一种监测负载电气连接回路的电路及直流电源系统的制作方法

1.本实用新型属于电源系统技术领域，具体涉及一种监测负载电气连接回路的电路及直流电源系统。


背景技术：

2.通常直流电源系统均设计有各种异常保护电路，以监控负载运行系统是否符合直流电源提供的各种(如电流，电压等)指标，确保负载在安全指标的条件下，正常运行。当直流电源放电发生故障(如过温、过流、欠压等)时，电源管理系统立即作出响应，比如通过作用一开关，及时断开外部负载与电源连接的电路回路，从而保护电源不被永久性损坏。可见，现有技术的直流电源系统具备及时保护功能，并及时切断负载开关，可确保负载在电源提供的安全指标下安全运行。
3.但是，现有技术的直流电源系统不具备负载监测功能，在不具备负载监测功能的电源系统中，系统执行保护操作后，并不能判断负载的连接情况，从而执行下一步操作，需要人为干预，如对电源系统断电后重启，如通过定时方式恢复系统至重新放电状态。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种监测负载电气连接回路的电路及直流电源系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种监测负载电气连接回路的电路，包括负载连接回路电路、mcu负载电平监测使能电路和mcu负载电平监测电路，其中，
6.所述负载连接回路电路，用于提供负载电压信号；
7.所述mcu负载电平监测使能电路，用于根据mcu负载电平监测使能信号生成所述mcu负载电平监测电路是否启用对应的控制信号；
8.所述mcu负载电平监测电路，用于根据所述控制信号和所述负载电压信号生成所述负载连接回路电路中负载是否接入回路对应的mcu负载电平监测信号，并将所述mcu负载电平监测信号输出至外部控制器。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述负载连接回路电路包括负载r0、直流电源dc、开关s，其中，
10.所述负载r0的一端与所述mcu负载电平监测电路、所述开关s的一端连接，所述负载r0的另一端与所述直流电源dc的正极连接，所述直流电源dc的负极、所述开关s的另一端接地gnd。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述mcu负载电平监测使能电路包括晶体管q1、电阻r1、电阻r2，其中，
12.所述电阻r1的一端与所述mcu负载电平监测使能信号的输入端连接，所述电阻r1的另一端与所述电阻r2的一端、所述晶体管q1的栅极连接，所述电阻r2的另一端、所述晶体管q1的源极接地gnd，所述晶体管q1的漏极与所述mcu负载电平监测电路连接。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述mcu负载电平监测电路包括电阻r3～电阻r11、比较器u、晶体管q2、稳压管z，其中，
14.所述电阻r3的一端与所述mcu负载电平监测信号的输出端连接，所述电阻r3的另一端与所述比较器u的输出端连接，所述比较器u的正相输入端与所述电阻r4的一端、所述电阻r5的一端连接，所述比较器u的反向输入端与所述电阻r6的一端、所述电阻r7的一端、所述mcu负载电平监测使能电路连接，所述电阻r7的另一端与所述晶体管q2的源极连接，所述晶体管q2的漏极与所述电阻r10的一端连接，所述晶体管q2的栅极与所述电阻r9的一端连接，所述电阻r9的另一端与所述电阻r8的一端、所述电阻r11的一端、所述稳压管z的负极连接，所述电阻r5的另一端、所述电阻r10的另一端连接mcu电压源，所述电阻r4的另一端、所述电阻r6的另一端、所述电阻r8的另一端、所述稳压管z的正极均接地gnd，所述电阻r11的另一端与所述负载连接回路电路连接。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述直流电源dc为电池、电池组或直流稳压电源。
16.在本实用新型的一个实施例中，所述开关s为开关mos管或继电器。
17.在本实用新型的一个实施例中，所述外部控制器包括mcu控制器或dsp控制器或者其他类型的控制器。
18.第二方面，本实用新型实施例提供了一种直流电源系统，所述直流电源系统包括上述任一所述的监测负载电气连接回路的电路。
19.本实用新型的有益效果：
20.本实用新型提出的监测负载电气连接回路的电路，引入了mcu负载电平监测电路，根据当前检测的故障状态按需来启动mcu负载电平监测电路判断负载是否接入负载连接回路电路，并生成mcu负载电平监测信号，具体地：监测负载电气连接回路的电路包括负载连接回路电路、mcu负载电平监测使能电路和mcu负载电平监测电路，其中，负载连接回路电路，用于提供负载电压信号；mcu负载电平监测使能电路，用于根据mcu负载电平监测使能信号生成mcu负载电平监测电路是否启用对应的控制信号；mcu负载电平监测电路，用于根据控制信号和负载电压信号生成负载连接回路电路中负载是否接入回路对应的mcu负载电平监测信号，并将mcu负载电平监测信号输出至外部控制器。可见，在具备这样负载监测功能的直流电源系统中，系统执行保护操作后，通过判断负载在负载连接回路电路的接入情况，不需要人为干预，系统可以自动清除故障状态，即通过使能mcu负载电平监测电路对负载连接回路电路中负载进行移除与否的监测，若负载移除之后则外部控制器根据mcu负载电平监测信号将系统自动恢复至系统重新上电时的状态，从而确保负载在系统提供的安全指标下安全运行。
21.以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例提供的一种监测负载电气连接回路的电路的结构示意图；
23.图2是本实用新型实施例提供的监测负载电气连接回路的电路的具体电路示意图。
24.附图标记说明：
25.10-负载连接回路电路；20-mcu负载电平监测使能电路；30-mcu负载电平监测电路。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
27.为了减少人为干预，实现直流电源系统的自动保护，请参见图1，本实用新型实施例提供了一种监测负载电气连接回路的电路，包括负载连接回路电路10、mcu负载电平监测使能电路20和mcu负载电平监测电路30，其中，
28.负载连接回路电路10，用于提供负载电压信号；
29.mcu负载电平监测使能电路20，用于根据mcu负载电平监测使能信号生成mcu负载电平监测电路30是否启用对应的控制信号；
30.mcu负载电平监测电路30，用于根据控制信号和负载电压信号生成负载连接回路电路10中负载是否接入回路对应的mcu负载电平监测信号，并将mcu负载电平监测信号输出至外部控制器。
31.本实用新型实施例中，对于外部电路正常运行时，即未检测到任何故障，负载连接回路电路10中开关s闭合，输入mcu负载电平监测使能电路20的mcu负载电平监测使能信号为高电平控制信号，表示无需启动mcu负载电平监测电路30，系统正常运行即可。
32.当外部电路发生故障时，负载连接回路电路10中开关s断开，输入mcu负载电平监测使能电路20的mcu负载电平监测使能信号为低电平控制信号，表示需要启动mcu负载电平监测电路30对负载连接回路电路10中负载是否接入回路进行监测；启动mcu负载电平监测电路30后，即控制信号为低电平，mcu负载电平监测电路30实时检测负载电压信号，根据检测的负载电压信号判断负载是否接入负载连接回路电路10，并输出对应的mcu负载电平监测信号。当输出的mcu负载电平监测信号为低电平时，表示负载连接回路电路10中负载正常接入回路；当输出的mcu负载电平监测信号为高电平时，表示负载连接回路电路10中负载并未接入回路，即负载被移除，此时mcu负载电平监测电路30将输出的mcu负载电平监测信号反馈于外部控制器，比如微控制单元(micro controller unit，简称mcu)，mcu控制器根据接收的mcu负载电平监测信号进行下一步操作，比如通过该mcu负载电平监测信号将系统自动恢复为重新上电时的状态。
33.这里，外部电路还可以为dsp或其他类型的控制器，并不局限于是mcu控制器，只要可以根据mcu负载电平监测信号实现系统自动恢复为重新上电时状态的控制器电路均可以。
34.接下来，对图1所示电路的每一部分进行详细的介绍。
35.本实用新型实施例提供了一种可选方案，如图2所示，负载连接回路电路10包括负载r0、直流电源dc、开关s，其中，负载r0的一端与mcu负载电平监测电路30、开关s的一端连接，负载r0的另一端与直流电源dc的正极连接，直流电源dc的负极、开关s的另一端接地gnd。当系统执行保护操作后，开关s为断开状态，负载r0并未接入负载连接回路电路10中，即负载r0被移除；系统正常运行时，开关s为闭合状态，负载r0正常接入负载连接回路电路10中。
36.本实用新型实施例直流电源dc可以为电池、电池组或由交流市电转变而来的直流稳压电源；开关s可以为大功率开关mos管或继电器，但不局限于开关mos管或继电器，只要起到开关作用的电路均可以。
37.本实用新型实施例提供了一种可选方案，如图2所示，mcu负载电平监测使能电路20包括晶体管q1、电阻r1、电阻r2，其中，电阻r1的一端与mcu负载电平监测使能信号的输入端连接，电阻r1的另一端与电阻r2的一端、晶体管q1的栅极连接，电阻r2的另一端、晶体管q1的源极接地gnd，晶体管q1的漏极与mcu负载电平监测电路30连接。
38.优选地，电阻r1的阻值为1k欧姆、电阻r2的阻值为2k欧姆、晶体管q1为开关n型mos管。
39.本实用新型实施例提供了一种可选方案，如图2所示，mcu负载电平监测电路30包括电阻r3～电阻r11、比较器u、晶体管q2、稳压管z，其中，电阻r3的一端与mcu负载电平监测信号的输出端连接，电阻r3的另一端与比较器u的输出端连接，比较器u的正相输入端与电阻r4的一端、电阻r5的一端连接，比较器u的反向输入端与电阻r6的一端、电阻r7的一端、mcu负载电平监测使能电路20中晶体管q1的漏极连接，电阻r7的另一端与晶体管q2的源极连接，晶体管q2的漏极与电阻r10的一端连接，晶体管q2的栅极与电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端与电阻r8的一端、电阻r11的一端、稳压管z的负极连接，电阻r5的另一端、电阻r10的另一端连接mcu电压源，电阻r4的另一端、电阻r6的另一端、电阻r8的另一端、稳压管z的正极均接地gnd，电阻r11的另一端与负载连接回路电路10中负载r0的一端连接。
40.优选地，电阻r3的阻值为1k欧姆、电阻r4的阻值为1k欧姆、电阻r5的阻值为1k欧姆、电阻r6的阻值为1m欧姆、电阻r7的阻值为1k欧姆、电阻r8的阻值为1m欧姆、电阻r9的阻值为1k欧姆、电阻r10的阻值为1k欧姆、电阻r11的阻值为2m欧姆；晶体管q2为开关n型mos管；mcu电压源为3.3v；稳压管z为mm3z5v6t1g。
41.基于图2所示的具体电路，当外部电路未发生故障时，mcu负载电平监测使能信号的输入端输入的mcu负载电平监测使能信号为高电平时，晶体管q1导通，比较器u的反相输入端强行接地gnd，比较器u的正向输入端为mcu电源3.3v通过电阻r4和电阻r5的分压，使得比较器u的正向输入端电压大于比较器u的反相输入端电压，此时mcu负载电平监测电路30输出的mcu负载电平监测信号为低电平，表明不需要考虑负载r0是否正常接入负载连接回路电路10中，此时可不考虑负载r0的真实电压信号load-，整个系统正常运行；
42.当外部电路发生故障时，电源管理系统切断开关s，mcu负载电平监测使能信号的输入端输入的mcu负载电平监测使能信号为低电平时，晶体管q1截止，负载电压信号load-通过电阻r11、电阻r8和稳压管z构成一条在回路，在电阻r9端产生电压，使得晶体管q2导通，此时mcu3.3v、电阻r10、电阻r7和电阻r6形成回路，形成比较器u的反向输入端的电压，比较器u的正向输入端为mcu电源3.3v通过电阻r4和电阻r5的分压，使得比较器u的正向输入端电压小于比较器u的反相输入端电压，此时mcu负载电平监测电路30输出的mcu负载电平监测信号为低电平，表明负载r0依然接入负载连接回路电路10中，可反映负载r0的真实电压信号load-情况，即负载r0未被移除，此时需要等待，并提示报错，系统无法回到上电初的状态，用户需要关机重启，或移除r0负载复位；
43.当外部电路发生故障时，电源管理系统切断开关s，若移除了负载r0，则电阻r11通过电阻r8和gnd连接，使得晶体管q2截止，此时比较器u的反向输入端通过电阻r6和gnd连
接，使得比较器u的正向输入端电压大于比较器u的反向输入端电压，此时mcu负载电平监测电路30输出的mcu负载电平监测信号为高电平，表明负载r0并未接入负载连接回路电路10中，即负载r0被移除，此时需要将该mcu负载电平监测信号反馈于外部控制器，外部控制器根据接收的mcu负载电平监测信号将系统自动恢复至重新上电时的状态，比如直流电源系统恢复至待机放电状态可重新连接负载r0放电，比如电池恢复至默认状态，可随时充电，从而确保负载r0在系统提供的安全指标下安全运行。
44.综上所述，本实用新型实施例提出的监测负载电气连接回路的电路，引入了mcu负载电平监测电路30，根据当前检测的故障状态按需来启动mcu负载电平监测电路30判断负载r0是否接入负载连接回路电路10，并生成mcu负载电平监测信号，具体地：监测负载电气连接回路的电路包括负载连接回路电路10、mcu负载电平监测使能电路20和mcu负载电平监测电路30，其中，负载连接回路电路10，用于提供负载电压信号；mcu负载电平监测使能电路20，用于根据mcu负载电平监测使能信号生成mcu负载电平监测电路30是否启用对应的控制信号；mcu负载电平监测电路30，用于根据控制信号和电压信号生成负载连接回路电路10中负载是否接入回路对应的mcu负载电平监测信号，并将mcu负载电平监测信号输出至外部控制器。可见，在具备这样负载监测功能的直流电源系统中，系统执行保护操作后，通过判断负载r0在负载连接回路电路10的接入情况，不需要人为干预，系统可以自动清除故障状态，即通过使能mcu负载电平监测电路30对负载连接回路电路10中负载r0进行移除与否的监测，若负载r0移除之后则外部控制器根据mcu负载电平监测信号将系统自动恢复至系统重新上电时的状态，从而确保负载r0在系统提供的安全指标下安全运行。
45.基于上述同一发明思路，本实用新型实施例还提供了一种直流电源系统，该直流电源系统包括上述所述的任一的监测负载电气连接回路的电路。由于这里涉及的监测负载电气连接回路其基本相近于上述监测负载电气连接回路实施例，所以并未展开说明，相关之处参见上述监测负载电气连接回路实施例的说明即可。
46.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.尽管在此结合各实施例对本实用新型进行了描述，然而，在实施所要求保护的本实用新型过程中，本领域技术人员通过查看说明书及其附图，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在说明书中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的实施例中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
48.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种监测负载电气连接回路的电路，其特征在于，包括负载连接回路电路(10)、mcu负载电平监测使能电路(20)和mcu负载电平监测电路(30)，其中，所述负载连接回路电路(10)，用于提供负载电压信号；所述mcu负载电平监测使能电路(20)，用于根据mcu负载电平监测使能信号生成所述mcu负载电平监测电路(30)是否启用对应的控制信号；所述mcu负载电平监测电路(30)，用于根据所述控制信号和所述负载电压信号生成所述负载连接回路电路(10)中负载是否接入回路对应的mcu负载电平监测信号，并将所述mcu负载电平监测信号输出至外部控制器。2.根据权利要求1所述的监测负载电气连接回路的电路，其特征在于，所述负载连接回路电路(10)包括负载r0、直流电源dc、开关s，其中，所述负载r0的一端与所述mcu负载电平监测电路(30)、所述开关s的一端连接，所述负载r0的另一端与所述直流电源dc的正极连接，所述直流电源dc的负极、所述开关s的另一端接地gnd。3.根据权利要求1所述的监测负载电气连接回路的电路，其特征在于，所述mcu负载电平监测使能电路(20)包括晶体管q1、电阻r1、电阻r2，其中，所述电阻r1的一端与所述mcu负载电平监测使能信号的输入端连接，所述电阻r1的另一端与所述电阻r2的一端、所述晶体管q1的栅极连接，所述电阻r2的另一端、所述晶体管q1的源极接地gnd，所述晶体管q1的漏极与所述mcu负载电平监测电路(30)连接。4.根据权利要求1所述的监测负载电气连接回路的电路，其特征在于，所述mcu负载电平监测电路(30)包括电阻r3～电阻r11、比较器u、晶体管q2、稳压管z，其中，所述电阻r3的一端与所述mcu负载电平监测信号的输出端连接，所述电阻r3的另一端与所述比较器u的输出端连接，所述比较器u的正相输入端与所述电阻r4的一端、所述电阻r5的一端连接，所述比较器u的反向输入端与所述电阻r6的一端、所述电阻r7的一端、所述mcu负载电平监测使能电路(20)连接，所述电阻r7的另一端与所述晶体管q2的源极连接，所述晶体管q2的漏极与所述电阻r10的一端连接，所述晶体管q2的栅极与所述电阻r9的一端连接，所述电阻r9的另一端与所述电阻r8的一端、所述电阻r11的一端、所述稳压管z的负极连接，所述电阻r5的另一端、所述电阻r10的另一端连接mcu电压源，所述电阻r4的另一端、所述电阻r6的另一端、所述电阻r8的另一端、所述稳压管z的正极均接地gnd，所述电阻r11的另一端与所述负载连接回路电路(10)连接。5.根据权利要求2所述的监测负载电气连接回路的电路，其特征在于，所述直流电源dc为电池、电池组或直流稳压电源。6.根据权利要求2所述的监测负载电气连接回路的电路，其特征在于，所述开关s为开关mos管或继电器。7.根据权利要求1所述的监测负载电气连接回路的电路，其特征在于，所述外部控制器包括mcu控制器或dsp控制器或者其他类型的控制器。8.一种直流电源系统，其特征在于，所述直流电源系统包括权利要求1～7任一所述的监测负载电气连接回路的电路。

技术总结
本实用新型公开了一种监测负载电气连接回路的电路及直流电源系统，电路包括：负载连接回路电路用于提供负载电压信号；MCU负载电平监测使能电路用于根据MCU负载电平监测使能信号生成MCU负载电平监测电路是否启用的控制信号；MCU负载电平监测电路，用于根据控制信号和负载电压信号生成负载是否接入对应的MCU负载电平监测信号，并将MCU负载电平监测信号输出至外部控制器。本实用新型在系统执行保护操作后，通过判断负载连接情况，不需要人为干预，系统可以自动清除故障状态，并使能MCU负载电平监测电路对负载连接回路电路中负载进行移除监测，待负载移除后自动恢复至系统重新上电时状态，确保负载在电源提供的安全指标下运行。行。行。


技术研发人员：董志成 代云飞 孟云 仇存杰 崔文杰 宋海龙 陈肖 陈启航
受保护的技术使用者：华富（江苏）锂电新技术有限公司
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/9/26