全文摘要
本实用新型公开了一种负载驱动异常保护电路和洗衣机，涉及电器控制领域，其中负载驱动异常保护电路包括第一开关、第二开关和控制器，所述第一开关和所述第二开关串联在负载驱动电路中，每个开关并联有一个开关状态检测电路，用于检测开关的闭合或断开；所述控制器发出第一控制信号用于控制第一开关的闭合或断开，或发出第二控制信号用于控制第二开关的闭合或断开；所述控制器根据第一检测信号和第一控制信号，及第二检测信号和第二控制信号，控制所述第一开关或第二开关断开。本实用新型在负载驱动电路接入串联的双开关，并设置开关状态检测电路对双开关的通断进行监测和故障预判，当出现故障时，及时关断负载驱动电路，解决电器在日常使用中因控制开关异常产生安全隐患。
主设计要求
1.一种负载驱动异常保护电路，其特征在于：包括第一开关、第二开关和控制器，所述第一开关和所述第二开关串联在负载驱动电路中，所述第一开关并联有第一检测电路，所述第二开关并联有第二检测电路，所述第一检测电路检测第一开关两端的电压差，并输出第一检测信号，所述第二检测电路检测第二开关两端的电压差，并输出第二检测信号；所述控制器接收所述第一检测信号和第二检测信号；所述控制器发出第一控制信号用于控制第一开关的闭合或断开，或发出第二控制信号用于控制第二开关的闭合或断开；所述控制器根据第一检测信号和第一控制信号，及第二检测信号和第二控制信号，控制所述第一开关或第二开关断开。
设计方案
1.一种负载驱动异常保护电路，其特征在于：包括第一开关、第二开关和控制器，所述第一开关和所述第二开关串联在负载驱动电路中，所述第一开关并联有第一检测电路，所述第二开关并联有第二检测电路，所述第一检测电路检测第一开关两端的电压差，并输出第一检测信号，所述第二检测电路检测第二开关两端的电压差，并输出第二检测信号；
所述控制器接收所述第一检测信号和第二检测信号；
所述控制器发出第一控制信号用于控制第一开关的闭合或断开，或发出第二控制信号用于控制第二开关的闭合或断开；
所述控制器根据第一检测信号和第一控制信号，及第二检测信号和第二控制信号，控制所述第一开关或第二开关断开。
2.如权利要求1所述的负载驱动异常保护电路，其特征在于：所述第一开关有多个，多个所述第一开关均和所述第二开关串联后接入相应的负载驱动电路。
3.如权利要求1所述的负载驱动异常保护电路，其特征在于：所述检测电路包括光耦，所述光耦包括发光器和受光器，所述光耦的发光器和电阻串联后并联于控制开关两端，所述光耦的受光器的输出端输出检测信号。
4.如权利要求1-3任一项所述的负载驱动异常保护电路，其特征在于：所述负载为交流负载。
5.如权利要求4所述的负载驱动异常保护电路，其特征在于：所述第一开关和第二开关是继电器或可控硅。
6.如权利要求1-3任一项所述的负载驱动异常保护电路，其特征在于：所述负载为直流负载。
7.如权利要求6所述的负载驱动异常保护电路，其特征在于：所述第一开关和第二开关是继电器或半导体开关管。
8.如权利要求1-3任一项所述的负载驱动异常保护电路，其特征在于：所述控制器为单片机。
9.一种洗衣机，其特征在于：所述洗衣机包括有如权利要求1-8任一所述的负载驱动异常保护电路。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电器控制领域，尤其涉及一种负载驱动异常保护电路和洗衣机。
背景技术
目前家用电器的功能部件(如电机、加热器)的驱动电路因控制电路损坏或异常无法及时停止或异常工作时，会引起电器过热、反复工作浪费能源、烧废起火等安全隐患。为防止电器过热等问题，目前大部分家电电器功能部件保护大都采用温度开关、温度保护管，在过流关断或熔断电路，使电器工作停止。这些保护元件都为被动保护器件，无法进行自检和故障预判，不能及时做出发出警示。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种负载驱动异常保护电路，提供双开关控制保护，能直接对负载驱动电路中的工作状态进行监测和故障预判，解决电器在日常使用中因电子器件异常产生安全隐患。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种负载驱动异常保护电路，包括第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关串联在负载驱动电路中，所述第一开关并联有第一检测电路，所述第二开关并联有第二检测电路，所述第一检测电路检测第一开关两端的电压差，并输出第一检测信号，所述第二检测电路检测第二开关两端的电压差，并输出第二检测信号；
所述控制器接收所述第一检测信号，并形成第一开关状态信息；所述控制器接收第一检测信号，并形成第二开关状态信息；
所述控制器发出第一控制信号用于控制第一开关的闭合或断开，并形成第一控制信息；所述控制发出第二控制信号用于控制第二开关的闭合或断开，并形成第二控制信息；
所述控制器比较第一状态信息和第一控制信息，及第二状态信息和第二控制信息，当第一状态信息和第一控制信息的含义不一致时，所述控制器控制所述第二开关断开；当第二状态信息和第二控制信息的含义不一致时，所述控制器控制所述第一开关断开。
进一步的，所述检测电路包括光耦，所述光耦包括发光器和受光器，所述光耦的发光器和电阻串联后并联于控制开关两端，所述光耦的受光器的输出端输出检测信号。
进一步的，所述第一开关有多个，多个所述第一开关均和所述第二开关串联后接入相应的负载驱动电路。
进一步的，所述负载为交流负载。
进一步的，所述电控开关是继电器或可控硅。
进一步的，所述负载为直流负载。
进一步的，所述电控开关是继电器或半导体开关管。
进一步的，所述控制器为单片机。
本实用新型还提供一种洗衣机，应用如上所述的负载驱动异常保护电路。
本实用新型的有益效果：
(1)所述控制开关均并联有检测电路，可在线比较当前控制开关状态是否与控制器设置的相符；
(2)每个负载接受双开关控制，当其中一个开关出现异常时，可及时检测并通过另一开关断开负载驱动；
(3)本电路可支持多种控制开关，具有广泛的适应性，适合安全要求高的应用，特别适合电机控制、发热丝控制等大功率应用；
(4)本电路可应用于交流负载驱动电路，也可应用于直流负载驱动电路；
本实用新型的负载驱动异常保护电路在负载驱动电路接入串联的双开关，并设置开关状态检测电路对双开关的通断进行监测和故障预判，当出现故障时，及时关断负载驱动电路，解决电器在日常使用中因控制开关异常产生安全隐患。
附图说明
图1是本实用新型的负载驱动异常保护电路的原理框图。
图2是本实用新型的多路负载驱动异常保护电路的多路负载驱动部分示意图。
图3是本实用新型的具体实施例的洗衣机的负载驱动异常保护电路的电路图一。
图4是本实用新型的具体实施例的洗衣机的负载驱动异常保护电路的电路图二。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1所示，本实用新型的负载驱动异常保护电路的原理框图，包括第一开关K1和第二开关K2，第一开关K1和第二开关K2串联在负载LOAD驱动主电路中，第一开关K1并联有第一检测电路1，第二开关K2有第二检测电路2，第一检测电路1检测第一开关K1两端的电压差，并输出第一检测信号TP1，第二检测电路2检测第二开关2两端的电压差，并输出第二检测信号TP2；
控制器MCU输出第一控制信号CTRL1控制第一开关K1的闭合或断开，并形成第一控制信息S_CTRL1；控制器MCU输出第二控制信号CTRL2控制第二开关K2的闭合或断开，CTRL1并形成第二控制信息S_CTRL2，
控制器MCU接收第一检测信号TP1和第二检测信号TP2，并形成第一状态信息S_TP1和第二状态信息S_TP2。当第一控制信息S_CTRL1和第一状态信息S_TP1的含义不一致时，第一开关K1异常或损坏；同样，当第二控制信息S_CTRL2和第二状态信息S_TP2不一致时，第二开关K2异常或损坏。各状态信息的含义包括闭合和断开。
在本实施例中，第一检测电路1和第二检测电路2均采用光耦电路，以第一检测电路1举例说明，第一检测电路包括光耦U1，光耦U1内部包括发光器和受光器，第一光耦U1的第一输入端和第二输入端分别连接到发光器的两端，其中第一输入端和第二输入端分别通过电阻R1、电阻R2连接到第一开关K1的两端，形成检测旁路；第一光耦U1的第一输出端和第二输出端分别连接到受光器的两端，其中第一输出端通过电阻R5上拉到控制电源VDD，并输出第一检测信号TP1给控制器MCU，第二输出端接地。
当第一开关K1处于闭合状态时，第一开关K1两端的电压为0或接近为0，小于光耦U1的发光器的导通电压，发光器不发光。
当第一开关K1处于断开状态时，电流通过光耦U1的输入端，当第一开关K1两端作用于光耦U1输入端的电压大于第一光耦U1的发光器的导通电压，发光器发光并驱动受光器导通，第一光耦U1的第一输出端下拉输出低电平，第一检测信号TP1为低电平；当第一开关K1两端的电压小于第一光耦U1的发光二极管的导通电压，第一光耦U1的第一输出端将通过外部上拉电阻R5输出高电平，第一光耦U1输出的第一检测信号TP1为高电平信号。
本负载驱动异常保护电路的负载为交流负载，连接交流电源，当第一开关K1处于断开状态时，第一开关K1两端的电压周期性地大于第一光耦U1的发光器的导通电压，第一光耦U1输出的第一检测信号TP1为方波信号。
电阻R1、电阻R2起限流保护作用，限制通过第一光耦U1的发光器的电流，避免因单个电阻损坏造成第一光耦U1过流损坏的风险，进而导致检测电路失效或出现短路的风险。
同样的，当第二开关K2处于闭合状态时，第二光耦U2输出第二检测信号TP2为高电平信号；当第二开关K2处于断开状态时，第二光耦U2输出的第二检测信号TP2为方波信号。
第一开关K1和第二开关K2受控制器MCU控制，在正常状态，控制器MCU输出第一控制信号CTRL1控制第一开关K1闭合或断开，并形成第一控制信息S_CTRL1，当控制器MCU输出第一控制信号CTRL1为闭合指令时，第一控制信息S_CTRL1为：闭合；当控制器MCU输出第一控制信号CTRL1为断开指令时，第一控制信息S_CTRL1为：断开。经过一定的延时，控制器MCU接收第一检测信号TP1形成第一状态信息S_TP1，当第一检测信号TP1为高电平时，第一状态信息S_TP1为：闭合；当第一检测信号TP1为方波信号时，第一状态信息S_TP1为：断开。当第一状态信息S_TP1和第一控制信息S_CTRL1的含义不一致时，表示第一开关K1工作异常或损坏。
同理，当第二状态信息S_TP2和第二控制信息S_CTRL2的含义不一致时，表示第二开关K2工作异常或损坏。
当第一开关K1和第二开关K2闭合时，电源驱动负载工作。当控制器MCU发指令通知第一开关K1关断停止工作时，第一开关K1出现异常而无法关断，控制器MCU检测到第一开关K1的异常，并及时通过第二开关K2关断负载驱动电路，避免负载驱动电路长时间异常工作，发生危险。
如图2所示，在具体应用中，通常在装置中设定一个总控制开关，该总控制开关为第二开关K2，并设有多个第一开关K1，如K1-1，K1-2，……,K1-n用于控制不同的负载。当任一第一开关K1出现异常，控制器MCU关断第二开关K2，关断全部负载。当第二开关K2出现异常，控制器MCU将关断全部第一开关K1，如K1-1，K1-2，……,K1-n以关断全部负载。以此保证装置的使用安全。
图3和图4所示的是洗衣机的负载驱动异常保护电路电路图。
洗衣机有多个交流负载，其电路可分为多个电路模块。
如图3-d所示，控制器MCU的控制输出ZZ、FZ、PS、JS和BZ通过驱动芯片U4输出：电机正转信号ULN_ZZ、电机反转信号ULN_FZ、排水信号ULN_PS、进水信号ULN_JS和告警信息ULN_BZ和总控制信号ULN_L_OUT_SW。
如图3-a所示的洗衣机电机驱动电路，电机采用可控硅进行正反转控制，正转信号ULN_ZZ和反转信号ULN_FZ通过光耦U1、U2分别控制可控硅Q1、Q2，可控硅Q1、Q2的一端分别连接到N_ZZ和N_FZ，可控硅Q1、Q2另一端连接到L_OUT，N_ZZ和N_FZ，接入电机。当可控硅Q1导通时，电机正转；当可控硅Q2导通时，电机反转。
如图3-b所示的洗衣机进排水控制电路，进水采用继电器控制，排水信号PS、进水信号JS分别连接到继电器RL1、RL2的控制端，继电器RL1的输出端分别连接到N_JS和L_OUT，继电器RL2的输出分别连接到N_PS和L_OUT，N_JS和N_PS接入进排水控制装置。当继电器RL1导通时，洗衣机进水；当继电器RL2导通时，洗衣机排水。
如图3-c所示的洗衣机驱动总控制电路，总控制采用继电器控制，总控制信号ULN_L_OUT_SW连接到继电器RL3的控制端，继电器RL3的输出分别连接到L和L_OUT。当继电器RL3导通时，电机、进排水等负载驱动电路可以工作；当继电器RL3关断时，电机、进排水控制装置等负载停止工作。
在本应用中，可控硅Q1、Q2、继电器RL1、RL2为第一开关K1，继电器RL3为第二开关K2。L_OUT为各开关的连接点，每个开关上均并联有检测电路，图4给出5组检测电路，分别并联于可控硅Q1、Q2和继电器RL1、RL2、RL3，并输出检测信号JS_TP、PS_TP、FZ_TP、ZZ_TP和RL3_TP，其中RL3_TP为总控制继电器RL3的输出检测信号。
U4为ULN2003，ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中，可直接驱动继电器等负载。
本负载驱动异常保护电路中所连接的控制器MCU，为洗衣机的控制MCU，本电路控制仅仅是其开关量控制的一部分，应用其部分数字IO口，输出控制信号L_OUT_SW、BZ、JS、PS、FZ和ZZ，并输入检测信号JS_TP、PS_TP、FZ_TP、ZZ_TP和RL3_TP。
控制器MCU采用通用的单片机即可满足本负载驱动异常保护电路的控制要求，具体应用中控制器MCU的型号因洗衣机的功能要求而定，在此不做限定。
本负载驱动异常保护电路也适用于其它交流负载应用场合，如加热器，应用于发热管等负载的驱动异常保护，其中的第一开关K1和第二开关K2，适用继电器、可控硅等无极性开关。
本负载驱动异常保护电路也可应用于直流负载，如应用于直流电机、发热管等负载的驱动异常保护。其中的第一开关K1和第二开关K2，适用继电器等无极性开关和三极管、MOS管等半导体开关。在应用于直流负载的负载驱动异常保护电路中，光耦的第一输入端接正向电压，第二输入端接负电压。
通过双开关的组合控制和检测，控制器MCU可实现开关控制和监测一体，通过状态比对确认开关的导通状态或截止状态，实现故障检测和故障定位功能。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920084531.1
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:92(厦门)
授权编号:CN209217691U
授权时间:20190806
主分类号:H02H 3/00
专利分类号:H02H3/00
范畴分类:38C;
申请人:福建易洁科技有限公司
第一申请人:福建易洁科技有限公司
申请人地址:362000 福建省厦门市思明区软件园二期望海路63号之一801C
发明人:蔡龙强;林海峰;陈汝林;林振宇
第一发明人:蔡龙强
当前权利人:福建易洁科技有限公司
代理人:何家富
代理机构:35218
代理机构编号:厦门市精诚新创知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计