一种供电保护电路、高压直流供电设备及系统的制作方法

1.本发明涉及电子电路领域，特别涉及一种供电保护电路、高压直流供电设备及系统。


背景技术：

2.可视对讲系统广泛应用于住宅小区，公寓及别墅的安防管理服务中，可视对讲设备的供电方式通常采用12v直流供电或有源以太网(power over ethernet，poe)供电两种方式，其中，12v直流供电可以支持一接多的供电方式，但是线缆传输损耗大；以太网适用于带网口的可视对讲系统。
3.目前，一些老旧小区需要从传统的语音对讲系统升级到最新的可视对讲系统，但受限于原有线缆质量差，阻抗高，重布网线成本高等因素，无法采用12v直流供电和以太网供电，可以采用高压直流供电，如果采用高压直流供电，如何保证供电安全是当前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种供电保护电路、高压直流供电设备及系统，用以解决现有技术中存在的如何在高压直流供电时保证供电安全的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供一种供电保护电路，应用于高压直流供电设备，所述供电保护电路包括短路检测模块、数量检测模块、过流检测模块和通断模块；
6.所述短路检测模块分别与供电端、所述数量检测模块和所述过流检测模块连接，所述数量检测模块分别与第一内部电压端和第二内部电压端连接，所述过流检测模块分别与所述第二内部电压端、受电设备的电压接收端和所述通断模块连接，所述通断模块分别与所述供电端和所述受电设备连接；
7.所述短路检测模块，用于对所述供电端输出的供电电压进行分压，输出第一输出电压和第二输出电压；
8.所述数量检测模块，用于根据所述第一输出电压和所述第一内部电压端输出的第一内部电压，输出第一使能信号或第一无效信号，其中，所述第一使能信号用于控制所述第二内部电压端输出第二内部电压，所述第一内部电压是基于受电设备的最大数量预先设置的；
9.所述过流检测模块，用于基于所述第一无效信号输出第二无效信号，或基于所述第二内部电压、所述第二输出电压和所述电压接收端的电流，输出所述第二无效信号；
10.所述通断模块，用于根据所述第二无效信号，保持所述供电端和所述受电设备之间的通路处于断开状态。
11.在一种可能的实施方式中，所述过流检测模块还用于：基于所述第二内部电压、所述第二输出电压和所述电压接收端的电流，输出第二使能信号；
12.所述通断模块还用于：用于根据所述第二使能信号，导通所述供电端和所述受电
设备之间的通路。
13.在一种可能的实施方式中，所述过流检测模块还用于：
14.对所述第二内部电压进行分压后，在所述电压接收端形成的电流小于第一预设电流值时，或所述第二输出电压在所述电压接收端形成的电流小于所述第一预设电流值时，输出所述第二使能信号，否则输出所述第二无效信号。
15.在一种可能的实施方式中，所述数量检测模块还用于：
16.对所述第一内部电压进行分压，得到第一基准电压和第二基准电压，若所述第一输出电压大于等于所述第一基准电压，且小于等于所述第二基准电压，则输出所述第一使能信号，否则输出所述第一无效信号。
17.在一种可能的实施方式中，所述供电保护电路还包括与所述通断模块连接的电流采集模块；
18.所述电流采集模块，用于在所述供电端和所述受电设备之间的通路导通的状态下，对所述通路上的电流进行采集，当所述电流采集模块采集到的电流大于第二预设电流值时，控制所述通断模块输出断开信号；
19.所述通断模块，用于基于所述断开信号，断开所述供电端和所述受电设备之间的通路。
20.在一种可能的实施方式中，所述短路检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管；
21.所述第一电阻的第一端与所述供电端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一二极管的阳极以及所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述数量检测模块和所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述第一二极管的阴极与所述过流检测模块连接。
22.在一种可能的实施方式中，所述数量检测模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一比较器、第二比较器以及与门；
23.所述第一比较器的正输入端与所述短路检测模块连接，所述第一比较器的负输入端分别与所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第一比较器的输出端与所述与门的第一输入端连接，所述第二比较器的正输入端与所述短路检测模块连接，所述第二比较器的负输入端与所述第五电阻的第二端和所述第四电阻的第一端连接，所述第二比较器的输出端与所述与门的第二输入端连接，所述与门的输出端与所述第二内部电压端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一内部电压端连接，所述第六电阻的第二端接地。
24.在一种可能的实施方式中，所述过流检测模块包括第一开关管、第二开关管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二二极管和第三二极管；
25.所述第二二极管的阳极与所述第二内部电压端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第七电阻的第一端、所述第一开关管的第一端连接，所述第七电阻的第二端分别与所述短路检测模块、所述第八电阻的第二端以及所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极与所述电压接收端连接，所述第一开关管的控制端与所述第八电阻的第一端连接，所述第一开关管的第二端与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端分别与所述第十电阻的第一端和所述第二开关管的控制端连接，所述第十电阻的第二端接地，所述第二开关管的第一端分别与所述第十一电阻的第二端、所述第十二电阻的第一端以及
所述通断模块连接，所述第二开关管的第二端与所述第十二电阻的第二端连接并接地，所述第十一电阻的第一端与所述第二内部电压端连接。
26.在一种可能的实施方式中，所述通断模块包括控制单元和通断单元；
27.所述控制单元的输入端与所述过流检测模块连接，所述控制单元的控制端与所述通断单元的控制端连接，所述通断单元的第一端与所述供电端连接，所述通断单元的第二端与所述受电设备连接；
28.所述控制单元，用于在接收到所述第二使能信号后，输出导通信号，以控制所述通断单元导通所述通断单元的第一端和所述通断单元的第二端，以及在接收到所述第二无效信号后，不输出所述控制信号，以使所述通断单元保持所述通断单元的第一端和所述通断单元的第二端之间的通路处于断开状态。
29.在一种可能的实施方式中，所述电流采集模块包括第十五电阻和所述控制单元；
30.所述第十五电阻的第一端与所述供电端连接，所述第十五电阻的第二端分别与所述通断单元的第一端和所述控制单元的电流采集端连接；
31.所述控制单元，用于采集所述第十五电阻的第二端的电流，当采集到的电流大于所述第二预设电流值时，向所述通断单元输出所述断开信号，以使所述通断单元断开所述通断单元的第一端和所述通断单元的第二端之间的通路。
32.在一种可能的实施方式中，所述通断模块还包括上电单元；
33.所述上电单元包括第十六电阻和第一电容；
34.所述第十六电阻的第一端与所述过流检测模块连接，所述第十六电阻的第二端分别与所述控制单元的输入端和所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。
35.在一种可能的实施方式中，所述通断模块还包括下电单元；
36.所述下电单元包括第四二极管和第十七电阻；
37.所述第四二极管的阳极与所述第十七电阻的第一端连接，所述第四二极管的阴极分别与所述第十六电阻的第一端和所述过流检测模块连接，所述第十七电阻的第二端分别与所述第十六电阻的第二端、所述第一电容的第一端和所述控制单元的输入端连接。
38.第二方面，本发明实施例提供一种高压直流供电设备，包括如第一方面中任一所述的供电保护电路。
39.第三方面，本发明实施例提供一种高压直流供电系统，包括受电设备和如第二方面所述的高压直流供电设备。
40.本发明有益效果如下：
41.本发明公开了一种供电保护电路、高压直流供电设备及系统，供电保护电路包括短路检测模块、数量检测模块、过流检测模块和通断模块；短路检测模块分别与供电端、数量检测模块和过流检测模块连接，数量检测模块分别与第一内部电压端和第二内部电压端连接，过流检测模块分别与第二内部电压端、受电设备的电压接收端和通断模块连接，通断模块分别与供电端和受电设备连接；短路检测模块，用于对供电端输出的供电电压进行分压，输出第一输出电压和第二输出电压；数量检测模块，用于根据第一输出电压和第一内部电压端输出的第一内部电压，输出第一使能信号或第一无效信号，其中，第一使能信号用于控制第二内部电压端输出第二内部电压，第一内部电压是基于受电设备的最大数量预先设置的；过流检测模块，用于基于第一无效信号输出第二无效信号，或基于第二内部电压、第
二输出电压和电压接收端的电流，输出第二无效信号；通断模块，用于根据第二无效信号，保持供电端和受电设备之间的通路处于断开状态。由于通过上述电路中的短路检测模块可以检测供电端与受电设备之间是否发生短路，避免线路发热风险，数量检测模块可以确定接入供电线路的受电设备的数量是否超过上限，避免线路过载，过流检测模块可以检测线路是否存在过流风险，从而可以提高高压直流供电的安全性。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为相关技术中的一种以太网受电电路的结构示意图；
44.图2为本发明实施例提供的一种的供电保护电路的结构示意图；
45.图3为本发明实施例提供的一种短路检测模块的具体结构示意图；
46.图4为本发明实施例提供的一种数量检测模块的具体结构示意图；
47.图5为本发明实施例提供的一种过流检测模块的具体结构示意图；
48.图6为相关技术中的一种低压差稳压器的结构示意图；
49.图7为本发明实施例提供的一种采集—通断集成模块的具体结构示意图。
具体实施方式
50.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
51.目前，可视对讲设备的供电方式通常包括12v直流供电或以太网供电。12v直流供电支持一接多，但是线缆传输损耗大；以太网供电适用于带网口的可视对讲设备，多用于一对一供电，如图1所示，为相关技术中的一种以太网受电电路的结构示意图，受电设备101包括整流桥1011和受电设备(powerdevice，pd)模块1012，整流桥1011的第一端与供电端vin连接，整流桥1011的第二端与pd模块1012连接。
52.在传统的语音对讲系统升级到最新的可视对讲系统的过程中，受限于原有线缆质量差，阻抗高的问题，在进行高压直流供电时无法保证供电安全，此外，当供电设备连接多个受电设备时，受电设备数量过多，也无法保证供电安全。
53.基于上述问题，本发明实施例提供一种供电保护电路、高压直流供电设备及系统，用以解决现有技术如何在高压直流供电时保证供电安全的问题。
54.下面结合上述描述的应用场景，参考附图来描述本技术示例性实施方式提供的供电保护电路，需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本技术的精神和原理而示出，本技术的实施方式在此方面不受任何限制。
55.如图2所示，为本发明实施例提供的一种的供电保护电路的结构示意图，应用于高压直流供电设备，该供电保护电路包括短路检测模块201、数量检测模块202、过流检测模块
203和通断模块204；
56.短路检测模块201分别与供电端vin、数量检测模块202和过流检测模块203连接，数量检测模块202分别与第一内部电压端va和第二内部电压端vb连接，过流检测模块203分别与第二内部电压端vb、受电设备102的电压接收端vc和通断模块204连接，通断模块204分别与供电端vin和受电设备102连接；
57.短路检测模块201，用于对供电端vin输出的供电电压进行分压，输出第一输出电压vadc_in和第二输出电压vout；
58.数量检测模块202，用于根据第一输出电压vadc_in和第一内部电压端va输出的第一内部电压v_amp，输出第一使能信号v_en1或第一无效信号v_dis1，其中，第一使能信号v_en1用于控制第二内部电压端vb输出第二内部电压v_det，第一内部电压v_amp是基于受电设备102的最大数量预先设置的；
59.过流检测模块203，用于基于第一无效信号v_dis1输出第二无效信号v_dis2，或基于第二内部电压v_det、第二输出电压vout和电压接收端vc的电流，输出第二无效信号v_dis2；
60.通断模块204，用于根据第二无效信号v_dis2，保持供电端vin和受电设备102之间的通路处于断开状态。
61.本发明公开的一种供电保护电路，供电保护电路包括短路检测模块、数量检测模块、过流检测模块和通断模块；短路检测模块分别与供电端、数量检测模块和过流检测模块连接，数量检测模块分别与第一内部电压端和第二内部电压端连接，过流检测模块分别与第二内部电压端、受电设备的电压接收端和通断模块连接，通断模块分别与供电端和受电设备连接；短路检测模块，用于对供电端输出的供电电压进行分压，输出第一输出电压和第二输出电压；数量检测模块，用于根据第一输出电压和第一内部电压端输出的第一内部电压，输出第一使能信号或第一无效信号，其中，第一使能信号用于控制第二内部电压端输出第二内部电压，第一内部电压是基于受电设备的最大数量预先设置的；过流检测模块，用于基于第一无效信号输出第二无效信号，或基于第二内部电压、第二输出电压和电压接收端的电流，输出第二无效信号；通断模块，用于根据第二无效信号，保持供电端和受电设备之间的通路处于断开状态。本发明实施例中，通过上述短路检测模块的第一输出电压大小可以检测供电端与受电设备之间是否发生短路，避免线路发热风险，同时，通过数量检测模块可以确定接入供电线路的受电设备的数量是否超过上限，避免线路过载，另外，通过过流检测模块可以检测线路中是否存在过流风险，从而保护供电线路，最后，通过通断模块可以在存在供电风险时，保持供电端和受电设备之间的通路处于断开状态，从而可以提高高压直流供电的安全性。
62.下面结合供电保护电路的具体结构对供电保护电路的作用进行详细说明：
63.如图3所示，为本发明实施例提供的一种短路检测模块的具体结构示意图，短路检测模块包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第一二极管d1；
64.第一电阻r1的第一端与供电端vin连接，第一电阻r1的第二端分别与第一二极管d1的阳极以及第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端分别与数量检测模块202和第三电阻r3的第一端连接，第三电阻r3的第二端接地，第一二极管d1的阴极与过流检测模块203连接。
65.在一种可能的实施例中，如图3所示，该短路检测模块还包括第一滤波电容c301和第二滤波电容c302，第一滤波电容c301的第一端分别与第二滤波电容c302的第一端、第二电阻r2的第二端、数量检测模块202和第三电阻r3的第一端连接，第一滤波电容c301的第二端分别与第二滤波电容c302的第二端和第三电阻r3的第二端连接，并接地。
66.如图3所示，若高压直流供电系统中未接入受电设备102，供电端vin输出的供电电压u经过分压，输出第二输出电压vout，计算过程如下所示：
67.vout＝u*[(r2+r3)/(r1+r2+r3)]；
[0068]
其中，r1为第一电阻r1的阻值，r2为第二电阻r2的阻值，r3为第三电阻r3的阻值。
[0069]
若高压直流供电系统中接入n个受电设备102，如图3所示，可以将每个受电设备102的内阻等效为电阻r0，进一步的，将短路检测模块201中的第二电阻r2、第三电阻r3以及并联的n个r0的阻值可以等效为电阻req，计算过程如下所示：
[0070]
1/req＝1/(r2+r3)+n/r0；
[0071]
此时，供电端vin输出的供电电压u经过分压，输出的第二输出电压vout，计算过程如下所示：
[0072]
vout＝u*[req/(r1+req)]；
[0073]
在具体实施中，若检测到短路检测模块201的第二输出电压vout为0v，可以确定供电设备和受电设备之间的线缆发生短路。
[0074]
第二输出电压vout经过进一步分压，输出第一输出电压vadc_in，计算过程如下所示：
[0075]
vadc_in＝vout*[r3/(r2+r3)]；
[0076]
在具体实施中，r1可以使用阻值为21.5kω的电阻，r2可以使用阻值为4.7kω的电阻，r3可以使用阻值为1.2kω的电阻，当受电设备102的输入电压在1.4v-10.1v之间，且受电设备102的pd模块1012在检测状态下时，可以将受电设备102的内阻等效为阻值为25kω的电阻r0。
[0077]
比如，若接入24个受电设备102，即n＝24时，req＝4.78kω，则供电端vin输出的供电电压u经过分压，输出第二输出电压vout为1.90v，第二输出电压vout经过进一步分压，输出第一输出电压vadc_in为0.39v。
[0078]
如图4所示，为本发明实施例提供的一种数量检测模块的具体结构示意图，数量检测模块可以包括第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一比较器u1、第二比较器u2以及与门ad；
[0079]
第一比较器u1的正输入端与短路检测模块201连接，第一比较器u1的负输入端分别与第五电阻r5的第一端和第六电阻r6的第一端连接，第一比较器u1的输出端与与门ad的第一输入端连接，第二比较器u2的正输入端与短路检测模块201连接，第二比较器u2的负输入端与第五电阻r5的第二端和第四电阻r4的第一端连接，第二比较器u2的输出端与与门ad的第二输入端连接，与门ad的输出端与第二内部电压端vb连接，第四电阻r4的第二端与第一内部电压端va连接，第六电阻r6的第二端接地。
[0080]
在一种可能的实施例中，如图4所示，数量检测模块202还可以包括第三滤波电容c401、第四滤波电容c402、第一上拉电阻r403、第一下拉电阻r404、第二下拉电阻r405和电阻r406，第三滤波电容c401与第四电阻r4并联，第四滤波电容c402与第二下拉电阻r405并
联，并接地，电阻r406的第一端与与门ad的输出端连接，电阻r406的第二端分别与第四滤波电容c402的第一端和第二下拉电阻r405的第一端连接。
[0081]
数量检测模块202对第一内部电压端va输出的第一内部电压v_amp进行分压，得到第一基准电压vref1和第二基准电压vref2，若第一输出电压vadc_in大于等于第一基准电压vref1，且小于等于第二基准电压vref2，则输出第一使能信号v_en1，否则输出第一无效信号v_dis1，其中，第一使能信号v_en1为高电平信号，第一无效信号v_dis1为低电平信号。
[0082]
在具体实施中，第一内部电压端va可以提供3.3v的第一内部电压v_amp,数量检测模块202对第一内部电压端va输出的第一内部电压v_amp进行分压，得到的第一基准电压vref1为0.3v，第二基准电压vref2为3v，若第一输出电压vadc_in大于等于0.3v，且小于等于3v，则输出第一使能信号v_en1，以使过流检测模块203接收到10.7v的驱动电压，否则输出第一无效信号v_dis，第一输出电压vadc_in的电压值以及第一比较器u1、第二比较器u2、与门ad的输出电平的对应关系如下表所示：
[0083]
vadc_inu1u2ad《0.3v0100.3v～3v111》3v100
[0084]
比如，结合上述示例，若高压直流供电系统接入24个受电设备102，短路检测模块201输出的第一输出电压vadc_in为0.39v，在0.3v～3v的范围内，因此，数量检测模块202输出第一使能信号v_en1，以使过流检测模块203接收到10.7v的第二内部电压v_det。
[0085]
如图5所示，为本发明实施例提供的一种过流检测模块的具体结构示意图，过流检测模块203包括第一开关管m1、第二开关管m2、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第二二极管d2和第三二极管d3；
[0086]
第二二极管d2的阳极与第二内部电压端vb连接，第二二极管d2的阴极分别与第七电阻r7的第一端、第一开关管mi的第一端连接，第七电阻r7的第二端分别与短路检测模块201、第八电阻r8的第二端以及第三二极管d3的阳极连接，第三二极管d3的阴极与电压接收端vc连接，第一开关管m1的控制端与第八电阻r8的第一端连接，第一开关管m1的第二端与第九电阻r9的第一端连接，第九电阻r9的第二端分别与第十电阻r10的第一端和第二开关管m2的控制端连接，第十电阻r10的第二端接地，第二开关管m2的第一端分别与第十一电阻r11的第二端、第十二电阻r12的第一端以及通断模块204连接，第二开关管m2的第二端与第十二电阻r12的第二端连接并接地，第十一电阻r11的第一端与第二内部电压端vb连接。
[0087]
需要说明的是，在数量检测模块202与过流检测模块203之间还存在低压差稳压器，如图6所示，为相关技术中的一种低压差稳压器的结构示意图，低压差稳压电路用于在输入驱动电压vcc的情况下，根据输入的第一使能信号v_en1输出第二内部电压v_det，比如，结合上述示例，低压差稳压器输入12v的驱动电压vcc，在接收到数量检测模块202输出第一使能信号v_en1后，偏置电路输出10.7v的第二内部电压v_det。
[0088]
过流检测模块203对第二内部电压v_det进行分压后，在电压接收端vc形成的电流小于第一预设电流值时，或第二输出电压vout在电压接收端vc形成的电流小于第一预设电流值时，输出第二使能信号v_en2，否则输出第二无效信号v_dis2，其中，第二使能信号v_en2为高电平信号，第二无效信号v_dis2为低电平信号。
[0089]
需要说明的是，上述第一预设电流值为第一过流点的电流值，当受电设备102接入正常时，由于每个受电设备102都包括pd模块1012，当pd模块1012处于检测状态时，特征阻抗值较大，流经每个pd模块1012的模块电流较小，在电压接收端vc形成的电流小于第一过流点电流值，因此不会触发过流检测模块203的断电保护；同理，当受电设备102接入正常时，若第二输出电压vout在电压接收端vc形成的电流小于第一过流点电流值，也不会触发过流检测模块203的断电保护。
[0090]
比如，结合上述示例，若接入24个受电设备102，则10.7v的第二内部电压v_det经过第二二极管d2和第三二极管d3分压后电压值在10.1v左右，第七电阻r7的阻值为9.4ω，第一过流点处电压为0.6v，则第一过流点电流值ilim1为64ma，具体计算过程如下所示：
[0091]
ilim1＝0.6v/9.4ω＝64ma；
[0092]
当pd模块1012处于检测状态时，特征阻抗值为25kω，流经每个以太网模块的模块电流约为400ua，由于第一过流点的过流点电流值为64ma，因此不会触发过流检测模块203的断电保护；若此时无第二内部电压v_det输入，第二输出电压vout为1.90v，在电压接收端vc形成的电流同样小于64ma，也不会触发过流检测模块203的断电保护。
[0093]
当受电设备102接入错误，比如接入标称12v供电的传统楼宇可视对讲设备，则该设备可以启动，在电压接收端vc形成的电流大于第一过流点电流值，第一开关管m1导通，继而导致第二开关管m2导通，过流检测模块203输出第二无效信号v_dis2，从而保证在进行高压直流供电时，比如采用48v的电压进行供电时，额定12v供电的可视对讲设备不会被烧坏。
[0094]
需要说明的是，传统的以太网受电设备是通过网线连接供电设备并受电的，尽管本发明中的受电设备102包括pd模块1012，但本发明的供电系统并不是通过网线进行供电的，而是通过两根电线进行供电的，极大地简化了现场的施工难度，降低了施工成本，并且相较于传统的以太网供电方法，本发明的供电方法输出功率更高，支持接入更多的受电设备102。因此通过上述电路，可以确保错误接入高压直流供电系统的设备不被损坏，从而进一步保证整个高压直流供电系统的安全。
[0095]
如图7所示，为本发明实施例提供的一种采集—通断集成模块的具体结构示意图，采集—通断集成模块包括电流采集模块701和通断模块204，其中，通断模块204包括控制单元2041和通断单元2042；
[0096]
控制单元2041的输入端与过流检测模块203连接，控制单元2041的控制端gate与通断单元2042的控制端连接，通断单元2042的第一端与供电端vin连接，通断单元2042的第二端与受电设备102连接；
[0097]
通断模块204中的控制单元2041，用于在接收到第二使能信号v_en2后，输出导通信号v_thmos，以控制通断单元2042导通通断单元2042的第一端a和通断单元的第二端b，以及在接收到第二无效信号v_dis2后，不输出控制信号，以使通断单元2042保持通断单元2042的第一端a和通断单元2042的第二端b之间的通路处于断开状态。
[0098]
在一种可能的实施例中，通断单元2042为背对背的驱动晶体管，具体包括第一驱动晶体管q703、第二驱动晶体管q704、开关管m702、电阻r705、电阻r706和电阻r707，其中，电阻r707的第一端与控制单元2041的控制端gate连接，电阻r707的第二端分别与电阻r706的第一端和第二驱动晶体管q704的控制端连接，电阻r706的第二端分别与第一驱动晶体管q703的控制端和开关管m702的输入端连接，开关管m702的控制端与电阻r705的第一端连
接，电阻r705的第二端接地，开关管m702的输出端与第一驱动晶体管q703的输入端连接，并作为通断单元2042的第一端a，第一驱动晶体管q703的输出端与第二驱动晶体管q704的输入端连接，第二驱动晶体管q704的输出端与受电设备102连接，并作为通断单元2042的第二端b。
[0099]
在具体实施中，通断模块204中的控制单元2041的控制端gate输出导通信号v_thmos，通断单元2042接收导通信号v_thmos，导通信号v_thmos驱动第二驱动晶体管q704导通，进一步的，通断单元2042的第一端a输入供电电压，驱动第一驱动晶体管q703导通，导通信号v_thmos驱动第一驱动晶体管导通，从而控制通断单元2042导通通断单元2042的第一端a和通断单元的第二端b之间的通路导通，另外，设置开关管m702可以防止供电端vin接反，比如防止供电端vin接地，接地端接入供电设备。
[0100]
进一步的，本发明实施例提供的通断模块204还可以包括上电单元2043和下电单元2044，其中，上电单元2043可以包括第十六电阻r16和第一电容c1，下电单元2044可以包括第四二极管d4和第十七电阻r17；第十六电阻r16的第一端与过流检测模块203连接，第十六电阻r16的第二端分别与控制单元2041的输入端和第一电容c1的第一端连接，第一电容c1的第二端接地；第四二极管d4的阳极与第十七电阻r17的第一端连接，第四二极管d4的阴极分别与第十六电阻r16的第一端和过流检测模块203连接，第十七电阻r17的第二端分别与第十六电阻r16的第二端、第一电容c1的第一端和控制单元2041的输入端连接。
[0101]
上电单元2043在系统上电时，通过第十六电阻r16和第一电容c1先进行充电，从而实现缓慢上电，下电单元2044在正常工作过程中发生短路时，通过第四二极管d4和第十七电阻r17实现快速拉低第二使能信号v_en2，从而以使控制单元2041控制通断单元2042的第一端a和通断单元2042的第二端b之间的通路断开。
[0102]
进一步的，本发明实施例提供的通断模块204还可以包括电阻r708、电阻r709、电阻r710、二极管d711、二极管d712、电容c713、电容c714、电容c715和开关n716，其中，电容c713的第一端分别与第十六电阻r16的第二端、第十七电阻r17的第二端、第一电容c1的第一端和控制单元2042的输入端连接，电容c713的第二端接地，电阻r708的第一端分别与控制单元2042的输出端vout、二极管d711的阴极和电容714的第一端连接，电阻r708的第二端分别与控制单元2042的第二端b、电阻r709的第一端、二极管d711的阳极、电容c715的第一端和二极管d712的阴极连接，电阻r709的第二端分别与控制元件2042的电感端fb和电阻r710的第一端连接，电阻r710的第二端分别与电容c715的第二端、开关n716的第二端连接并接地，二极管d712的阳极和开关n716的第一端连接。
[0103]
需要说明的是，控制单元的控制端gate的输出电压大于输出端vout的输出电压。
[0104]
在具体实施中，通过电容c714和电阻r708可以避免带电拔插时瞬间产生的火花电压对控制单元2041的冲击，另外，可以通过二极管d712泄放负相电压，进而保护控制单元2041。
[0105]
进一步的，电流采集模块701可以包括第十五电阻r15和控制单元2041；第十五电阻r15的第一端与供电端vin连接，第十五电阻r15的第二端分别与通断单元2042的第一端和控制单元2041的电流采集端sns连接；
[0106]
电流采集模块701供电端vin和受电设备102之间的通路导通的状态下，对通路上的电流进行采集，控制单元2041的电流采集端sns用于采集第十五电阻r15的第二端的电
流，当采集到的电流大于第二预设电流值时，向通断单元2042输出断开信号，以使通断单元2042断开通断单元2042的第一端a和通断单元2042的第二端b之间的通路。
[0107]
需要说明的是，上述第二预设电流值为第二过流点的电流值ilim2，控制单元2041内部设置有基准电压，第十五电阻r15为采样电阻，根据基准电压的电压值与采样电阻的阻值可以确定第二过流点的电流值，并由控制单元2041的电流采集端sns采集该电流。
[0108]
比如，控制单元2041内部设置有一个50mv的基准电压，采样电阻的阻值为0.0115ω，则第二过流点的电流值ilim2为4.35a，具体计算过程如下所示：
[0109]
ilim2＝50mv/0.0115ω＝4.35a；
[0110]
当受电设备102接入正常时，控制单元2041的输入端接收到的第二使能信号v_en2为高电平信号，控制单元2041的电流采集端sns采集到的电流值小于第二过流点电流值，控制单元2041的控制端gatek控制通断单元2042的控制端导通，通断模块204输出导通信号v_thmos，从而控制通断单元2042导通通断单元2042的第一端a和通断单元的第二端b导通。
[0111]
需要说明的是，在正常使用过程中，若受电设备102本身损坏导致供电端vin和受电设备102之间短路，受电设备102的pd模块1012会自动保护，不影响其他设备正常工作；
[0112]
当受电设备102接入异常时，控制单元2041的输入端接收到的第二无效信号v_dis2为低电平信号，通断模块204不输出导通信号v_thmos，不输出控制信号，从而使得通断单元2042的第一端a和通断单元2042的第二端b之间的通路保持断开状态。
[0113]
当受电设备102接入正常时，在正常使用过程中，若供电端vin和受电设备102之间发生短路，电流超过第二过流点电流值ilim2，则触发断路保护，通断模块204不输出导通信号v_thmos，停止输出控制信号，从而使得通断单元2042的第一端a和通断单元2042的第二端b之间的通路断开。
[0114]
需要说明的是，此时第一输出电压vadc_in接近0v，输出的第一无效信号v_dis1为低电平信号，进而输出的第二无效信号v_dis2为低电平信号。此时发生短路的线路中电流为毫安级，不存在线缆发热的风险。线路短路风险解除后，高压直流供电系统恢复正常供电。
[0115]
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种高压直流供电设备，设备的实施可以参照上述供电保护电路的实施，重复之处不再赘述。
[0116]
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种高压直流供电系统，设备的实施可以参照上述供电保护电路的实施，重复之处不再赘述。
[0117]
本发明公开的一种供电保护电路、高压直流供电设备及系统，供电保护电路包括短路检测模块、数量检测模块、过流检测模块、电流采集模块和通断模块；短路检测模块分别与供电端、数量检测模块和过流检测模块连接，数量检测模块分别与第一内部电压端和第二内部电压端连接，过流检测模块分别与第二内部电压端、受电设备的电压接收端和通断模块连接，通断模块分别与供电端和受电设备连接；电流采集模块与通断模块连接，其中，短路检测模块用于对供电端输出的供电电压进行分压，输出第一输出电压和第二输出电压；数量检测模块用于对第一内部电压进行分压，得到第一基准电压和第二基准电压，若第一输出电压大于等于第一基准电压，且小于等于第二基准电压，则输出第一使能信号，否则输出第一无效信号，其中，第一使能信号用于控制第二内部电压端输出第二内部电压，第
一内部电压是基于受电设备的最大数量预先设置的；过流检测模块用于对第二内部电压进行分压后，在电压接收端形成的电流小于第一预设电流值时，或第二输出电压在电压接收端形成的电流小于第一预设电流值时，输出第二使能信号，否则输出第二无效信号；电流采集模块用于在供电端和所述受电设备之间的通路导通的状态下，对通路上的电流进行采集，当电流采集模块采集到的电流大于第二预设电流值时，控制通断模块输出断开信号，通断模块用于基于断开信号，断开供电端和受电设备之间的通路。通过上述短路检测模块的第一输出电压大小可以检测供电端与受电设备之间是否发生短路，避免线路发热风险，同时，通过数量检测模块可以确定接入供电线路的受电设备的数量是否超过供电系统的承载上限，避免线路过载，另外，通过过流检测模块可以检测线路中是否接入错误类型的受电设备，从而避免过流风险，最后，通过通断模块可以在存在供电风险时，保持供电端和受电设备之间的通路处于断开状态。
[0118]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。