CN209169928U - 保护电路、电路系统和自动化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种保护电路、电路系统和自动化设备，涉及电路领域。该保护电路包括保护电路控制模块，以及与保护电路控制模块连接的开关电路；其中，保护电路控制模块在检测到电源信号异常时，控制开关电路关断，在检测到电源信号正常时，控制开关电路导通；开关电路在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。本实用新型能够保证功能电路的安全运行。

Description

保护电路、电路系统和自动化设备

技术领域

本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种保护电路、电路系统和自动化设备。

背景技术

随着工业化发展，自动化设备不断增多，应用场景也越来越多，环境恶劣程度也在增加，在常规家用、商用环境下，电路设计并不需要做特殊的保护的。但在工业环境或其他存在严重辐射、高浪涌电压、高脉冲冲击等应用场所，需要对电路板进行特殊防护。这提高了PCB (Printed Circuit Board，印制电路板)的设计难度，当前电路设计中，通常情况下，将保护电路与功能电路放置于一个PCB上，一旦保护电路损坏，功能电路也可能损坏，整个电路系统即无法正常工作。

发明内容

本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种保护电路、电路系统和自动化设备，能够保证功能电路的安全运行。

根据本实用新型一方面，提出一种保护电路，包括保护电路控制模块，以及与保护电路控制模块连接的开关电路；其中，保护电路控制模块在检测到电源信号异常时，控制开关电路关断，在检测到电源信号正常时，控制开关电路导通；开关电路在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。

可选地，该保护电路还包括：滤波器，分别与开关电路和保护电路控制模块连接，用于对电源信号进行滤波处理，并将滤波处理后的电源信号分别输入至开关电路和保护电路控制模块；其中，保护电路控制模块用于检测滤波处理后的电源信号是否异常。

可选地，保护电路控制模块若检测到电源信号中不存在浪涌信号和/或脉冲信号，则确定电源信号正常，若检测到电源信号中存在浪涌信号和/或脉冲信号，并且浪涌信号和/或脉冲信号超过耐受等级，则确定电源信号异常。

可选地，保护电路控制模块包括：异常检测电路，用于检测电源信号中电压干扰信号的电压等级；主控电路，与异常检测电路连接，用于根据电压干扰信号的电压等级判断电源信号中的浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级，若浪涌信号和/或脉冲信号超过耐受等级，则控制开关电路关断，否则，控制开关电路导通。

可选地，保护电路控制模块包括：供电电路，分别与异常检测电路和主控电路连接，用于向异常检测电路和主控电路供电。

可选地，供电电路为储能电路或外部电源装置。

可选地，储能电路，与功能电路连接，用于接收功能电路输出的电能。

根据本实用新型的另一方面，还提出一种电路系统，包括：功能电路；以及上述的保护电路。

可选地，功能电路和保护电路设置在不同的印制电路板PCB上。

根据本实用新型的另一方面，还提出一种自动化设备，包括电路系统。

与现有技术相比，本实用新型保护电路控制模块在检测到电源信号异常时，控制开关电路关断，从而使得电源信号不再输入至功能电路，在电源信号正常时，控制开关电路导通，从而使得电源信号输入至功能电路，能够保证功能电路的安全运行。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本实用新型，其中：

图1为本实用新型保护电路的一个实施例的结构示意图。

图2为本实用新型保护电路的另一个实施例的结构示意图。

图3为本实用新型保护电路的再一个实施例的结构示意图。

图4为本实用新型电路系统的一个实施例的结构示意图。

图5为本实用新型电路系统的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

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讨论。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

图1为本实用新型保护电路的一个实施例的结构示意图。该保护电路包括保护电路控制模块110和开关电路120。其中，保护电路控制模块110和开关电路120连接，开关电路120一端连接功能电路，另一端连接电源。

保护电路控制模块110用于检测电源信号是否异常，若电源信号异常，则控制开关电路120关断，否则，控制开关电路120导通。保护电路控制模块110例如为控制器，可以通过软件、电路及组合以及其它硬件设备实现。本领域的技术人员可知，控制器可以是PLC、集成电路、相关部件等组成的具体的硬件装置。

其中，保护电路控制模块110与外部电源连接，外部电源信号中可能会夹带很多杂散的高电压、高脉冲电压冲击信号，对功能电路产生很大影响。因此，需要检测电源信号是否存在高浪涌信号或高脉冲信号，即判断电源信号是否异常。在电源信号异常时，及时将开关电路120断开，使得电源信号不再输入至功能电路，防止损坏功能电路。

开关电路120用于在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。开关电路120包括开关晶体管。

在该实施例中，保护电路控制模块在检测到电源信号异常时，控制开关电路关断，从而使得电源信号不再输入至功能电路，在电源信号正常时，控制开关电路导通，从而使得电源信号输入至功能电路，能够保证功能电路的安全运行。

图2为本实用新型保护电路的另一个实施例的结构示意图。该保护电路包括滤波器210、保护电路控制模块220和开关电路230。

滤波器210分别与开关电路230和保护电路控制模块220连接，用于对电源信号进行滤波处理，并将滤波处理后的电源信号分别输入至开关电路230和保护电路控制模块220。

滤波器210例如为EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)滤波器，用于对外部杂散的高电压、高脉冲电压冲击信号进行滤除和拦截。

保护电路控制模块220用于检测滤波处理后的电源信号是否异常，若电源信号异常，则控制开关电路230关断，否则，控制开关电路230 导通。

例如，保护电路控制模块220检测滤波处理后的电源信号中是否还存在浪涌信号或脉冲信号，若电源信号中不存在浪涌信号或脉冲信号，则确定电源信号正常，否则，判断浪涌信号或脉冲信号是否超过耐受等级，若浪涌信号或脉冲信号超过耐受等级，则确定电源信号异常。

信号电压一般分为数字量信号和模拟量信号，数字量信号分为总线信号和数字量控制器信号，总线信号一般为3.3V或5V两种等级，数字量控制信号一般为源型(+24V)或漏型(0V)两种，模拟量信号电压一般为0-10V。浪涌信号和高速脉冲信号这两种干扰，与设备使用环境、搭配的使用仪器有关。例如，浪涌信号和高速脉冲信号有可能来自于附近环境的市电网络，或者同一个网络中的其他大功率设备，或者打雷等等。若浪涌信号或脉冲信号超过耐受等级则会对功能电路造成损害，因此，在浪涌信号或脉冲信号超过耐受等级时，应阻止电源信号输入至功能电路。

开关电路230用于在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路，在关断时，阻止电源信号输入至功能电路。

在该实施例中，电源信号先经过滤波器，对电源信号中的高电压、高脉冲电压冲击信号的进行滤除，经过滤波后的电源信号在经过保护电路控制模块，由保护电路控制模块判断是否关断开关电路，避免在电源信号中出现高浪涌、高速脉冲信号电压时损坏功能电路。

在本实用新型的一个实施例中，保护电路控制模块如图3所示，包括异常检测电路310和主控电路320，异常检测电路310和主控电路320连接。其中，异常检测电路310用于检测电源信号中电压干扰信号的电压等级。其中，异常检测电路310可以为信号采集电路，主要采集输入浪涌和脉冲频率和电压等，能够检测出电源信号中电压干扰信号的电压等级。主控电路320根据电压干扰信号的电压等级判断电源信号中的浪涌信号或脉冲信号是否超过耐受等级，若浪涌信号或脉冲信号超过耐受等级，则控制开关电路230关断，否则，控制开关电路230导通。主控电路320例如为控制器，可以通过软件、电路及组合以及其它硬件设备实现。本领域的技术人员可知，控制器可以是PLC、集成电路、相关部件等组成的具体的硬件装置。

在另一个实施例中，该保护电路控制模块还可以包括供电电路 330，分别与异常检测电路310和主控电路320连接，用于向异常检测电路和主控电路供电。其中，供电电路330可以为储能电路或外部电源装置等，外部电源装置例如为光伏电路等。其中，若供电电路为储能电路，则储能电路能够接收功能电路输出的电能。即在外部断电的情况下，保护电路仍能独立工作。

图4为本实用新型电路系统的一个实施例的结构示意图。该电路系统包括功能电路410和保护电路420，其中，保护电路的具体结构可以如图5所示，功能电路410为电路系统的主要负载部分，并且，可以向保护电路420中的储能电路供电。

其中，当外部输入电源电压信号正常无浪涌电压、无脉冲电压时，保护电路420中的异常检测电路检测到浪涌、脉冲无异常，则主控电路控制开关电路导通，由外部输入电源给功能电路供电，功能电路给储能设备充电。当外部输入电源电压信号突然出现高浪涌电压、高脉冲电压信号时，保护电路中的异常检测电路能够检测到高浪涌电压、高脉冲电压信号，若高浪涌电压、高脉冲电压信号超过可承受阈值，主控电路控制开关电路关断，切断功能电路的电源供电，功能电路停止给储能设备充电，此时功能模块电路处于断电保护中。

另外，外部输入电源电压信号突然出现高浪涌电压、高脉冲电压信号时，即使滤波器在浪涌或高速脉冲信号下被损坏，仍然可由保护电路的主控电路控制开关电路关断，使得功能模块电路处于断电保护中。

在一个实施例中，功能电路410和保护电路420可以设置在不同的PCB上，减少PCB涉及难度，减少维护成本，另外，在保护电路 420损坏后，仍然能保证功能电路410正常。

在本实用新型的另一个实施例中，保护一种自动化设备，该自动化设备包括上述的电路系统。

至此，已经详细描述了本实用新型。为了避免遮蔽本实用新型的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种保护电路，其特征在于，包括保护电路控制模块，以及与所述保护电路控制模块连接的开关电路；

其中，所述保护电路控制模块在检测到电源信号中存在浪涌信号和/或脉冲信号，并且所述浪涌信号和/或脉冲信号超过耐受等级，则确定所述电源信号异常，控制所述开关电路关断，在检测到电源信号正常时，控制所述开关电路导通；所述开关电路在导通时接通电源信号，并将电源信号输入至功能电路。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，还包括：

滤波器，分别与所述开关电路和所述保护电路控制模块连接，用于对电源信号进行滤波处理，并将滤波处理后的电源信号分别输入至所述开关电路和所述保护电路控制模块；

其中，所述保护电路控制模块用于检测滤波处理后的电源信号是否异常。

3.根据权利要求1或2所述的保护电路，其特征在于，

所述保护电路控制模块若检测到电源信号中不存在浪涌信号和/或脉冲信号，则确定所述电源信号正常。

4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路控制模块包括：

异常检测电路，用于检测电源信号中电压干扰信号的电压等级；

主控电路，与所述异常检测电路连接，用于根据电压干扰信号的电压等级判断电源信号中的浪涌信号和/或脉冲信号是否超过耐受等级，若所述浪涌信号和/或脉冲信号超过耐受等级，则控制所述开关电路关断，否则，控制所述开关电路导通。

5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路控制模块包括：

供电电路，分别与所述异常检测电路和所述主控电路连接，用于向所述异常检测电路和所述主控电路供电。

6.根据权利要求5所述的保护电路，其特征在于，

所述供电电路为储能电路或外部电源装置。

7.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，

所述储能电路，与所述功能电路连接，用于接收所述功能电路输出的电能。

8.一种电路系统，其特征在于，包括：

功能电路；以及

权利要求1-7任一所述的保护电路。

9.根据权利要求8所述的电路系统，其特征在于，

所述功能电路和所述保护电路设置在不同的印制电路板PCB上。

10.一种自动化设备，其特征在于，包括权利要求8或9所述的电路系统。