电子式限流自动保护电路及供电电路的制作方法

[0001]
本申请涉及过流保护技术领域，尤其涉及一种电子式限流自动保护电路及供电电路。


背景技术：

[0002]
在各种用电器件的电路板上通常需要设置过流保护器件，以在电路中电流过大时，避免电路板中的电子元器件被烧毁。
[0003]
以空调器的电路板为例，目前基本是采用保险丝作为过流保护器件，一旦主板过流，保险丝会烧毁从而切断电流，保护主板。不过，保险丝烧毁后，只有在排查并解决过流故障，然后人工更换新的保险管后，空调器才会重新恢复工作。而且，保险丝烧毁的过程，保险管会出现火花，会有烧黑主板的风险。
[0004]
也就是说，常规的采用保险丝作为过流保护器件的相关成本较高且存在烧黑主板的风险。


技术实现要素：

[0005]
本申请提供一种电子式限流自动保护电路及供电电路，以解决常规的采用保险丝作为过流保护器件的相关成本较高且存在烧黑主板风险的问题。
[0006]
本申请的上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]
第一方面，本申请实施例提供一种电子式限流自动保护电路，其与用于输出交流电源的电源模块相连接，其包括：
[0008]
电源切断模块、电流检测模块、电压检测模块和比较限流模块；其中，
[0009]
所述电源切断模块的第一端与所述电源模块的第一端相连接，第二端为电源输出，用于切断和接通所述电源模块输出的交流电源；
[0010]
所述电流检测模块的第一端与所述电源模块的第二端相连接，第二端为电源输出，用于检测所述电源模块输出的电流值；
[0011]
所述电压检测模块的第一端与所述电流检测模块的第一端相连接，第二端与所述电流检测模块的第二端相连接，第三端与所述比较限流模块的第二端相连接，用于基于所述电流检测模块两端的电压向所述比较限流模块提供检测电压；
[0012]
所述比较限流模块的第一端输入设定的参考电压，第三端与所述电源切断模块的第三端相连接，用于在所述检测电压大于所述参考电压时，使所述电源切断模块切断所述电源模块输出的交流电源。
[0013]
可选的，所述电子式限流自动保护电路还包括：用于滤除电磁干扰的电磁干扰滤波模块、用于进行整流和滤波，以输出直流电源的整流滤波模块以及用于提供所述参考电压的参考电压模块；其中，
[0014]
所述电磁干扰滤波模块的第一端与所述电源切断模块的第二端相连接，第二端与所述电流检测模块的第二端相连接，第三端与所述整流滤波模块的第一端相连接，第四端
与所述整流滤波模块的第二端相连接；
[0015]
所述整流滤波模块的第三端与所述参考电压模块的第一端相连接，第四端接地；
[0016]
所述参考电压模块的第二端与所述比较限流模块的第一端相连接，用于向所述比较限流模块输入所述参考电压。
[0017]
可选的，所述电源切断模块为电压继电器；其中，
[0018]
所述电压继电器的输入端为所述电源切断模块的第一端，常闭输出端为所述电源切断模块的第二端，常开输出端为断路；并且，
[0019]
所述电压继电器的线圈的一端为所述电源切断模块的第三端，另一端连接基准供电电压；
[0020]
当所述比较限流模块检测到所述检测电压大于所述参考电压时，所述电压继电器的常闭输出端断开，常开输出端闭合。
[0021]
可选的，所述电流检测模块为检流电阻；
[0022]
所述检流电阻的第一端为所述电流检测模块的第一端，第二端为所述电流检测模块的第二端。
[0023]
可选的，所述电压检测模块为差分放大模块；
[0024]
所述差分放大模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一比较器和第二电容；其中，所述第六电阻和所述第九电阻的阻值相同，所述第七电阻和所述第八电阻的阻值相同；并且，
[0025]
所述第八电阻的第一端为所述电压检测模块的第一端，第二端与所述第九电阻的第一端以及所述第一比较器的正相输入端相连接；
[0026]
所述第七电阻的第一端为所述电压检测模块的第二端，第二端与所述第六电阻的第一端以及所述第一比较器的负相输入端相连接；
[0027]
所述第一比较器的输出端与所述第六电阻的第二端以及所述第二电容的第一端相连接，作为所述电压检测模块的第三端；
[0028]
所述第二电容的第二端接地。
[0029]
可选的，所述比较限流模块包括第二比较器；其中，
[0030]
所述第二比较器的正相输入端为所述比较限流模块的第一端，负相输入端为所述比较限流模块的第二端，输出端为所述比较限流模块的第三端。
[0031]
可选的，所述电磁干扰滤波模块包括第一共模电容、第二共模电容和共模电感；其中，
[0032]
所述第一共模电容的第一端与所述共模电感的第一端相连接作为所述电磁干扰滤波模块的第一端，所述第一共模电容的与所述共模电感的第二端相连接作为所述电磁干扰滤波模块的第二端；
[0033]
所述第二共模电容的第一端与所述共模电感的第三端相连接作为所述电磁干扰滤波模块的第三端，所述第二共模电容的与所述共模电感的第四端相连接作为所述电磁干扰滤波模块的第四端。
[0034]
可选的，所述整流滤波模块包括整流桥和第三电容；其中，
[0035]
所述整流桥的第一端为所述整流滤波模块的第一端，第二端为所述整流滤波模块的第二端，第三端与所述第三电容的第一端相连接，第四端与所述第三电容的第二端相连
接；
[0036]
所述第三电容的第一端为所述整流滤波模块的第三端，第二端接地。
[0037]
可选的，所述参考电压模块包括第一电阻、第二二极管、第一电容、稳压管、第三电阻和第五电阻；其中，所述第一电阻、所述第二二极管、所述第一电容和所述稳压管构成基准电压模块，用于提供所述电压继电器的线圈的基准供电电压，所述第三电阻和所述第五电阻构成基准电压分压模块，用于通过电阻分压得到所述参考电压；
[0038]
所述第一电阻的第一端为所述参考电压模块的第一端，第二端与所述第二二极管的正极、所述稳压管的负极、所述电压继电器的线圈的另一端以及所述第三电阻的第一端相连接；
[0039]
所述第二二极管的负极与所述第一电容的第一端相连接；
[0040]
所述第一电容的第二端与所述稳压管的正极相连接并且接地；
[0041]
所述第三电阻的第二端与所述第五电阻的第一端相连接作为所述参考电压模块的第二端；
[0042]
所述第五电阻的第二端接地。
[0043]
可选的，所述电子式限流自动保护电路还包括浪涌电压抑制器；其中，
[0044]
所述浪涌电压抑制器的第一端与所述电压切断模块的第二端相连接，第二端与所述电流检测模块的第二端相连接。
[0045]
可选的，所述电子式限流自动保护电路还包括浪涌电流抑制器；其中，
[0046]
所述浪涌电流抑制器串联在所述电磁干扰滤波模块的第四端与所述整流滤波模块的第二端之间。
[0047]
可选的，所述浪涌电流抑制器为负温度系数热敏电阻。
[0048]
可选的，所述电子式限流自动保护电路还包括发光二极管；其中，
[0049]
所述发光二极管串联在所述所述第六电阻的第二端与所述第二电容的第一端之间，且正极与所述第六电阻的第二端相连接。
[0050]
第二方面，本申请实施例还提供一种供电电路，其包括：
[0051]
输出交流电源的电源模块以及与所述电源模块相连接的、第一方面任一项所述的电子式限流自动保护电路。
[0052]
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0053]
本申请的实施例提供的技术方案中，提供一种与用于输出交流电源的电源模块相连接的电子式限流自动保护电路，其包括电源切断模块、电流检测模块、电压检测模块和比较限流模块；其中，电源切断模块和电流检测模块分别与电源模块的两个输出端相连接，电压检测模块的输入端与电流检测模块并联，从而可以通过电源切断模块切断和接通电源输出，通过电压检测模块采集电流检测模块的电压值并向比较限流模块的一个输入端提供检测电压，而比较限流模块的另一输入端输入设定的参考电压，因此可以基于检测电压和参考电压的大小关系，反应电路中是否过流，进而控制电源切断模块切断或接通电源。如此设置，可以从功能上替换常规的采用保险丝作为过流保护器件的方案，实现无限次数限流保护，进而省去购买保险丝的成本以及人工更换保险丝的时间成本，且不存在烧黑主板的风险。
[0054]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不
能限制本申请。
附图说明
[0055]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0056]
图1为本申请实施例示出的一种电子式限流自动保护电路的结构示意图；
[0057]
图2为本申请另一实施例示出的一种电子式限流自动保护电路的结构示意图；
[0058]
图3为本申请另一实施例示出的一种电子式限流自动保护电路的结构示意图。
具体实施方式
[0059]
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0060]
鉴于相关技术中采用保险丝作为过流保护器件的相关成本较高且存在烧黑主板风险的问题，本申请提供一种电子式限流自动保护电路，从而从功能上替换保险管，实现无限次数限流保护，进而降低元器件以及人工成本，且不存在烧黑主板的风险。下面对此进行详细说明。
[0061]
参照图1，图1为本申请实施例示出的一种电子式限流自动保护电路的结构示意图。该电子式限流自动保护电路与用于输出交流电源的电源模块1相连接，从而其与电源模块1一起构成供电电路。如图1所示，电子式限流自动保护电路至少包括：电源切断模块2、电流检测模块4、电压检测模块7和比较限流模块8；其中，
[0062]
电源切断模块2的第一端与电源模块1的第一端相连接，第二端为电源输出，用于切断和接通电源模块1输出的交流电源；
[0063]
电流检测模块4的第一端与电源模块1的第二端相连接，第二端为电源输出，用于检测电源模块1输出的电流值；
[0064]
电压检测模块7的第一端与电流检测模块4的第一端相连接，第二端与电流检测模块4的第二端相连接，第三端与比较限流模块8的第二端相连接，用于基于电流检测模块4两端的电压向比较限流模块8提供检测电压；
[0065]
比较限流模块8的第一端输入设定的参考电压vref(vref)，第三端与电源切断模块2的第三端相连接，用于在检测电压大于所述参考电压时，使电源切断模块2切断电源模块1输出的交流电源。
[0066]
基于上述方案，当电源模块1输出交流电源时，在电源切断模块2保持电源接通的情况下，电源切断模块2的第二端和电流检测单元4的第二端分别作为零线和火线进行电源输出，此时与常规的交流电源输出没有区别。
[0067]
在此基础上，基于串联在输出线路上的电流检测单元4可以得到电源模块1输出的总电流，而与电流检测单元4并联的电压检测模块7可以得到电流检测单元4两端的电压值，并基于该电压值进行输出得到检测电压作为比较限流模块8的输入之一，比较限流模块8另一输入为设定的参考电压vref，这样，在电源模块1输出的总电流没有过流，也即电流检测
单元4中流过的电流没有过流的情况下，电压检测模块7向比较限流模块8输入的检测电压也会小于设定的参考电压vref，此时，比较限流模块8向电源切断模块2输出正常信号，电源切断模块2保持电源接通，电源模块1正常供电；而当电路中出现过流异常时，电流检测单元4中流过的电流过大，此时，电压检测模块7向比较限流模块8输入的检测电压也会大于设定的参考电压vref，从而比较限流模块8向电源切断模块2输出异常信号，电源切断模块2切断电源，对电路进行过流保护。并且，当过流异常被排除(电流恢复正常)后，则检测电压恢复到小于参考电压vref，比较限流模块8重新向电源切断模块2输出正常信号，电源切断模块2保持电源接通，电源模块1正常供电，也即过流保护又可以重新执行。
[0068]
本申请的实施例提供的技术方案中，提供一种与用于输出交流电源的电源模块相连接的电子式限流自动保护电路，其包括电源切断模块、电流检测模块、电压检测模块和比较限流模块；其中，电源切断模块和电流检测模块分别与电源模块的两个输出端相连接，电压检测模块的输入端与电流检测模块并联，从而可以通过电源切断模块切断和接通电源输出，通过电压检测模块采集电流检测模块的电压值并向比较限流模块的一个输入端提供检测电压，而比较限流模块的另一输入端输入设定的参考电压，因此可以基于检测电压和参考电压的大小关系，反应电路中是否过流，进而控制电源切断模块切断或接通电源。如此设置，可以从功能上替换常规的采用保险丝作为过流保护器件的方案，实现无限次数限流保护，进而省去购买保险丝的成本以及人工更换保险丝的时间成本，且不存在烧黑主板的风险。
[0069]
其中，得到设定的参考电压vref的方法有多种，比如，可以在上述电路结构的基础上，通过增加其他功能模块来得到参考电压。
[0070]
具体的，参照图2，在上述方案的基础上，电子式限流自动保护电路还包括：用于滤除电磁干扰的电磁干扰滤波模块3、用于进行整流和滤波，以输出直流电源的整流滤波模块5以及用于提供上述参考电压vref的参考电压模块6；其中，
[0071]
电磁干扰滤波模块3的第一端与电源切断模块2的第二端相连接，第二端与电流检测模块4的第二端相连接，第三端通过电阻与整流滤波模块5的第一端相连接，第四端与整流滤波模块5的第二端相连接；
[0072]
整流滤波模块5的第三端与参考电压模块6的第一端相连接，第四端接地；
[0073]
参考电压模块6的第二端与比较限流模块8的第一端相连接，用于向比较限流模块8输入上述参考电压vref。
[0074]
其中，电磁干扰滤波模块3，也即emi(electromagnetic interference)滤波模块，其输出端连接电源输出，作用是滤除交流电源中的电磁干扰。整流滤波模块5的作用是通过整流桥等元器件对交流电源进行整流得到直流电源，然后通过电容等元器件滤除谐波从而得到稳定的直流电源。而参考电压模块6则利用整流滤波模块5输出的直流电源，通过电阻分压等形式，按照用户需求得到稳定的参考电压vref。
[0075]
为了便于理解，以下通过一个具体实施例进行进一步说明。
[0076]
参照图3，图3为本申请另一实施例示出的一种电子式限流自动保护电路的结构示意图。
[0077]
如图3所示，电源切断模块2为电压继电器k1；其中，电压继电器k1的输入端为电源切断模块2的第一端，常闭输出端为电源切断模块2的第二端，常开输出端为断路；并且，电
压继电器k1的线圈的一端为电源切断模块2的第三端，另一端连接基准供电电压+vcc；当比较限流模块8检测到检测电压大于参考电压时，电压继电器的常闭输出端断开，常开输出端闭合。
[0078]
如此，当通过交流220v电源接口cn1接入交流220v电源，并且电路中电流正常时，电压继电器k1触点1与触点5导通，电路正常供电，而当电流过大时，则电压继电器k1触点1与触点4导通，电路停止供电。
[0079]
此外，电流检测模块4可以直接采用检流电阻r2；并且，检流电阻r2的第一端为电流检测模块的第一端，第二端为电流检测模块的第二端，也即，将检流电阻r2串联到电源模块1的一条输出线路上，通过检测该检流电阻r2两端的电压，然后基于欧姆定律u＝ir即可得到电源模块输出的总电流。
[0080]
此外，图3中，电压检测模块7为差分放大模块；
[0081]
该差分放大模块包括第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第一比较器u1、第二电容c2和发光二极管d19；其中，第六电阻r6和第九电阻r9的阻值相同，第七电阻r7和第八电阻r8的阻值相同；并且，第八电阻r8的第一端为电压检测模块7的第一端，第二端与第九电阻r9的第一端以及第一比较器u1的正相输入端相连接；第七电阻r7的第一端为电压检测模块7的第二端，第二端与第六电阻r6的第一端以及第一比较器u1的负相输入端相连接；第一比较器u1的输出端与第六电阻r6的第二端以及发光二极管d19的正极相连接，发光二极管d19的负极与第二电容c2的第一端相连接，作为电压检测模块7的第三端；第二电容c2的第二端接地。
[0082]
具体的，六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9为第一比较器u1的外围电阻，其构成的该差分放大模块的放大倍数为a＝r6/r7＝r9/r8，假设流过检流电阻r2的电流值为i，则检流电阻r2两端的电压为v＝r2*i，信号经过差分放大模块放大a倍后，流过发光二极管d19使其发光(其闪烁频率可以为50hz)，并给起滤波作用的第二电容c2充电，由于d19具有单向导电性，第二电容c2上侧得到为正电压，该正电压即为输入比较限流模块8的检测电压，本实施例中将其记为vc2。
[0083]
需要说明的是，上述差分放大模块中的发光二极管d19的作用是对电路中是否过流进行指示，以便提示用户，具体的，当电流正常时，发光二极管d19有电流流过，因此正常发光，当电路电流过大时，电源切断模块2切断电源输出，因此发光二极管d19失去电流而熄灭，此时即提示用户电路过流。基于此原理可知，发光二极管d19在电压检测模块7中不是必须的，当省去发光二极管d19时，将第一比较器的输出端(也是第六电阻的第二端)与第二电容的第一端直接相连即可。换言之，发光二极管d19相当于串联在第六电阻的第二端(第一比较器的输出端)与第二电容的第一端之间。
[0084]
继续参照图3，比较限流模块8包括第二比较器u2；其中，第二比较器u2的正相输入端为比较限流模块8的第一端，输入参数为参考电压vref，负相输入端为比较限流模块8的第二端，输入参数为检测电压，输出端为比较限流模块8的第三端。
[0085]
如此，第二比较器u2通过比较两输入端的电压的大小，即可输出不同的信号。具体的，当vc2<vref，说明此时电路中的电流没有超过限流值，第二比较器u2输出为1(高电平)；而当vc2>vref，说明此时电路中的电流超过了限流值，第二比较器u2输出为0(低电平)，此时继电器k1动作，触点1与触点4导通，供电电路断开。
[0086]
此外，继续参照图3，电磁干扰滤波模块3包括第一共模电容cx1、第二共模电容cx2和共模电感l1；其中，第一共模电容cx1的第一端与共模电感l1的第一端相连接作为电磁干扰滤波模块3的第一端，第一共模电容cx1的与共模电感l1的第二端相连接作为电磁干扰滤波模块3的第二端；第二共模电容cx2的第一端与共模电感l1的第三端相连接作为电磁干扰滤波模块3的第三端，第二共模电容cx2的与共模电感l1的第四端相连接作为电磁干扰滤波模块3的第四端。
[0087]
通过上述电磁干扰滤波模块3，可以过滤共模的电磁干扰信号。
[0088]
此外，继续参照图3，整流滤波模块5包括整流桥db和第三电容c3(其也可以称为直流母线电容)；其中，整流桥db的第一端为整流滤波模块5的第一端，第二端为整流滤波模块5的第二端，第三端与第三电容c3的第一端相连接，第四端与第三电容c3的第二端相连接；第三电容c3的第一端为整流滤波模块5的第三端，第二端接地。按照图3所示电路结构，当cn1连接交流220v电源时，通过整流桥db整流和第三电容c3滤波之后，获取到直流+310v电源。
[0089]
此外，继续参照图3，参考电压模块6包括第一电阻r1、第二二极管d2、第一电容c1、稳压管zd1、第三电阻r3和第五电阻r5；其中，第一电阻r1、第二二极管d2、第一电容c1和稳压管zd1构成基准电压模块，用于提供电压继电器k1的线圈的基准供电电压+vcc，第三电阻r3和第五电阻r5构成基准电压分压模块，用于通过电阻分压得到参考电压vref；第一电阻r1的第一端为参考电压模块6的第一端，第二端与第二二极管d2的正极、稳压管zd1的负极、电压继电器k1的线圈的另一端以及第三电阻r3的第一端相连接；第二二极管d2的负极与第一电容c1的第一端相连接；第一电容c1的第二端与稳压管zd1的正极相连接并且接地；第三电阻r3的第二端与第五电阻r5的第一端相连接作为参考电压模块6的第二端；第五电阻r5的第二端接地。
[0090]
具体的，第一电阻r1为限流电阻，第一电容c1为储能电容，第二二极管d2的作用是防止第一电容c1放电过快，第三电阻r3和第五电阻r5为分压电阻。当直流+310v经过第一电阻r1限流后为第一电容c1充电，直到电压升到稳压管zd1的稳压值vz，此稳压值vz作为继电器线圈的基准供电电压+vcc。此外，此稳压值vz经过第三电阻r3和第五电阻r5分压后，作为比较器u2的参考电压vref，第三电阻r3和第五电阻r5可以根据实际情况调整限流点的大小，以适应具体情况。其中，参考电压vref＝vz/(r3+r5)*r5，参考电压vref越高，第二比较器u2的正相参考电压越高，当第二电容c2的充电电压与第二比较器u2的正相参考电压比较时，只有第二电容c2充电电压高于正相参考电压，第二比较器u2输出才会翻转，也就是说，正相参考电压越高，此时限流点增大，也即，r5/(r3+r5)比值越大，限流点越高。
[0091]
需要说明的是，在具体实施时，第一电容c1的电容值需要远大于第二电容c2的电容值，如此，第一电容c1的放电时间远大于第二电容c2的放电时间，以保证第二电容c2的放电过程中，参考电压vref基本保持不变，直到第二电容c2的电压下降至参考电压vref以下。此时第二比较器u2输出恢复为1(高电平)，电压继电器k1恢复到默认状态，过流保护过程又重新执行一遍，即可实现无限次数限流保护。
[0092]
需要说明的是，图3所示的电路结构仅是示例性的，基于其中各功能模块(例如电磁干扰滤波模块、整流滤波模块、差分放大模块以及参考电压模块等)的工作原理和用途，本领域技术人员可以对其进行修改或变换以得到其他电路结构图。
[0093]
此外，在具体实施时，为了在上电瞬间抑制电路中的浪涌电压和/或浪涌电流。继续参照图3，上述电子式限流自动保护电路还可以包括浪涌电压抑制器和/或浪涌电流抑制器。
[0094]
如图3所示，浪涌电压抑制器rv的第一端与电压切断模块2的第二端相连接，第二端与电流检测模块4的第二端相连接。也即，浪涌电压抑制器rv的两端分别连接供电电路的火线和零线，用于在上电瞬间抑制短时浪涌电压。
[0095]
浪涌电流抑制器r4可以串联在电磁干扰滤波模块3的第四端与整流滤波模块5的第二端之间，并且可以采用负温度系数热敏电阻(ntc电阻)。
[0096]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0097]
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0098]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0099]
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。