1.本发明涉及电路领域，并且更具体地，本发明涉及一种电源隔离开关电路。
背景技术：2.继电器是一种常见的且重要的电子控制器件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中。继电器能够用较小的电流控制较大的电流输出，同时在电路中起着安全保护的作用。
3.继电器可以作为一种电源隔离开关用于电压保护。例如，如图1中的电路示意图所示出的，当电源10的电压出现较大抖动时，可能会影响所连接的负载14(例如，机器设备)的正常运行，甚至使得机器设备遭到破坏。继电器12可以在这种情况下用于电压保护，使得当电源10的电压出现较大抖动时将电源10与机器设备的连接及时断开。常见的电压保护包括过压保护和欠压保护。过压保护在电源电压(例如，电网电压)大于设定值时启动该项保护功能，而欠压保护在电源电压(例如，电网电压)小于设定值时启动该项保护功能。
4.传统的机械式继电器属于触点式继电器，驱动功耗大，寿命短，响应时间慢，安全等级低，且无法做到精准固定时间去滤除干扰和抖动信号防止误保护。
5.因此，需要设计一种新的电源隔离开关电路来克服以上缺点。
技术实现要素：6.本发明涉及一种开关电路，包括：比较器，所述比较器的输入端分别与电源以及参考电压连接；定时器，所述定时器与所述比较器的输出端连接；逻辑门，所述逻辑门的输入端与所述比较器的输出端以及所述定时器连接；开关，所述开关的第一端与所述电源连接，所述开关的第二端与负载连接，并且所述开关与所述逻辑门的输出端连接，使得所述逻辑门的输出结果能够控制所述开关的闭合与断开，从而将所述电源与所述负载电连接或者断开。
7.如上所述的开关电路，所述参考电压是欠压参考电压，所述比较器被配置用于执行欠压比较，其中，所述比较器被配置用于：将所述电源的电压与所述欠压参考电压进行比较，并且当所述电源的电压小于所述欠压参考电压时检测到所述电源的欠压状态。
8.如上所述的开关电路，所述欠压参考电压v1的范围是：电源额定电压的85％≤v1＜电源额定电压的100％。
9.如上所述的开关电路，所述参考电压是过压参考电压，所述比较器被配置用于执行过压比较，其中，所述比较器被配置用于：将所述电源的电压与所述过压参考电压进行比较；并且当所述电源的电压大于所述过压参考电压时检测到所述电源的过压状态。
10.如上所述的开关电路，所述过压参考电压v2的范围是：电源额定电压的100％＜v2≤电源额定电压的115％。
11.如上所述的开关电路，所述逻辑门为或非门，其中，所述定时器被配置用于：当从所述比较器接收到所述电源的所述欠压状态或所述过压状态时，启动定时功能；在定时期
满时，再次从所述比较器接收所述电源是否处于所述欠压状态或所述过压状态的确定；所述或非门被配置用于：当在所述定时器启动所述定时功能前和定时期满后两次都接收到所述电源的所述欠压状态或两次都接收到所述电源的所述过压状态时，控制所述开关断开，否则保持所述开关的连接。
12.如上所述的开关电路，所述开关包括继电器开关。
13.如上所述的开关电路，所述开关包括以下各项中的一项或多项：金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet、晶体三极管、单向可控硅、双向可控硅、绝缘栅型双极晶体管igbt。
14.如上所述的开关电路，所述定时器是555定时器。
15.如上所述的开关电路，所述定时器的定时时间是90微秒-110微秒。
16.与现有技术相比，根据本发明设计的这种电源隔离开关具有诸多优点，主要包括以下几个方面：
17.1.滤除外部干扰和抖动信号，实现真实状态的电压保护；
18.2.散热性好，响应时间快，安全等级高，驱动电流小；
19.3.灵活、个性化设置，应用场景广泛。
附图说明
20.为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。应当理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对本发明所要求保护范围的限制。
21.图1是现有技术中用于实现电压保护的电路示意图。
22.图2是根据本发明的一个实施例的用于实现电压保护的电源隔离开关示意图。
23.图3是根据本发明的一个实施例的基于mos管的用于实现电压保护的电源隔离开关示意图。
具体实施方式
24.下面的详细描述参照附图进行。附图以例示方式示出可实践所要求保护的主题的特定实施例。应当理解，以下具体实施例出于阐释的目的旨在对典型示例作出具体描述，但不应被理解成对本发明的限制；本领域技术人员在充分理解本发明精神主旨的前提下，可对所公开实施例作出适当的修改和调整，而不背离本发明所要求保护的主题的精神和范围。
25.在以下的详细描述中，阐述了众多具体细节以便提供对各个所描述的实施例的透彻理解。然而，对本领域的普通技术人员将显而易见的是，无需这些具体细节就可实践所描述的各种实施例。在其它实例中，并未对公知方法、程序、组件、电路以及网络进行详细描述以免不必要地模糊各实施例的各方面。除非另外定义，否则在本文中所使用的技术和科学术语应具有与本公开所属领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。
26.本技术的实施例是示例性的实现或示例。说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“各种实施例”或“其他实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、构造或特性包括在本技术的至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“实施例”、“一个实施例”、或“一些实施例”的各种出现并不一定都指代相同的实施例。来自一个实施例的元素
或方面可与另一实施例的元素或方面组合。
27.图2是根据本发明的一个实施例的用于实现电压保护的电源隔离开关电路。如图2所示，本发明的电源隔离开关电路可以包括：比较器106、定时器108、逻辑门110、开关112。
28.比较器106的两个输入端分别与电源102以及参考电压104连接。在本发明的一个实施例中，电源104可以是电网。在本发明的另一实施例中，电源104可以是蓄电池。在其他示例中，电源104也可以是其他供电电源。
29.参考电压104可以是根据电压保护类型而设定的参考电压。例如，如果想要执行欠压保护，则参考电压104可以是欠压参考电压，即参考电压104可以设置成比电源的额定电压小，从而在电源实际电压小于该设定的欠压参考电压时，可以启动电路保护。如果想要执行过压保护，则参考电压104可以是过压参考电压，即参考电压104设置成比电源的额定电压大，从而在电源实际电压大于该设定的过压参考电压时，可以启动电路保护。
30.此外，参考电压104可以是根据用户的需求进行预先确定的。例如，在一个非限制性实施例中，用户可能可以接受
±
15％内的电压波动。在这种情况下，参考电压104可以设置成在电源的额定电压的85％-115％之间。更具体地，在欠压保护中，欠压参考电压v1的范围可以是：电源的额定电压的85％≤v1＜电源的额定电压的100％；而在过压保护中，过压参考电压v2的范围可以是：电源的额定电压的100％＜v2≤电源的额定电压的115％。还可以根据实际需求考虑其他比例的电压波动范围。此外，在设定参考电压时，还可以考虑负载114的工作电压/额定电压。
31.在其他实施例中，还可以根据实际需要将参考电压104设置成比电源的额定电压大或者小一预定的电压值。
32.在本发明的电源隔离开关电路中，比较器106的输出端可以连接定时器108。比较器106的输出端和定时器108可以进一步连接到逻辑门110的输入端。开关112的一端可以与电源102连接，开关112的另一端可以与负载114连接，并且开关112可以与逻辑门110的输出端连接，使得逻辑门110的输出结果能够控制开关112的闭合与断开，从而将电源102与负载114电连接或者断开。
33.定时器108可以具有负向脉冲触发定时器的功能。在一个非限制性实施例中，定时器108可以是555定时器。可以对定时器108设置定时时间。当触发事件(例如，本技术中的由比较器106确定的过压或欠压状态)发生时，定时器108可以从比较器106接收到发生该触发事件的通知，继而从高电平翻转为低电平，并且此时定时器108触发定时功能，即，定时器108根据设置的定时时间开始定时。当定时时间满时，定时器108再次确定是否接收到该事件(例如，本技术中的由比较器106确定的过压或欠压状态)。例如，如果定时器108期满时，定时器108再次从比较器106接收到该事件(比较器106的输出电平为“低”)，则定时器108的电平为低；如果定时器108期满时，定时器108没有再次从比较器106接收到该事件(比较器106的输出电平为“高”)，则定时器108的电平为高。
34.由于比较器106的输出端和定时器108可以进一步连接到逻辑门110的输入端，因此，逻辑门110可以从比较器106接收到上述触发事件的发生(比较器106的输出电平为“低”)，并且从定时器108接收到定时时间期满时定时器108的输出结果(定时器106的输出电平为“高”或“低”)。从而根据接收到的两个结果来进一步确定对开关112要采取的动作。
35.具体地，如上所述，根据电压保护类型，比较器106可执行相应的电压比较。例如，
在欠压保护应用中，比较器106可以执行欠压比较，即比较器106确定来自电源102的电压是否比欠压参考电压104小。如果来自电源102的电压比欠压参考电压104小，则比较器106可以将比较结果输出给定时器108(此时比较器106电平为低)。当定时器108从比较器106接收到该比较结果时，定时器108可以从高电平翻转为低电平，并且此时定时器108可以触发定时功能。当定时时间期满时，定时器108再次从比较器106接收电压比较结果。如果此时接收到的结果仍然是来自电源102的电压比欠压参考电压104小，则定时器108电平仍然为低。如果此时接收到的结果是来自电源102的电压不比欠压参考电压104小，则定时器108的电平为高。并且，定时器108的高电平或低电平可以被逻辑门110接收到。
36.在本技术的一个实施例中，如上所述的定时器108的定时时间可以是90微秒-110微秒。在本技术的一个优选实施例中，定时器108的定时时间可以是100微秒。
37.逻辑门110可以从比较器106接收到欠压事件的发生(此时比较器106的电平为低)。逻辑门110还可以从定时器108接收定时器108期满时的电平结果。在本发明的优选实施例中，逻辑门110可以是或非门。当或非门从比较器106接收到的电平为低，而定时器108期满时从定时器108接收到的电平为高时，或非门的输出为低。此时，开关112不会被切断而是仍然保持连接。当或非门从比较器106和定时器108接收到的电平都为低时，或非门的输出为高。此时，开关112断开，从而使得负载114与电源102断开连接。
38.在过压保护应用中，电源隔离开关电路可以具有类似的工作机制。在执行过压保护时，比较器106可以执行过压比较，即比较器106确定来自电源102的电压是否比过压参考电压104大。如果来自电源102的电压比过压参考电压104大，则比较器106可以将比较结果输出给定时器108(此时比较器106电平为低)。当定时器108从比较器106接收到该比较结果时，定时器108可以从高电平翻转为低电平，并且此时定时器108可以触发定时功能。当定时时间期满时，定时器108再次从比较器106接收电压比较结果。如果此时接收到的比较结果仍然是来自电源102的电压比过压参考电压104大，则定时器108电平仍然为低。如果此时接收到的比较结果是来自电源102的电压不比欠压参考电压104大，则定时器108的电平为高。并且，定时器108的高电平或低电平可以被逻辑门110接收到。
39.类似地，在本技术的一个实施例中，如上所述的定时器108的定时时间可以是90微秒-110微秒。在本技术的一个优选实施例中，定时器108的定时时间可以是100微秒。
40.逻辑门110可以从比较器106接收到过压事件的发生(此时比较器106的电平为低)。逻辑门110还可以从定时器108接收定时器108期满时的电平结果。在本发明的优选实施例中，逻辑门110可以是或非门。当或非门从比较器106接收到的电平为低，而定时器108期满时从定时器108接收到的电平为高时，或非门的输出为低。此时，开关112不会被切断而是仍然保持连接。当或非门从比较器106和定时器108接收到的电平都为低时，或非门的输出为高。此时，开关112断开，从而使得负载114与电源102断开连接。
41.在一些实施例中，开关112可以是继电器开关。在进一步的实施例中，开关112可以包括以下各项中的一项或多项：金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet、晶体三极管、单向可控硅、双向可控硅、绝缘栅型双极晶体管igbt等。在本发明的一个优选实施例中，开关112可以是金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet。使用mosfet等固态继电器作为开关112具有散热性好、响应速度快、安全等级高，驱动电流小、使用寿命长等优点。
42.图3是根据本发明的一个实施例的基于mos管的用于实现电压保护的电源隔离开
关示意图。图3中的电源202、参考电压204、比较器206、定时器208、逻辑门210之间的连接与图2基本相同，在此不再赘述。作为一个具体的示例，当开关112是金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet(简称为“mos管”)212时，为了实现本发明的功能，mos管212的源极(图3中所示的s)可以连接到mos管驱动芯片216的输出源极引脚(s)，mos管212的栅极(g)可以连接到mos管驱动芯片216的输出栅极引脚(g)，mos管的漏极(d)可以连接到电源202。此外，mos管212的源极(s)可以再连接到负载214。mos管驱动芯片216的使能引脚可以连接到逻辑门210的输出，从而使得逻辑门210的输出电平值可以发送给mos管驱动芯片216，进而mos管驱动芯片216可以基于逻辑门210的输出电平值来控制mos管212的闭合和断开。如此，实现了mos管可以基于逻辑门210的输出电平在mos管驱动芯片216的控制下闭合或者断开mos管d极和s极的连接，从而实现了电源202和负载214的接通和断开。
43.此外，由于本发明在电路中使用比较器、定时器、逻辑门并进行特定电路布置，在初次检测到过压或欠压状态后，并不是马上启动过压或欠压保护，而是触发定时器进行定时，在定时期满后再一次检测过压或欠压状态是否仍然存在，只有在第二次检测中，过压或欠压状态仍然存在，才会触发过压或欠压保护。因此，本技术的技术方案使得过压或欠压保护的启动更为准确，而不会在外部干扰和抖动信号的情况下触发误保护，从而本发明能够实现真实状态的电压保护。
44.而且，本技术的过压或欠压参考电压能够根据不同的电源、负载或设备需求来进行灵活设置，从而实现了更加个性化的电压保护，且能够广泛运用与各种场景中。
45.可以理解的是，本技术的附图和实施例中主要描述了开关电路的主要部件，而非所有的部件。因此，在不背离本发明的精神和主旨的情况下，本领域技术人员可对以上具体描述的实施例作出适当修改和调整。因此，旨在使所要求保护的主题不仅限于所公开的特定示例，这些要求保护的主题也可包括落在所附权利要求书及其等效物范围内的所有实现。
技术特征：1.一种开关电路，包括：比较器，所述比较器的输入端分别与电源以及参考电压连接；定时器，所述定时器与所述比较器的输出端连接；逻辑门，所述逻辑门的输入端与所述比较器的输出端以及所述定时器连接；开关，所述开关的第一端与所述电源连接，所述开关的第二端与负载连接，并且所述开关与所述逻辑门的输出端连接，使得所述逻辑门的输出结果能够控制所述开关的闭合与断开，从而将所述电源与所述负载电连接或者断开。2.如权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述参考电压是欠压参考电压，所述比较器被配置用于执行欠压比较，其中，所述比较器被配置用于：将所述电源的电压与所述欠压参考电压进行比较，并且当所述电源的电压小于所述欠压参考电压时检测到所述电源的欠压状态。3.如权利要求2所述的开关电路，其特征在于，所述欠压参考电压v1的范围是：电源额定电压的85％≤v1＜电源额定电压的100％。4.如权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述参考电压是过压参考电压，所述比较器被配置用于执行过压比较，其中，所述比较器被配置用于：将所述电源的电压与所述过压参考电压进行比较；并且当所述电源的电压大于所述过压参考电压时检测到所述电源的过压状态。5.如权利要求4所述的开关电路，其特征在于，所述过压参考电压v2的范围是：电源额定电压的100％＜v2≤电源额定电压的115％。6.如权利要求2-5中任一项所述的开关电路，其特征在于，所述逻辑门为或非门，其中，所述定时器被配置用于：当从所述比较器接收到所述电源的所述欠压状态或所述过压状态时，启动定时功能；在定时期满时，再次从所述比较器接收所述电源是否处于所述欠压状态或所述过压状态的确定；所述或非门被配置用于：当在所述定时器启动所述定时功能前和定时期满后两次都接收到所述电源的所述欠压状态或两次都接收到所述电源的所述过压状态时，控制所述开关断开，否则保持所述开关的连接。7.如权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述开关包括继电器开关。8.如权利要求7所述的开关电路，其特征在于，所述开关包括以下各项中的一项或多项：金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet、晶体三极管、单向可控硅、双向可控硅、绝缘栅型双极晶体管igbt。9.如权利要求6所述的开关电路，其特征在于，所述定时器是555定时器。10.如权利要求6所述的开关电路，其特征在于，所述定时器的定时时间是90微秒-110微秒。
技术总结本发明涉及一种开关电路，包括：比较器，所述比较器的输入端分别与电源以及参考电压连接；定时器，所述定时器与所述比较器的输出端连接；逻辑门，所述逻辑门的输入端与所述比较器的输出端以及所述定时器连接；开关，所述开关的第一端与所述电源连接，所述开关的第二端与负载连接，并且所述开关与所述逻辑门的输出端连接，使得所述逻辑门的输出结果能够控制所述开关的闭合与断开，从而将所述电源与所述负载电连接或者断开。载电连接或者断开。载电连接或者断开。
技术研发人员：王巧琴 张大鹏 郭蟾芳
受保护的技术使用者：安波福中央电气（上海）有限公司
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2022/7/4
