一种直流源保护装置与方法
【专利摘要】本发明提供的直流源保护装置与方法，通过打嗝驱动电路对直流源输出的电能进行存储，接收使能信号，当所述使能信号为关断使能时，根据内部存储的电能生成驱动信号；通过开关设备根据所述驱动信号周期性导通，使得所述直流源的输出电压被周期性的短路，避免了现有技术中因直流源的输出电压需要一直提供电子开关驱动的最小要求电压，而导致的导通损耗大的问题。
【专利说明】
一种直流源保护装置与方法
技术领域
[0001]本发明涉及直流源安全模式技术领域，特别涉及一种直流源保护装置与方法。
【背景技术】
[0002]在直流源的应用场合，当进行电路检修或者发生其他突发情况，需要将直流源的输出电压限制在安全范围之内时，可以采用图1所示的保护装置，通过控制电子开关Si导通，使得直流源的输出端短路，将其输出电压限制在安全范围之内。
[0003]电子开关SI的失效模式通常是短路，即便电子开关SI失效也能够起到其保护作用，但是短路模式下的保护装置很难为电子开关SI提供驱动电压，因为当直流源短路后，在没有额外电源的情况下通常没有足够的驱动电压来驱动电子开关Si导通。如果直接从直流源取电给电子开关SI驱动，即如图1所示，则直流源的输出电压会维持在电子开关SI驱动的最小要求电压，那么电子开关Si的导通损耗会比较大，甚至不能长久工作。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种直流源保护装置与方法，以解决现有技术中导通损耗大的问题。
[0005]为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下:
[0006]—种直流源保护装置，包括:打嗝驱动电路和开关设备;其中:
[0007]所述打嗝驱动电路的供电端分别与直流源的输出端正极和所述直流源的输出端负极相连;所述打嗝驱动电路的输入端接收使能信号;所述打嗝驱动电路用于对所述直流源输出的电能进行存储，接收所述使能信号，根据所述使能信号和内部存储的电能生成驱动信号；
[0008]所述开关设备的控制端与所述打嗝驱动电路的输出端相连，所述开关设备的第一端与所述直流源的输出端正极相连，连接点为所述直流源保护装置的输出端正极;所述开关设备的第二端与所述直流源的输出端负极相连，连接点为所述直流源保护装置的输出端负极;所述开关设备用于当所述使能信号为关断使能时，根据所述驱动信号周期性导通。
[0009]优选的，所述打嗝驱动电路包括:限压电路和驱动电路;其中:
[0010]所述限压电路的输入端为所述打嗝驱动电路的供电端;所述限压电路用于对所述直流源输出的电能进行存储，根据内部存储的电能生成供电电压；
[0011]所述驱动电路的第一输入端为所述打嗝驱动电路的输入端，所述驱动电路的第二输入端与所述限压电路的输出端相连，所述驱动电路的第三输入端与所述直流源的输出端负极相连;所述驱动电路的输出端为所述打嗝驱动电路的输出端;所述驱动电路用于:接收所述使能信号，当所述使能信号为关断使能且所述供电电压满足第一预设条件时，生成控制所述开关设备导通的驱动信号，并消耗内部存储的电能;并当所述使能信号为非关断使能或者所述供电电压满足第二预设条件时，生成控制所述开关设备关断的驱动信号。
[0012]优选的，所述限压电路包括:第一二极管D1、第一电容Cl、第一电阻R1、稳压二极管D2、第二电容C2、第二电阻R2及第三电容C3;其中:
[0013]第一二极管Dl的阳极与所述直流源的输出端正极相连;第一二极管Dl的阴极与第一电容Cl的一端、第一电阻Rl的一端及第二电容C2的一端相连；
[0014]第一电容Cl的另一端、稳压二极管D2的阳极及第三电容C3的一端与所述直流源的输出端负极相连；
[0015]第一电阻Rl的另一端和第二电容C2的另一端、稳压二极管D2的阴极及第二电阻R2的一端相连；
[0016]第二电阻R2的另一端与第三电容C3的另一端相连，连接点为所述限压电路的输出端。
[0017]优选的，所述限压电路还包括:第一开关管Ql;第一开关管Ql为IGBT、场效应管或者三极管。
[0018]第一开关管Ql的输入端与第一二极管Dl的阴极、第一电容Cl、第一电阻Rl及第二电容C2的连接点相连；
[0019]第一开关管Ql的控制端与稳压二极管D2的阴极、第一电阻Rl和第二电容C2的连接点相连；
[0020]第一开关管Ql的输出端通过第二电阻R2与第三电容C3的一端相连。
[0021 ]优选的，所述驱动电路为能够实现欠压锁定的驱动芯片或者分立元件集合。
[0022]优选的，所述开关设备包括第二开关管Q2;第二开关管Q2为IGBT、场效应管或者三极管。
[0023]优选的，所述开关设备包括:第二开关管Q2、第一电感LI和第三电阻R3;其中:
[0024]第一电感LI和第三电阻R3并联，并联的第一连接点为所述开关设备的第一端，并联的第二连接点与第二开关管Q2的输入端相连；
[0025]第二开关管Q2的控制端为所述开关设备的控制端；
[0026]第二开关管Q2的输出端为所述开关设备的第二端。
[0027]优选的，所述开关设备还包括:第三二极管D3;第三二极管D3的阴极与所述第一连接点相连;第三二极管D3的阳极与第二开关管Q2的输出端相连。
[0028]优选的，所述开关设备包括:第二开关管Q2、第三开关管Q3和第三电阻R3;第三开关管Q3为IGBT、场效应管、三极管或者晶闸管;其中:
[0029]第三开关管Q3的输入端与第三电阻R3的一端相连；
[0030]第三电阻R3的另一端与第二开关管Q2的输入端相连，连接点为所述开关设备的第一端；
[0031]第二开关管Q2的输出端和第三开关管Q3的输出端相连，连接点为所述开关设备的
Λ-Λ- _-上山弟一栖；
[0032]第二开关管Q2的控制端和第三开关管Q3的控制端均为所述开关设备的控制端；
[0033]所述驱动信号包括:当所述使能信号为关断使能时，控制第三开关管Q3周期性导通的第一信号，及当所述直流源的输出电压降低到预设阈值以下时，控制第二开关管Q2周期性导通的第二信号。
[0034]优选的，还包括:串联回路；
[0035]所述串联回路连接于所述开关设备的第一端和所述直流源保护装置的输出端正极之间，或者连接于所述开关设备的第二端和所述直流源保护装置的输出端负极之间；
[0036]所述串联回路用于当所述开关设备导通时，消耗与所述直流源保护装置输出端相连的用电设备输入端存储的能量，或者，当所述开关设备关断时连接所述直流源和所述用电设备。
[0037]优选的，所述串联回路包括:并联连接的第三二极管D3和第三电阻R3;其中:
[0038]第三二极管D3的阳极与所述直流源的输出端正极和所述开关设备的连接点相连；第三二极管D3的阴极为所述直流源保护装置的输出端正极；
[0039]或者，第三二极管D3的阴极与所述直流源的输出端负极和所述开关设备的连接点相连，第三二极管D3的阳极为所述直流源保护装置的输出端负极。
[0040]优选的，所述串联回路包括:并联连接的第一电感LI和第三电阻R3;其中:
[0041]第一电感LI和第三电阻R3的一个连接点与所述直流源的输出端正极和所述开关设备的连接点相连;第一电感LI和第三电阻R3的另一个连接点为所述直流源保护装置的输出端正极；
[0042]或者，第一电感LI和第三电阻R3的一个连接点与所述直流源的输出端负极和所述开关设备的连接点相连，第一电感LI和第三电阻R3的另一个连接点为所述直流源保护装置的输出端负极。
[0043]—种直流源保护方法，应用于上述所述的直流源保护装置，所述直流源保护方法包括:
[0044]打嗝驱动电路对直流源输出的电能进行存储，接收使能信号，根据所述使能信号和内部存储的电能生成驱动信号；
[0045]当所述使能信号为关断使能时，开关设备根据所述驱动信号周期性导通。
[0046]优选的，所述打嗝驱动电路包括:限压电路和驱动电路;所述打嗝驱动电路对直流源输出的电能进行存储，接收使能信号，根据所述使能信号和内部存储的电能生成驱动信号的步骤包括:
[0047]所述限压电路对所述直流源输出的电能进行存储，根据内部存储的电能生成供电电压；
[0048]所述驱动电路接收所述使能信号，当所述使能信号为关断使能且所述供电电压满足第一预设条件时，生成控制所述开关设备导通的驱动信号，并消耗内部存储的电能;并当所述使能信号为非关断使能或者所述供电电压满足第二预设条件时，生成控制所述开关设备关断的驱动信号。
[0049]优选的，所述第一预设条件为:所述供电电压大于等于预设保护电压上限；
[0050]所述第二预设条件为:所述供电电压小于预设保护电压下限。
[0051 ]优选的，所述直流源保护装置还包括:串联回路；
[0052]所述直流源保护方法在所述开关设备根据所述驱动信号周期性导通的步骤同时还包括:
[0053]所述开关设备导通时，所述串联回路消耗与所述直流源保护装置输出端相连的用电设备输入端存储的能量。
[0054]本发明提供的所述直流源保护装置，通过打嗝驱动电路对直流源输出的电能进行存储，接收使能信号，根据所述使能信号和内部存储的电能生成驱动信号;通过开关设备当所述使能信号为关断使能时，根据所述驱动信号周期性导通，使得所述直流源的输出电压被周期性的短路，避免了现有技术中因直流源的输出电压需要一直提供电子开关驱动的最小要求电压，而导致的导通损耗大的问题。
【附图说明】
[0055]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内的附图仅仅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。
[0056]图1是现有技术提供的直流源保护装置的电路示意图；
[0057]图2是本发明实施例提供的直流源保护装置的结构示意图；
[0058]图3是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的另一结构示意图；
[0059]图4是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的电路示意图；
[0060]图5是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的另一电路示意图；
[0061]图6是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的另一电路示意图；
[0062]图7是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的另一电路示意图；
[0063]图8是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的另一电路示意图；
[0064]图9是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的另一结构示意图；
[0065]图10是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的另一电路示意图；
[0066]图11是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的另一电路示意图；
[0067]图12是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的另一电路示意图；
[0068]图13是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的另一电路示意图；
[0069]图14是本发明另一实施例提供的直流源保护装置的信号时序图；
[0070]图15是本发明另一实施例提供的直流源保护方法的流程图；
[0071 ]图16是本发明另一实施例提供的直流源保护方法的另一流程图；
[0072]图17是本发明另一实施例提供的直流源保护方法的另一流程图。
【具体实施方式】
[0073]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0074]本发明提供一种直流源保护装置，以解决现有技术中导通损耗大的问题。
[0075]具体的，所述直流源保护装置，如图2所示，包括:打嗝驱动电路100和开关设备200;其中:
[0076]打嗝驱动电路100的供电端分别与直流源的输出端正极和所述直流源的输出端负极相连;打嗝驱动电路100的输入端接收使能信号；
[0077]开关设备200的控制端与打嗝驱动电路100的输出端相连，开关设备200的第一端与所述直流源的输出端正极相连，连接点为所述直流源保护装置的输出端正极;开关设备200的第二端与所述直流源的输出端负极相连，连接点为所述直流源保护装置的输出端负极。
[0078]具体的工作原理为:
[0079]打嗝驱动电路100从所述直流源的输出端取电，对所述直流源输出的电能进行存储，接收所述使能信号；当所述使能信号为关断使能时，所述直流源保护装置即处于保护状态，打隔驱动电路100再根据内部存储的电能生成并输出驱动信号，控制开关设备200动作，使得所述直流源输出端被短路，所述直流源的输出电压被限制在了安全电压范围之内。
[0080]由于所述直流源的输出端被短路后将无法有效的为打嗝驱动电路100供电，打嗝驱动电路100使用内部提前存储的电量继续工作，直到所存储的电量不足以驱动开关设备200时，打嗝驱动电路200关断开关设备100，此后所述直流源的输出电压将上升，继续为打嗝驱动电路100供电；同时，打嗝驱动电路100在存储电量的时候也将限制所述直流源的输出电压上升的速度，直到打嗝驱动电路100存储了足够的电量时又将导通开关设备200，所述直流源的输出电压继续被短路，如此循环，最终结果是开关设备200周期性导通，使得所述直流源的输出电压被周期性的短路，所述直流源的输出电压被控制在安全范围之内。
[0081]如果所述直流源保护装置的使能信号为非关断使能即无效的时候，打嗝驱动电路100将关断开关设备200，使所述直流源正常输出电压。
[0082]本实施例提供的所述直流源保护装置，通过上述过程控制开关设备200周期性导通，使得所述直流源的输出电压被周期性的短路，避免了现有技术中因直流源的输出电压需要一直提供电子开关驱动的最小要求电压，而导致的导通损耗大的问题。
[0083]另外，在具体的实际应用中，所述直流源可以为单块太阳能光伏组件，也可以是串联或并联后的太阳能光伏组件，当然也可以是能够通过短路实现输出保护的其它直流源，所述直流源保护装置的输出端所连接的用电设备可以为逆变器，也可以为其他设备，此处均不做具体限定，能够通过上述原理使所述直流源进入安全模式的所述直流源保护装置均在本申请的保护范围内。
[0084]本发明另一个具体的实施例中，在图2的基础之上，如图3所示，打嗝驱动电路100包括:限压电路101和驱动电路102;其中:
[0085]限压电路101的输入端为打嗝驱动电路100的供电端；
[0086]驱动电路102的第一输入端为打嗝驱动电路100的输入端，驱动电路102的第二输入端与限压电路101的输出端相连，驱动电路102的第三输入端与所述直流源的输出端负极相连;驱动电路102的输出端为打嗝驱动电路100的输出端。
[0087]限压电路101用于对所述直流源输出的电能进行存储，根据内部存储的电能生成供电电压；
[0088]驱动电路102用于:接收所述使能信号，当所述使能信号为关断使能且所述供电电压满足第一预设条件时，生成控制开关设备200导通的驱动信号，并消耗内部存储的电能；并当所述使能信号为非关断使能或者所述供电电压满足第二预设条件时，生成控制开关设备200关断的驱动信号。
[0089]优选的，如图4所示，限压电路101包括:第一二极管D1、第一电容Cl、第一电阻Rl、稳压二极管D2、第二电容C2、第二电阻R2及第三电容C3;其中:
[0090]第一二极管Dl的阳极与所述直流源的输出端正极相连;第一二极管Dl的阴极与第一电容Cl的一端、第一电阻Rl的一端及第二电容C2的一端相连；
[0091]第一电容Cl的另一端、稳压二极管D2的阳极及第三电容C3的一端与所述直流源的输出端负极相连；
[0092]第一电阻Rl的另一端和第二电容C2的另一端、稳压二极管D2的阴极及第二电阻R2的一端相连；
[0093]第二电阻R2的另一端与第三电容C3的另一端相连，连接点为所述限压电路的输出端。
[0094]或者，如图5所示，限压电路101在图4的基础之上还包括:第一开关管Ql;其中，第一开关管Ql可以为IGBT、场效应管或者三极管;在具体的应用中，第一开关管Ql也可以为其他电子开关，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
[0095]第一开关管Ql的输入端与第一二极管Dl的阴极、第一电容Cl、第一电阻Rl及第二电容C2的连接点相连；
[0096]第一开关管Ql的控制端与稳压二极管D2的阴极、第一电阻Rl和第二电容C2的连接点相连；
[0097]第一开关管Ql的输出端通过第二电阻R2与第三电容C3的一端相连。
[0098]较佳的，如图4或者图5所示:
[0099]驱动电路102为具有UVL0(Under Voltage Lock Out，欠压锁定)功能的驱动芯片Ul;或者在具体的应用中，驱动电路102也可以为具有UVLO功能的分立元件集合;此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定。
[0100]开关设备200可以如图4或图5所示，包括第二开关管Q2;第二开关管Q2为IGBT、场效应管或者三极管;在具体的应用中，第二开关管Q2也可以为其他电子开关，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
[0101]或者，如图6所示，开关设备200包括:第二开关管Q2、第一电感LI和第三电阻R3;其中:
[0102]第一电感LI和第三电阻R3并联，并联的第一连接点为所述开关设备的第一端，并联的第二连接点与第二开关管Q2的输入端相连；
[0103]第二开关管Q2的控制端为所述开关设备的控制端；
[0104]第二开关管Q2的输出端为所述开关设备的第二端。
[0105]又或者，如图7所示，在图6的基础之上，开关设备200还包括:第三二极管D3;第三二极管D3的阴极与所述第一连接点相连;第三二极管D3的阳极与第二开关管Q2的输出端相连。
[0106]再或者，如图8所示，开关设备200包括:第二开关管Q2、第三开关管Q3和第三电阻R3;第三开关管Q3可以为IGBT、场效应管三极管或者晶闸管；在具体的应用中，第三开关管Q3也可以为其他电子开关，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。其中:
[0107]第三开关管Q3的输入端与第三电阻R3的一端相连；
[0108]第三电阻R3的另一端与第二开关管Q2的输入端相连，连接点为所述开关设备的第一端；
[0109]第二开关管Q2的输出端和第三开关管Q3的输出端相连，连接点为所述开关设备的
Λ-Λ- _-上山弟一栖；
[0110]第二开关管Q2的控制端和第三开关管Q3的控制端均为所述开关设备的控制端；
[0111]所述驱动信号包括:当所述使能信号为关断使能时，控制第三开关管Q3周期性导通的第一信号，及当所述直流源的输出电压降低到预设阈值以下时，控制第二开关管Q2周期性导通的第二信号。
[0112]在具体的应用中，可以通过打嗝驱动电路100输出的所述第一信号，在所述直流源的输出端刚短路的瞬间控制第三开关管Q3导通，所述直流源保护装置的输出电压缓慢下降；当所述直流源的输出电压降低到所述预设阈值以下的时候，再通过所述第二信号控制第二开关管Q2导通，这样可以大大降低第二开关管Q2导通瞬间所承受的电流。
[0113]当所述直流源和与所述直流源保护装置的输出端相连接的用电设备之间没有任何器件，采用纯导线进行连接，非保护的正常工作时损失的效率较少，整个装置的效率很尚O
[0114]值得说明的是，图3中所示的限压电路101内部可以是任意一个进行限压的电路，图4和图5只是列出了一些限压的方法，在实际应用中，可以采用稳压二极管和电阻来限压(或者叫稳压)，或者也可以采用开关电源或者其他线性电源来限压，只要能够将所述供电电压限制在正常范围内的限压电路均在本申请的保护范围内，此处不做具体限定；图3中所示的驱动电路102可以采用IGBT、场效应管、三极管驱动芯片，或者也可以采用分立元件实现类似功能；各个电子开关可以是IGBT、三极管、场效应管或者其他半导体器件，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
[0115]本发明另一实施例如图9所示，所述直流源保护装置还包括:串联回路300;
[0116]串联回路300连接于开关设备200的第一端和所述直流源保护装置的输出端正极之间，如图9所示;或者串联回路300连接于开关设备200的第二端和所述直流源保护装置的输出端负极之间，未进行图示；
[0117]串联回路300用于当开关设备200导通时，消耗与所述直流源保护装置输出端相连的用电设备输入端存储的能量，或者，当开关设备200关断时连接所述直流源和所述用电设备。
[0118]具体的，如图10和11所示，串联回路300包括:并联连接的第三二极管D3和第三电阻R3;其中:
[0119]第三二极管D3的阳极与所述直流源的输出端正极和开关设备200的连接点相连；第三二极管D3的阴极为所述直流源保护装置的输出端正极，如图10所示；
[0120]或者，第三二极管D3的阴极与所述直流源的输出端负极和开关设备200的连接点相连，第三二极管D3的阳极为所述直流源保护装置的输出端负极，如图11所示。
[0121]再或者，如图12和13所示，串联回路300包括:并联连接的第一电感LI和第三电阻R3;其中:
[0122]第一电感LI和第三电阻R3的一个连接点与所述直流源的输出端正极和开关设备200的连接点相连;第一电感LI和第三电阻R3的另一个连接点为所述直流源保护装置的输出端正极，如图12所示；
[0123]或者，第一电感LI和第三电阻R3的一个连接点与所述直流源的输出端负极和开关设备200的连接点相连，第一电感LI和第三电阻R3的另一个连接点为所述直流源保护装置的输出端负极，如图13所示。
[0124]如图2至图8所示的直流源保护装置中，所述直流源和所述用电设备之间没有任何器件，采用纯导线进行连接，非保护的正常工作时损失的效率更少，整个装置的效率很高，但是在所述直流源的输出端短路的瞬间，开关设备200可能会承受很大的电流，只要开关设备200能够承受是可行的。
[0125]而如图9至图13所示的直流源保护装置中，通过串联回路300，能够消耗所述用电设备输入端的电容存储的能量，并且可以降低开关设备200导通瞬间所承受的电流;另外，当开关设备200关断时，能够连接所述直流源和所述用电设备，保证所述用电设备可以正常工作。
[0126]当然，图10至图13均为一种具体示例，并不代表限压电路101、驱动电路102和开关设备200的具体实现形式与串联回路300的连接方式之间存在联系，并不限定于图10至图13的展示，图4至图8与图10至图13之间的组合也在本申请的保护范围内，此处不再一一赘述。
[0127]以图10为例进行说明:
[0128]正常情况下，关断不使能，即所述使能信号为非关断使能。此时所述直流源通过第三二极管D3和第三电阻R3正常给用电设备供电，由于第三电阻R3的电流通常比第三二极管D3小得多，因此可以认为此时第三二极管D3提供电流通路，所述直流源的输出电压通过第一二极管Dl给第一电容Cl充电，最终第一电容Cl的电压和所述直流源的输出电压接近。
[0129]同时，第一电阻R1、第二电容C2、第二二极管D2和第一开关管Ql限制了驱动芯片Ul的输入电压最大值，此处这个最大值虽然已经在驱动芯片Ul的正常电压范围内，但是关断未使能，因此驱动芯片Ul输出低电平，第二开关管Q2断开。
[0130]如果所述直流源需要被短路时，关断被使能;此时，如果所述直流源的输出电压高于设定电压Us(Us〈安规要求电压)的时候，限压电路101会输出一个满足所述第一预设条件(比如高于预设保护电压上限UH)的供电电压给驱动芯片Ul，驱动芯片Ul的供电电压在正常工作范围之内，因此会输出一个高电平，第二开关管Q2导通，因此很快所述直流源被短路，短路期间第一二极管Dl和第三二极管D3反向截止，第一电容Cl继续通过第一开关管Ql等为驱动芯片Ul提供电源，所述直流源的输出电压维持在很小的范围，同时第一电容Cl的电压下降，所述用电设备输入端电容通过第三电阻R3缓慢放电，电压逐渐降低。
[0131]所述直流源短路后其输出电压被限制在了很小的值，驱动芯片Ul的供电靠限压电路101里面的第一电容Cl和第三电容C3维持。当第一电容Cl的电压降低到某一值，此时第三电容C3的电压刚好满足所述第二预设条件(比如低于驱动芯片Ul的预设保护电压下限UL)，则驱动芯片Ul输出低电平，第二开关管Q2断开。
[0132]第二开关管Q2断开后，所述直流源的输出电压上升通过第一二极管Dl给第一电容Cl充电，通过第三二极管D3、第三电阻R3给用电设备供电，限制了所述直流源的输出电压上升的速度，直到第一电容Cl的电压充到某一值，此时第三电容C3的电压超过了驱动芯片Ul的预设保护电压上限UH，重新满足所述第一预设条件，将会重复以上步骤，最终表现为所述直流源的输出电压周期性地被短路，所述直流源进入安全模式。第二开关管Q2断开之时就是所述直流源的输出电压给限压电路101相关部分供电之时，为下次第二开关管Q2导通做准备。
[0133]上述任意时刻所述使能信号变为非关断使能，那么驱动芯片Ul输出低电平，第二开关管Q2断开，所述直流源的输出电压正常输出。
[0134]图14为相应的信号时序图，其中:
[0135]t0至tl时刻中，所述使能信号取I，即为关断使能，第二开关管Q2与第三二极管D3周期性的交替导通，所述直流源的输出电压维持在安全电压范围之内；
[0136]tl至t2时刻中，所述使能信号取0，即为非关断使能，第二开关管Q2关断，第三二极管D3导通，所述直流源的输出电压缓慢升高；
[0137]t2至t3时刻中，所述直流源的输出电压保持不变；
[0138]t3至t4时刻中，所述使能信号取I，即为关断使能，第二开关管Q2导通，第三二极管D3反向截止，所述直流源的输出电压通过第三电阻R3开始衰减降低。
[0139]图4至图8、图11、图12和图13中的原理与上述内容相似，此处不再——赘述。
[0140]本发明另一实施例还提供了一种直流源保护方法，应用于如图2所示的直流源保护装置，如图15所示，包括:
[0141 ] SlOl、打嗝驱动电路对直流源输出的电能进行存储，接收使能信号，根据所述使能信号和内部存储的电能生成驱动信号；
[0142]S102、当所述使能信号为关断使能时，开关设备根据所述驱动信号周期性导通；
[0143]本实施例提供的所述直流源保护方法，通过上述步骤控制所述开关设备周期性导通，使得所述直流源的输出电压被周期性地短路，避免了现有技术中因直流源的输出电压需要一直提供电子开关驱动的最小要求电压，而导致的导通损耗大的问题。
[0144]优选的，所述打嗝驱动电路包括:限压电路和驱动电路;如图16所示，步骤SlOl包括:
[0145]S111、所述限压电路对所述直流源输出的电能进行存储，根据内部存储的电能生成供电电压；
[0146]S112、所述驱动电路接收所述使能信号，当所述使能信号为关断使能且所述供电电压满足第一预设条件时，生成控制所述开关设备导通的驱动信号，并消耗内部存储的电能;并当所述使能信号为非关断使能或者所述供电电压满足第二预设条件时，生成控制所述开关设备关断的驱动信号。
[0147]优选的，所述第一预设条件为:所述供电电压大于等于预设保护电压上限；
[0148]所述第二预设条件为:所述供电电压小于预设保护电压下限。
[0149]优选的，所述直流源保护装置还包括:串联回路；
[0150]所述直流源保护方法如图17所示，在步骤S102同时还包括:
[0151]S103、所述开关设备导通时，所述串联回路消耗与所述直流源保护装置输出端相连的用电设备输入端存储的能量。
[0152]其他具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。
[0153]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种直流源保护装置，其特征在于，包括:打嗝驱动电路和开关设备;其中: 所述打嗝驱动电路的供电端分别与直流源的输出端正极和所述直流源的输出端负极相连;所述打嗝驱动电路的输入端接收使能信号;所述打嗝驱动电路用于对所述直流源输出的电能进行存储，接收所述使能信号，根据所述使能信号和内部存储的电能生成驱动信号； 所述开关设备的控制端与所述打嗝驱动电路的输出端相连，所述开关设备的第一端与所述直流源的输出端正极相连，连接点为所述直流源保护装置的输出端正极;所述开关设备的第二端与所述直流源的输出端负极相连，连接点为所述直流源保护装置的输出端负极;所述开关设备用于当所述使能信号为关断使能时，根据所述驱动信号周期性导通。2.根据权利要求1所述的直流源保护装置，其特征在于，所述打嗝驱动电路包括:限压电路和驱动电路;其中: 所述限压电路的输入端为所述打嗝驱动电路的供电端;所述限压电路用于对所述直流源输出的电能进行存储，根据内部存储的电能生成供电电压； 所述驱动电路的第一输入端为所述打嗝驱动电路的输入端，所述驱动电路的第二输入端与所述限压电路的输出端相连，所述驱动电路的第三输入端与所述直流源的输出端负极相连;所述驱动电路的输出端为所述打嗝驱动电路的输出端;所述驱动电路用于:接收所述使能信号，当所述使能信号为关断使能且所述供电电压满足第一预设条件时，生成控制所述开关设备导通的驱动信号，并消耗内部存储的电能；并当所述使能信号为非关断使能或者所述供电电压满足第二预设条件时，生成控制所述开关设备关断的驱动信号。3.根据权利要求2所述的直流源保护装置，其特征在于，所述限压电路包括:第一二极管Dl、第一电容Cl、第一电阻R1、稳压二极管D2、第二电容C2、第二电阻R2及第三电容C3;其中: 第一二极管Dl的阳极与所述直流源的输出端正极相连;第一二极管Dl的阴极与第一电容Cl的一端、第一电阻Rl的一端及第二电容C2的一端相连； 第一电容Cl的另一端、稳压二极管D2的阳极及第三电容C3的一端与所述直流源的输出端负极相连； 第一电阻Rl的另一端和第二电容C2的另一端、稳压二极管D2的阴极及第二电阻R2的一端相连； 第二电阻R2的另一端与第三电容C3的另一端相连，连接点为所述限压电路的输出端。4.根据权利要求3所述的直流源保护装置，其特征在于，所述限压电路还包括:第一开关管Ql;第一开关管Ql为IGBT、场效应管或者三极管； 第一开关管Ql的输入端与第一二极管Dl的阴极、第一电容Cl、第一电阻Rl及第二电容C2的连接点相连； 第一开关管Ql的控制端与稳压二极管D2的阴极、第一电阻Rl和第二电容C2的连接点相连； 第一开关管Ql的输出端通过第二电阻R2与第三电容C3的一端相连。5.根据权利要求2所述的直流源保护装置，其特征在于，所述驱动电路为能够实现欠压锁定的驱动芯片或者分立元件集合。6.根据权利要求1所述的直流源保护装置，其特征在于，所述开关设备包括第二开关管Q2;第二开关管Q2为IGBT、场效应管或者三极管。7.根据权利要求1所述的直流源保护装置，其特征在于，所述开关设备包括:第二开关管Q2、第一电感LI和第三电阻R3;其中: 第一电感LI和第三电阻R3并联，并联的第一连接点为所述开关设备的第一端，并联的第二连接点与第二开关管Q2的输入端相连； 第二开关管Q2的控制端为所述开关设备的控制端； 第二开关管Q2的输出端为所述开关设备的第二端。8.根据权利要求7所述的直流源保护装置，其特征在于，所述开关设备还包括:第三二极管D3;第三二极管D3的阴极与所述第一连接点相连;第三二极管D3的阳极与第二开关管Q2的输出端相连。9.根据权利要求1所述的直流源保护装置，其特征在于，所述开关设备包括:第二开关管Q2、第三开关管Q3和第三电阻R3;第三开关管Q3为IGBT、场效应管、三极管或者晶闸管;其中: 第三开关管Q3的输入端与第三电阻R3的一端相连； 第三电阻R3的另一端与第二开关管Q2的输入端相连，连接点为所述开关设备的第一端； 第二开关管Q2的输出端和第三开关管Q3的输出端相连，连接点为所述开关设备的第二端； 第二开关管Q2的控制端和第三开关管Q3的控制端均为所述开关设备的控制端； 所述驱动信号包括:当所述使能信号为关断使能时，控制第三开关管Q3周期性导通的第一信号，及当所述直流源的输出电压降低到预设阈值以下时，控制第二开关管Q2周期性导通的第二信号。10.根据权利要求1至9任一所述的直流源保护装置，其特征在于，还包括:串联回路； 所述串联回路连接于所述开关设备的第一端和所述直流源保护装置的输出端正极之间，或者连接于所述开关设备的第二端和所述直流源保护装置的输出端负极之间； 所述串联回路用于当所述开关设备导通时，消耗与所述直流源保护装置输出端相连的用电设备输入端存储的能量，或者，当所述开关设备关断时连接所述直流源和所述用电设备。11.根据权利要求10所述的直流源保护装置，其特征在于，所述串联回路包括:并联连接的第三二极管D3和第三电阻R3;其中: 第三二极管D3的阳极与所述直流源的输出端正极和所述开关设备的连接点相连;第三二极管D3的阴极为所述直流源保护装置的输出端正极； 或者，第三二极管D3的阴极与所述直流源的输出端负极和所述开关设备的连接点相连，第三二极管D3的阳极为所述直流源保护装置的输出端负极。12.根据权利要求10所述的直流源保护装置，其特征在于，所述串联回路包括:并联连接的第一电感LI和第三电阻R3;其中: 第一电感LI和第三电阻R3的一个连接点与所述直流源的输出端正极和所述开关设备的连接点相连;第一电感LI和第三电阻R3的另一个连接点为所述直流源保护装置的输出端正极； 或者，第一电感LI和第三电阻R3的一个连接点与所述直流源的输出端负极和所述开关设备的连接点相连，第一电感LI和第三电阻R3的另一个连接点为所述直流源保护装置的输出端负极。13.—种直流源保护方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的直流源保护装置，所述直流源保护方法包括: 打嗝驱动电路对直流源输出的电能进行存储，接收使能信号，根据所述使能信号和内部存储的电能生成驱动信号； 当所述使能信号为关断使能时，开关设备根据所述驱动信号周期性导通。14.根据权利要求13所述的直流源保护方法，其特征在于，所述打嗝驱动电路包括:限压电路和驱动电路;所述打嗝驱动电路对直流源输出的电能进行存储，接收使能信号，根据所述使能信号和内部存储的电能生成驱动信号的步骤包括: 所述限压电路对所述直流源输出的电能进行存储，根据内部存储的电能生成供电电压； 所述驱动电路接收所述使能信号，当所述使能信号为关断使能且所述供电电压满足第一预设条件时，生成控制所述开关设备导通的驱动信号，并消耗内部存储的电能;并当所述使能信号为非关断使能或者所述供电电压满足第二预设条件时，生成控制所述开关设备关断的驱动信号。15.根据权利要求14所述的直流源保护方法，其特征在于，所述第一预设条件为:所述供电电压大于等于预设保护电压上限； 所述第二预设条件为:所述供电电压小于预设保护电压下限。16.根据权利要求13至15任一所述的直流源保护方法，其特征在于，所述直流源保护装置还包括:串联回路； 所述直流源保护方法在所述开关设备根据所述驱动信号周期性导通的步骤同时还包括: 所述开关设备导通时，所述串联回路消耗与所述直流源保护装置输出端相连的用电设备输入端存储的能量。
【文档编号】H02H9/00GK105977939SQ201610450855
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】曹仁贤, 袁印, 刘宝其, 肖永利, 陈小宇
【申请人】阳光电源股份有限公司