一种用电设备保护电路及保护方法与流程

本发明属于飞机配电系统控制保护领域，具体涉及一种用电设备保护电路及保护方法。

背景技术：

1、飞机配电系统功能日趋复杂，对配电装置电路的保护功能的要求也随着提升。飞机配电系统要求外部电源能够可靠而有效的将电能传输到各个用电系统和设备的输入端。因此在对配电系统进行设计时，除了实现基本的控制功能，还应该在电路发生过电压、短路等故障时及时动作，切断供电以实现保护，从而提高飞机配电系统的可靠性和稳定性。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种用电设备保护电路及保护方法，交流外部电源为机上用电设备供电时进行保护，当检测到电压或电流高于设定阈值时，切断后端输出，解决因交流外部电源异常或短路时造成的机上用电设备损坏问题。

2、技术方案：

3、一种用电设备保护电路，包括：控制单元、输出动作单元、电流检测单元、电压检测单元、后端二极管d1、d2和d3，其中，电流检测单元的输入端与供电正端连接，电流检测单元的第一输出端与输出动作单元的第一输入端连接；电流检测单元的第二输出端与控制单元的第一输入端连接；控制单元的第二输入端用于接收控制使能信号；控制单元的输出端与输出动作单元的第二输入端连接；输出动作单元的输出端与二极管d1正极连接；二极管d1负极与二极管d2正极以及交流电源的输出引脚pin_f连接；二极管d2负极与电压检测单元的第一输入端以及二极管d3负极连接；二极管d3正极与交流电源的输入引脚pin_e连接；电压检测单元的第二输入端与供电负端连接；电压检测单元的输出端与控制单元的第三输入端连接。

4、进一步地，电流检测单元包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电流采集芯片u1和比较器v1，其中，r1的第一端作为电流检测单元的输入端连接供电正端和电流采集芯片u1的正输入端；r1的第二端作为电流检测单元的第一输出端并且与电流采集芯片u1的负输入端和输出动作单元的第一输入端连接；电流采集芯片u1供电正端连接芯片供电电源vcc和r2第一端；电流采集芯片u1供电负端接地；电流采集芯片u1输出引脚连接比较器v1同相输入端；电阻r2第二端连接r3第一端和比较器v1反相输入端；电阻r3第二端接地，比较器v1供电负端接地；比较器v1供电正端连接供电电源vcc；比较器v1输出端为电流检测单元的第二输出端。

5、进一步地，电压检测单元包括，电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7和比较器v2，其中，电阻r6第一端作为电压检测单元第一输入端；电阻r6第二端连接电阻r7第一端和比较器v2的同相输入端；电阻r4第一端连接芯片供电电源vcc和比较器v2供电正端；电阻r4第二端连接电阻r5第一端和比较器v2的反相输入端；电阻r5第二端接地，比较器v2供电负端接地；比较器v2输出端为电压检测单元输出端，电阻r7第二端作为电压检测单元第二输入端用于连接供电负端。

6、进一步地，控制单元包括：电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、二极管d4、二极管d5和三极管q1，其中，电阻r8第一端作为控制单元第二输入端用于接收控制使能信号；电阻r8第二端连接电阻r9第一端、二极管d4负极、二极管d5负极以及三极管q1基极，二极管d4正极作为控制单元第一输入端、二极管d5正极作为控制单元的第三输入端；三极管q1发射极接地，电阻r9第二端接地；三极管q1集电极连接电阻r11第一端；电阻r11第二端连接电阻r10第一端，电阻r11第二端作为控制单元输出端；电阻r10第二端连接供电电源vcc。

7、进一步地，包括，输出动作单元包括：mos管q2和电阻r12，其中，mos管q2的源极作为输出动作单元第一输入端；mos管q2的栅极连接电阻r12第一端；mos管q2的漏极作为输出动作单元输出端；电阻r12第二端作为输出动作单元第二输入端。

8、进一步地，mos管q2为pmos管。

9、一种用电设备保护方法，所述方法借助于上述的用电设备保护电路执行，所述方法包括：

10、使控制使能信号为低电平，二极管d1的正极无输入，pin_e和pin_f无法接通，处于强制保护状态；

11、使控制使能信号为高电平，电路处于实时监测保护状态：在供电正端对应的电流信号大于第一阈值或者二极管d2的负极对应的电压大于第二阈值的情况下，切断二极管d1正端，二极管d1后端无输出，实现动作保护。

12、进一步地，在供电正端对应的电流大于第一阈值或者二极管d2的负极对应的电压大于第二阈值的情况下，切断二极管d1正端，二极管d1后端无输出，实现动作保护，具体包括：

13、在供电正端对应的电流信号大于第一阈值的情况下，电流检测单元输出第一电流反馈信号给控制单元；在供电正端对应的电流信号小于等于第一阈值的情况下，电流检测单元输出第二电流反馈信号给控制单元；

14、当二极管d2的负极对应的电压高于第二阈值时，电压检测单元输出第一电压反馈信号给控制单元；当二极管d2的负极对应的电压小于等于第二阈值时，电压检测单元输出第二电压反馈信号给控制单元；

15、控制单元收到第一电流反馈信号的情况下，控制单元发出第一控制信号；控制单元收到第二电流反馈信号和第一电压反馈信号的情况下，控制单元发出第一控制信号；控制单元在收到第二电流反馈信号和第二电压反馈信号的情况下，控制单元发出第二控制信号；

16、输出动作单元在收到控制单元发来的第一控制信号时，切断二极管d1正端，二极管d1后端无输出，实现动作保护。

17、有益效果：

18、本发明可实现过电压保护和过电流保护效果，控制使能信号调整为无效时所述交流外部电源处于强制保护状态，控制使能信号有效时保护电路处于工作状态，电路保护后可随故障消失自恢复。本发明实现了对机上用电设备的保护效果，提高了配电系统的安全性、可靠性。

技术特征：

1.一种用电设备保护电路，其特征在于，包括：控制单元、输出动作单元、电流检测单元、电压检测单元、后端二极管d1、d2和d3，其中，电流检测单元的输入端与供电正端连接，电流检测单元的第一输出端与输出动作单元的第一输入端连接；电流检测单元的第二输出端与控制单元的第一输入端连接；控制单元的第二输入端用于接收控制使能信号；控制单元的输出端与输出动作单元的第二输入端连接；输出动作单元的输出端与二极管d1正极连接；二极管d1负极与二极管d2正极以及交流电源的输出引脚pin_f连接；二极管d2负极与电压检测单元的第一输入端以及二极管d3负极连接；二极管d3正极与交流电源的输入引脚pin_e连接；电压检测单元的第二输入端与供电负端连接；电压检测单元的输出端与控制单元的第三输入端连接。

2.根据权利要求1所述的用电设备保护电路，其特征在于，电流检测单元包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电流采集芯片u1和比较器v1，其中，r1的第一端作为电流检测单元的输入端连接供电正端和电流采集芯片u1的正输入端；r1的第二端作为电流检测单元的第一输出端并且与电流采集芯片u1的负输入端和输出动作单元的第一输入端连接；电流采集芯片u1供电正端连接芯片供电电源vcc和r2第一端；电流采集芯片u1供电负端接地；电流采集芯片u1输出引脚连接比较器v1同相输入端；电阻r2第二端连接r3第一端和比较器v1反相输入端；电阻r3第二端接地，比较器v1供电负端接地；比较器v1供电正端连接供电电源vcc；比较器v1输出端为电流检测单元的第二输出端。

3.根据权利要求2所述的用电设备保护电路，其特征在于，电压检测单元包括，电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7和比较器v2，其中，电阻r6第一端作为电压检测单元第一输入端；电阻r6第二端连接电阻r7第一端和比较器v2的同相输入端；电阻r4第一端连接芯片供电电源vcc和比较器v2供电正端；电阻r4第二端连接电阻r5第一端和比较器v2的反相输入端；电阻r5第二端接地，比较器v2供电负端接地；比较器v2输出端为电压检测单元输出端，电阻r7第二端作为电压检测单元第二输入端用于连接供电负端。

4.根据权利要求3所述的用电设备保护电路，其特征在于，控制单元包括：电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、二极管d4、二极管d5和三极管q1，其中，电阻r8第一端作为控制单元第二输入端用于接收控制使能信号；电阻r8第二端连接电阻r9第一端、二极管d4负极、二极管d5负极以及三极管q1基极，二极管d4正极作为控制单元第一输入端、二极管d5正极作为控制单元的第三输入端；三极管q1发射极接地，电阻r9第二端接地；三极管q1集电极连接电阻r11第一端；电阻r11第二端连接电阻r10第一端，电阻r11第二端作为控制单元输出端；电阻r10第二端连接供电电源vcc。

5.根据权利要求4所述的用电设备保护电路，其特征在于，包括，输出动作单元包括：mos管q2和电阻r12，其中，mos管q2的源极作为输出动作单元第一输入端；mos管q2的栅极连接电阻r12第一端；mos管q2的漏极作为输出动作单元输出端；电阻r12第二端作为输出动作单元第二输入端。

6.根据权利要求5所述的用电设备保护电路，其特征在于，mos管q2为pmos管。

7.一种用电设备保护方法，其特征在于，所述方法借助于权利要求1-6中任一项所述的用电设备保护电路执行，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在供电正端对应电流大于第一阈值或者二极管d2的负极对应的电压大于第二阈值的情况下，切断二极管d1正端，二极管d1后端无输出，实现动作保护，具体包括：

技术总结
本发明属于飞机配电系统控制保护领域，具体涉及一种用电设备保护电路及保护方法。用电设备保护电路包括：控制单元、输出动作单元、电流检测单元、电压检测单元、后端二极管D1、D2和D3，用电设备保护电路设置在用电设备与交流外部电源之间，当检测到电压或电流高于设定阈值时，切断后端输出，解决因交流外部电源异常或短路时造成的机上用电设备损坏问题。

技术研发人员：褚彦斌,李阳阳,梁发金,胡梦雪,王凯,许文华
受保护的技术使用者：天津航空机电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1