清洁机器人
阅读：230发布：2020-05-13
专利汇可以提供清洁机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 公开一种清洁 机器人 ，包括电源单元、功率器件、负载以及过流保护 电路 。其中，过流保护电路包括用于产生控制 信号 的控制单元、 信号处理 单元、检测单元以及保护单元。信号处理单元连接于控制单元和功率器件之间，并可在第一状态和第二状态间进行切换；检测单元与负载相连，用于检测流经功率器件和负载的 电流 以得到 采样 电流；当采样电流小于预设电流时保护单元产生第一状态信号而 控制信号 处理单元处于第一状态；当采样电流大于预设电流时保护单元产生第二状态信号而控制信号处理单元处于第二状态。本申请能够对负载进行过流保护。，下面是清洁机器人专利的具体信息内容。
1.一种清洁机器人，包括：电源单元、功率器件以及负载；其中，所述功率器件连接于所述电源单元与所述负载之间，用于建立或者断开所述电源单元与所述负载之间的电性连接；其特征在于，所述清洁机器人还包括过流保护电路；其中，所述过流保护电路包括：
控制单元，用于产生控制信号而控制所述功率器件建立所述电源单元与所述负载之间的电性连接；
信号处理单元，连接于所述控制单元和所述功率器件之间，并可在第一状态和第二状态间进行切换；当所述信号处理单元处于第一状态时，所述功率器件建立所述电源单元与所述负载之间的电性连接；当所述信号处理单元处于第二状态时，所述功率器件断开所述电源单元与所述负载之间的电性连接；
检测单元，与所述负载相连，用于检测流经所述功率器件和所述负载的电流以得到采样电流；
保护单元，连接于所述检测单元与所述信号处理单元之间，用于接收所述采样电流并将所述采样电流与预设电流进行比较；当所述采样电流小于所述预设电流时，所述保护单元产生第一状态信号，而控制所述信号处理单元处于所述第一状态；当所述采样电流大于所述预设电流时，所述保护单元产生第二状态信号，而控制所述信号处理单元处于所述第二状态。
2.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，当所述信号处理单元处于第一状态时，所述信号处理单元对所述控制信号不做处理，而使得所述功率器件因接收到所述控制信号而建立所述电源单元与所述负载之间的电性连接；当所述信号处理单元处于第二状态时，所述信号处理单元将所述控制单元输出的控制信号进行屏蔽，所述功率器件因无法接收到所述控制信号而断开所述电源单元与所述负载之间的电性连接。
3.如权利要求1或2所述的清洁机器人，其特征在于，所述第一状态信号为低电平信号，所述第二状态信号为高电平信号；或者，所述第一状态信号为高电平信号，所述第二状态信号为低电平信号。
4.如权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述保护单元还与所述控制单元相连，并接收所述控制单元的控制；当所述保护单元发出所述第二状态信号后，所述控制单元判断过流故障是否排除，并当所述过流故障排除后发送恢复信号至所述保护单元；所述保护单元根据所述恢复信号输出所述第一状态信号而控制所述信号处理单元处于所述第一状态。
5.如权利要求1中所述的清洁机器人，其特征在于，所述过流保护电路还包括放大单元；所述放大单元连接于所述信号处理单元和所述功率器件之间，并与所述电源单元电连接，用于将所述控制信号进行放大后驱动所述功率器件。
6.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述过流保护电路还包：
所述泄放单元，分别与所述负载的两端相连，用于泄放所述负载所产生的感应电动势。
7.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述控制信号为脉宽调制信号。
8.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述信号处理单元包括第一电子开关、旁路电阻、第一限流电阻；所述第一电子开关的控制端通过所述第一限流电阻与所述保护单元相连，所述第一电子开关的第一连接端与接地端相连，所述第一电子开关的第二连接端通过所述旁路电阻与所述控制单元相连。
9.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述保护单元包括比较器、第一分压电阻、第二分压电阻、反馈电阻以及二极管；所述第一分压电阻的第一连接端与所述系统电源电连接，且第二连接端通过所述第二分压电阻电连接至接地端；所述比较器的反向输入端电连接于所述第一分压电阻与第二分压电阻之间的连接节点；所述比较器的同向输入端与所述二极管的阴极相连，且所述二极管的阳极与所述检测单元相连；所述比较器的输出端与所述信号处理单元相连；所述比较器的输出端还通过所述反馈电阻与所述比较器的同向输入端相连。
10.如权利要求9所述的清洁机器人，其特征在于，所述过流保护电路还包括第二限流电阻；所述比较器的同向输入端还通过所述第二限流电阻与所述控制单元相连。
11.如权利要求5所述的清洁机器人，其特征在于，所述放大单元包括第二电子开关、第三分压电阻、第四分压电阻以及第三限流电阻；所述第三分压电阻的第一连接端与所述电压单元电连接，且所述第三分压电阻的第二连接端通过所述第四分压电阻与所述第二电子开关相连；所述第二电子开关的控制端与所述信号处理单元相连，所述第二电子开关的第一连接端与接地端连接，所述第二电子开关的第二连接端连接于所述第三分压电阻与所述第四分压电阻之间的连接节点；所述第三限流电阻的第一连接端电连接于所述第三分压电阻和所述第四分压电阻之间的连接节点，且所述第三限流电阻的第二连接端与所述功率器件相连。
12.如权利要求11所述的清洁机器人，其特征在于，所述放大单元还包括第三电子开关和第四电子开关；所述第三电子开关的控制端连接于所述第三分压电阻和所述第四分压电阻之间的连接节点，所述第三电子开关的第一连接端与所述第四电子开关的第二连接端相连，所述第三电子开关的第二连接端通过所述第三限流电阻与所述功率器件相连；所述第四电子开关的控制端连接于所述第三分压电阻和所述第四分压电阻之间的连接节点，所述第四电子开关的第一连接端与接地端相连。
13.如权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于，所述泄放单元包括续流二极管；所述续流二极管的阴极与所述负载的第一连接端相连，且所述续流二极管的阳极与所述负载的第二连接端相连。
14.如权利要求1至13中任意一项所述的清洁机器人，其特征在于，所述负载包括以下至少一种：可充电电池、主刷电机、边刷电机、驱动轮电机、以及风机电机。
清洁机器人
技术领域
背景技术
[0002] 随着技术的发展，清洁机器人得到越来越广泛的应用。清洁机器人在运行中，由于各种不可知的因素存在，会出现功率回路(例如，充电回路、电机驱动回路等)过流、短路等故障，这种过流、短路等故障的发生会直接导致功率器件和负载的损坏，甚至造成安全事故。发明内容
[0003] 本申请实施例公开一种清洁机器人以解决上述问题。
[0004] 本申请实施例公开的清洁机器人，包括：电源单元、功率器件以及负载；其中，所述功率器件连接于所述电源单元与所述负载之间，用于建立或者断开所述电源单元与所述负载之间的电性连接；所述清洁机器人还包括过流保护电路；其中，所述过流保护电路包括：
[0006] 信号处理单元，连接于所述控制单元和所述功率器件之间，并可在第一状态和第二状态间进行切换；当所述信号处理单元处于第一状态时，所述功率器件建立所述电源单元与所述负载之间的电性连接；当所述信号处理单元处于第二状态时，所述功率器件断开所述电源单元与所述负载之间的电性连接；
[0008] 保护单元，连接于所述检测单元与所述信号处理单元之间，用于接收所述采样电流并将所述采样电流与预设电流进行比较；当所述采样电流小于所述预设电流时，所述保护单元产生第一状态信号，而控制所述信号处理单元处于所述第一状态；当所述采样电流大于所述预设电流时，所述保护单元产生第二状态信号，而控制所述信号处理单元处于所述第二状态。
[0009] 本申请实施例所公开的清洁机器人，能够对流经所述功率器件和所述负载的电流以得到采样电流；当所述采样电流大于所述预设电流时，所述保护单元产生第二状态信号，并将所述第二状态信号发送至所述信号处理单元而控制所述信号处理单元处于所述第二状态，进而将所述控制单元输出的控制信号进行屏蔽而使得所述功率器件因无法接收到所述控制信号而处于所述截止状态，从而切断了电源单元与所述负载之间的供电回路，对功率器件和负载起到了保护作用。附图说明
[0010] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
[0011] 图1为本申请一实施例中的清洁机器人的原理框图。
[0012] 图2为本申请一实施例中的清洁机器人的底部示意图。
[0013] 图3为本申请一实施例中的过流保护装置的原理框图。
[0014] 图4为本申请一实施例中的过流保护电路的原理框图。
[0015] 图5为本申请另一实施例中的过流保护电路的原理框图。
[0016] 图6为本申请一实施例中的过流保护电路的电路原理图。
具体实施方式
[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018] 当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0019] 需要说明的是，在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0020] 请参阅图1，图1为本申请一实施方式中的清洁机器人700的原理框图。所述清洁机器人700包括：电池单元710、驱动单元720、左轮721、右轮722、导向轮723、清扫单元730、处理单元740、存储单元750、障碍物检测单元760以及过流保护装置800。
[0021] 电源单元710包括充电电池、分别与充电电池连接的充电电路及充电电池的电极。充电电池的数量为一个或多个，充电电池可以为清洁机器人700提供运行所需的电能。电极可以设置在清洁机器人的机身侧面或者机身底部。电池单元710还可以包括电池参数检测组件，电池参数检测组件用于检测电池参数，例如，电压、电流、电池温度等。在清洁机器人的工作模式切换到回充模式时，清洁机器人开始寻找充电桩，并利用充电桩为清洁机器人充电。
[0022] 驱动单元720包括用于施加驱动力的电机。驱动单元720连接清扫单元730、左轮721、右轮722和导向轮723。在处理单元740的控制下，驱动单元720可以驱动清扫单元730、左轮721、右轮722和导向轮723。或者，驱动单元720包括清扫驱动子单元、左轮驱动子单元、右轮驱动子单元和导向轮驱动单元，清扫驱动子单元与清扫单元730连接，左轮驱动子单元与左轮721连接，右轮驱动子单元与右轮722连接，导向轮驱动单元与导向轮723连接。
[0023] 左轮721及右轮722(其中左轮、右轮也可以称为行进轮、驱动轮)分别以对称的方式居中地布置在清洁机器人700的机器主体的底部的相对侧。在执行清洁期间执行包括向前运动、向后运动及旋转的运动操作。导向轮723可设置在机器主体前部或者后部。
[0024] 如图2所示，清扫单元730包括：主刷731及一个或者多个边刷732。主刷安装在清洁机器人700的机体底部。可选地，主刷731是以滚轮型相对于接触面转动的鼓形转刷。边刷732安装在清洁机器人的底面的前端的左右边缘部分。即，边刷732被大致安装在多个行进轮的前方。边刷732用于清扫主刷731不能清扫的清扫区域。而且，边刷732不仅可以原地旋转，而且可以被安装为向清洁机器人700的外部突出，以使得可以扩大清洁机器人700清扫的区域。
[0025] 障碍物检测单元760用于对清洁机器人700的周侧环境进行检测，从而发现障碍物、墙面、台阶和用于对清洁机器人进行充电的充电桩等环境物体。障碍物检测单元760还用于向控制模块提供清洁机器人700的各种位置信息和运动状态信息。障碍物检测单元760可包括悬崖传感器、超声传感器、红外传感器、磁力计、三轴加速度计、陀螺仪、里程计、LDS、超声波传感器、摄像头、霍尔传感器等。本实施例对障碍物检测单元760的个数及所在位置不作限定。
[0026] 处理单元740设置在清洁机器人的机体内的电路板上，可以根据障碍物检测单元760反馈的周围环境物体的信息和预设的定位算法，绘制清洁机器人所处环境的即时地图。
处理单元740还可以根据悬崖传感器、超声传感器、红外传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等装置反馈的距离信息和速度信息综合判断清洁机器人当前所处的工作状态。处理单元740可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。
处理单元740还可以根据悬崖传感器、超声传感器、红外传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等装置反馈的距离信息和速度信息综合判断清洁机器人当前所处的工作状态。处理单元740可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。
[0027] 存储单元750用于存储指令和数据，所述数据包括但不限于：地图数据、控制清洁机器人700操作时产生的临时数据，如清洁机器人700的位置数据、速度数据等等。处理单元740可以读取存储单元750中存储的指令执行相应的功能。存储单元160可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)和非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)。非易失性存储器可以包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)，固态硬盘(Solid State Drives，SSD)，硅磁盘驱动器(Silicon disk drive，SDD)，只读存储器(Read-Only Memory，ROM)，只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)，磁带，软盘，光数据存储设备等。
[0029] 在一实施例中，一个过流保护装置100对应一个负载400，这样多个负载400之间不会相互影响。例如一个过流保护装置A1用于对边刷电机进行过流保护，一个过流保护装置A2用于对主刷电机进行过流保护，当边刷发生过流保护时，主刷仍然可以工作。在其他实施例中，也可以一个过流保护装置800对应多个负载。
[0030] 可以理解的是，在一个或者多个实施例中，清洁机器人700还可以包括输入输出单元、位置测量单元、无线通信单元、显示单元等。
[0031] 如图2所示，清洁机器人700的底部设置有左轮721、右轮722，导向轮723、清扫单元730、电池单元710。清扫单元730包括主刷731和边刷732。用封盖将电池单元710中的充电电池封装在在清洁机器人10的内部，防止其掉落。充电电池的电极711和电极712中的一个为正极，另一个为负极。
[0032] 需要说明的是，清洁机器人700中的各单元或组件之间的连接关系不限于图1所示的连接关系。例如，处理单元740与其他单元或组件之间可以通过总线连接。
[0033] 需要说明的是，清洁机器人700还可以包括其他单元或组件，或者，仅包括上述部分单元或组件，本实施例对此不作限定，仅以上述清洁机器人为例进行说明。
[0034] 请再参阅图3，其为本申请一实施例中的过流保护装置800的原理框图。如图3所示，所述过流保护装置800包括过流保护电路100、电源单元200、功率器件300以及负载400。其中，所述功率器件300连接于所述电源单元200与所述负载400之间，用于建立或者断开所述电源单元200与所述负载400之间的电性连接。当所述功率器件300处于导通状态时，所述功率器件300建立所述电源单元200与所述负载400之间的电性连接，此时，所述电源单元
200用于为所述负载400提供工作电压而使得所述负载400正常工作；当所述功率器件300处于截止状态时，所述功率器件300断开所述电源单元200与所述负载400之间的电性连接，此时，所述电源单元200停止为所述负载400提供工作电压而使得所述负载停止工作。其中，所述功率器件300的导通状态也称闭合状态；所述功率器件300的截止状态也称断开状态。
200用于为所述负载400提供工作电压而使得所述负载400正常工作；当所述功率器件300处于截止状态时，所述功率器件300断开所述电源单元200与所述负载400之间的电性连接，此时，所述电源单元200停止为所述负载400提供工作电压而使得所述负载停止工作。其中，所述功率器件300的导通状态也称闭合状态；所述功率器件300的截止状态也称断开状态。
[0035] 其中，将所述电源单元200、所述功率器件300及所述负载400所组成的回路称为功率回路。
[0036] 其中，所述电源单元200可以为清洁机器人700的系统电源，其可以由电池单元710提供，也可以由电源适配器经过电压转换后提供。所述功率器件300包括但不限于继电器、晶闸管、双极性晶体管、场效应晶体管及绝缘栅双极型晶体管等功率电子器件。
[0037] 所述过流保护电路100分别与所述负载400和所述功率器件300相连。所述过流保护电路100用于检测流经所述功率器件300和所述负载400的电流，并当流经所述功率器件300和所述负载400的电流大于预设电流时控制所述功率器件300断开所述电源单元200与所述负载400之间的电性连接，从而对所述功率器件300和所述负载400起到保护作用。
[0038] 请一并参阅图4，所述过流保护电路100包括控制单元10、信号处理单元20、检测单元30以及保护单元40。所述控制单元10用于产生控制信号而控制所述功率器件300建立所述电源单元200与所述负载400之间的电性连接，而使得所述电源单元200将输出电压通过所述功率器件300输出至所述负载400。
[0039] 其中，所述控制单元10可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。所述控制单元10可包括多个信号采集端口、通信端口、多个控制端口等，以根据不同的控制需求来对相应的电子器件或电路结构进行相应的控制。
[0040] 可以理解，所述控制单元10也可以与所述处理单元740集成于一体，即所述处理单元740可以实现控制单元10所需要执行的功能。例如，所述处理单元740和所述控制单元10可以为独立的两个芯片，也可以整合为一个芯片。
[0041] 所述信号处理单元20连接于所述控制单元10和所述功率器件300之间，并可在第一状态和第二状态间进行切换。当所述信号处理单元20处于第一状态时，所述信号处理单元20对所述控制单元10输出的控制信号不做处理而使得所述控制信号直接对所述功率器件300进行控制；当所述信号处理单元20处于第二状态时，所述信号处理单元20将所述控制单元10输出的控制信号进行屏蔽而使得所述功率器件300断开所述电源单元200与所述负载400之间的电性连接。可以理解，所述屏蔽是指控制信号不能传递至所述功率器件300。其实现方式可以是切断控制信号的传播路径，也可以通过使能引脚的控制将控制信号无效或者将控制信号旁路到地均可，在此不做限定。
[0042] 所述检测单元30连接于所述功率器件300与所述负载400的回路中以检测流经所述功率器件300和所述负载400的电流以得到采样电流。
[0043] 所述保护单元40连接于所述检测单元30与所述信号处理单元20之间，用于接收所述采样电流并将所述采样电流与预设电流进行比较；当所述采样电流小于所述预设电流时，所述保护单元40产生第一状态信号，并将所述第一状态信号发送至所述信号处理单元20而控制所述信号处理单元20处于所述第一状态；当所述采样电流大于所述预设电流时，所述保护单元40产生第二状态信号，并将所述第二状态信号发送至所述信号处理单元20而控制所述信号处理单元20处于所述第二状态。
[0044] 其中，当所述采样电流与所述预设电流相等时，所述保护单元40维持第一状态信号还是维持第二状态信号可以根据具体的电路设计情况而定，在此不做限定。例如，当所述采样电流与所述预设电流相等时，所述保护单元40可维持上一状态信号，若上一状态信号是第一状态信号，则所述保护单元40维持输出第一状态信号，若上一状态信号是第二状态信号，则所述保护单元40维持输出第二状态信号。
[0045] 在本实施方式中，所述第一状态信号为低电平信号，所述第二状态信号为高电平信号。在其他实施方式中，也可以所述第一状态信号为高电平信号，而所述第二状态信号为低电平信号。
[0046] 其中，所述预设电流为所述负载400处于正常工作的最大电流，若流经负载400的电流超过该预设电流，则表明功率回路出现故障。因此，预设电流可以根据负载400的类型不同而进行调整，在此不做限定。
[0047] 本申请所提供的清洁机器人800、过流保护装置800及所述过流保护电路100，能够对流经所述功率器件300和所述负载400的电流以得到采样电流；当所述采样电流大于所述预设电流时，所述保护单元40产生第二状态信号，并将所述第二状态信号发送至所述信号处理单元20而控制所述信号处理单元20处于所述第二状态，进而将所述控制单元10输出的控制信号进行屏蔽而使得所述功率器件300因无法接收到所述控制信号而处于所述截止状态，从而切断了电源单元200与所述负载400之间的供电回路，对功率器件300和负载400起到了保护作用。
[0048] 本申请提供的过流保护装置800，具有较好的通用性，尤其可适用于清洁机器人700的多个功率回路。具体地，可以将各个过流保护电路100中的过流阈值高于控制单元10中的软件的过流保护阈值；正常情况下，软件过流保护在时间上先于电路保护；非正常情况如负载400故障突发、软件来不及反应、软件卡死、跑飞等情况下，过流保护电路100会启动。
[0049] 需要说明的是，当存在多个过流保护装置800时，多个过流保护装置800中的控制单元10可以共用，例如，通过一个MCU的多个引脚来分别输出相应的控制信号。
[0050] 当功率器件300处于截止状态后，流经负载400的电流将快速降低到预设电流以下，但导致过流的故障可能并没有排除，如果此时保护单元40根据采样电流小于预设电流的结果来输出第一控制信号而控制所述信号处理单元20处于所述第一状态，会再次控制所述功率器件300处于导通状态，即所述控制单元10输出的控制信号会直接控制所述功率器件300在此处于导通状态，若过流的故障没有消除，当功率器件300处于导通状态后，功率回路又会出现过流状态，这样周而复始的过程就使整个功率回路发生振荡，对负载400和功率器件300都是很不利的。因此，在一些实施方式中，所述保护单元40还与所述控制单元10相连，并接收所述控制单元10的控制。当所述保护单元40发出所述第二状态信号后，所述控制单元10判断过流故障是否排除，例如，控制单元10可以根据第二状态信号发生的频率、过流的幅度、功率器件300及负载400的温度等因素来判断发故障是否排除，并当所述过流故障排除后发送恢复信号至所述保护单元40。所述保护单元40根据所述恢复信号输出所述第一状态信号而控制所述信号处理单元20处于第一状态，进而使得所述控制信号再次控制所述功率器件300处于导通状态，从而提高了过流保护的可靠性。其中，所述恢复信号为低电平信号。
[0051] 进一步地，所述保护单元40还将所述第一状态信号和所述第二状态信号发送至所述控制单元10，所述控制单元10依据所述第一状态信号和所述第二状态信号判断所述功率回路是否发生过流；当控制单元10读取到所述第二状态信号时，所述控制单元10判定所述功率回路发生过流，并检测所述功率回路的故障，直至当所述过流故障排除后发送所述恢复信号至所述保护单元40，如此，控制单元10根据保护单元40的第二状态信号判定功率回路发生过流，并检测过流故障，可以提高故障检测及排除的效率。
[0052] 请再参阅图5，其为所述过流保护电路100的另一实施方式的原理框图。当功率器件300的为较大功率的器件且需要大电压及大电流才能驱动其处于导通状态或者截止状态时，为了提高所述控制信号的驱动能力以满足所述功率器件300所需的驱动电压和驱动电流，在一些实施方式中，所述过流保护电路100还包括放大单元50。所述放大单元50连接于所述信号处理单元20和所述功率器件300之间，并与所述电源单元200电连接，用于将所述控制信号进行放大后驱动所述功率器件300，从而提高了所述控制信号对所述功率器件300的驱动能力以及驱动速度，提高了过流保护电路100的通用性。其中，驱动所述功率器件300包括驱动功率器件300处于导通状态和/或包括驱动功率器件300处于截止状态。
[0053] 在一些实施方式中，当功率器件300从导通状态切换为截止状态时，若负载400为感性负载，会产生反向感应电动势，因此，为了避免负载400产生过高的反向感应电动势而对负载400进行保护，所述过流保护电路100还包括泄放单元60。所述泄放单元60分别与所述负载400的两端相连，用于与所述负载400形成泄放回路以对所述负载400产生的感应电动势进行泄放。
[0054] 在一些实施方式中，为了控制所述功率回路的电流，所述控制单元10产生的控制信号为脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号，进而可以通过调节所述脉宽调制信号的占空比来来调节功率器件300导通时间和截止时间。例如，当脉宽调制信号的占空比较小时，功率器件300的导通时间较短，负载400接收到的电压就较低，因此，功率回路中的电流较小；反之，当脉宽调制信号的占空比较大时，功率器件300的导通时间较长，负载400接收到的电压就较搞，因此，功率回路中的电流较大。其中，所述脉宽调制信号由第一电平和第二电平交替组成并以周期循环。在本实施方式中，第一电平为高电平，第二电平为低电平。
[0055] 在其他实施方式中，所述控制信号可以为持续的高电平或低电平信号，在此不做限定。
[0056] 需要说明是，当控制单元10输出的控制信号为PWM信号时，如果发生过流，可以先将控制信号的占空比降低到一个安全阈值之下，然后进行故障排查，在这个安全阈值对应的控制信号作用下，即使是短暂的过流也可以确保负载400和功率器件300安全和不被损坏。当故障排除后，可以缓慢的增加控制信号的占空比使负载400中的电流缓慢增大。还还可以控制单元10发出恢复信号后根据实时的监测负载400的电流而动态调节控制信号的占空比，使电流在安全的区间内以一定的规律重新启动，比如恒流启动。
[0057] 请再参阅图6，其为本申请一实施方式中的过流保护装置800的电路原理图。如图6所示，所述功率器件300包括功率开关Q31。所述功率开关Q31的控制端1与所述放大单元50相连，所述功率开关Q31的第一连接端2与所述电源单元200相连，所述功率开关Q31的第二连接端3与所述负载的第一连接端1相连。在本实施方式中，所述功率开关Q31为MOS场效应管，所述功率开关Q31的控制端1、第一连接端2及第二连接端3分别对应MOS场效应管的栅极、源极和漏极。
[0058] 所述信号处理单元20包括第一电子开关Q1、旁路电阻R1、第一限流电阻R2以及第一电阻R3。所述第一电子开关Q1的控制端1通过所述第一限流电阻R2与所述保护单元40相连，所述第一电子开关Q1的第一连接端2与接地端相连，所述第一电子开关Q1的第二连接端3通过所述旁路电阻R1与所述控制单元10相连。可以理解，在其他实施方式中，所述第一电阻R3还可以省略，具体地，可以依据设计情况而定。
[0059] 在本实施方式中，所述第一电子开关Q1为三极管，所述第一电子开关Q1的控制端1、第一连接端2、以及第二连接端3分别对应三极管的基极、发射极和集电极。
[0060] 所述检测单元30包括采样电阻R4。所述采样电阻R4的第一连接端1与所述负载400的第二连接端2相连，且所述采样电阻R4的第二连接端2与接地端相连。其中，所述采样电阻R4用于对流经所述负载400的电流进行采样，并转换为电压信号。在其他实施方式中，所述检测单元30还可以为电流互感器、霍尔传感器等可将电流信号转换为电压信号的装置。
[0061] 所述保护单元40包括比较器U1、第一分压电阻R5、第二分压电阻R6、反馈电阻R7、第二电流电阻R8以及二极管D1。其中，所述第一分压电阻R5与所述第二分压电阻R6串联于系统电源VCC与地之间，即第一分压电阻R5的第一连接端1与所述系统电源VCC电连接，且第二连接端2通过所述第二分压电阻R6电连接至接地端。所述比较器U1的反向输入端2电连接于所述第一分压电阻R5与第二分压电阻R6之间的连接节点，进而使得所述第二分压电阻R6的电压为所述比较器U1的参考电压；所述比较器U1的同向输入端3与所述二极管D1的阴极相连，且所述二极管D1的阳极与所述检测单元30(采样电阻R4的第一连接端1)相连；所述比较器U1的输出端1与所述信号处理单元20(第一限流电阻R2的第二连接端2)相连。所述比较器U1的输出端1还通过所述反馈电阻R7与所述比较器U1的同向输入端3相连。
[0062] 此外，所述比较器U1的同向输入端3还通过所述第二电流电阻R8与所述控制单元10相连以将比较器U1输出的状态信号传递至所述控制单元10，如此，所述控制单元10控制器可以读取过流状态信号确定功率回路的工作状态。
[0063] 在一些实施方式中，为了对系统电源VCC的输出的电压以及采样电压进行滤波，所述保护单元40还包括第一滤波电容C1、第二滤波电容C2以及滤波电阻R9。所述第一滤波电容C1的第一连接端1与所述第二分压电阻R6的第一连接端1相连，且所述第一滤波电容C1的第二连接端2与所述接地端相连，即所述第一滤波电容C1与所述第二分压电阻R6为并联关系。所述第二滤波电容C2的第一连接端1与所述比较器U1的同向输入端3相连，且所述第二滤波电容C2的第二连接端2与所述接地端相连。所述滤波电阻R9的第一连接端1与所述比较器U1的同向输入端3相连，且所述滤波电阻R9的第二连接端2与所述二极管D1的阴极相连，即所述比较器U1的同向输入端3通过所述滤波电阻R9与所述二极管D1的阴极相连。
[0064] 需要说明的是，所述系统电源VCC的电压和所述电源单元200的电压可以相同也可以不同。此外，在一些实施方式中，所述检测单元30和所述保护单元40之间还可以加入比例放大单元以对检测单元30所检测到的电流信号进行放大以供保护单元40所使用。所述比较器U1的同相输入端和反相输入端所连接的信号还可以更换。
[0065] 所述放大单元50包括第二电子开关Q2、第三分压电阻R10和第四分压电阻R11、第三限流电阻R12以及第二电阻R13。所述第三分压电阻R10和第四分压电阻R11串联于所述电压单元200与所述第二电子开关Q2之间，即所述第三分压电阻R10的第一连接端1与所述电压单元200电连接，且所述第三分压电阻R10的第二连接端2通过所述第四分压电阻R11与所述第二电子开关Q2相连。所述第二电子开关Q2的控制端1与所述信号处理单元20(旁路电阻R1的第二连接端2)相连，所述第二电子开关Q2的第一连接端2与接地端连接，所述第二电子开关Q2的第二连接端3连接于所述第三分压电阻R10与所述第四分压电阻R11之间的连接节点。所述第三限流电阻R12的第一连接端1电连接于所述第三分压电阻R10和所述第四分压电阻R11之间的连接节点，且所述第三限流电阻R12的第二连接端2与所述功率开关Q31的控制端1相连。所述第二电阻R13的第一连接端1与所述第二电子开关Q2的控制端1相连，且所述第二电阻R13的第二连接端2与所述第二电子开关Q2的第一连接端1相连。
[0066] 在本实施方式中，所述第二电子开关Q2为三极管，所述第二电子开关Q2的控制端1、第一连接端2和第二连接端3分别对应三极管的基极、发射极和集电极。在其他实施方式中，所述第二电阻R13还可以省略。
[0067] 在一些实施方式中，为了提高对所述功率器件300的驱动速度，所述放大单元50还包括第三电子开关Q3和第四电子开关Q4。所述第三电子开关Q3的控制端1连接于所述第三分压电阻R10和所述第四分压电阻R11之间的连接节点，所述第三电子开关Q3的第一连接端2与所述第四电子开关Q4的第二连接端3相连，所述第三电子开关Q3的第二连接端3与所述第三限流电阻R12的第一连接端1相连。所述第四电子开关Q4的控制端1连接于所述第三分压电阻R10和所述第四分压电阻R11之间的连接节点，所述第四电子开关Q4的第一连接端2与接地端相连。
[0068] 在本实施方式中，所述第三电子开关Q3和所述第四电子开关Q4均为三极管，所述第三电子开关Q3的控制端1、第一连接端2及第二连接端3分别对应三极管的基极、发射极和集电极。所述第四电子开关Q4的控制端1、第一连接端2及第二连接端3分别对应三极管的基极、发射极和集电极。
[0069] 所述泄放单元60包括续流二极管D2。所述续流二极管D2的阴极与所述负载400的第一连接端1相连，且所述续流二极管D2的阳极与所述负载400的第二连接端2相连。
[0070] 需要说明的是，所述第一电子开关Q1、所述第二电子开关Q2、所述第三电子开关Q3及所述第四电子开关Q4还可以是MOS场效应管、BJT管或者IGBT管，在此不做限定。
[0071] 本申请所公开的过流保护电路100，由于检测单元30、保护单元40、信号处理单元20都是由硬件电路实现，保护动作不经过控制单元10的处理和运算，完全由电路完成，没有控制器指令周期延时和死机的可能，可以保证保护动作的快速性和可靠性。
[0072] 下面参考图6对所述过流保护装置800的工作原理进行说明。其中，预设电流所对应的电压为第二分压电阻R6的电压，即可以通过对第一分压电阻R5和第二分压电阻R6的阻值的设定来调整预设电流的大小。所述采样电阻R4的第一连接端1上的电压与负载400中的电流成正比，即比例系数为采样电阻R4的阻值。
[0073] 当功率回路处于正常工作状态时，比较器U1的同向输出端3上的电平小于比较器U1的反向输出端2上的电平，即，采样电阻R4第一连接端1上的电压小于第二分压电阻R6的第一连接端1上的电压，此时，比较器U1的输出端1会输出低电平信号(第一状态信号)，使得所述第一电子开关Q1处于截止状态，即信号处理单元20处于第一状态，所述控制单元10输出的控制信号会正常传递到第二电子开关Q2，而控制第二电子开关Q2及第四电子开关Q4处于导通状态，且所述第三电子开关Q3处于截止状态，从而使得功率开关Q31的控制端1处于低电平状态而处于导通状态，所述电源单元200输出的电压可以通过所述功率开关Q31传递至所述负载400而使得所述负载400正常工作。
[0074] 当负载400中电流的增大时，采样电阻R4的第一连接端1的电压升高，当采样电阻R4的第一连接端1的电压升高到超过第二分压电阻R6的第一连接端1上的电压，即比较器U1的同向输出端3上的电平大于比较器U1的反向输出端2上的电平时，比较器U1的输出端1会输出高电平信号(第二状态信号)，此时，使得所述第一电子开关Q1处于导通状态，即信号处理单元20处于第二状态，所述控制单元10输出的控制信号被所述旁路电阻R1旁路到接地端，即控制信号被旁路屏蔽，因此，第二电子开关Q2及第四电子开关Q4处于截止状态，且所述第三电子开关Q3处于导通状态，从而使得功率开关Q31的控制端1处于高电平状态而截止，从而切断了负载400中的电流。如果负载400为感性，则当功率开关Q31截止时，负载400产生的反向电动势可以通过续流二极管D2泄放，即负载400可通过续流二极管D2继续放电，从而避免形成过高的反向感应电动势。
[0075] 因为负载400中的电流下降，采样电阻R4的一连接端1上的电压会降低，但由于二级管D1的单向导通性，比较器U1的同向输入端3上的电压不会被拉低，且由反馈电阻R7形成的正反馈通道的存在，使得比较器U1的输出端1上的高电平连接到比较器U1的同向输入端3上，这个电压仍然高于第二分压电阻R6上的电压，因此，比较器U1的输出端1上仍然输出高电平，进而使得功率开关Q31持续处于截止状态，从而保持切断负载400中的电流，避免其不经控制的再次打开后又发生过流。
[0076] 进一步地，控制单元10连接所述第二电流电阻R8的引脚可以配置为输入状态，用以实时监测比较器U1的输出端1的状态信号，如果读取到高电平就可以判定功率回路中发生了过流；也可以配置为输出状态，当判断可以重新给负载400供电时(故障清除时)可以输出低电平，进而将比较器U1的同向输入端3上的电压拉低，当低于第二分压电阻R6的电压时，比较器U1的输出端1输出低电平，重新使得第一电子开关Q1截止，此时控制单元10输出的控制信号又可以正常传递到第二电子开关Q2，进而使得所述功率开关Q33处于导通状态，而使得所述负载可以正常工作。
[0077] 以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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