一种保护调节电路的制作方法

1.本技术涉及电路保护技术领域，具体而言，涉及一种保护调节电路。


背景技术：

2.设置在家用电器中的应用电路，应用电路中的电源通常以恒定的功率输出，负载会按照自己所需要的功率向电源索取功率，通常的设计中负载的最大工作功率会小于配置的电源功率。但是负载经常会随着用户的使用条件而发生变化。正常工况下的绝大多数的变化都是在设计者的考虑范围之内，但还是会产生因使用环境的突然改变或者用户的不正确操作导致负载发生超出设计规范之外的变化，从而使负载产生超出额定的电流需求，导致超出配置电源的输出能力而损坏电源或负载设备。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供了一种保护调节电路，以降低电器损坏的概率。
4.本技术实施例提供了一种保护调节电路，所述电路包括：电源电路、电流调节单元、功率驱动电路、负载电路、负载工作电流反馈电路；所述电源电路，用于将市电转换为多种设定幅值的直流电压，所述电源电路包括多个直流电压输出端，所述电源电路通过直流电压输出端分别为所述电流调节单元、所述功率驱动电路中的电子器件和负载工作电流反馈电路中的电子器件供电，其中，对于每个直流电压输出端，该直流电压输出端输出的电压与连接该直流电压输出端的电子器件的工作电压相适配；所述功率驱动电路，用于向所述负载电路输出电能，所述功率驱动电路输出的电能对应的电流的大小是所述电源电路输出的电流经过所述功率驱动电路调节后得到的；所述负载电路，用于在所述功率驱动电路输入的电流的作用下，所述负载电路中的负载执行相应的功能；所述负载工作电流反馈电路，用于对所述负载电路中的负载的工作电流进行采样，得到用于表示所述负载电路中的负载的工作电流的采样电流；所述电流调节单元，用于当所述采样电流高于额定值时，向所述功率驱动电路输出用于降低所述负载的工作电流的调节电信号，所述额定值为所述负载的最大工作电流。
5.可选地，所述电流调节单元为单片机，所述单片机的电源输入端与所述直流电压输出端中的第一直流电压输出端电连接，所述第一直流电压输出端输出的电压与所述单片机工作电压相适配，所述单片机的pwm信号输出引脚与所述功率驱动电路电连接，所述单片机的adc引脚与所述负载工作电流反馈电路电连接，所述单片机的接地引脚接地。
6.可选地，所述功率驱动电路包括：限流电阻、n型三极管、上拉电阻、第一电容、场效应管驱动电路、场效应管；所述n型三极管的基极通过所述限流电阻与所述单片机的pwm信号输出引脚电连接，所述限流电阻用于将所述调节电信号的电流大小限制在所述基极的工作电流范围之
内，所述n型三极管的集电极通过所述上拉电阻与所述直流电压输出端中的第二直流电压输出端电连接，所述n型三极管的发射极接地；所述场效应管驱动电路的驱动信号输入端与所述集电极电连接，所述场效应管驱动电路的使能端接地，所述直流电压输出端中的第三直流电压输出端通过所述第一电容接地，所述第一电容用于稳定所述场效应管驱动电路的工作电压，所述场效应管驱动电路的电源输入端与所述直流电压输出端中的第四直流电压输出端电连接，所述场效应管驱动电路的驱动信号输出端与所述场效应管的驱动信号输入端电连接，所述场效应管的电源输入端与所述第四直流电压输出端电连接，所述场效应管的输出端用于向所述负载电路输出电能；所述上拉电阻用于使所述场效应管驱动电路获得预设的电压上升时间，以及用于对所述第二直流电压输出端输出的电流的大小进行限制；所述第三直流电压输出端输出的电压与所述场效应管驱动电路的工作电压相适配；所述第四直流电压输出端输出的电压与所述场效应管驱动电路的工作电压相适配，所述场效应管驱动电路的工作电压和场效应管的工作电压相适配。
7.可选地，所述负载电路包括第二电容和所述负载，所述第二电容和所述负载为并联结构，所述负载的输入端与所述场效应管的输出端电连接，所述负载的输出端用于向所述负载工作电流反馈电路输出所述工作电流。
8.可选地，所述负载工作电流反馈电路包括：功率采样电阻、第三电容、电压跟随放大器、第一跟随放大器匹配电阻、第二跟随放大器匹配电阻、第一分压保护电路匹配电阻、第二分压保护电路匹配电阻、第四电容；所述电压跟随放大器的信号输入端与所述负载的输出端电连接，所述电压跟随放大器的信号输入端通过所述功率采样电阻接地，所述电压跟随放大器的电源输入端与所述第四直流电压输出端电连接，所述电压跟随放大器的电源输入端通过所述第三电容接地，所述电压跟随放大器的信号输出端与所述第一跟随放大器匹配电阻的第一端电连接，所述电压跟随放大器的放大比例调节端与所述第一跟随放大器匹配电阻的第二端电连接，所述第二跟随放大器匹配电阻的第一端与所述第一跟随放大器匹配电阻的第二端电连接，所述第一分压保护电路匹配电阻的第一端与所述第一跟随放大器匹配电阻的第一端电连接，所述第一分压保护电路匹配电阻的第二端与所述第二分压保护电路匹配电阻的第一端电连接，所述第二分压保护电路匹配电阻的第二端和所述第二跟随放大器匹配电阻的第二端均接地，所述第四电容的第一端与所述第一分压保护电路匹配电阻的第一端电连接，所述第四电容的第二端接地，所述电压跟随放大器的接地端接地；所述第四电容的第一端与所述单片机的adc引脚电连接。
9.可选地，所述功率采样电阻为耐受功率高于预设功率、过流能力高于预设电流、且阻值精度在百分之一以上的电阻。
10.可选地，所述功率采样电阻为水泥电阻。
11.可选地，所述电路应用于能够对功率进行调节的家用电器中。
12.可选地，所述电路应用于加湿电器、加热电器、制冷电器、吹风电器、照明电器。
13.可选地，所述电路应用于加湿器中。
14.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本技术中的电路结构是一种闭环控制电路，在电流调节单元获得的用于表示负载的工作电流的采样电流后，在确定出采样电流高于额定值时，向功率驱动电路输出用于降低负载的工作电流的调节电信号，从而使功率驱动电路降低向负载电路输出的电能，进而降低流经负载的电流，避免负载长时间工作在过流的环境下，从而有利于降低电器损坏的概率。
15.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
17.图1为本技术实施例提供的一种保护调节电路的结构示意图；图2为本技术实施例提供的另一种保护调节电路的结构示意图；图3为本技术实施例提供的另一种保护调节电路的结构示意图；图4为本技术实施例提供的另一种保护调节电路的结构示意图；图5为本技术实施例提供的另一种保护调节电路的结构示意图。
具体实施方式
18.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.需要提前说明的是，以加湿器为例，传统的加湿器设备有各种类型的雾化方式，包括但不限于常见的诸如超声波式、加热沸腾蒸发式、主动气流蒸发式等等方式的加湿器设备，以超声波式的加湿器为例，发出超声波的部分为加湿器的负载部分，关于具体的负载，需要根据实际的电器来进行确定，在此不再一一赘述。
20.需要提前说明的是，下列图1-图5中，用于表示电连接的两条线的相交点处的实体黑点表示两条线连通，没有实体黑点的相交处表示两条线不连通。
21.以下是对本技术的详细说明。
22.图1为本技术实施例提供的一种保护调节电路的结构示意图，如图1所示，该电路包括：电源电路101、电流调节单元102、功率驱动电路103、负载电路104、负载工作电流反馈电路105；所述电源电路101，用于将市电转换为多种设定幅值的直流电压，所述电源电路
modulation，脉宽调制技术）信号输出引脚与所述功率驱动电路103电连接，所述单片机1021的adc（analog-to-digital converter模拟数字转换器）引脚（单片机1021中的采样输入引脚）与所述负载工作电流反馈电路105电连接，所述单片机1021的接地引脚接地。
26.需要说明的是，关于单片机1021的具体型号可以根据实际需要进行设定，在此不做具体限定。
27.在一个可行的实施方案中，图3为本技术实施例提供的另一种保护调节电路的结构示意图，如图3所示，所述功率驱动电路103包括：限流电阻1031、n型三极管1032、上拉电阻1033、第一电容1034、场效应管驱动电路1035、场效应管1036；所述n型三极管1032的基极通过所述限流电阻1031与所述单片机1021的pwm信号输出引脚电连接，所述限流电阻1031用于将所述调节电信号的电流大小限制在所述基极的工作电流范围之内，所述n型三极管1032的集电极通过所述上拉电阻1033与所述直流电压输出端中的第二直流电压输出端电连接，所述n型三极管1032的发射极接地；所述场效应管驱动电路1035的驱动信号输入端与所述集电极电连接，所述场效应管驱动电路1035的使能端接地，所述直流电压输出端中的第三直流电压输出端通过所述第一电容1034接地，所述第一电容1034用于稳定所述场效应管驱动电路的工作电压，所述场效应管驱动电路1035的电源输入端与所述直流电压输出端中的第四直流电压输出端电连接，所述场效应管驱动电路1035的驱动信号输出端与所述场效应管1036的驱动信号输入端电连接，所述场效应管1036的电源输入端与所述第四直流电压输出端电连接，所述场效应管1036的输出端用于向所述负载电路104输出电能；所述上拉电阻1033用于使所述场效应管驱动电路1035获得预设的电压上升时间，以及用于对所述第二直流电压输出端输出的电流的大小进行限制；所述第三直流电压输出端输出的电压与所述场效应管驱动电路1035的工作电压相适配；所述第四直流电压输出端输出的电压与所述场效应管驱动电路1035的工作电压相适配，所述场效应管驱动电路1035的工作电压和场效应管1036的工作电压相适配。
28.具体的，如图3所示，限流电阻1031用于限制流经n型三极管1032的基极电流，由于场效应管驱动电路1035要求的电压较高，n型三极管1032用于驱动场效应管驱动电路1035工作，上拉电阻1033用于提高提供给场效应管驱动电路1035的驱动电压，第一电容1034用于吸收低频干扰，稳定场效应管驱动电路1035的输出电压，场效应管驱动电路1035用于驱动场效应管1036，场效应管1036用于控制电源电路101输出到负载电路104的电流。
29.在一个可行的实施方案中，图4为本技术实施例提供的另一种保护调节电路的结构示意图，如图4所示，所述负载电路104包括第二电容1041和所述负载1042，所述第二电容1041和所述负载1042为并联结构，所述负载1042的输入端与所述场效应管1036的输出端电连接，所述负载1042的输出端用于向所述负载工作电流反馈电路105输出所述工作电流。
30.具体的，如图4所示，第二电容1041用于吸收负载1042可能产生的脉冲电流。
31.在一个可行的实施方案中，图5为本技术实施例提供的另一种保护调节电路的结构示意图，如图5所示，所述负载工作电流反馈电路105包括：功率采样电阻1051、第三电容1052、电压跟随放大器1053、第一跟随放大器匹配电阻1054、第二跟随放大器匹配电阻1055、第一分压保护电路匹配电阻1056、第二分压保护电路匹配电阻1057、第四电容1058；
所述电压跟随放大器1053的信号输入端与所述负载1042的输出端电连接，所述电压跟随放大器1053的信号输入端通过所述功率采样电阻1051接地，所述电压跟随放大器1053的电源输入端与所述第四直流电压输出端电连接，所述电压跟随放大器1053的电源输入端通过所述第三电容1052接地，所述电压跟随放大器1053的信号输出端与所述第一跟随放大器匹配电阻1054的第一端电连接，所述电压跟随放大器1053的放大比例调节端与所述第一跟随放大器匹配电阻1054的第二端电连接，所述第二跟随放大器匹配电阻1055的第一端与所述第一跟随放大器匹配电阻1054的第二端电连接，所述第一分压保护电路匹配电阻1056的第一端与所述第一跟随放大器匹配电阻1054的第一端电连接，所述第一分压保护电路匹配电阻1056的第二端与所述第二分压保护电路匹配电阻1057的第一端电连接，所述第二分压保护电路匹配电阻1057的第二端和所述第二跟随放大器匹配电阻1055的第二端均接地，所述第四电容1058的第一端与所述第一分压保护电路匹配电阻1056的第一端电连接，所述第四电容1058的第二端接地，所述电压跟随放大器1053的接地端接地；所述第四电容1058的第一端与所述单片机1021的adc引脚电连接。
32.具体的，功率采样电阻1051用于对负载1042的电流进行采样，转化为较弱的电压信号，以了解负载1042的实时电流，同时还可以用于瞬时的负载短路保护，第三电容1052用于吸收高频干扰，稳定电压跟随放大器1053的输入电压，电压跟随放大器1053，从功率采样电阻1051获取较弱的电流信号，转换成驱动能力较强的电压信号，同时作为单片机1021和负载电路104的第一级隔离保护，第一跟随放大器匹配电阻1054和第二跟随放大器匹配电阻1055均用于匹配放大输入的电压信号，第一分压保护电路匹配电阻1056和第二分压保护电路匹配电阻1057构成串联分压电路，用于对电压跟随放大器1053输出的电压信号进行分压降幅的，同时作为单片机1021和负载电路104的第二级隔离保护，第四电容1058用于对采样电路获取到的电压进行平滑处理，减小单片机1021获取到的电压信号波动，其中采样电路是由功率采样电阻1051、第三电容1052、电压跟随放大器1053、第一跟随放大器匹配电阻1054、第二跟随放大器匹配电阻1055构成的。
33.需要说明的是，负载工作电流反馈电路105中的所有接地均为等电位接地。
34.图5所示的电路的工作原理如下：图5所示的电路通过电源电路101进行供电，负载电路104由场效应管1036控制功率，场效应管1036由单片机1021通过场效应管驱动电路1035间接控制，通过脉宽调制输出控制来控制电源电路101给到负载电路104的功率。
35.反馈回路通过功率采样电阻1051、第三电容1052、电压跟随放大器1053、第一跟随放大器匹配电阻1054、第二跟随放大器匹配电阻1055以及单片机1021构成，负载电路104的电流信号通过功率采样电阻1051采样后转换为较弱的电压信号输入到电压跟随放大器1053中，电压跟随放大器1053对采样到的信号进行整理和跟随放大(有必要时)，将信号输出到第一分压保护电路匹配电阻1056、第二分压保护电路匹配电阻1057，因为电压跟随放大器1053工作电压往往高于单片机1021的adc引脚所能承受的电压值，故此处使用第一分压保护电路匹配电阻1056、第二分压保护电路匹配电阻1057构成的分压保护电路对电压跟随放大器1053过来的信号进行分压调制，通过第四电容1058平滑输出电压后送入单片机1021进行处理。
36.单片机1021通过对反馈回路对获取到的电压信号进行处理，通过预设的程序或用
户主动干预，再通过工作回路来调节和控制负载获得的功率，从而形成闭环回路。
37.短路保护，在负载1042短路的瞬间，场效应管1036仍然处于导通状态，负载1042处于短路状态相当于导线，电源电路101通过场效应管1036对功率采样电阻1051供电，功率采样电阻1051采用的是高功率的水泥电阻，可以在短路瞬间消耗掉负载无法消耗掉的能量，下一时刻，采样电路反馈回单片机1021的短路信号引发单片机1021短路保护控制，单片机1021通过场效应管驱动电路1035控制场效应管1036及时关断功率驱动电路103，切断功率流经功率采样电阻1051，从而达到对负载1042的短路保护过程。
38.在一个可行的实施方案中，如图5所示，所述功率采样电阻为耐受功率高于预设功率、过流能力高于预设电流、且阻值精度在百分之一以上的电阻。
39.在一个可行的实施方案中，如图5所示，所述功率采样电阻1051为水泥电阻。
40.在一个可行的实施方案中，如图5所示的电路应用于能够对功率进行调节的家用电器中。
41.在一个可行的实施方案中，如图5所示的电路应用于加湿电器、加热电器、制冷电器、吹风电器、照明电器。
42.在一个可行的实施方案中，如图5所示的电路应用于加湿器中。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。