短路保护装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种短路保护装置(100)，其包括第一端子(110)、第二端子(120)、第三端子(130)、第四端子(140)；设置于所述第一端子(110)和所述第二端子(120)之间的第一稳压元件(112)；以及设置于所述第二端子(120)和所述第三端子(130)之间的第一断开装置(122)，其中，所述第一断开装置(122)被构造为当流经所述第一断开装置(122)的电流超过预定的第一电流阈值时，所述第一断开装置(122)断开，从而电气解耦所述第二端子(120)和所述第三端子(130)。依据本发明所述的短路保护装置能够有效地对非隔离式家电的直流电源进行有效的短路保护，确保设置于其中的电子部件和人员的双重安全；此外还具有成本低、体积小、方便安全的特点。
【专利说明】短路保护装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用电安全领域，更为具体地，涉及一种短路保护装置。
【背景技术】
[0002]在家电中，出于成本的考虑，越来越多的可控硅元件替代价格高昂的继电器用于对的小功率交流负载的开关控制。通常可控硅的控制电路有以下两种实现方式，即隔离方式和非隔尚方式。
[0003]隔离方式的优点是直流信号和交流信号是隔离的，直流信号的地为安全地，低压信号不会造成安全问题，缺点是需要使用光隔，电路相对复杂，成本高。非隔离的方式将直流5V信号与交流火线L连接，地为虚地并且与220V交流电(一般为市电)保持5V的电压差。非隔离的方式的优点是成本低，电路简单，缺点是DC实际上是AC高压，容易短路或造成其他安全问题(尤其是一些特殊部件，比如浊度传感器或是水温传感器，由于在腔体中外壳和水接触，一旦年久发生锈蚀或破损，容易导致短路造成电路损坏或人体伤害)。
[0004]此外，对于下一代总线式家电设计来说，由于所有的智能连接器都并联在直流总线上，因此如果不采用隔离的设计，那么有可能使得在智能连接器的地与大地短路的情况下造成整个直流地GND被拉低，从而导致所有的其他智能连接器及其所连接的器件两端变成220V交流而损坏，同时也容易产生安全问题。因此需要采用隔离式设计，这样会导致成本的上升。
【发明内容】
[0005]根据上述对【背景技术】以及存在的技术问题的理解，本发明将提出了一种新型的用于家电内部的短路保护装置，所述短路保护装置能够有效地对非隔离式家电的直流电源进行有效的短路保护，确保设置于其中的电子部件和人员的双重安全。依据本发明所述的短路保护装置具有成本低、体积小、方便安全的特点。
[0006]本发明提出了一种短路保护装置，其包括:
[0007]第一端子、第二端子、第三端子、第四端子，其中，所述第三端子与第四端子用于连接一个负载；
[0008]设置于所述第一端子和所述第二端子之间的第一稳压元件；以及
[0009]设置于所述第二端子和所述第三端子之间的第一断开装置，
[0010]其中，所述第一断开装置被构造为当流经所述第一断开装置的电流超过预定的第一电流阈值时，所述第一断开装置断开，从而电气解耦所述第二端子和所述第三端子。
[0011]以这样的方式使得在所述第三端子发生于大地短路时，在所述第一稳压元件损坏之前先断开所述第一断开装置，从而使得所述第一端子和所述第二端子之间的电压保持在所述第一稳压元件的额定稳压电压的一定范围内，不至于在所述第一端子和所述第二端子之间加载过大的电压，从而也保护了接在所述第一端子和所述第二端子之间的电子元器件，防止其由于过高的电压而损坏。
[0012]在依据本发明的一个实施例中，所述短路保护装置还包括设置于所述第一端子和所述第四端子之间的第二断开装置，所述第二断开装置被构造为当流经所述第二断开装置的电流超过预定的第二电流阈值时，所述第二断开装置断开，从而电气解耦所述第一端子和所述第四端子。
[0013]以这样的方式，使得在所述第一断开装置由于流经其的电流超过第一电流阈值而断开的情况下，还能够防止由于连接在所述第三端子和所述第四端子之间的负载的高压击穿而造成所述第一端子也与大地短路进而引起漏电的安全风险。
[0014]在依据本发明的一个实施例中，所述短路保护装置还包括第五端子和第六端子，其中，所述第六端子用于连接一个负载，并且在所述第一端子和所述第五端子之间设置有第二稳压元件，在所述第五端子和所述第六端子之间设置有第三断开装置，其中，所述第三断开装置被构造为当流经所述第三断开装置的电流超过预定的第三电流阈值时，所述第三断开装置断开，从而电气解耦所述第五端子和所述第六端子。
[0015]在依据本发明的一个实施例中，所述第五端子为数据输入端。以这样的方式能够使得依据本发明所述的短路保护装置应用于现代的基于数据总线的总线式智能家电控制网络中。
[0016]在依据本发明的一个实施例中，所述第一稳压元件和所述第二稳压元件的正向端子的电势不高于其负向端子的电势。以这样的方式能够使得所述第一稳压元件和所述第二稳压元件正常工作，从而起到保护相应的电子元器件的作用。
[0017]在依据本发明的一个实施例中，所述第一稳压元件和/或所述第二稳压元件为TVS稳压管和/或半导体闸流管。
[0018]在依据本发明的一个实施例中，所述第一断开装置和/或所述第二断开装置和/或所述第三断开装置为保险丝和/或自恢复的电路保护元件。
[0019]在依据本发明的一个实施例中，所述第一端子和所述第二端子之间连接有具有第一电压的直流电源。
[0020]在依据本发明的一个实施例中，所述第一端子连接市电的火线。
[0021]在依据本发明的一个实施例中，在所述第三端子和所述第四端子之间连接有智能连接器及其负载。
[0022]依据本发明所述的短路保护装置能够在应用非隔离的电路设计的情况下实现有效的短路保护，进而有效地保护与其连接的电子元器件；此外，依据本发明所述的短路保护装置能够应用于现代的总线式家电设计之中，并且能够在连接至该总线的家电中的一个家电设备发生故障时仅仅断开该家电，而不影响其他的家电以及整个总线的正常工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
[0024]图1示出了依据本发明所述的短路保护装置的一个实施例的结构示意图；
[0025]图2示出了依据本发明所述的短路保护装置的另一个实施例的结构示意图；以及
[0026]图3示出了依据本发明所述的短路保护装置的又一个实施例的结构示意图。
[0027]在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)或步骤。
【具体实施方式】
[0028]在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示出的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
[0029]图1示出了一种短路保护装置100，其包括第一端子110、第二端子120、第三端子130、第四端子140 ;设置于第一端子110和第二端子120之间的第一稳压元件112 ;以及设置于第二端子120和第三端子130之间的第一断开装置122，其中，第一断开装置122被构造为当流经第一断开装置122的电流超过预定的第一电流阈值时，第一断开装置122断开，从而电气解耦第二端子120和第三端子130。在实际的应用中，在第三端子130和第四端子140之间连接有智能连接器及其负载180，该智能连接器及其负载180具有第一连接端181和第二连接端182，其中，第二连接端182和上述的第三端子130直接连接。当负载的直流地，即第二连接端182短路大地GND的时候，由于该第二连接端182和第三端子130直接连接，因此第三端子130将也变成GND (即接地)，此时，第二端子120处的电压下降至第一稳压元件的额定工作电压(一般为6V)的时候，该第一稳压元件112就会短路保护将第一端子110和第二端子120之间的电压钳位至6V，此时流经该第一稳压元件的电流将会很大，该电流会通过诸如为保险丝的第一断开装置122。通常来说，该第一稳压元件112只能承受有限的通过电流，所以第一断开装置122将会被设计为在第一稳压元件112损坏之前断开，从而确保第一稳压元件112正常工作以保护输入电压源两端电压在0-6V之间，从而保护了输入电压源以及在其上的其他所有器件。
[0030]换句话说，以这样的方式使得在第三端子130发生于大地短路时，在第一稳压元件112损坏之前先断开第一断开装置122，从而起到使得第一端子110和第二端子120之间的电压保持在第一稳压元件112的额定稳压电压的一定范围内，不至于在第一端子110和第二端子120之间加载过大的电压，从而也保护了接在所述第一端子110和第二端子120之间的电子元器件，防止其由于过高的电压而损坏。
[0031]其中，第一端子110和第二端子120之间连接有具有第一电压的直流电源170，该直流电源例如为干电池或者通过交流直流转换器(AC/DC转换器)转变而成的直流电源，其电压通常为5V。
[0032]此外，第一端子110连接市电的火线。即此时该第一段子110既为市电的火线(即相线)，也为直流电源的正向端子。
[0033]以上所示出的实施例在整个电路具有过流保护器件时完成能够满足电路设计的需求了，但是如果整个电路没有过流保护器件，则具有如下缺点，即当智能连接器及其负载180由于过压而击穿时，此时第一端子110也将相当于与大地短路，此时将会损坏连接在第一端子110和第二端子120之间的电子元器件，为了防止这种情况的出现，图2示出了依据本发明所述的另一个实施例，其中，短路保护装置还包括设置于第一端子110和第四端子140之间的第二断开装置124，该第二断开装置124被构造为当流经第二断开装置124的电流超过预定的第二电流阈值时，第二断开装置124断开，从而电气解耦第一端子110和第四端子140。从而起到保护第一端子110和第二端子120之间连接电子元器件的目的。换句话说，即以这样的方式，使得在第一断开装置122由于流经其的电流超过第一电流阈值而断开的情况下，还能够防止由于连接在所述第三端子130和第四端子140之间的智能连接器及其负载180的高压击穿而造成第一端子110也与大地短路进而引起漏电的安全风险。
[0034]此外，正如【背景技术】中所描述的那样，现如今利用通信总线来控制家庭中设置的各种家电已经成为一种趋势，这就使得在设计家电时，除了设计供电的正负电源端子之外，还需设计用于控制的控制端子，而这样的控制端子也同样需要短路保护，图3示出了依据本发明所述的又一个实施例的示意图，从图3可以看出，该短路保护装置100还包括第五端子150和第六端子160，其中，在第一端子110和第五端子150之间设置有第二稳压元件114，在第五端子150和第六端子160之间设置有第三断开装置126，其中，该第三断开装置126被构造为当流经第三断开装置126的电流超过预定的第三电流阈值时，第三断开装置126断开，从而电气解耦第五端子150和第六端子160。该电路为第六端子160提供短路保护的工作原理和图1所示的为第三端子130提供短路保护的示例一样，为了行文简练起见，在此不再赘述。
[0035]为了将图3所示的实施例应用于总线式的家电设计，该第五端子150将被设计为数据输入端。以这样的方式能够使得依据本发明所述的短路保护装置应用于现代的基于数据总线的总线式智能家电控制网络中。
[0036]在上述的三个实施例所示出的短路保护装置100中，第一稳压元件112和第二稳压元件114的正向端子的电势不高于其负向端子的电势。这也是稳压元件正常工作的前提条件。在此所提及的第一稳压元件112和/或第二稳压元件114例如能够为TVS稳压管和
/或半导体闸流管。
[0037]在依据本发明的一个实施例中，第一断开装置122和/或第二断开装置124和/或第三断开装置126为保险丝和/或自恢复的电路保护元件。
[0038]依据本发明所述的短路保护装置能够在应用非隔离的电路设计的情况下实现有效的短路保护，进而有效地保护与其连接的电子元器件；此外，依据本发明所述的短路保护装置能够应用于现代的总线式家电设计之中，并且能够在连接至该总线的家电中的一个家电设备发生故障时仅仅断开该家电，而不影响其他的家电以及整个总线的正常工作。
[0039]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
【权利要求】
1.一种短路保护装置(100)，其包括: 第一端子(110)、第二端子(120)、第三端子(130)、第四端子(140)，其中，所述第三端子与第四端子用于连接一个负载(180)； 设置于所述第一端子(110)和所述第二端子(120)之间的第一稳压元件(112);以及 设置于所述第二端子(120)和所述第三端子(130)之间的第一断开装置(122)， 其中，所述第一断开装置(122)被构造为当流经所述第一断开装置(122)的电流超过预定的第一电流阈值时，所述第一断开装置(122)断开，从而电气解耦所述第二端子(120)和所述第三端子(130)。
2.根据权利要求1所述的短路保护装置(100)，其特征在于，所述短路保护装置还包括设置于所述第一端子(110)和所述第四端子(140)之间的第二断开装置(124)，所述第二断开装置(124)被构造为当流经所述第二断开装置(124)的电流超过预定的第二电流阈值时，所述第二断开装置(124)断开，从而电气解耦所述第一端子(110)和所述第四端子(140)。
3.根据权利要求1所述的短路保护装置(100)，其特征在于，所述短路保护装置(100)还包括第五端子(150)和第六端子(160)，其中，所述第六端子用于连接一个负载，并且在所述第一端子(110)和所述第五端子(150)之间设置有第二稳压元件(114)，在所述第五端子(150)和所述第六端子(160)之间设置有第三断开装置(126)，其中，所述第三断开装置(126)被构造为当流经所述第三断开装置(126)的电流超过预定的第三电流阈值时，所述第三断开装置(126)断开，从而电气解耦所述第五端子(150)和所述第六端子(160)。
4.根据权利要求3中所述的短路保护装置(100)，其特征在于，所述第五端子(150)为数据输入端。
5.根据权利要求3中所述的短路保护装置(100)，其特征在于，所述第一稳压元件(112)和所述第二稳压元件(114)的正向端子的电势不高于其负向端子的电势。
6.根据权利要求3所述的短路保护装置(100)，其特征在于，所述第一稳压元件(112)和/或所述第二稳压元件(114)为TVS稳压管和/或半导体闸流管。
7.根据权利要求3所述的短路保护装置(100)，其特征在于，所述第一断开装置(122)和/或所述第二断开装置(124)和/或所述第三断开装置(126)为保险丝和/或自恢复的电路保护元件。
8.根据权利要求1所述的短路保护装置(100)，其特征在于，所述第一端子(110)和所述第二端子(120)之间连接有具有第一电压的直流电源(170)。
9.根据权利要求1所述的短路保护装置(100)，其特征在于，所述第一端子(110)连接市电的火线。
【文档编号】H02H3/087GK104078922SQ201310108608
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月29日 优先权日:2013年3月29日
【发明者】樊明捷, 方艳, 叶健喆 申请人:泰科电子(上海)有限公司