阅读说明：本技术 短路保护电路及短路保护系统 (Short-circuit protection circuit and short-circuit protection system ) 是由 赵辉 敬强 于 2018-09-04 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种短路保护电路及短路保护系统,该短路保护电路的过流保护单元包括第一可控开关、第二可控开关以及第一电阻、第二电阻,第一可控开关的控制端与第一电阻的第二端、第二可控开关的第一端及第二电压端连接,第一可控开关的第一端连接第二可控开关的控制端及第二电阻的第一端,第一可控开关的第二端与第一电阻的第一端、第一电压端及第一输出端连接,第二可控开关的第二端连接第二电阻的第二端及第二输出端。本申请的短路保护电路能使发生短路的电源单元不吸取第一输出端及第二输出端的电流,保障负载正常工作,提高系统的可靠性。(The application discloses short-circuit protection circuit and short-circuit protection system, this short-circuit protection circuit's overcurrent protection unit includes first controllable switch, second controllable switch and first resistance, second resistance, the control end of first controllable switch and the second end of first resistance, the first end and the second voltage end of second controllable switch are connected, the control end of second controllable switch and the first end of second resistance are connected to the first end of first controllable switch, the second end and the first end of first resistance, first voltage end and the first output of first controllable switch are connected, the second end and the second output of second resistance are connected to the second end of second controllable switch. The short-circuit protection circuit can enable the power supply unit with the short circuit not to absorb the current of the first output end and the second output end, guarantee the normal work of the load and improve the reliability of the system.)

短路保护电路及短路保护系统

技术领域

本申请涉及短路保护技术领域，特别是涉及一种短路保护电路及短路保护系统。

背景技术

在一些大功率的直流电源用电场景中，单个直流电源模块无法提供足够的功率时，就需要将多个模块并联，并联一般会冗余多配置1～2个模块。但是，当系统中的直流电源模块出现短路时，短路的直流电源模块会向输出母线吸取电压，从而输出到负载的电压会被拉垮，导致系统可靠性大大降低。

因此，有必要提出一种短路保护电路及短路保护系统，以解决上述技术问题。

发明内容

本申请主要提供一种短路保护电路及短路保护系统，通过本申请的短路保护电路能提高系统的可靠性。

为解决上述技术问题，本申请采用的第一个技术方案是提供一种短路保护电路，该短路保护电路包括：电源单元，包括第一电压端及第二电压端，用于提供工作电压；第一输出端及第二输出端，用于与负载连接；过流保护单元，与电源单元的第一电压端及第二电压端连接，用于在电源单元正常工作时导通电源单元分别与第一输出端和第二输出端之间的电路，或在电源单元短路时断开电源单元与第一输出端之间，或断开电源单元与第二输出端之间的电路；过流保护单元包括第一可控开关、第二可控开关以及第一电阻、第二电阻，第一可控开关的控制端与第一电阻的第二端、第二可控开关的第一端及第二电压端连接，第一可控开关的第一端连接第二可控开关的控制端及第二电阻的第一端，第一可控开关的第二端与第一电阻的第一端、第一电压端及第一输出端连接，第二可控开关的第二端连接第二电阻的第二端及第二输出端。

为解决上述技术问题，本申请采用的第二个技术方案是提供一种短路保护系统，该短路保护系统包括并联的至少两个短路保护电路，每一短路保护电路包括：电源单元，包括第一电压端及第二电压端，用于提供工作电压；第一输出端及第二输出端，用于与负载连接；过流保护单元，与电源单元的第一电压端及第二电压端连接，用于在电源单元正常工作时导通电源单元分别与第一输出端和第二输出端之间的电路，或在电源单元短路时断开电源单元与第一输出端之间，或断开电源单元与第二输出端之间的电路；过流保护单元包括第一可控开关、第二可控开关以及第一电阻、第二电阻，第一可控开关的控制端与第一电阻的第二端、第二可控开关的第一端及第二电压端连接，第一可控开关的第一端连接第二可控开关的控制端及第二电阻的第一端，第一可控开关的第二端与第一电阻的第一端、第一电压端及第一输出端连接，第二可控开关的第二端连接第二电阻的第二端及第二输出端。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请短路保护电路中的过流保护单元包括第一可控开关、第二可控开关以及第一电阻、第二电阻，第一可控开关的控制端与第一电阻的第二端、第二可控开关的第一端及第二电压端连接，第一可控开关的第一端连接第二可控开关的控制端及第二电阻的第一端，第一可控开关的第二端与第一电阻的第一端、第一电压端及第一输出端连接，第二可控开关的第二端连接第二电阻的第二端及第二输出端。该过流保护单元能在电源单元短路时及时断开电源单元与第一输出端之间，或断开电源单元与第二输出端之间的电路，短路的电源单元不会吸取第一输出端及第二输出端的电流，从而保障与负载连接的第一输出端及第二输出端间的电压正常，进而提高系统的可靠性。

附图说明

图1是本申请提供的短路保护电路的结构示意图；

图2是本申请提供的短路保护电路第一实施方式的电路示意图；

图3是本申请提供的短路保护电路第二实施方式的电路示意图；

图4是本申请提供的短路保护系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和技术效果更加明确、清楚，以下对本申请进一步详细说明，应当理解此处所描述的具体实施条例仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。

在一些大功率的直流电源用电场景中，单个直流电源模块无法满足功率需求时，需要将多个模块并联，并联一般会冗余多配置1～2个模块。但当系统中的直流电源模块短路时，输出到负载的电压会被拉垮，导致系统可靠性大大降低。为了解决此技术问题，本申请在过流保护单元中设置第一可控开关、第二可控开关以及第一电阻、第二电阻，当电源单元短路时，通过过流保护单元及时的断开该电源单元与第一输出端之间，或断开该电源单元与第二输出端之间的电路，从而保障与负载连接的第一输出端及第二输出端间的电压正常。以下，结合附图对本申请进行详细说明。

请参阅图1，是本申请提供的短路保护电路的结构示意图。如图1所示，短路保护电路包括电源单元11、过流保护单元12、第一输出端13、第二输出端14。其中，第一输出端13和第二输出端14用于与负载15或后端电路连接，并输出负载15或后端电路工作所需的电压；电源单元11包括第一电压端111及第二电压端112，电源单元11通过第一电压端111及第二电压端112来提供过流保护单元12及负载15或后端电路所需的工作电压；过流保护单元12与电源单元11的第一电压端111及第二电压端112连接，用于在电源单元11正常工作时导通电源单元11分别与第一输出端13和第二输出端14之间的电路，或在电源单元11短路时断开电源单元11与第一输出端13之间，或断开电源单元11与第二输出端14之间的电路，从而发生短路的电源单元11不会吸取第一输出端13及第二输出端14的电流，能保障与负载15连接的第一输出端13及第二输出端14间的电压正常。

具体地，过流保护单元12包括第一可控开关121、第二可控开关122以及第一电阻123、第二电阻124，第一可控开关121的控制端a与第一电阻123的第二端、第二可控开关122的第一端e及第二电压端112连接，第一可控开关121的第一端b连接第二可控开关122的控制端g及第二电阻124的第一端，第一可控开关121的第二端c与第一电阻123的第一端、第一电压端111及第一输出端13连接，第二可控开关122的第二端f连接第二电阻124的第二端及第二输出端14。

本实施例中，第一输出端13及第二输出端14间的电压为直流电压，且第一输出端13及第二输出端14分别与负载15的正端和负端连接。

当电源单元11正常工作时，过流保护单元12导通电源单元11与第一输出端13和第二输出端14之间的电路，通过第一输出端13和第二输出端14输出负载15所需的工作电压，具体地，电源单元11正常工作时，第一电阻123两端的电压为第一可控开关121的导通电压，即此时第一可控开关121处于导通状态，同时第二电阻124两端的电压为第二可控开关122的导通电压，即此时第二可控开关122处于导通状态；当电源单元11短路时，过流保护单元12断开电源单元11与第一输出端13之间，或断开电源单元11与第二输出端14之间的电路，具体地，电源单元11短路时，第一电阻123两端的电压近似为零伏，即此时第一电阻123两端的电压低于第一可控开关121的导通电压，第一可控开关121处于截止状态，第二电阻124两端的电压近似为零伏，即第二可控开关122也处于截止状态，则此时发生短路的电源单元11不会吸取第一输出端13及第二输出端14的电流，负载15两端的电压不会被拉垮。

本实施例中，通过在过流保护单元12中设置第一可控开关121、第二可控开关122及第一电阻123、第二电阻124能有效保障电源单元11短路时不会使负载15两端的电压被拉垮，提高了系统的可靠性。

请参阅图2，是本申请提供的短路保护电路第一实施方式的电路示意图。如图2所示，该短路保护电路包括电源单元201、过流保护单元202、第一输出端DCVOUT+及第二输出端DCVOUT-。其中，电源单元201包括电流源I、变压器T、第一二极管D1及第二二极管D2，变压器T包括原线圈T0和副线圈，变压器T的原线圈T0连接电流源I，变压器T的副线圈包括第一副线圈T1及第二副线圈T2，第一二极管D1的阳极与第一副线圈T1的异名端连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极连接且连接至第一电压端M，第二二极管D2的阳极与第二副线圈T2的同名端连接，第二电压端H与第一副线圈T1的同名端以及第二副线圈T2的异名端连接。具体地，当第一二极管D1导通、第二二极管D2反向截止时，第一副线圈T1的同名端与第二电压端H连接，第一副线圈T1的异名端与第一电压端M连接，通过第一电压端M和第二电压端H向负载或后端电路提供工作电压；当第一二极管D1反向截止、第二二极管D2导通时，第二副线圈T2的同名端与第一电压端M连接，第二副线圈T2的异名端与第二电压端H连接，通过第一电压端M和第二电压端H向负载或后端电路提供工作电压。

过流保护单元202包括第一可控开关Q1、第二可控开关Q2、熔断器F1、第一至第四电阻R1、R2、R3、R4。其中，第一可控开关Q1的控制端与第一电阻R1的第二端及第四电阻R4的第一端连接，第一可控开关Q1的第二端与第一电阻R1的第一端、第一电压端M及第一输出端DCVOUT+连接，第一可控开关Q1的第一端与第三电阻R3的第一端连接，第二可控开关Q2的控制端与第三电阻R3的第二端及第二电阻R2的第一端连接，第二可控开关Q2的第一端与第四电阻R4的第二端及第二电压端H连接，第二可控开关Q2的第二端与第二电阻R2的第二端及熔断器F1的第一端连接，熔断器F1的第二端与第二输出端DCVOUT-连接。

本实施方式中，第一可控开关Q1为P沟道场效应晶体管，第一可控开关Q1的控制端、第一端及第二端分别对应P沟道场效应晶体管的栅极、漏极及源极；第二可控开关Q2为N沟道场效应晶体管，第二可控开关Q2的控制端、第一端及第二端分别对应N沟道场效应晶体管的栅极、漏极及源极。在其他实施方式中，第一可控开关和第二可控开关也可以为其他类型的晶体管，在此不做具体限定。

本实施例中，过流保护单元202还包括第一滤波电容C1，第一滤波电容C1的第一端与第一电阻R1的第一端以及电源单元201的第一电压端M连接，第一滤波电容C1的第二端与第二可控开关Q2的第一端、第四电阻R4的第二端及电源单元201的第二电压端H连接。具体地，第一滤波电容C1为电解电容，通过设置电解电容能对第一输出端M和第二输出端N输出的电压信号起到滤波作用。

当第一二极管D1导通、第二二极管D2反向截止，或者第一二极管D1反向截止、第二二极管D2导通时，即此时电源单元201正常工作，第一电阻R1两端的电压为第一可控开关Q1的导通电压，同时第二电阻R2两端的电压为第二可控开关Q2的导通电压，即第一可控开关Q1和第二可控开关Q2均处于导通状态，此时过流保护单元202中的第二电阻R2与第三电阻R3串联，第一电阻R1与第四电阻R4串联，第一可控开关Q1、第二可控开关Q2及熔断器F1均处于导通状态。第一电压端M和第二电压端H将电源单元201的电压信号输出给过流保护单元202，第一滤波电容C1对该电压信号进行滤波处理，过流保护单元202将经滤波处理后的电压信号传输至第一输出端DCVOUT+和第二输出端DCVOUT-，与第一输出端DCVOUT+和第二输出端DCVOUT-连接的负载或后端电路正常工作。

当电源单元201发生短路时，第一二极管D1及第二二极管D2被击穿，第一电阻R1两端的电压接近为零伏，低于第一可控开关Q1的导通电压，第一可控开关Q1断开，第二电阻R2两端的电压接近为零伏，低于第二可控开关Q2的导通电压，第二可控开关Q2断开，从而发生短路的电源单元201不会吸取第一输出端DCVOUT+和第二输出端DCVOUT-的电流，与第一输出端DCVOUT+和第二输出端DCVOUT-连接的负载两端的电压不会被拉垮。

而且即使第一可控开关Q1和/或第二可控开关Q2因故障未及时断开，在过流保护单元202中通过熔断器F1的电流大到预定值时，熔断器F1也会熔断以使发生短路的电源单元201与负载之间的电路断开，以保障负载的正常工作，通过设置熔断器F1更能提升系统的可靠性。

本实施例中，熔断器F1的第一端连接第二可控开关Q2的第二端，熔断器F1的第二端连接第二输出端DCVOUT-，在其他实施例中也可设置熔断器F1的第一端连接第一可控开关Q1的第二端，熔断器F1的第二端连接第一输出端DCVOUT+。

本实施例中，通过在过流保护单元202中设置第一可控开关Q1、第二可控开关Q2及熔断器F1能有效保障电源单元201短路时不会使负载两端的电压被拉垮，提高了系统的可靠性。

请参阅图3，是本申请提供的短路保护电路第二实施方式的电路示意图。如图3所示，该短路保护电路包括电源单元301、过流保护单元302、第一输出端DCVOUT+及第二输出端DCVOUT-。与上一实施方式的不同之处在于，上一实施方式中，过流保护单元包括第一至第四电阻及第一滤波电容，本实施例中的过流保护单元包括第一至第五电阻及第一滤波电容、第二滤波电容。

具体地，本实施方式中，过流保护单元还包括第五电阻R5和第二滤波电容C2，第五电阻R5的第一端与第四电阻R4的第二端连接，第五电阻R5的第二端与第二可控开关Q2的第一端、第一滤波电容C1的第二端及第二电压端H连接；第二滤波电容C2的第一端与熔断器F1的第二端以及第二输出端DCVOUT-连接，第二滤波电容C2的第二端与第一可控开关Q1的第二端以及第一输出端DCVOUT+连接。

本实施例中，在第一电阻R1和第四电阻R4所在的支路上再串联第五电阻R5能增加耐压能力；第一滤波电容C1为电解电容，其先对电压信号进行一次滤波处理，然后再由第二滤波电容C2进行第二次滤波处理，从而达到更好的滤波效果，得到性能更良好的电压信号。本实施例中的第二滤波电容C2为陶瓷电容，在其他实施例中也可以为其他类型的滤波电容，在此不做具体限定。

由上述可知，本申请短路保护电路中的过流保护单元包括第一可控开关、第二可控开关以及第一电阻、第二电阻，第一可控开关的控制端与第一电阻的第二端、第二可控开关的第一端及第二电压端连接，第一可控开关的第一端连接第二可控开关的控制端及第二电阻的第一端，第一可控开关的第二端与第一电阻的第一端、第一电压端及第一输出端连接，第二可控开关的第二端连接第二电阻的第二端及第二输出端。该过流保护单元能在电源单元短路时及时断开电源单元与第一输出端之间，或断开电源单元与第二输出端之间的电路，短路的电源单元不会吸取第一输出端及第二输出端的电流，从而保障与负载连接的第一输出端及第二输出端间的电压正常，进而提高系统的可靠性。

请参阅图4，是本申请提供的短路保护系统一实施方式的结构示意图。短路保护系统包括并联的至少两个上述的短路保护电路，每一短路保护电路包括：电源单元，包括第一电压端及第二电压端，用于提供工作电压；第一输出端及第二输出端，用于与负载连接；过流保护单元，与电源单元的第一电压端及第二电压端连接，用于在电源单元正常工作时导通电源单元分别与第一输出端和第二输出端之间的电路，或在电源单元短路时断开电源单元与第一输出端之间，或断开电源单元与第二输出端之间的电路；过流保护单元包括第一可控开关、第二可控开关以及第一电阻、第二电阻，第一可控开关的控制端与第一电阻的第二端、第二可控开关的第一端及第二电压端连接，第一可控开关的第一端连接第二可控开关的控制端及第二电阻的第一端，第一可控开关的第二端与第一电阻的第一端、第一电压端及第一输出端连接，第二可控开关的第二端连接第二电阻的第二端及第二输出端。

本实施例中，短路保护系统包括并联的第一短路保护电路、第二短路保护电路直至第N短路保护电路，且这N个短路保护电路中包含有冗余多配置的短路保护电路，例如第N短路保护电路为冗余多配置的一个短路保护电路，当其他N-1个短路保护电路中有一个短路保护电路的电源单元发生短路时，假设第二短路保护电路的电源单元发生短路，则第二短路保护电路的过流保护单元中的第一可控开关、第二可控开关断开或者熔断器断开，从而第二短路保护电路不会输出电压信号给负载，且第二短路保护电路不会拉垮负载两端的电压，从而能保障负载正常工作。其中每一短路保护电路中的过流保护单元为上述任一实施方式中的过流保护单元。

在一具体实施方式中，短路保护系统包括并联的第一短路保护电路至第五短路保护电路，其中第五短路保护电路为冗余多配置的一个短路保护电路，系统输出母线+和系统输出母线-用于连接负载的两端。当电源单元都正常工作时，通过第一短路保护电路至第四短路保护电路给负载提供工作电压；当第一短路保护电路至第四短路保护电路中的一个的电源单元发生短路时，比如第四短路保护电路的电源单元发生短路时，此时第四短路保护电路中过流保护单元的第一可控开关和第二可控开关断开，或者熔断器熔断以使第四短路保护电路的电源单元与负载间的电路断开，也即此时第四短路保护电路不会输出电压给负载，同时第四短路保护电路不会拉垮负载两端的电压，并且多配置的第五短路保护电路会输出电压给负载，即此时通过第一、第二、第三和第五短路保护电路给负载提供工作电压。不会因发生短路的第四短路保护电路而使负载的电压被拉垮，从而能保障负载的正常工作，提高了系统的可靠性。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请短路保护电路中的过流保护单元包括第一可控开关、第二可控开关以及第一电阻、第二电阻，第一可控开关的控制端与第一电阻的第二端、第二可控开关的第一端及第二电压端连接，第一可控开关的第一端连接第二可控开关的控制端及第二电阻的第一端，第一可控开关的第二端与第一电阻的第一端、第一电压端及第一输出端连接，第二可控开关的第二端连接第二电阻的第二端及第二输出端。该过流保护单元能在电源单元短路时及时断开电源单元与第一输出端之间，或断开电源单元与第二输出端之间的电路，短路的电源单元不会吸取第一输出端及第二输出端的电流，从而保障与负载连接的第一输出端及第二输出端间的电压正常，进而提高系统的可靠性。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。