供电电路和保护模块的制作方法

本发明涉及电气技术领域，具体而言，涉及一种供电电路和保护模块。

背景技术：

由于直流负载上往往接有很大的滤波电容，这些滤波电容在供电电路中的开关闭合时，会产生极大的充电电流。使开关的触点产生烧蚀甚至熔结，导致开关寿命严重缩短，甚至使开关不能断开导致事故。

技术实现要素：

本发明的目的包括，例如，提供了一种供电电路和保护模块，其能够提高第一开关的可靠性和寿命，避免第一开关的触点因熔结导致事故。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种供电电路，包括保护模块和第一开关，所述保护模块包括合闸检测单元和恒流源单元，所述合闸检测单元与所述第一开关连接，所述合闸检测单元与所述恒流源单元电连接，所述第一开关与负载电连接，所述恒流源单元电连接于所述第一开关与所述负载之间；

所述合闸检测单元用于检测所述第一开关是否进行闭合动作，若所述第一开关进行闭合动作则控制所述恒流源单元向所述负载充电。

在可选的实施方式中，所述合闸检测单元还用于控制所述恒流源单元在预设时间内，以预设电流向所述负载充电。

在可选的实施方式中，所述合闸检测单元包括第二开关、第三开关和第一处理子单元，所述第二开关和所述第三开关设置于所述第一开关的闭合行程上的不同位置，所述第一处理子单元与所述第二开关、所述第三开关和所述恒流源单元均电连接；

所述第二开关用于在所述第一开关的合闸手柄经过所述第二开关时，向所述第一处理子单元发送第一闭合指令；

所述第三开关用于在所述第一开关的合闸手柄经过所述第三开关时，向所述第一处理子单元发送第二闭合指令；

所述第一处理子单元根据接收所述第一闭合指令和所述第二闭合指令的顺序，判断所述第一开关是否进行闭合动作。

在可选的实施方式中，所述恒流源单元包括第四开关和恒流电源，所述第四开关与所述恒流电源、所述负载和所述合闸检测单元均电连接；

所述合闸检测单元还用于在所述第一开关进行闭合动作时，控制所述第四开关导通；

所述恒流电源用于在所述第四开关导通时，向所述负载充电。

在可选的实施方式中，所述保护模块还包括反馈控制单元，所述反馈控制单元与所述恒流源单元和所述负载均电连接；

所述反馈控制单元用于采集所述负载的充电电压，并将所述充电电压与预设电压进行比较，若所述充电电压大于或等于所述预设电压，则控制所述恒流源单元停止向所述负载充电。

在可选的实施方式中，所述反馈控制单元包括第二处理子单元，所述第二处理子单元与所述恒流源单元和所述负载均电连接；

所述第二处理子单元用于采集所述负载的充电电压，并将所述充电电压与预设电压进行比较，若所述充电电压大于或等于所述预设电压，则控制所述恒流源单元停止向所述负载充电。

在可选的实施方式中，所述供电电路还包括供电电源，所述保护模块还包括电源转换隔离单元，所述供电电源通过所述第一开关与所述负载电连接，所述供电电源还通过所述电源转换隔离单元与所述合闸检测单元、所述恒流源单元和所述反馈控制单元均电连接；

所述电源转换隔离单元用于将所述供电电源提供的电源电压进行转换，得到工作电压，并将所述工作电压提供至所述合闸检测单元、所述恒流源单元和所述反馈控制单元。

第二方面，本发明实施例提供一种保护模块，所述保护模块应用于供电电路，所述保护模块包括合闸检测单元和恒流源单元，所述合闸检测单元与所述供电电路的第一开关连接，所述合闸检测单元与所述恒流源单元电连接，所述第一开关与负载电连接，所述恒流源单元电连接于所述第一开关与所述负载之间；

所述合闸检测单元用于检测所述第一开关是否进行闭合动作，若所述第一开关进行闭合动作则控制所述恒流源单元向所述负载充电。

在可选的实施方式中，所述合闸检测单元包括第二开关、第三开关和第一处理子单元，所述第二开关和所述第三开关设置于所述第一开关的闭合行程上的不同位置，所述第一处理子单元与所述第二开关、所述第三开关和所述恒流源单元均电连接；

所述第二开关用于在所述第一开关的合闸手柄经过所述第二开关时，向所述第一处理子单元发送第一闭合指令；

所述第三开关用于在所述第一开关的合闸手柄经过所述第三开关时，向所述第一处理子单元发送第二闭合指令；

所述第一处理子单元根据接收所述第一闭合指令和所述第二闭合指令的顺序，判断所述第一开关是否进行闭合动作。

在可选的实施方式中，所述恒流源单元包括第四开关和恒流电源，所述第四开关与所述恒流电源、所述负载、所述合闸检测单元均电连接；

所述合闸检测单元还用于在所述第一开关进行闭合动作时，控制所述第四开关导通；

所述恒流电源用于在所述第四开关导通时，向所述负载充电。

本发明实施例的供电电路和保护模块有益效果包括：该供电电路包括保护模块和第一开关，保护模块包括合闸检测单元和恒流源单元，合闸检测单元与第一开关连接，合闸检测单元与恒流源单元电连接，第一开关与负载电连接，恒流源单元电连接于第一开关与负载之间；合闸检测单元用于检测第一开关是否进行闭合动作，若第一开关进行闭合动作则控制恒流源单元向负载充电。可见，第一开关在闭合过程中，通过恒流源单元向负载充电，使负载上的电容的电压充至切换的电压值。这样在第一开关闭合时，第一开关的触点电压与负载的电容电压的差值基本没有或很小，第一开关的触点与负载的电容电压的压差很小或没有，将不会引起很大的充电电流，第一开关就不存在触点被烧蚀或者熔接的危险。进而提高了第一开关的可靠性和寿命，避免第一开关的触点因熔结导致事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有技术提供的一种供电电路的电路示意图；

图2为本发明实施例提供的一种供电电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种供电电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种供电电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种供电电路的结构示意图。

图标：100-供电电路；110-保护模块；111-合闸检测单元；1111-第二开关；1112-第三开关；1113-第一处理子单元；1114-第五开关；112-恒流源单元；1121-第四开关；1122-恒流电源；113-反馈控制单元；1131-第二处理子单元；114-电源转换隔离单元；120-第一开关；121-合闸手柄；130-供电电源；200-负载。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，为现有技术的供电电路100a的一种可实施的电路示意图，现有技术的供电电路100a包括供电电源130a和第一开关120a，供电电源130a通过第一开关120a与负载200电连接。

当第一开关120a合闸时，供电电源130a将通过第一开关120a直接向负载200中的电容充电，在极短的时间内，电容将充电至供电电源130a的电源电压。若供电电路100a回路中的总电阻为10mω，电源电压为24v，电容为1000uf，则电流的最大值为2400a。在前20us的时间内，平均电流为800a。如此大的电流在第一开关120a的触点接触的瞬间，在接触电阻上产生的功率足以将触点金属汽化。当电源电压更高时，如48v或72v；负载200的电容更大时，如1万uf或10万uf。则产生的电流更大，第一开关120a的触点接触的瞬间能直接将触点金属熔接，导致开关无法断开，造成事故。

为了解决上述技术问题，如图2所示，本发明实施例提供了一种供电电路100。该供电电路100包括保护模块110和第一开关120，保护模块110包括合闸检测单元111和恒流源单元112，合闸检测单元111与第一开关120连接，合闸检测单元111与恒流源单元112电连接，第一开关120与负载200电连接，恒流源单元112电连接于第一开关120与负载200之间；合闸检测单元111用于检测第一开关120是否进行闭合动作，若第一开关120进行闭合动作则控制恒流源单元112向负载200充电。

在本实施例中，第一开关120在闭合过程中，通过恒流源单元112向负载200充电，使负载200上的电容的电压充至切换的电压值。这样在第一开关120闭合时，第一开关120的触点电压与负载200的电容电压的差值基本没有或很小，第一开关120的触点与负载200的电容电压的压差很小或没有，将不会引起很大的充电电流，第一开关120就不存在触点被烧蚀或者熔接的危险。进而提高了第一开关120的可靠性和寿命，避免第一开关120的触点因熔结导致事故。

在本实施例中，若负载200的电容是已知的，那么合闸检测单元111还用于控制恒流源单元112在预设时间内，以预设电流向负载200充电。

可以理解，预设电流根据负载200的电容大小进行设置，而预设时间在第一开关120确定后，根据第一开关120的型号就能确定预设时间的大小。

例如，若预设时间为20ms，而负载200的电容大小为1万uf，恒流源单元112提供的电压为24v，则预设电流根据公式c＝q/u和q＝i*t计算得到，预设电流为12a。因此，只要用12a的电流充电20ms，负载200电容上即有24v电压，此时合上第一开关120，由于触点两端没有电压差或电压差很小，因此就没有冲击电流或有很小的冲击电流。其中，c为负载200的电容值，u为恒流源单元112提供的电压值，q为恒流源单元112充电的电荷，i为预设电流，t为预设时间。

但是在实际使用中，负载200的电容一般都是未知的，可能是1000uf，也可能是数万uf。因此，如图3所示，在图2所述的供电电路100的结构示意图的基础上，保护模块110还包括反馈控制单元113，反馈控制单元113与恒流源单元112和负载200均电连接。

在本实施例中，反馈控制单元113用于采集负载200的充电电压，并将充电电压与预设电压进行比较，若充电电压大于或等于预设电压，则控制恒流源单元112停止向负载200充电。

可以理解，充电电压为负载200的电容电压，当电容电压大于或等于预设电压时，则说明在第一开关120闭合时，第一开关120两端电压与电容电压的电压差基本没有或很小，故可以控制恒流源单元112停止向负载200充电。

为了向合闸检测单元111、恒流源单元112和反馈控制单元113供电，且保证供电电路100电源端和负载200端电气隔离。如图3所示，供电电路100还包括供电电源130，保护模块110还包括电源转换隔离单元114，供电电源130通过第一开关120与负载200电连接，供电电源130还通过电源转换隔离单元114与合闸检测单元111、恒流源单元112和反馈控制单元113均电连接。

在本实施例中，电源转换隔离单元114用于将供电电源130提供的电源电压进行转换，得到工作电压，并将工作电压提供至合闸检测单元111、恒流源单元112和反馈控制单元113。

可以理解，电源转换隔离单元114能够将供电电源130与合闸检测单元111、恒流源单元112和反馈控制单元113进行电气隔离，在第一开关120断开时，第一开关120的动触点和静触点仍然是隔离的，安全可靠。

其中，供电电源130在第一开关120合闸后，向负载200提供电源电压。故在负载200的电容未知时，预设电压可以设置为电源电压。当负载200的电容电压大于或等于电源电压时，则说明负载200的电容已充电至与电源电压相等，第一开关120闭合时，第一开关120两端电压与电容电压的电压差基本没有或很小，可以控制恒流源单元112停止向负载200充电。

为了便于理解保护模块110的工作原理，如图3所示，合闸检测单元111包括第二开关1111、第三开关1112和第一处理子单元1113，第二开关1111和第三开关1112设置于第一开关120的闭合行程上的不同位置，第一处理子单元1113与第二开关1111、第三开关1112和恒流源单元112均电连接。

在本实施例中，第二开关1111用于在第一开关120的合闸手柄121经过第二开关1111时，向第一处理子单元1113发送第一闭合指令；第三开关1112用于在第一开关120的合闸手柄121经过第三开关1112时，向第一处理子单元1113发送第二闭合指令；第一处理子单元1113根据接收第一闭合指令和第二闭合指令的顺序，判断第一开关120是否进行闭合动作。

如图4所示，为第二开关1111和第三开关1112安装在第一开关120的闭合行程上的位置示意图。第二开关1111安装在第一开关120的合闸手柄121的行进路程中的位置a处，第三开关1112安装在第一开关120的合闸手柄121的行进路程中的位置b处。位置a靠近第一开关120的合闸手柄121的初始位置，位置b靠近第一开关120的合闸手柄121的合闸位置。即第一开关120的合闸手柄121在初始位置时，第一开关120为断开状态；第一开关120的合闸手柄121在合闸位置时，第一开关120为合闸状态。

故当第一处理子单元1113接收闭合指令的顺序为，先接收到第一闭合指令，再接收到第二闭合指令，则说明第一开关120的合闸手柄121由初始位置移向合闸位置，对应的第一开关120由断开状态转变为合闸状态，第一处理子单元1113则判定第一开关120进行闭合动作。若第一处理子单元1113接收闭合指令的顺序为，先接收到第二闭合指令，再接收到第一闭合指令，则说明第一开关120的合闸手柄121由合闸位置移向初始位置，对应的第一开关120由合闸状态转变为断开状态，第一处理子单元1113则判定第一开关120未进行闭合动作。

在本实施例中，第二开关1111和第三开关1112可以为机械开关，也可以是光路构成的电子开关。第一处理子单元1113可以为集成的处理芯片，也可以为硬件逻辑判断电路。

判断第一开关120是否进行闭合动作还可以采用另一种实施方式，合闸检测单元111包括第五开关1114，第五开关1114与第一处理子单元1113电连接，第五开关1114设置于第一开关120的闭合行程上的初始位置。第五开关1114用于在第一开关120的合闸手柄121离开初始位置时，向第一处理子单元1113发送第三闭合指令；第一处理子单元1113根据第三闭合指令，判断第一开关120进行闭合动作。

如图5所示，为第五开关1114安装在闭合行程上的初始位置的位置示意图。当合闸手柄121处于闭合行程上的初始位置时，第一开关120为断开状态，且因为合闸手柄121处于初始位置对第五开关1114具有压力，使得第五开关1114无第三闭合指令产生。当合闸手柄121离开初始位置时，合闸手柄121对第五开关的按压力消失，使得第五开关1114产生第三闭合指令。

如图3所示，恒流源单元112包括第四开关1121和恒流电源1122，第四开关1121与恒流电源1122、负载200和合闸检测单元111均电连接。合闸检测单元111还用于在第一开关120进行闭合动作时，控制第四开关1121导通；恒流电源1122用于在第四开关1121导通时，向负载200充电。

在本实施例中，第一处理子单元1113与第四开关1121电连接，第一处理子单元1113在判定第一开关120进行闭合动作时，向第四开关1121发送开启指令，第四开关1121依据开启指令导通。恒流电源1122在第四开关1121导通时，则向负载200的电容充电。开启指令可以为高电平电压。

其中，第四开关1121可以采用电子开关，例如，mos管(metaloxidesemiconduct，金属氧化物半导体场效应晶体管)。

如图3所示，反馈控制单元113包括第二处理子单元1131，第二处理子单元1131与恒流源单元112和负载200均电连接。第二处理子单元1131用于采集负载200的充电电压，并将充电电压与预设电压进行比较，若充电电压大于或等于预设电压，则控制恒流源单元112停止向负载200充电。

可以理解，第二处理子单元1131与第四开关1121和负载200均电连接。在负载200的电容未知时，第二处理子单元1131将充电电压与预设电压进行比较，若负载200的电容已充电至与电源电压相等，充电电压则会大于或等于预设电压，第二处理子单元1131则会向第四开关1121发送断开指令，第四开关1121依据断开指令断开，恒流电源1122则停止向负载200充电。其中，断开指令可以为低电平电压。

当然，在负载200的电容已知时，通过第一处理子单元1113就能实现第四开关1121的导通控制和断开控制，进而实现负载200电容的充电和停止充电。

其中，第二处理子单元1131为能够进行电压采集和比较的功能模块。

在本实施例中，第一开关120可以为空气开关，电源转换隔离单元114可以为dc-dc(直流-直流)隔离模块。

综上所述，本发明实施例提供了一种供电电路和保护模块，该供电电路包括保护模块和第一开关，保护模块包括合闸检测单元和恒流源单元，合闸检测单元与第一开关连接，合闸检测单元与恒流源单元电连接，第一开关与负载电连接，恒流源单元电连接于第一开关与负载之间；合闸检测单元用于检测第一开关是否进行闭合动作，若第一开关进行闭合动作则控制恒流源单元向负载充电。可见，第一开关在闭合过程中，通过恒流源单元向负载充电，使负载上的电容的电压充至切换的电压值。这样在第一开关闭合时，第一开关的触点电压与负载的电容电压的差值基本没有或很小，第一开关的触点与负载的电容电压的压差很小或没有，将不会引起很大的充电电流，第一开关就不存在触点被烧蚀或者熔接的危险。进而提高了第一开关的可靠性和寿命，避免第一开关的触点因熔结导致事故。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。