CN110474289B - 一种负载短路保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种负载短路保护电路，包括：顺次连接的采样电阻和负载管单元、负载短路保护触发单元和控制单元；采样电阻和负载管单元包括相互连接的采样电阻和负载管，用于连接负载以及为负载供电、采集负载电流信息；负载短路保护触发单元在发生负载短路时，输出短路保护触发信号给控制单元；控制单元在接收到短路保护触发信号后，输出负载管驱动控制信号以关闭所述负载管的驱动信号，从而关闭负载管。本发明实施例提供的负载短路保护电路，通过硬件电路实现负载电流信息的采集、在判断发生故障后输出短路保护触发信号以及控制负载管的关闭，提高了负载短路保护的快速性和可靠性，并且提高容性负载带载能力。

Description

一种负载短路保护电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种负载短路保护电路。

背景技术

现有的电子电路中，一般由蓄电池或其他电源来给负载供电。在电路的运行中，可能会发生短路现象。现有通常在电路中设置采样电阻，因为一旦发生短路，电流将会快速增大，采样电阻两端的电压也会快速增大，由此便捕捉到短路信号。通过设置单片机等控制器的软件逻辑，使之在发生短路时获取短路信息，进而采取相应措施。

以光伏发电领域为例，光伏充放电控制器是在光伏发电系统中，对蓄电池进行充放电控制的一种设备。光伏充放电控制器包括单片机等控制器，通过负载管控制蓄电池对负载设备的导通与断开。通常，蓄电池与负载之间，串联有采样电阻，通过采样电阻，设备采集负载电流等放电信息。在实际应用中，控制器负载端外接负载设备出现故障或发生短路等情况时，负载电流将急剧上升，会烧毁负载管等器件。一般情况下，负载短路保护电路通过采样电阻采集到负载电流过大时，产生触发信号，软件检测到负载短路触发信号后，关闭负载，起到短路保护的作用。

但是，通过软件检测负载短路存在由于软件失效和响应速度慢等弱点导致保护失效的风险，无法实现可靠保护。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明实施例提供一种负载短路保护电路，包括：采样电阻和负载管单元、负载短路保护触发单元和控制单元；所述采样电阻和负载管单元与所述负载短路保护触发单元连接，所述负载短路保护触发单元与所述控制单元连接；所述采样电阻和负载管单元包括相互连接的采样电阻和负载管，所述采样电阻和负载管单元用于连接负载以及为所述负载供电、采集负载电流信息并反馈给所述负载短路保护触发单元；所述负载短路保护触发单元用于在发生负载短路时，输出短路保护触发信号给所述控制单元；所述控制单元包括控制电路，所述控制电路用于在接收到所述短路保护触发信号后，输出负载管驱动控制信号以关闭所述负载管的驱动信号，从而关闭所述负载管，断开所述采样电阻和负载管单元与所述负载的连接。

进一步地，所述负载短路保护触发单元包括第一负载短路保护触发子单元和/或第二负载短路保护触发子单元；所述第一负载短路保护触发子单元在短路电流大于第一预设阈值时，输出第一短路保护触发信号；所述第二负载短路保护触发子单元在短路电流大于第二预设阈值时，输出第二短路保护触发信号；所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；所述第一短路保护触发信号和所述第二短路保护触发信号合并成一路形成所述短路保护触发信号给所述控制单元。

进一步地，所述控制单元还包括自锁电路，所述自锁电路用于锁定所述负载管驱动控制信号。

进一步地，所述控制单元还包括解锁电路，所述解锁电路用于在所述负载管关闭后，解除所述负载管驱动控制信号的锁定。

进一步地，所述采样电阻的第一端和负载电源相连，所述采样电阻的第二端和所述负载管相连；所述第一负载短路保护触发子单元包括第一比较器、第二电阻、第五电阻、第六电阻、第四电阻及第二电容；其中，所述第二电阻的第二端连接所述第五电阻的第一端以及所述第一比较器的正输入端，所述第五电阻的第二端连接所述第六电阻的第一端，所述第二电阻的第一端连接第一电源，所述第六电阻的第二端连接所述采样电阻和所述负载管的公共端；所述第四电阻的第二端连接所述第二电容的第一端以及所述第一比较器的负输入端，所述第四电阻的第一端连接所述负载电源，所述第二电容的第二端连接所述采样电阻和所述负载管的公共端；所述第一比较器的第一电源引脚连接所述第一电源，所述第一比较器的第二电源引脚连接所述采样电阻和所述负载管的公共端，所述第一比较器的第一输出端连接所述控制单元。

进一步地，所述第二负载短路保护触发子单元包括第二比较器、第三电阻、第三电容、所述第二电阻、所述第五电阻及所述第六电阻；其中，所述第三电阻的第一端连接所述负载电源，所述第三电阻的第二端连接所述第三电容的第一端以及所述第二比较器的负输入端，所述第三电容的第二端连接所述采样电阻和所述负载管的公共端，所述第二比较器的正输入端连接所述第五电阻的第二端，所述第二比较器的第一电源引脚连接所述第一电源，所述第二比较器的第二电源引脚连接所述采样电阻和所述负载管的公共端，所述第二比较器的第二输出端和所述第一比较器的第一输出端合并成一路连接所述控制单元。

进一步地，所述第四电阻的电阻值小于所述第三电阻的电阻值。

进一步地，所述控制电路包括第一与非门、第二与非门、第三与非门、光耦、第七电阻、第八电阻及第九电阻；所述光耦包括发光二极管和光敏三极管；其中：所述第七电阻的第一端连接所述第一电源，所述第七电阻的第二端连接所述发光二极管的正极，所述发光二极管的负极连接所述第一输出端和/或所述第二输出端，所述第八电阻的第一端连接第二电源，所述第八电阻的第二端连接所述第九电阻的第一端及所述光敏三极管的集电极，所述光敏三极管的发射极接地，所述第九电阻的第二端连接所述第一与非门的两个输入端，所述第一与非门的输出端连接所述第二与非门的两个输入端，所述第二与非门的输出端连接所述第三与非门的第一输入端，所述第三与非门的第二输入端连接中央处理单元的负载管控制信号，所述第三与非门的输出端通过负载驱动器连接所述负载管的控制端。

进一步地，所述自锁电路包括第十一电阻和三极管，所述第十一电阻的第一端连接所述第二与非门的两个输入端，所述第十一电阻的第二端连接所述三极管的基极，所述三极管的集电极连接所述第八电阻的第二端，所述三极管的发射极接地。

进一步地，所述解锁电路包括第四与非门和二极管，所述第四与非门的两个输入端连接所述第三与非门的所述第二输入端，所述第四与非门的输出端连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接所述第九电阻的第二端；所述第二与非门的输出端连接所述中央处理单元，以供所述中央处理单元根据所接收的信号改变所述负载管控制信号。

本发明实施例提供的负载短路保护电路，通过硬件电路实现负载电流信息的采集、在判断发生故障后输出短路保护触发信号、控制单元根据短路保护触发信号控制负载管的关闭，利用硬件电路实现了负载短路保护，提高了负载短路保护的快速性和可靠性，并且提高容性负载带载能力。

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是本发明实施例提供的负载短路保护电路的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的负载短路保护电路中采样电阻和负载管单元的结构示意图；

图3是本发明另一实施例提供的负载短路保护电路中负载短路保护触发单元的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的控制单元的结构示意图；

图5是本发明另一实施例提供的负载短路保护电路中负载短路保护触发单元的结构示意图；

图6是本发明另一实施例提供的负载短路保护电路中控制单元的结构示意图。

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、完整的描述，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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。

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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是本发明实施例提供的负载短路保护电路的结构示意图。如图1所示，所述负载短路保护电路包括采样电阻和负载管单元10、负载短路保护触发单元20和控制单元30；所述采样电阻和负载管单元10与所述负载短路保护触发单元20连接，所述负载短路保护触发单元20与所述控制单元30连接；所述采样电阻和负载管单元10包括相互连接的采样电阻和负载管，所述采样电阻和负载管单元10用于连接负载以及为所述负载供电、采集负载电流信息并反馈给所述负载短路保护触发单元20；所述负载短路保护触发单元20用于在发生负载短路时，输出短路保护触发信号给所述控制单元30；所述控制单元30包括控制电路，所述控制电路用于在接收到所述短路保护触发信号后，输出负载管驱动控制信号以关闭所述负载管的驱动信号，从而关闭所述负载管，断开所述采样电阻和负载管单元10与所述负载的连接。

所述负载短路保护电路包括采样电阻和负载管单元10、负载短路保护触发单元20和控制单元30；所述采样电阻和负载管单元10与所述负载短路保护触发单元20连接，所述负载短路保护触发单元20和所述控制单元30连接。

所述采样电阻和负载管单元10包括相互连接的采样电阻和负载管，所述采样电阻和负载管单元10用于连接负载以及为所述负载供电、采集负载电流信息并反馈给所述负载短路保护触发单元20。

所述负载短路保护触发单元20用于在发生负载短路时，输出短路保护触发信号给所述控制单元30；所述控制单元30包括控制电路，所述控制电路用于在接收到所述短路保护触发信号后，输出负载管驱动控制信号并可通过负载驱动器关闭所述负载管的驱动信号，以关闭所述负载管，从而断开采样电阻和负载管单元10与所述负载的连接。当负载正常工作时，即未发生短路情况时，负载管驱动控制信号通过负载驱动器控制所述负载管的驱动信号，电路正常运行。

由于容性负载在出现浪涌电流等情况时，相当于发生电路短路，因此，提高短路保护的可靠性便可提高容性负载的带载能力，提高带容性负载冗余度。

其中，所述负载管属于电子开关，可以采用MOS管、继电器、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等实现。

本发明实施例通过硬件电路实现负载电流信息的采集、在判断发生故障后输出短路保护触发信号、控制单元根据短路保护触发信号控制负载管的关闭，利用硬件电路实现了负载短路保护，提高了负载短路保护的快速性和可靠性，并且提高容性负载带载能力。

进一步地，基于上述实施例，所述负载短路保护触发单元20包括第一负载短路保护触发子单元和/或第二负载短路保护触发子单元；所述第一负载短路保护触发子单元在短路电流大于第一预设阈值时，输出第一短路保护触发信号；所述第二负载短路保护触发子单元在短路电流大于第二预设阈值时，输出第二短路保护触发信号；所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；所述第一短路保护触发信号和所述第二短路保护触发信号合并成一路形成所述短路保护触发信号给所述控制单元。

所述负载短路保护触发单元20包括第一负载短路保护触发子单元和/或第二负载短路保护触发子单元，即所述负载短路保护触发单元20可以只包括第一负载短路保护触发子单元，或只包括第二负载短路保护触发子单元，或同时包括第一负载短路保护触发子单元和第二负载短路保护触发子单元。

在只包括第一负载短路保护触发子单元或只包括第二负载短路保护触发子单元时，说明只有一级负载短路保护触发子单元。在同时包括第一负载短路保护触发子单元和第二负载短路保护触发子单元时，形成了两级负载短路保护触发子单元。

具有两级负载短路保护触发子单元的好处在于可以实现不同短路电流阈值的保护，从而实现多层级的可靠保护。通过设置不同的动作条件，使得所述第一负载短路保护触发子单元在短路电流大于第一预设阈值时，输出第一短路保护触发信号；所述第二负载短路保护触发子单元在短路电流大于第二预设阈值时，输出第二短路保护触发信号；所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值。

另外，还可以设置第一负载短路保护触发子单元和第二负载短路保护触发子单元的反应速度，从而实现大电流快保护，小电流时慢保护。

所述第一短路保护触发信号和所述第二短路保护触发信号合并成一路形成所述短路保护触发信号给所述控制单元。在只有第一负载短路保护触发子单元或只有第二负载短路保护触发子单元时，则所述短路保护触发信号为所述第一短路保护触发信号或所述第二短路保护触发信号。

在上述实施例的基础上，本发明实施例通过设置负载短路保护触发单元包括第一负载短路保护触发子单元和/或第二负载短路保护触发子单元，可以实现大电流快保护，小电流时慢保护，提高了灵活性和可靠性。

进一步地，基于上述实施例，所述控制单元还包括自锁电路，所述自锁电路用于锁定所述负载管驱动控制信号。

若发生电路短路，则控制电路输出的负载管驱动控制信号将通过负载驱动器关闭所述负载管的驱动信号，以关闭所述负载管，从而断开采样电阻和负载管单元与所述负载的连接。由于电流可能是不平稳的电流，在某一瞬间是大电流形成短路，在下一瞬间可能恢复正常。而负载管驱动控制信号驱动关闭负载管需要一定的时间，为实现发生负载短路时负载管的可靠关闭，设置自锁电路，所述自锁电路用于在出现负载短路后、负载管未关闭前，即使电流恢复正常，仍锁定所述负载管驱动控制信号，也即所述负载管驱动控制信号可以通过负载驱动器实现负载管的关闭。

已有技术中，通过软件检测电流进而控制负载管的通断，会使得在电流变化时，负载管频繁通断，容易造成负载管的损坏。而本发明实施例不仅可以在出现负载短路时实现负载管的可靠关闭，还可以避免负载管的频繁开启与关闭，有效保护负载管，延长使用时间。

在上述实施例的基础上，本发明实施例通过设置自锁电路，实现了在发生负载短路时负载管的可靠关闭，并避免了负载管的频繁通断。

进一步地，基于上述实施例，所述控制单元还包括解锁电路，所述解锁电路用于在所述负载管关闭后，解除所述负载管驱动控制信号的锁定。

电路恢复正常后，需要回归正常工作状态，如果一直保持负载管驱动控制信号的锁定，则在负载管开启后，则会继续驱动关闭负载管，无法实现电路的正常工作。因此，所述控制单元还包括解锁电路，所述解锁电路用于在所述负载管关闭后，解除所述负载管驱动控制信号的锁定。

在上述实施例的基础上，本发明实施例通过设置解锁电路，实现了在负载管关闭后，解除负载管驱动控制信号的锁定，保证了电路的正常运行。

进一步地，基于上述实施例，所述采样电阻的第一端和负载电源相连，所述采样电阻的第二端和所述负载管相连；所述第一负载短路保护触发子单元包括第一比较器、第二电阻、第五电阻、第六电阻、第四电阻及第二电容；其中，所述第二电阻的第二端连接所述第五电阻的第一端以及所述第一比较器的正输入端，所述第五电阻的第二端连接所述第六电阻的第一端，所述第二电阻的第一端连接第一电源，所述第六电阻的第二端连接所述采样电阻和所述负载管的公共端；所述第四电阻的第二端连接所述第二电容的第一端以及所述第一比较器的负输入端，所述第四电阻的第一端连接所述负载电源，所述第二电容的第二端连接所述采样电阻和所述负载管的公共端；所述第一比较器的第一电源引脚连接所述第一电源，所述第一比较器的第二电源引脚连接所述采样电阻和所述负载管的公共端，所述第一比较器的第一输出端连接所述控制单元。

在上述实施例的基础上，本发明实施例给出了第一负载短路保护触发子单元的一种具体实现，提高了实用性。

进一步地，基于上述实施例，所述第二负载短路保护触发子单元包括第二比较器、第三电阻、第三电容、所述第二电阻、所述第五电阻及所述第六电阻；其中，所述第三电阻的第一端连接所述负载电源，所述第三电阻的第二端连接所述第三电容的第一端以及所述第二比较器的负输入端，所述第三电容的第二端连接所述采样电阻和所述负载管的公共端，所述第二比较器的正输入端连接所述第五电阻的第二端，所述第二比较器的第一电源引脚连接所述第一电源，所述第二比较器的第二电源引脚连接所述采样电阻和所述负载管的公共端，所述第二比较器的第二输出端和所述第一比较器的第一输出端合并成一路连接所述控制单元。

在上述实施例的基础上，本发明实施例给出了第二负载短路保护触发子单元的一种具体实现，提高了实用性。

进一步地，基于上述实施例，所述第四电阻的电阻值小于所述第三电阻的电阻值。

所述第四电阻的电阻值小于所述第三电阻的电阻值，则会使第二电容的充电速度大于第三电容的充电速度，通过合理设置第二电阻、第三电阻及第六电阻的阻值，可以实现第一负载短路保护触发子单元的动作时间小于第二负载短路保护触发子单元，实现大电流快保护、小电流慢保护。

进一步地，基于上述实施例，所述控制电路包括第一与非门、第二与非门、第三与非门、光耦、第七电阻、第八电阻及第九电阻；所述光耦包括发光二极管和光敏三极管；其中：所述第七电阻的第一端连接所述第一电源，所述第七电阻的第二端连接所述发光二极管的正极，所述发光二极管的负极连接所述第一输出端和/或所述第二输出端，所述第八电阻的第一端连接第二电源，所述第八电阻的第二端连接所述第九电阻的第一端及所述光敏三极管的集电极，所述光敏三极管的发射极接地，所述第九电阻的第二端连接所述第一与非门的两个输入端，所述第一与非门的输出端连接所述第二与非门的两个输入端，所述第二与非门的输出端连接所述第三与非门的第一输入端，所述第三与非门的第二输入端连接中央处理单元的负载管控制信号，所述第三与非门的输出端通过负载驱动器连接所述负载管的控制端。

在上述实施例的基础上，本发明实施例给出了控制电路的一种具体实现，提高了实用性。

进一步地，基于上述实施例，所述自锁电路包括第十一电阻和三极管，所述第十一电阻的第一端连接所述第二与非门的两个输入端，所述第十一电阻的第二端连接所述三极管的基极，所述三极管的集电极连接所述第八电阻的第二端，所述三极管的发射极接地。

所述三极管属于开关器件，还可以用MOS管、光耦等替代，只要能实现相应的功能即可。

在上述实施例的基础上，本发明实施例给出了自锁电路的一种具体实现，提高了实用性。

进一步地，基于上述实施例，所述解锁电路包括第四与非门和二极管，所述第四与非门的两个输入端连接所述第三与非门的所述第二输入端，所述第四与非门的输出端连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接所述第九电阻的第二端；所述第二与非门的输出端连接所述中央处理单元，以供所述中央处理单元根据所接收的信号改变所述负载管控制信号。

在上述实施例的基础上，本发明实施例给出了解锁电路的一种具体实现，提高了实用性。

图2是本发明另一实施例提供的负载短路保护电路中采样电阻和负载管单元的结构示意图；图3是本发明另一实施例提供的负载短路保护电路中负载短路保护触发单元的结构示意图；图4是本发明另一实施例提供的控制单元的结构示意图。下面结合图2、图3和图4，进一步说明本发明实施例提供的负载短路保护电路的工作原理。

如图2所示，采样电阻RS1的第一端和负载电源(BAT+)相连，采样电阻RS1的第二端和负载管Q2相连。LOAD+是采样电阻RS1和负载管Q2的公共端。负载管Q2的LOAD-OUT+端子用于连接负载设备。电路正常工作时，中央处理单元(如单片机、ARM等，图中未示出)通过控制负载管Q2的开启与关闭来控制负载设备的导通与断开，采样电阻RS1采集负载电流信息，并反馈给负载短路保护触发单元。当负载管Q2开启条件下，且负载发生短路时，流过采样电阻RS1和负载管Q2的电流会急剧上升，在RS1两端产生一个上升的电压信号。

如图3所示，第一比较器U1A的负输入端通过R4(第四电阻)连接至BAT+，负输入端与LOAD+间连接电容C2(第二电容)。第二比较器U1B的负输入端通过R3(第三电阻)连接至BAT+，负输入端与LOAD+间连接电容C3(第三电容)，电阻R2(第二电阻)、R5(第五电阻)和R6(第六电阻)串联，且R2的第一端连接第一电源(可以为+12V-LOAD+，表示和LOAD+之间的电压为12V)；U1A的正输入端连接电阻R2、R5、R6串联分压后R2和R5的公共端，输入电压为R5和R6串联后两端的电压，U1B的正输入端连接电阻R2、R5、R6串联分压后R5和R6的公共端，输入电压为电阻R6两端的电压。U1A的正输入端电压要高于U1B的正输入端电压，通过调节电阻R2、R5、R6串联后的分压值，来设置U1A和U1B的不同的保护阈值电压。

如图4所示，U1A和U1B的输出端SD-OCER信号均连接光耦U3的发光二极管的负极，当U1A和U1B的输出端SD-OCER信号均为高电平时，U1A和U1B的输出端SD-OCER处于悬空状态，光耦U3的发光二极管的负极处的信号为高电平；反之，只要U1A和U1B的输出端有一个SD-OCER信号为低电平，则光耦U3的发光二极管的负极处的信号为低电平。

当负载电流正常时，通过根据第一电源的值、BAT+的值，通过合理设置R2、R5和R6的值，使得U1A和U1B的负输入端电压小于U1A和U1B的正输入端电压，U1A和U1B的输出端SD-OCER信号为高电平，即+12V-LOAD+通过电阻R7将光耦U3的输入端拉高，光耦U3的发光二极管的负极处的信号为高电平，此时光耦U3的输出端不导通，VCC(第二电源)通过电阻R8(第八电阻)和R9(第九电阻)串联后接入到U4C(第一与非门)的输入端，U4C输出低电平，U4C的输出端连接U4D(第二与非门)的输入端和电阻R11(第十一电阻)，电阻R11的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接R8和R9的公共端和光耦U3的集电极，三极管Q1不导通。U4D的输入端为低电平，输出端DLBH信号为高电平，DLBH信号连接至中央处理单元，DLBH信号为高电平时，代表负载状态正常。LOAD-ONOFF信号为中央处理单元输出的负载管控制信号，当负载开启时为高电平，负载关闭时为低电平，负载开启且负载状态正常时，U4B(第三与非门)的输入端4引脚和5引脚都为高电平，输出端DRV-ONOFF信号为低电平，此时负载正常打开。

U4A(第四与非门)的输出端也为低电平，二极管D1不导通，U4C的输入端保持高电平。DRV-ONOFF信号通过控制负载驱动器控制负载管Q2的驱动信号LOAD-DRV，图中未标注驱动器。此时电路正常工作。

当负载发生短路情况时，如果负载短路电流快速上升且电流较大时，采样电阻RS1两端产生的电压通过电阻R4给电容C2充电，电容C2的电压高于第一比较器U1A的正输入端阈值电压时，U1A输出信号SD-OCER为低电平。如果负载短路电流缓慢上升且(BAT+和LOAD+之间的电压)低于U1A的正输入端阈值电压且高于U1B正输入端阈值电压时，BAT+通过电阻R3给电容C3充电，电容C3电压高于第二比较器U1B正输入端阈值压时，U1B输出信号SD-OCER为低电平。信号SD-OCER为低电平时，光耦U3导通，电阻R8和R9的公共端拉低，U4C的输入端为低电平，输出端为高电平，此时三极管Q1导通，电阻R8和R9的公共端再次被三极管Q1拉低，即使短路电流消失，SD-OCER变为高电平，电阻R8和R9的公共端也被拉低，由此实现负载管驱动控制信号DRV-ONOFF的锁定。U4D的输入端为高电平，输出端DLBH信号为低电平，代表负载发生短路。此时U4B的5引脚输入为低电平，U4B的4引脚输入为高电平，输出信号DRV-ONOFF为高电平，DRV-ONOFF信号通过控制负载驱动器关闭负载管Q2的驱动信号LOAD-DRV，负载关闭，起到负载短路保护作用。

当中央处理单元检测到DLBH信号为低电平时，LOAD-ONOFF信号输出低电平，U4A的输出端为高电平，通过二极管D1连接至U4C的输入端，U4C输出低电平，三极管Q1处于截止状态，电阻R8和R9的公共端电压为VCC，短路自锁状态被解除，短路故障消失后，再次开启负载。

本发明实施例提供的负载短路保护电路，克服了软件检测负载短路时保护不可靠、软件响应慢或失效时导致负载烧毁的风险。通过采用两级短路触发保护电路，具有两种不同短路电流触发条件，通过设置不同保护阈值，满足大电流快保护，小电流时慢保护的特点，最大限度提高短路保护的可靠性和容性负载带载能力。并且，在负载短路保护发生时，故障触发信号通过自锁电路锁定，同时发出故障信号反馈至中央处理单元，以及控制驱动信号关闭负载管，避免了短路电流下降时负载管频繁开关导致损坏。

图5是本发明另一实施例提供的负载短路保护电路中负载短路保护触发单元的结构示意图。如图5所示，所述负载短路保护触发单元还包括滤波电路，所述滤波电路包括电阻R1、稳压管U1和电容C1，所述电阻R1的第一端和第一电源相连，所述电阻R1的第二端和电阻R2的第一端相连，稳压管U1和电容C1并联连接在电阻R2和电阻R6的两端。通过电阻R1(第一电阻)和稳压器U2产生一个稳定的电压，R2、R5和R6串联后并联在稳压器U2两端，保证了电压的稳定，C1并联在稳压器U2两端，起到滤波稳压作用。

图6是本发明另一实施例提供的负载短路保护电路中控制单元的结构示意图。如图6所示，所述控制单元还包括电阻R10，电阻R10的第一端连接所述第四与非门U4A的两个输入端，并连接第三与非门U4B的第二输入端，电阻R10的第二端接地。电阻R10起到一个下拉的作用，用于实现初始上电时电路的保护。

本发明实施例可以应用于光伏充放电控制器的应用中，也可应用于其他应用场合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种负载短路保护电路，其特征在于，包括：采样电阻和负载管单元、负载短路保护触发单元和控制单元；

所述采样电阻和负载管单元与所述负载短路保护触发单元连接，所述负载短路保护触发单元与所述控制单元连接；

所述采样电阻和负载管单元包括相互连接的采样电阻和负载管，所述采样电阻和负载管单元用于连接负载以及为所述负载供电、采集负载电流信息并反馈给所述负载短路保护触发单元；

所述负载短路保护触发单元用于在发生负载短路时，输出短路保护触发信号给所述控制单元；

所述控制单元包括控制电路，所述控制电路用于在接收到所述短路保护触发信号后，输出负载管驱动控制信号以关闭所述负载管的驱动信号，从而关闭所述负载管，断开所述采样电阻和负载管单元与所述负载的连接；

所述负载短路保护触发单元包括第一负载短路保护触发子单元和第二负载短路保护触发子单元；

所述第一负载短路保护触发子单元在短路电流大于第一预设阈值时，输出第一短路保护触发信号；所述第二负载短路保护触发子单元在短路电流大于第二预设阈值时，输出第二短路保护触发信号；所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；

所述第一短路保护触发信号和所述第二短路保护触发信号合并成一路形成所述短路保护触发信号给所述控制单元；

所述采样电阻的第一端和负载电源相连，所述采样电阻的第二端和所述负载管相连；

所述第一负载短路保护触发子单元包括第一比较器、第二电阻、第五电阻、第六电阻、第四电阻及第二电容；其中，所述第二电阻的第二端连接所述第五电阻的第一端以及所述第一比较器的正输入端，所述第五电阻的第二端连接所述第六电阻的第一端，所述第二电阻的第一端连接第一电源，所述第六电阻的第二端连接所述采样电阻和所述负载管的公共端；

所述第四电阻的第二端连接所述第二电容的第一端以及所述第一比较器的负输入端，所述第四电阻的第一端连接所述负载电源，所述第二电容的第二端连接所述采样电阻和所述负载管的公共端；

所述第一比较器的第一电源引脚连接所述第一电源，所述第一比较器的第二电源引脚连接所述采样电阻和所述负载管的公共端，所述第一比较器的第一输出端连接所述控制单元；

所述第二负载短路保护触发子单元包括第二比较器、第三电阻、第三电容、所述第二电阻、所述第五电阻及所述第六电阻；其中，所述第三电阻的第一端连接所述负载电源，所述第三电阻的第二端连接所述第三电容的第一端以及所述第二比较器的负输入端，所述第三电容的第二端连接所述采样电阻和所述负载管的公共端，所述第二比较器的正输入端连接所述第五电阻的第二端，所述第二比较器的第一电源引脚连接所述第一电源，所述第二比较器的第二电源引脚连接所述采样电阻和所述负载管的公共端，所述第二比较器的第二输出端和所述第一比较器的第一输出端合并成一路连接所述控制单元；其中，所述第四电阻的电阻值小于所述第三电阻的电阻值；

所述控制电路包括第一与非门、第二与非门、第三与非门、光耦、第七电阻、第八电阻及第九电阻；所述光耦包括发光二极管和光敏三极管；其中：

所述第七电阻的第一端连接所述第一电源，所述第七电阻的第二端连接所述发光二极管的正极，所述发光二极管的负极连接所述第一输出端和/或所述第二输出端，所述第八电阻的第一端连接第二电源，所述第八电阻的第二端连接所述第九电阻的第一端及所述光敏三极管的集电极，所述光敏三极管的发射极接地，所述第九电阻的第二端连接所述第一与非门的两个输入端，所述第一与非门的输出端连接所述第二与非门的两个输入端，所述第二与非门的输出端连接所述第三与非门的第一输入端，所述第三与非门的第二输入端连接中央处理单元的负载管控制信号，所述第三与非门的输出端通过负载驱动器连接所述负载管的控制端。

2.根据权利要求1所述的负载短路保护电路，其特征在于，所述控制单元还包括自锁电路，所述自锁电路用于锁定所述负载管驱动控制信号。

3.根据权利要求2所述的负载短路保护电路，其特征在于，所述控制单元还包括解锁电路，所述解锁电路用于在所述负载管关闭后，解除所述负载管驱动控制信号的锁定。

4.根据权利要求2所述的负载短路保护电路，其特征在于，所述自锁电路包括第十一电阻和三极管，所述第十一电阻的第一端连接所述第二与非门的两个输入端，所述第十一电阻的第二端连接所述三极管的基极，所述三极管的集电极连接所述第八电阻的第二端，所述三极管的发射极接地。

5.根据权利要求3所述的负载短路保护电路，其特征在于，所述解锁电路包括第四与非门和二极管，所述第四与非门的两个输入端连接所述第三与非门的所述第二输入端，所述第四与非门的输出端连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接所述第九电阻的第二端；

所述第二与非门的输出端连接所述中央处理单元，以供所述中央处理单元根据所接收的信号改变所述负载管控制信号。