專利名稱：一種過流保護裝置及電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于過流保護電路設計領域，尤其涉及一種過流保護裝置及電子設備。
背景技術：
隨著電子設備在人們工作生活中日益廣泛的應用，人們對電子設備的安全性及可靠性要求越來越高。一般地，電子設備都有一額定電流，若供電電流超過該額定電流，則容易造成電子設備的損壞，為保證電子設備的安全運行，目前的電子設備、特別是在開關電源中，都設置有過流保護裝置，其作用是保證當輸入電子設備的供電電流超過一定值時，自動切斷供電，以保護后續(xù)電路不被損壞。如圖I示出了現(xiàn)有技術提供的過流保護裝置的典型電路，其包括電阻R1、電阻R2和PNP型三極管Ql構成的過流檢測電路，開關管Q2構成的開關電路，以及電阻R3、電阻·R4、電阻R5、NPN型三極管Q3構成的開關控制電路。當被保護負載的供電通路上未出現(xiàn)過流時，PNP型三極管Ql由于其發(fā)射極和基極之間的電壓未達到開啟電壓而關閉，用戶將P0WER_CTRL引腳置為高電平，NPN型三極管Q3導通，進而開關管Q2導通，該電路通過輸出引腳Vout向被保護負載正常供電；而當供電通路上出現(xiàn)過流時，PNP型三極管Ql由于其發(fā)射極和基極之間的電壓達到開啟電壓而開啟，進而關斷開關管Q2，以保證被保護負載的安全。由于現(xiàn)有技術提供的該過流保護裝置在被保護負載的供電通路未出現(xiàn)過流時，需始終由外部向P0WER_CTRL引腳輸入高電平，而無法鎖存狀態(tài)，增加了該過流保護裝置的不穩(wěn)定因素，從而降低了該過流保護裝置的運行可靠性。在本背景技術本部分所公開的上述信息僅僅用于增加對本發(fā)明背景技術的理解，因此其可能包括不構成對該國的本領域普通技術人員已知的現(xiàn)有技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種過流保護裝置，旨在解決現(xiàn)有技術提供的過流保護裝置由于無法鎖存狀態(tài)，使得其運行穩(wěn)定性和可靠性低的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種過流保護裝置，所述過流保護裝置包括開關單元，用于通過閉合/斷開狀態(tài)控制被保護負載電路通電/不通電；過電流檢測單元，用于檢測所述被保護負載電路的供電通路上的過電流；開關控制單元，用于當所述過電流檢測單元未檢測到所述被保護負載電路的供電通路上的過電流時，保持所述開關單元處于閉合狀態(tài)，當所述過電流檢測單元檢測到所述被保護負載電路的供電通路上的過電流時，控制所述開關單元斷開。本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種電子設備，包括被保護負載電路，以及一連接在所述被保護負載電路的供電通路上的過流保護裝置，所述過流保護裝置是如上所述的過流保護裝置。本發(fā)明實施例提供的過流保護裝置及電子設備中，開關控制單元可根據外部瞬時觸發(fā)或內部控制而控制開關單元閉合，之后自動保持開關單元處于閉合狀態(tài)，具有狀態(tài)鎖存功能，而無需通過外部觸發(fā)來保持開關單元的閉合狀態(tài)，因而可保證過流保護裝置的穩(wěn)定性及可靠性。


圖I是現(xiàn)有技術提供的過流保護裝置的典型電路圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的過流保護裝置的原理圖；圖3是圖2的一種電路圖；圖4是圖2的另一種電路圖。
具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。針對現(xiàn)有過流保護裝置存在的問題，本發(fā)明實施例提供的過流保護裝置采用了具有狀態(tài)鎖存功能的開關控制單元。圖2示出了本發(fā)明實施例提供的過流保護裝置的原理，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。本發(fā)明實施例提供的過流保護裝置包括開關單元12，用于通過閉合/斷開狀態(tài)控制被保護負載電路通電/不通電；過電流檢測單元11，用于檢測被保護負載電路的供電通路上的過電流；開關控制單元13，用于當過電流檢測單元11未檢測到被保護負載電路的供電通路上的過電流時，保持開關單元12處于閉合狀態(tài)，以控制被保護負載電路通電，而當過電流檢測單元11檢測到被保護負載電路的供電通路上的過電流時，控制開關單元12斷開，以控制被保護負載電路不通電。相對于現(xiàn)有技術而言，本發(fā)明實施例提供的過流保護裝置中，開關控制單元13可根據外部瞬時觸發(fā)或內部控制而控制開關單元12閉合，之后自動保持開關單元12處于閉合狀態(tài)，具有狀態(tài)鎖存功能，而無需通過外部觸發(fā)來保持開關單元12的閉合狀態(tài)，因而可保證過流保護裝置的穩(wěn)定性及可靠性。當然，開關控制單元13還可用于當過電流檢測單元11未檢測到被保護負載電路的供電通路上的過電流時，根據外部的開關控制信號控制開關單元12斷開，以控制被保護負載電路不通電，在起到狀態(tài)鎖存功能的同時，還起到了開關控制的作用。另外，為了在出現(xiàn)過電流時提示現(xiàn)場人員，本發(fā)明實施例中，開關控制單元13還用于當過電流檢測單元11檢測到或未檢測到被保護負載電路的供電通路上的過電流時，控制外部提示電路或顯示器發(fā)出提示信息，該提示信息可以是語音信號、光信號或文字信號。圖3示出了圖2的一種電路。過電流檢測單元11可以包括電阻R6、電阻R7、PNP型三極管Q4。電阻R6的一端連接外部直流電VCC，電阻R6的另一端連接開關單元12 ；PNP型三極管Q4的發(fā)射極連接電阻R6的一端，PNP型三極管Q4的集電極連接開關控制單元13，PNP型三極管Q4的基極通過電阻R7連接電阻R6的另一端。開關單元12可以包括一 P溝道增強型場效應管Q5，該P溝道增強型場效應管Q5的源極連接過電流檢測單元11，即連接電阻R6的另一端，該P溝道增強型場效應管Q5的漏極連接被保護負載電路，該P溝道增強型場效應管Q5的柵極連接開關控制單元13。開關控制單元13可以包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻町1、電阻1 12、電阻R13、N溝道增強型場效應管Q7、NPN型三極管Q6，以及控制及檢測模塊131。N溝道增強型場效應管Q7的柵極通過電阻R8連接過電流檢測單元11，即連接PNP型三極管Q4的集電極，N溝道增強型場效應管Q7的源極接地，N溝道增強型場效應管Q7的漏極通過電阻R12和電阻R13連接NPN型三極管Q6的基極；NPN型三極管Q6的發(fā)射極接地，NPN型三極管Q6的集電極連接開關單元12，即連接P溝道增強型場效應管Q5的柵極；電阻R9連接在過電流檢測單元11與NPN型三極管Q6的集電極之間，即連接在PNP型三極管Q4的集電極與NPN型三極管Q6的集電極之間；電阻Rll的一端連接在過電流檢測單元11與開關單元12之間的供電線路上，電阻Rll的另一端連接NPN型三極管Q6的集電極；電阻RlO的一端連接在 過電流檢測單元11與開關單元12之間的供電線路上，電阻RlO的另一端連接N溝道增強型場效應管Q7的漏極；控制及檢測模塊131連接在電阻R12與電阻R13連接的一端，控制及檢測模塊131可以是硬件實現(xiàn)或軟件實現(xiàn)，優(yōu)選地，控制及檢測模塊131為軟件實現(xiàn)，以提高系統(tǒng)的可靠性。當過電流檢測單元11、開關單元12和開關控制單元13均采用如上所述的電路時，假設PNP型三極管Q4的基極-發(fā)射極的開啟電壓為Von、被保護負載電路的供電通路上的限流為Ilim，則有Ilim=Von/R6，而在開啟電壓Von—定的條件下，通過合理的選取電阻R6的大小，即可調節(jié)Ilim的大小，例如，當開啟電壓Von=O. 7V，電阻R6=0. 5歐姆，則限流Ilim=O. 7/0. 5=1. 4A。該過流保護裝置的工作過程如下在該過流保護裝置的電路開始上電工作后，首先由控制及檢測模塊131輸出一瞬時的3. 3V的高電平，以使得NPN型三極管Q6導通，將P溝道增強型場效應管Q5的柵極拉低，從而使得P溝道增強型場效應管Q5導通，同時，在未出現(xiàn)過流的情況下，即被保護負載電路的供電通路上的電流未達到限流Ilim時，PNP型三極管Q4處于截止狀態(tài)，N溝道增強型場效應管Q7處于截止狀態(tài)，此時該過流保護裝置輸出給被保護負載電路的電壓等于外部直流電VCC的大小，該外部直流電VCC的大小為大于3. 3V的任一值。若過流保護裝置還具有過流提示功能，則控制及檢測模塊131在此時進入輸入檢測狀態(tài)，檢測f點的電平。之后，在該過流保護裝置的電路的工作期間，若被保護負載電路的供電通路上的電流未出現(xiàn)過流，則利用電阻R10、電阻R12、電阻R13的分壓作用，在f點產生一分壓電壓Vf,以維持NPN型三極管Q6自動處于導通狀態(tài)。此時，控制及檢測模塊131檢測到的f點的電平為高電平。之后，在該過流保護裝置的電路的工作期間，若在被保護負載電路的供電通路上的電流出現(xiàn)過流時，即被保護負載電路的供電通路上的電流達到或超過限流Ilim，則PNP型三極管Q4導通，使得N溝道增強型場效應管Q7導通，進而拉低了 f點的電壓Vf，使得NPN型三極管Q6截止，而P溝道增強型場效應管Q5的柵極電壓由于電阻R9和電阻Rll被拉高到外部直流電VCC，從而使得P溝道增強型場效應管Q5截止，即關斷了被保護負載電路的供電通路，起到了過流保護的作用。同時，控制及檢測模塊131檢測到的f點的電平為低電平，控制與控制及檢測模塊131連接的外部提示電路或顯示器發(fā)出提示信息。當然，在被保護負載電路的供電通路上的電流未出現(xiàn)過流時，控制及檢測模塊131也可根據外部輸入的開關控制信號，設置f點的電平為低電平而使得P溝道增強型場效應管Q5截止，關斷被保護負載電路的供電通路，起到了軟件開關的作用。圖4是圖2的另一種電路。與圖3所示不同，此時的開關控制單元13不包括控制及檢測模塊131，而是增加了電容Cl，電容Cl的一端連接在電阻R12與電阻R13連接的一端，電容Cl的另一端接地。該過流保護裝置其它部分的元器件組成及連接關系圖3所示，在此不再贅述。此時的過流保護裝置的工作過程如下在該過流保護裝置的電路開始上電工作后，外部直流電VCC通過電阻R6、電阻R10、電阻R12向電容Cl充電，并當電容Cl的極板電壓達到3. 3V的高電平時，NPN型三極管Q6導通，將P溝道增強型場效應管Q5的柵極拉低，從而使得P溝道增強型場效應管Q5導通，同時，在未出現(xiàn)過流的情況下，即被保護負載電路的供電通路上的電流未達到限流Ilim時，PNP型三極管Q4處于截止狀態(tài)，N溝道增強型場效 應管Q7處于截止狀態(tài)，此時該過流保護裝置輸出給被保護負載電路的電壓等于外部直流電VCC的大小，該外部直流電VCC的大小為大于3. 3V的任一值。之后，在該過流保護裝置的電路的工作期間，若被保護負載電路的供電通路上的電流未出現(xiàn)過流，則利用電阻R10、電阻R12、電阻R13的分壓作用，在f點產生一分壓電壓Vf,以維持NPN型三極管Q6自動處于導通狀態(tài)。之后，在該過流保護裝置的電路的工作期間，若在被保護負載電路的供電通路上的電流出現(xiàn)過流時，即被保護負載電路的供電通路上的電流達到或超過限流Ilim，則PNP型三極管Q4導通，使得N溝道增強型場效應管Q7導通，電容Cl通過電阻R12和N溝道增強型場效應管Q7放電，f點的電壓被逐漸拉低，并使得NPN型三極管Q6截止，而P溝道增強型場效應管Q5的柵極電壓由于電阻R9和電阻Rll被拉高到外部直流電VCC，從而使得P溝道增強型場效應管Q5截止，即關斷了被保護負載電路的供電通路，起到了過流保護的作用。此時，通過選取電容Cl的時間常數t=R12*C1，可以調節(jié)容許的過流持續(xù)時間，在容許的過流持續(xù)時間內，P溝道增強型場效應管Q5不截止，該過流保護裝置的電路不進入過流保護狀態(tài)。本發(fā)明實施例還提供了一種電子設備，包括被保護負載電路，以及一連接在被保護負載電路的供電通路上的過流保護裝置，該過流保護裝置是如上所述的過流保護裝置。本發(fā)明實施例提供的過流保護裝置及電子設備中，開關控制單元13可根據外部瞬時觸發(fā)或內部控制而控制開關單元12閉合，之后自動保持開關單元12處于閉合狀態(tài)，具有狀態(tài)鎖存功能，而無需通過外部觸發(fā)來保持開關單元12的閉合狀態(tài)，因而可保證過流保護裝置的穩(wěn)定性及可靠性。再有，開關控制單元13還可在未出現(xiàn)過流時，根據外部的開關控制信號控制開關單元12斷開，在實現(xiàn)狀態(tài)鎖存功能的同時，還實現(xiàn)了開關功能。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種過流保護裝置，其特征在于，所述過流保護裝置包括 開關單元，用于通過閉合/斷開狀態(tài)控制被保護負載電路通電/不通電； 過電流檢測單元，用于檢測所述被保護負載電路的供電通路上的過電流； 開關控制單元，用于當所述過電流檢測單元未檢測到所述被保護負載電路的供電通路上的過電流時，保持所述開關單元處于閉合狀態(tài)，當所述過電流檢測單元檢測到所述被保護負載電路的供電通路上的過電流時，控制所述開關單元斷開。
2.如權利要求I所述的過流保護裝置，其特征在于，所述過電流檢測單元包括電阻R6、電阻R7、PNP型三極管Q4 ； 所述電阻R6的一端連接一外部直流電，所述電阻R6的另一端連接所述開關單元；所述PNP型三極管Q4的發(fā)射極連接所述電阻R6的一端，所述PNP型三極管Q4的集電極連接所述開關控制單元，所述PNP型三極管Q4的基極通過所述電阻R7連接所述電阻R6的另一端。
3.如權利要求I所述的過流保護裝置，其特征在于，所述開關單元包括一P溝道增強型場效應管Q5，所述P溝道增強型場效應管Q5的源極連接所述過電流檢測單元，所述P溝道增強型場效應管Q5的漏極連接所述被保護負載電路，所述P溝道增強型場效應管Q5的柵極連接所述開關控制單元。
4.如權利要求I所述的過流保護裝置，其特征在于，所述開關控制單元包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、N溝道增強型場效應管Q7、NPN型三極管Q6，以及電容Cl ； 所述N溝道增強型場效應管Q7的柵極通過所述電阻R8連接所述過電流檢測單元，所述N溝道增強型場效應管Q7的源極接地，所述N溝道增強型場效應管Q7的漏極通過所述電阻R12和所述電阻R13連接所述NPN型三極管Q6的基極；所述NPN型三極管Q6的發(fā)射極接地，所述NPN型三極管Q6的集電極連接所述開關單元；所述電阻R9連接在所述過電流檢測單元與所述NPN型三極管Q6的集電極之間；所述電阻Rll的一端連接在所述過電流檢測單元與所述開關單元之間的供電線路上，所述電阻Rll的另一端連接所述NPN型三極管Q6的集電極；所述電阻RlO的一端連接在所述過電流檢測單元與所述開關單元之間的供電線路上，所述電阻RlO的另一端連接所述N溝道增強型場效應管Q7的漏極；所述電容Cl的一端連接在所述電阻R12與所述電阻R13連接的一端，所述電容Cl的另一端接地。
5.如權利要求I所述的過流保護裝置，其特征在于，所述開關控制單元還用于當所述過電流檢測單元未檢測到所述被保護負載電路的供電通路上的過電流時，根據外部的開關控制信號控制所述開關單元斷開。
6.如權利要求5所述的過流保護裝置，其特征在于，所述開關控制單元包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、N溝道增強型場效應管Q7、NPN型三極管Q6，以及控制及檢測模塊； 所述N溝道增強型場效應管Q7的柵極通過所述電阻R8連接所述過電流檢測單元，所述N溝道增強型場效應管Q7的源極接地，所述N溝道增強型場效應管Q7的漏極通過所述電阻R12和所述電阻R13連接所述NPN型三極管Q6的基極；所述NPN型三極管Q6的發(fā)射極接地，所述NPN型三極管Q6的集電極連接所述開關單元；所述電阻R9連接在所述過電流檢測單元與所述NPN型三極管Q6的集電極之間；所述電阻Rll的一端連接在所述過電流檢測單元與所述開關單元之間的供電線路上，所述電阻Rll的另一端連接所述NPN型三極管Q6的集電極；所述電阻RlO的一端連接在所述過電流檢測單元與所述開關單元之間的供電線路上，所述電阻RlO的另一端連接所述N溝道增強型場效應管Q7的漏極；所述控制及檢測模塊連接在所述電阻R12與所述電阻R13連接的一端。
7.如權利要求I所述的過流保護裝置，其特征在于，所述開關控制單元還用于當所述過電流檢測單元檢測到或未檢測到所述被保護負載電路的供電通路上的過電流時，控制外部提示電路或顯示器發(fā)出提示信息。
8.如權利要求7所述的過流保護裝置，其特征在于，所述開關控制單元包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、N溝道增強型場效應管Q7、NPN型三極管Q6，以及控制及檢測模塊； 所述N溝道增強型場效應管Q7的柵極通過所述電阻R8連接所述過電流檢測單元，所述N溝道增強型場效應管Q7的源極接地，所述N溝道增強型場效應管Q7的漏極通過所述電阻R12和所述電阻R13連接所述NPN型三極管Q6的基極；所述NPN型三極管Q6的發(fā)射極接地，所述NPN型三極管Q6的集電極連接所述開關單元；所述電阻R9連接在所述過電流檢測單元與所述NPN型三極管Q6的集電極之間；所述電阻Rll的一端連接在所述過電流檢測單元與所述開關單元之間的供電線路上，所述電阻Rll的另一端連接所述NPN型三極管Q6的集電極；所述電阻RlO的一端連接在所述過電流檢測單元與所述開關單元之間的供電線路上，所述電阻RlO的另一端連接所述N溝道增強型場效應管Q7的漏極；所述控制及檢測模塊連接在所述電阻R12與所述電阻R13連接的一端，所述控制及檢測模塊同時連接所述外部提示電路或顯示器。
9.一種電子設備，包括被保護負載電路，以及一連接在所述被保護負載電路的供電通路上的過流保護裝置，其特征在于，所述過流保護裝置是如權利要求I至8任一項所述的過流保護裝置。
全文摘要
本發(fā)明屬于過流保護電路設計領域，提供了一種過流保護裝置及電子設備。其中的過流保護裝置包括開關單元，用于通過閉合/斷開狀態(tài)控制被保護負載電路通電/不通電；過電流檢測單元，用于檢測被保護負載電路的供電通路上的過電流；開關控制單元，用于當過電流檢測單元未檢測到過電流時，保持開關單元處于閉合狀態(tài)，當過電流檢測單元檢測到過電流時，控制開關單元斷開。本發(fā)明提供的過流保護裝置及電子設備中，開關控制單元可根據外部瞬時觸發(fā)或內部控制而控制開關單元閉合，之后自動保持開關單元處于閉合狀態(tài)，具有狀態(tài)鎖存功能，而無需通過外部觸發(fā)來保持開關單元的閉合狀態(tài)，因而可保證過流保護裝置的穩(wěn)定性及可靠性。
文檔編號H02H7/20GK102820638SQ20121028224
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權日2012年8月9日
發(fā)明者程樹青 申請人:深圳市九洲電器有限公司