次或者其他次数，再次不做限定)获取的状态信号是否均为高平信号，如是，判断为流过检测电阻的电流正常，获取下一个预设周期读取状态信号并进行判断，如否，反馈关闭电源进行检修的信号，

如否，控制信号为低平信号，判断状态信号是否为低平信号，如是，则开关模块断开，获取下一个预设周期的状态信号并进行判断，如否，则开关模块断开没有被关断，电源故障无法清除，反馈关闭电源进行检修的信号。

更具体地，根据控制信号和反馈信号的状态，可以判断整个电源的工作状态。主控芯片置控制信号为1时，经过第一电容c1的开通延时，回读状态信号；若状态信号与控制信号一致，说明流过电流检测电阻的电流处于正常水平，则主控芯片在下一个执行周期读取状态信号，并进行下一次的判断；若状态信号与控制信号不一致，则说明流过电流检测电阻的电流处于非正常状态，同时对负载故障系数加1；若负载故障系数超过3次(包含3次)，则判断负载故障无法清除，需要关闭电源进行检修；若负载故障系数低于三次，则主控芯片再次置控制信号为1，进入下一次循环判断。

当，主控芯片置控制信号为0，关断第一功率管q1；经过第一电容c1的关断延时，回读状态信号；若状态信号与控制信号一致，说明第一功率管q1被正常关断；若状态信号与控制信号不一致，说明第一功率管q1没有被关断，则判断电源故障无法清除，需要关闭电源进行检修。

本发明通过硬件过流保护电路和软件控制策略相结合的方式，既实现了负载过流或短路时对电源的及时保护，又可以通过软件实时监测电源的状态并实现故障的锁存，同时本发明并不涉及比较器类芯片，成本较低。

以上对本发明所提供的方法及其产品进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明创造原理的前提下，还可以对发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入发明权利要求的保护范围。