CN116316446A - 一种基于负载检测的自动开关电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于负载检测的自动开关电路及电子设备，电路包括供电单元、隔离传送单元、负载检测单元、控制单元和继电器开关单元，内部；隔离传送单元在接收到供电单元输出的电压值满足设定电压值时输出检测信号；负载检测单元在正输出端和负输出端共同连接负载时降低隔离传送单元接收的电压值；控制单元在接收到检测信号后停止输出驱动电压；继电器开关单元包括两个开关端，一个开关端连接正输出端，另一个开关端连接交流火线，继电器开关单元在接收到驱动电压后驱动两个开关端导通。本申请能够确保在正、负输出端连接有负载之后，由正、负输出端输出交流电，确保了使用逆变器提供电压时的具有较高的安全性。

Description

一种基于负载检测的自动开关电路及电子设备

技术领域

本申请涉及储能逆变器技术领域，尤其是涉及一种基于负载检测的自动开关电路及电子设备。

背景技术

储能逆变器是一种将来自太阳能电池板的太阳能或来自电池的存储能量转换为交流电源的设备。在户外移动使用时，储能逆变器能够很方便地为各种小家电提供交流电。

储能逆变器中，常见的输出电压为220V交流电。在储能逆变器连接电子设备并开始输出电压时，若电子设备出现供电线路断开的问题，容易出现漏电而带来较大的安全隐患。

发明内容

为了确保储能逆变器在连接有设备后，能够起到更加安全的供电作用，本申请提供一种基于负载检测的自动开关电路及电子设备。

第一方面，本申请提供一种基于负载检测的自动开关电路，采用如下的技术方案。

一种基于负载检测的自动开关电路，包括：

供电单元，所述供电单元输出电路工作需要的电压；

隔离传送单元，所述隔离传送单元连接所述供电单元，所述隔离传送单元在接收到的电压值满足设定电压值时输出检测信号；

负载检测单元，所述负载检测单元串联在供电单元和隔离传送单元之间，所述负载检测单元中设置有正输出端和负输出端，所述负载检测单元在所述正输出端以及所述负输出端共同连接负载时降低所述隔离传送单元接收的电压值；

控制单元，所述控制单元和所述隔离传送单元连接，所述控制单元在未接收到检测信号时输出驱动电压，所述控制单元在接收到检测信号后停止输出驱动电压；

继电器开关单元，所述继电器开关单元和所述控制单元连接，所述继电器开关单元包括两个开关端，一个开关端连接正输出端，另一个开关端连接交流火线，所述继电器开关单元在接收到驱动电压后驱动两个开关端导通。

通过采用上述技术方案，在未接入设备或者接入设备的供电线路存在断开情况时，此时负载检测单元无法检测出负载，隔离传送单元接收到的电压值会满足设定电压值，并输出检测信号。控制单元在接收到检测信号之后，停止输出驱动电压，使得继电器开关单元驱动两个开关端之间断开，即此时正输出端和负输出端，或者是输出线路中不会存在交流电，确保了使用安全性。

而在接入设备且设备负载导通时，此时负载检测单元检测出负载存在，同时拉低了隔离传送单元接收到的电压值，使得隔离传送单元无法输出检测信号。而控制单元在没有接收到检测信号情况下，会输出驱动电压，使得继电器开关单元驱动两个开关端之间导通，即此时正输出端和交流火线之间导通，整个设备输出供电有正输出端和负输出端共同配合，实现交流供电。

可选的，基于负载检测的自动开关电路还包括整流滤波单元，所述整流滤波单元连接在供电单元和负载检测单元之间，所述整流滤波单元对供电单元提供的电压进行整流滤波后输出直流电。

通过采用上述技术方案，利用整流滤波单元对供电单元所接入的电压进行整流滤波，使得供电单元所接入的电压类型可以是直流电或者是交流电，增加了供电单元的可使用的电源类型。

可选的，所述整流滤波单元包括第一二极管D1和第一电容器C1，所述第一二极管D1的阳极和所述供电单元连接，所述第一电容器C1串联在所述第一二极管D1的阴极和地线之间，所述第一二极管D1的阴极作为所述整流滤波单元的输出端。

通过采用上述技术方案，使用一个二极管和一个电容器进行整流滤波，减少了整流滤波器件的使用，降低了成本。

可选的，所述负载检测单元包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、稳压二极管ZD1、第二二极管D2、第三二极管D3和第一MOS管Q1，所述第一电阻器R1和所述第二电阻器R2串联，所述第一电阻器R1连接所述整理滤波单元，所述第二电阻器R2连接所述隔离传送单元；所述第二二极管D2的阳极连接于所述第一电阻器R1和所述第二电阻器R2之间的连接节点，所述第二二极管D2的阴极为正输出端；所述第三电阻器R3、所述第四电阻器R4和所述第五电阻器R5依次串联在所述整流滤波单元和地线之间，所述稳压二极管ZD1和串联后的所述第四电阻器R4以及所述第五电阻器R5并联；所述第一MOS管Q1的栅极连接于所述第四电阻器R4和所述第五电阻器R5之间的连接节点，所述第一MOS管Q1的源极接地，所述第三二极管D3的阴极连接于所述第一MOS管Q1的漏极，所述第三二极管D3的阳极为负输出端。

通过采用上述技术方案，由第一电阻器R1和第二电阻器R2组成分压电路，以及由第三电阻器R3、第四电阻器R4和第五电阻器R5组成另一个分压电路。在正、负输出端没有负载接入时，由第一电阻器R1和第二电阻器R2组成分压电路将供电单元提供的电压经过分压之后驱动隔离传送单元。而在正、负输出端有负载接入时，接入的负载对供电单元提供的电压进行分压，使得隔离传送单元接收的电压值降低，从而停止驱动隔离传送单元。

可选的，所述隔离传送单元包括第四二极管D4和光电耦合器U1，所述第四二极管D4的阴极和所述光电耦合器U1的第一引脚均和所述负载检测单元的输出端连接；所述第四二极管D4的阳极和所述光电耦合器U1的第二引脚均和地线连接；所述光电耦合器U1的第三引脚接地，所述光电耦合器U1的第四引脚为隔离传送单元的输出端。

通过采用上述技术方案，利用光电耦合器U1进行信号的隔离传输，并通过第四二极管D4来限制电流的反向输送，保证电路稳定性。

可选的，所述控制单元包括第六电阻器R6、第七电阻器R7、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第二MOS管Q2、三极管B1和供电端，所述第六电阻器R6和所述第七电阻器R7依次串联在所述供电端和地线之间，所述第八电阻器R8和所述三极管B1的发射极均和供电端连接，所述第八电阻器R8和所述三极管B1的基极连接，所述三极管B1的集电极用于输出供电电压；所述第九电阻器R9串联在所述三极管B1的基极和所述第二MOS管Q2的漏极之间，所述第二MOS管Q2的源极接地，所述第二MOS管Q2的栅极连接于所述第六电阻器R6和所述第七电阻器R7之间的连接节点。

通过采用上述技术方案，利用第二MOS管Q2来驱动三极管B1的导通或者关断，从而实现控制单元能否输出供电电压。而在利用第二MOS管Q2驱动三极管B1时，由第六电阻器R6和第七电阻器R7组成的分压电路来维持第二MOS管Q2的导通，而在控制单元接收到控制信号之后，控制第二MOS管Q2关闭，从而驱动三极管B1断开。

可选的，所述继电器开关单元为电磁继电器，所述电磁继电器的第一引脚接地，所述电磁继电器的第二引脚连接所述控制单元，所述电磁继电器的第三引脚和第四引脚均作为所述开关端。

通过采用上述技术方案，利用电磁继电器来驱动两个开关端之间的闭合，实现了电气隔离控制，确保电路工作更加安全。

第二方面，本申请提供一种电子设备，采用如下的技术方案。

一种电子设备，所述电子设备包括上述方案中记载的基于负载检测的自动开关电路。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.能够确保在正、负输出端连接有负载之后，由正、负输出端输出交流电，确保了在使用逆变器提供电压时的安全性。

2.利用整流滤波单元对供电单元所接入的电压进行整流滤波，使得供电单元所接入的电压类型可以是直流电或者是交流电，增加了供电单元的可使用的电源类型。

3.利用光电耦合器U1来进行信号的隔离传送，提高了电路工作时的抗干扰性。

附图说明

图1是本申请实施例一种基于负载检测的自动开关电路的模块示意图。

附图标记说明：1、供电单元；2、整流滤波单元；3、隔离传送单元；4、负载检测单元；5、控制单元；6、继电器开关单元。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种基于负载检测的自动开关电路。参照图1，基于负载检测的自动开关电路包括整供电单元1、整流滤波单元2、隔离传送单元3、负载检测单元4、控制单元5和继电器开关单元6。整流滤波单元2和供电单元1连接，负载检测单元4和整流滤波单元2连接，隔离传送单元3和负载检测单元4连接，控制单元5和隔离传送单元3连接，继电器开关单元6和控制单元5连接。

其中，供电单元1输出整个电路工作需要的电压，供电单元1可以使用交流供电，也可以使用直流供电。本实施例中，供电单元1采用直流供电。流滤波单元对供电单元1提供的电压进行整流滤波后输出直流电。供电单元1经过整流滤波单元2输出的直流电，经过负载检测单元4后输送给隔离传送单元3。

隔离传送单元3中设定有电压值，负载检测单元4中连接有正输出端和负输出端，正输出端和负输出端和外部的用电设备连接。在负载检测单元4没有检测到负载时，直流电压输送到隔离传送单元3中并满足设定电压值，促使隔离传送单元3输出检测信号。而在负载检测单元4检测到负载存在时，负载检测单元4消耗一部分电压，使得整流滤波单元2输出的直流电输送到隔离传送单元3内时出现电压降低，隔离传送单元3无法工作，进而无检测信号输出。

控制单元5内部连接有电源，在控制单元5没有接收到检测信号时，控制单元5内部输出驱动电压；而在控制单元5检测到控制信号之后，控制单元5内部停止输出驱动电压。继电器开关单元6在接收到驱动电压之后，继电器开关单元6开始动作，由继电器开关单元6驱动的两个开关端之间导通，其中，一个开关端连接逆变器内部输出的交流火线，一个开关端连接正输出端。在逆变器内部输出的交流火线和正输出端连接导通时，正输出端和负输出端之间才能输出交流电，为接入的设备供电。而在继电器开关单元6没有接收到驱动电压时，继电器开关单元6复位，由继电器开关单元6驱动的两个开关端之间断开，从而提供为接入的设备供电。

具体的，整流滤波单元2包括第一二极管D1和第一电容器C1。第一二极管D1的阳极和供电单元1连接，第一电容器C1串联在第一二极管D1的阴极和地线之间，第一二极管D1的阴极作为整流滤波单元2的输出端。无论供电单元1使用的是交流电还是直流电，经过第一二极管D1的单向导通之后，向第一电容器C1进行充电。由第一电容器C1和第一二极管D1之间的连接节点输出整流滤波后的直流电。

负载检测单元4包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、稳压二极管ZD1、第二二极管D2、第三二极管D3和第一MOS管Q1。第一电阻器R1和第二电阻器R2串联，第一电阻器R1连接第一电容器C1和第一二极管D1之间的连接节点，第二电阻器R2远离第一电阻器R1的一端输出电压。整流滤波单元2输出的直流电，经过第一电阻器R1和第二电阻器R2串联分压后，由第二电阻器R2进行输出。

第二二极管D2的阳极连接于第一电阻器R1和第二电阻器R2之间的连接节点，第二二极管D2的阴极为正输出端。第三电阻器R3、第四电阻器R4和第五电阻器R5依次串联在第一二极管D1的阴极和地线之间，第一MOS管Q1的栅极连接于第四电阻器R4和第五电阻器R5之间的连接节点，第一MOS管Q1的源极接地，第三二极管D3的阴极连接于第一MOS管Q1的漏极，第三二极管D3的阳极为负输出端。

在供电单元1提供电压之后，经过第三电阻器R3、第四电阻器R4和第五电阻器R5。第一MOS管Q1处于导通状态。为保证第一MOS管Q1稳定开启，稳压二极管ZD1和串联后的第四电阻器R4以及第五电阻器R5并联，从而为第一MOS管Q1的栅极提供稳定的电压值。

在正输出端和负输出端没有接入负载，或者接入的电子设备未处于开机状态，又或者是接入的电子设备存在供电线路断开，此时正输出端和负输出端之间的回路无法导通，此时整流滤波后的直流电压经过第一电阻器R1和第二电阻器R2之后，输出一个标准幅值的电压值。

而在正输出端和负输出端有接入负载，即正输出端和负输出端之间导通，此时整流滤波后的直流电压，会出现一部分流经正输出端、负载、以及负输出端。此时整流滤波后的直流电压再经过第一电阻器R1和第二电阻器R2之后电压值，相比于标准幅值会降低。

隔离传送单元3包括第四二极管D4和光电耦合器U1，第四二极管D4的阴极以及光电耦合器U1的第一引脚均和第二电阻器R2连接；第四二极管D4的阳极以及光电耦合器U1的第二引脚均和地线连接。光电耦合器U1的第三引脚接地，光电耦合器U1的第四引脚为隔离传送单元3的输出端。

本实施例中，光电耦合器U1为逻辑光电耦合器U1。光电耦合器U1的第一引脚和第二引脚为光电耦合器U1的输入端，而光电耦合器U1的第三引脚和第四引脚为光电耦合器U1的输出端。在光电耦合器U1的第一引脚接收到标准幅值的电压值时，光电耦合器U1的输出端的第三引脚和第四引脚导通，即第四引脚为低电平状态。在光电耦合器U1的第一引脚接收到低于标准幅值的电压值时，光电耦合器U1的输出端的第三引脚和第四引脚断开，即第四引脚为悬空状态。

控制单元5第六电阻器R6、第七电阻器R7、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第二MOS管Q2、三极管B1和供电端。第六电阻器R6和第七电阻器R7依次串联在供电端和地线之间，第二MOS管Q2的源极接地，第二MOS管Q2的栅极连接于第六电阻器R6和第七电阻器R7之间的连接节点，光电耦合器U1的第四引脚也连接于第六电阻器R6和第七电阻器R7之间的连接节点。

在光电耦合器U1的第四引脚悬空时，第二MOS管Q2的栅极接收经过第六电阻器R6以及第七电阻器R7的分压值，第二MOS管Q2导通。而在光电耦合器U1的第四引脚处于低电平状态时，第二MOS管Q2的栅极电压被拉低，第二MOS管Q2关断。

第八电阻器R8以及三极管B1的发射极均和供电端连接，第八电阻器R8和三极管B1的基极连接，第九电阻器R9串联在三极管B1的基极和第二MOS管Q2的漏极之间。在第二MOS管Q2导通时，三极管B1的基极电压被拉低，三极管B1导通，从而使得三极管B1的集电极输出供电端的电压。而在第二MOS管Q2关断时，三极管B1的基极电压被拉高，三极管B1关断，三极管B1的集电极无电压输出。

在本实施例中，使用的继电器开关单元6为电磁继电器。电磁继电器的第一引脚接地，电磁继电器的第二引脚连接三极管B1的集电极，电磁继电器的第三引脚和第四引脚均作为开关端。具体的，电磁继电器的第一引脚和第二引脚为电磁继电器的驱动线圈的两端，而电磁继电器的第三引脚和第四引脚为电磁继电器的两个金属接触端。一个金属接触端连接逆变器内部经过逆变输出的交流火线，而另一个金属接触端连接正输出端。电磁继电器为常开型继电器，因此只有在电磁继电器吸合动作时，正输出端才能和交流火线有连接，实现正输出端和输出端之间的交流供电。

本申请实施例的实施原理为：通过负载检测单元4来检测接入的设备负载是否有无，从而驱动控制单元5对继电器开关单元6进行吸合或者断开，保证了正输出端和负输出端在连接有设备负载之后才进行交流供电输出，确保了电路供电的安全性。

本申请实施例还公开一种电子设备，电子设备包括如上述实施例记载的一种基于负载检测的自动开关电路。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于负载检测的自动开关电路，其特征在于，包括：

供电单元(1)，所述供电单元(1)输出电路工作需要的电压；

隔离传送单元(3)，所述隔离传送单元(3)连接所述供电单元(1)，所述隔离传送单元(3)在接收到的电压值满足设定电压值时输出检测信号；

负载检测单元(4)，所述负载检测单元(4)串联在所述供电单元(1)和所述隔离传送单元(3)之间，所述负载检测单元(4)中设置有正输出端和负输出端，所述负载检测单元(4)在所述正输出端以及所述负输出端共同连接负载时降低所述隔离传送单元(3)接收的电压值；

控制单元(5)，所述控制单元(5)和所述隔离传送单元(3)连接，所述控制单元(5)在未接收到检测信号时输出驱动电压，所述控制单元(5)在接收到检测信号后停止输出驱动电压；

继电器开关单元(6)，所述继电器开关单元(6)和所述控制单元(5)连接，所述继电器开关单元(6)包括两个开关端，一个开关端连接正输出端，另一个开关端连接交流火线，所述继电器开关单元(6)在接收到驱动电压后驱动两个开关端导通。

2.根据权利要求1所述的基于负载检测的自动开关电路，其特征在于：还包括整流滤波单元(2)，所述整流滤波单元(2)连接在供电单元(1)和负载检测单元(4)之间，所述整流滤波单元(2)对供电单元(1)提供的电压进行整流滤波后输出直流电。

3.根据权利要求2所述的基于负载检测的自动开关电路，其特征在于：所述整流滤波单元(2)包括第一二极管D1和第一电容器C1，所述第一二极管D1的阳极和所述供电单元(1)连接，所述第一电容器C1串联在所述第一二极管D1的阴极和地线之间，所述第一二极管D1的阴极作为所述整流滤波单元(2)的输出端。

4.根据权利要求2所述的基于负载检测的自动开关电路，其特征在于：所述负载检测单元(4)包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、稳压二极管ZD1、第二二极管D2、第三二极管D3和第一MOS管Q1，所述第一电阻器R1和所述第二电阻器R2串联，所述第一电阻器R1连接所述整理滤波单元，所述第二电阻器R2连接所述隔离传送单元(3)；所述第二二极管D2的阳极连接于所述第一电阻器R1和所述第二电阻器R2之间的连接节点，所述第二二极管D2的阴极为正输出端；所述第三电阻器R3、所述第四电阻器R4和所述第五电阻器R5依次串联在所述整流滤波单元(2)和地线之间，所述稳压二极管ZD1和串联后的所述第四电阻器R4以及所述第五电阻器R5并联；所述第一MOS管Q1的栅极连接于所述第四电阻器R4和所述第五电阻器R5之间的连接节点，所述第一MOS管Q1的源极接地，所述第三二极管D3的阴极连接于所述第一MOS管Q1的漏极，所述第三二极管D3的阳极为负输出端。

5.根据权利要求1所述的基于负载检测的自动开关电路，其特征在于：所述隔离传送单元(3)包括第四二极管D4和光电耦合器U1，所述第四二极管D4的阴极以及所述光电耦合器U1的第一引脚均和所述负载检测单元(4)的输出端连接；所述第四二极管D4的阳极以及所述光电耦合器U1的第二引脚均和地线连接；所述光电耦合器U1的第三引脚接地，所述光电耦合器U1的第四引脚为隔离传送单元(3)的输出端。

6.根据权利要求1所述的基于负载检测的自动开关电路，其特征在于：所述控制单元(5)包括第六电阻器R6、第七电阻器R7、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第二MOS管Q2、三极管B1和供电端，所述第六电阻器R6和所述第七电阻器R7依次串联在所述供电端和地线之间，所述第八电阻器R8以及所述三极管B1的发射极均和供电端连接，所述第八电阻器R8和所述三极管B1的基极连接，所述三极管B1的集电极用于输出供电电压；所述第九电阻器R9串联在所述三极管B1的基极和所述第二MOS管Q2的漏极之间，所述第二MOS管Q2的源极接地，所述第二MOS管Q2的栅极连接于所述第六电阻器R6和所述第七电阻器R7之间的连接节点。

7.根据权利要求1所述的基于负载检测的自动开关电路，其特征在于：所述继电器开关单元(6)为电磁继电器，所述电磁继电器的第一引脚接地，所述电磁继电器的第二引脚连接所述控制单元(5)，所述电磁继电器的第三引脚和第四引脚均作为所述开关端。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-7中任一项所述的基于负载检测的自动开关电路。

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