設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】一種設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，包括：電壓檢測控制電路、限流器和分流器；所述限流器輸入端與設(shè)備電壓輸入端連接，輸出端分別與所述電壓檢測控制電路和設(shè)備電壓輸出端連接，所述電壓檢測控制電路分別與所述分流器、設(shè)備電壓輸出端、接地端連接，所述分流器分別與所述設(shè)備電壓輸出端和接地端連接；所述電壓檢測控制電路，用于當(dāng)輸入電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓值時，控制分流器降低所述設(shè)備電壓輸出端的輸出電壓到第二預(yù)設(shè)電壓值。上述設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，防止在通過外部DC電源進(jìn)行充電或帶外部電源工作過程中導(dǎo)致?lián)p壞設(shè)備電源接口電路，也可以防止主設(shè)備通過USB接口或DC接口對外部的設(shè)備供電過程中導(dǎo)致主設(shè)備電源接口電路損壞。
【專利說明】設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)備維護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于手機(jī)、平板電腦等電子設(shè)備，體積較小，內(nèi)部集成的電池容量有限，必須時常通過外部DC電源進(jìn)行充電或帶外部電源工作，但由于外部電源種類繁多，易造成不當(dāng)?shù)碾妷航尤耄瑫r在熱插拔的過程中存在瞬間的浪涌電壓，造成設(shè)備損壞或更嚴(yán)重的安全事故。另外，很多電子設(shè)備可以通過USB接口或DC接口對外部的設(shè)備供電，比如通過計算機(jī)對外部供電。但若外部設(shè)備出現(xiàn)短路等故障時，會嚴(yán)重影響主設(shè)備電源，使主設(shè)備無法正常工作。
[0003]傳統(tǒng)技術(shù)中，對于充電設(shè)備的保護(hù)，在電源的輸入端采用壓敏電阻作為過壓保護(hù)，但壓敏電阻導(dǎo)通時能吸收的能量是有限的，如果能量過大將導(dǎo)致壓敏電阻溫度過高而熱擊穿失效。這種方式只能實現(xiàn)簡單的過壓保護(hù)，對于瞬間的浪涌沖擊電壓和過流無保護(hù)功能。對于供電設(shè)備的保護(hù)，可采用專用的IC來實現(xiàn)對輸出電壓的控制，當(dāng)輸出電流大于設(shè)定值時，切斷對外輸出，從而不影響主設(shè)備的正常工作。這種方式可實現(xiàn)過流保護(hù)，但對于瞬間的浪涌電壓和電源輸入端的過流無保護(hù)作用。
[0004]綜上所述，由于現(xiàn)有設(shè)備電源保護(hù)技術(shù)中無法有效避免浪涌電壓的影響，容易導(dǎo)致在通過外部DC電源進(jìn)行充電或帶外部電源工作過程中損壞設(shè)備電源接口電路，或者主設(shè)備通過USB接口或DC接口對外部的設(shè)備供電過程中導(dǎo)致主設(shè)備電源接口電路損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要針對由于浪涌電壓導(dǎo)致設(shè)備損壞的問題，提供一種設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置。
[0006]一種設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，包括:電壓檢測控制電路、限流器和分流器；
[0007]所述限流器輸入端與設(shè)備電壓輸入端連接，輸出端分別與所述電壓檢測控制電路和設(shè)備電壓輸出端連接，所述電壓檢測控制電路分別與所述分流器、設(shè)備電壓輸出端、接地端連接，所述分流器分別與所述設(shè)備電壓輸出端和接地端連接；
[0008]所述電壓檢測控制電路，用于當(dāng)輸入電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓值時，控制分流器降低所述設(shè)備電壓輸出端的輸出電壓到第二預(yù)設(shè)電壓值。
[0009]上述設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，當(dāng)輸入電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓值時，通過電壓檢測控制電路控制分流器實現(xiàn)VOUT處的電壓到地，從而降低設(shè)備電壓輸出端的輸出電壓。防止在通過外部DC電源進(jìn)行充電或帶外部電源工作過程中導(dǎo)致?lián)p壞設(shè)備電源接口電路，也可以防止主設(shè)備通過USB接口或DC接口對外部的設(shè)備供電過程中導(dǎo)致主設(shè)備電源接口電路損壞。另外，當(dāng)負(fù)載引故障出現(xiàn)過流時，還通過限流器實現(xiàn)限流，從而保護(hù)負(fù)載。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]圖1為本發(fā)明設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]以下針對本發(fā)明設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置的各實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0015]如圖1所示，為本發(fā)明設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:電壓檢測控制電路110、限流器120和分流器130 ；
[0016]限流器120輸入端與設(shè)備電壓輸入端連接，限流器120輸出端分別與電壓檢測控制電路110和設(shè)備電壓輸出端連接，電壓檢測控制電路110分別與分流器130、設(shè)備電壓輸出端、接地端連接，分流器130分別與設(shè)備電壓輸出端和接地端連接。當(dāng)然，設(shè)備電源接口電路(即負(fù)載)RL 一端連接設(shè)備電壓輸出端，另一端接地。
[0017]電壓檢測控制電路110，用于當(dāng)輸入電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓值時，控制分流器降低設(shè)備電壓輸出端的輸出電壓到第二預(yù)設(shè)電壓值。具體的可以是，當(dāng)輸入電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓值時，電壓檢測控制電路向分流器發(fā)送控制指令，分流器根據(jù)控制指令實現(xiàn)分流，從而降低設(shè)備電壓輸出端的輸出電壓，使輸出電壓穩(wěn)定在第二預(yù)設(shè)電壓值。
[0018]因此，本發(fā)明保護(hù)裝置實現(xiàn)了對異常電壓接入、瞬間浪涌沖擊電壓、過流輸入輸出的保護(hù)?？煽啃愿摺⒀b置中電路成本較低，還可以通過調(diào)節(jié)電路中的Rl和R2實現(xiàn)對多種接口電路的保護(hù)。
[0019]另外，本發(fā)明保護(hù)裝置可以設(shè)置在供電設(shè)備中，此時設(shè)備電壓輸入端為設(shè)備內(nèi)部電源輸出端，設(shè)備電壓輸出端為設(shè)備電源接口端。本發(fā)明保護(hù)裝置還可以設(shè)置在充電設(shè)備中，此時設(shè)備電壓輸入端為設(shè)備電源接口端，設(shè)備電壓輸出端為設(shè)備內(nèi)部電壓輸入端。所以防止在通過外部DC電源進(jìn)行充電或帶外部電源工作過程中導(dǎo)致?lián)p壞設(shè)備電源接口電路，也可以防止主設(shè)備通過USB接口或DC接口對外部的設(shè)備供電過程中導(dǎo)致主設(shè)備電源接口電路損壞。
[0020]在其中一個實施例中，如圖2所示，電壓檢測控制電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、三端穩(wěn)壓器210，分流器為場效應(yīng)管220 ；
[0021]三端穩(wěn)壓器的陰級分別與第一電阻和場效應(yīng)管的柵極連接，三端穩(wěn)壓器的參考端分別與第二電阻和第三電阻連接，三端穩(wěn)壓器的陽極接地，第一電阻和第二電阻分別連接設(shè)備電壓輸出端，第三電阻接地，場效應(yīng)管的源極與設(shè)備電壓輸出端連接，場效應(yīng)管的漏極接地。
[0022]三端穩(wěn)壓器的內(nèi)部含有一個基準(zhǔn)電壓(第一預(yù)設(shè)電壓值)，比如可以為2.5V。當(dāng)輸入電壓大于2.5V時，三端穩(wěn)壓器內(nèi)部比較器輸出高電平，使晶體管導(dǎo)通，通過陰極到陽極分流，使Rl與三端穩(wěn)壓器間的電壓降低，最終控制場效應(yīng)管的源極和漏極導(dǎo)通，使VOUT (設(shè)備電壓輸出端)處的電壓到地，達(dá)到穩(wěn)壓和抑制浪涌電壓的目的。同時限流器也會隨著電流增大使輸出的電流達(dá)到極低的值(幾乎不導(dǎo)通)，保護(hù)負(fù)載端的電路RL。
[0023]在其中一個實施例中，限流器可以為熱敏電阻，也可以為保險絲等起限流作用的器件。當(dāng)限流器為熱敏電阻時，其阻值會隨著溫度的升高而瞬間增加。當(dāng)電路正常工作時，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯(lián)在電路中不會阻礙電流通過；而當(dāng)電路負(fù)載RL因故障出現(xiàn)過電流時，熱敏電阻由于發(fā)熱功率增加導(dǎo)致溫度上升，當(dāng)溫度超過開關(guān)溫度時，電阻瞬間會變得很大，把電路中的電流限制到很低的水平。此時電路中的電壓幾乎都加在熱敏電阻兩端，因而可以起到保護(hù)其它元件的作用。當(dāng)電路排除故障后，熱敏電阻的阻值會迅速恢復(fù)到原來的水平，熱敏電阻無需更換而可以繼續(xù)使用。另外，在場效應(yīng)管的源極和漏極導(dǎo)通后，熱敏電阻也會隨著電流增大而增大阻值，最終是輸出的電流達(dá)到極低的值，保護(hù)負(fù)載端的電路RL。
[0024]在其中一個實施例中，三端穩(wěn)壓器可以為可調(diào)電壓值的三端穩(wěn)壓器，比如可以為TL431ACLP。第一預(yù)設(shè)電壓值可以根據(jù)需要設(shè)定。
[0025]在其中一個實施例中，場效應(yīng)管為增強(qiáng)型P溝道場效應(yīng)管。另外，為了實現(xiàn)濾波，電壓檢測控制電路還可以包括第一電容和第二電容，第一電容為極性電容，第一電容陽極與設(shè)備電壓輸出端連接，第一電容陰極接地，第二電容的輸入端與三端穩(wěn)壓器的陰極和場效應(yīng)管的柵極連接，第二電容輸出端接地。
[0026]在一個具體實施例中，如圖3所示，包括:R1、R2、R3、熱敏電阻RT1、可調(diào)電壓值的三端穩(wěn)壓器U1、增強(qiáng)型P溝道場效應(yīng)管M0S?？烧{(diào)電壓值的三端穩(wěn)壓器Ul (比如TL431)的陰級分別與第一電阻和增強(qiáng)型P溝道場效應(yīng)管MOS的柵極連接，可調(diào)電壓值的三端穩(wěn)壓器Ul的參考端分別與第二電阻和第三電阻連接，可調(diào)電壓值的三端穩(wěn)壓器Ul的陽極接地，第一電阻和第二電阻分別連接設(shè)備電壓輸出端，第三電阻接地，增強(qiáng)型P溝道場效應(yīng)管MOS的源極與設(shè)備電壓輸出端連接，增強(qiáng)型P溝道場效應(yīng)管MOS的漏極接地。另外，為了濾波，還可以還包括第一電容TC和第二電容C,第一電容為極性電容TC。第一電容陽極與設(shè)備電壓輸出端連接，第一電容陰極接地，第二電容的輸入端與三端穩(wěn)壓器的陰極和場效應(yīng)管的柵極連接，第二電容輸出端接地。其中，由圖3可知，增強(qiáng)型P溝道場效應(yīng)管包括一個體二極管。
[0027]Ul的內(nèi)部含有一個2.5V的基準(zhǔn)電壓，在其ref端引入輸出反饋Vref (Rl和R2的分壓)，當(dāng)反饋電壓Vref高于其內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓(2.5V)時，其內(nèi)部比較器輸出高電平，使晶體管導(dǎo)通，通過陰極到陽極分流，使Rl與Ul間的電壓降低，最終控制P溝道的MOSl的源極與漏極導(dǎo)通，達(dá)到穩(wěn)壓和抑制浪涌電壓的目的。反之，當(dāng)VOUT下降時，反饋電壓Vref (Rl和R2的分壓)隨之下降，其內(nèi)部比較器輸出低電平，內(nèi)部晶體管截止，Rl與Ul間的電壓上升，如此循環(huán)下去，達(dá)到動態(tài)平衡，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。
[0028]當(dāng)應(yīng)用于手持等便攜式設(shè)備時，若接入外部的高于設(shè)定規(guī)格的電壓，Ul可通過陰極到陽極分流，降低MOSl的柵極處的電壓，以控制MOSl導(dǎo)通，使VOUT處的電壓到地，同時RTl亦會隨著電流增大和增大阻值，最終使輸出的電流達(dá)到極低的值(幾乎不導(dǎo)通)，保護(hù)負(fù)載端的電路RL。
[0029]當(dāng)接入與手持等便攜式匹配的電壓時，設(shè)備可以不受影響而正常工作，但當(dāng)插入電源的瞬間存在浪涌電壓，Ul可通過陰極到陽極分流，降低MOSl的柵極處的電壓，以控制MOSl導(dǎo)通，使VOUT處的電壓回落到正常值。
[0030]當(dāng)由于從設(shè)備內(nèi)部短路時，經(jīng)過RTl的電流瞬間增大，其阻值變大，將電流輸出降低到最小值，達(dá)到保護(hù)主設(shè)備或電源的目的。
[0031]可通過更改R2和R3的值實現(xiàn)對不同電壓(O?36伏)端口的輸入輸出保護(hù)。[0032]在另一個實施例中，如圖4所示，電壓檢測控制電路包括第四電阻R4、第五電阻R5、三極管Ql和穩(wěn)壓二極管D1，分流器為大功率三極管Q2，
[0033]三極管的基極分別與第四電阻和穩(wěn)壓二極管的陰極連接，第四電阻與設(shè)備電壓輸出端連接，穩(wěn)壓二極管的陽極接地，三極管的發(fā)射極接地，三極管的集電極分別與第五電阻和大功率三極管的基極連接，大功率三極管的發(fā)射極接地，大功率三極管的集電極與設(shè)備電壓輸出端連接，第五電阻與設(shè)備電壓輸出端連接。
[0034]Q2為大功率的PNP晶體管。R1、R2、D1、Q1組成電壓檢測控制電路，Ql為PNP的晶體管，當(dāng)VIN超過穩(wěn)壓二極管Dl的規(guī)格時，Dl對地導(dǎo)通，使Ql導(dǎo)通，使Q2的基極變?yōu)榈碗娖?，從而使Q2導(dǎo)通，達(dá)到釋放電壓電流的，進(jìn)而實現(xiàn)防止過壓的目的。
[0035]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，其特征在于，包括:電壓檢測控制電路、限流器和分流器； 所述限流器輸入端與設(shè)備電壓輸入端連接，輸出端分別與所述電壓檢測控制電路和設(shè)備電壓輸出端連接，所述電壓檢測控制電路分別與所述分流器、設(shè)備電壓輸出端、接地端連接，所述分流器分別與所述設(shè)備電壓輸出端和接地端連接； 所述電壓檢測控制電路，用于當(dāng)輸入電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓值時，控制分流器降低所述設(shè)備電壓輸出端的輸出電壓到第二預(yù)設(shè)電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，其特征在于，所述電壓檢測控制電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、三端穩(wěn)壓器，所述分流器為場效應(yīng)管； 所述三端穩(wěn)壓器的陰級分別與第一電阻和場效應(yīng)管的柵極連接，三端穩(wěn)壓器的參考端分別與第二電阻和第三電阻連接，三端穩(wěn)壓器的陽極接地，第一電阻和第二電阻分別連接設(shè)備電壓輸出端，第三電阻接地，場效應(yīng)管的源極與設(shè)備電壓輸出端連接，場效應(yīng)管的漏極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，其特征在于，所述電壓檢測控制電路還包括第一電容和第二電容，所述第一電容為極性電容， 第一電容陽極與設(shè)備電壓輸出端連接，第一電容陰極接地，第二電容的輸入端與三端穩(wěn)壓器的陰極和場效應(yīng)管的柵極連接，第二電容輸出端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，其特征在于，所述電壓檢測控制電路包括第四電阻、第五電阻、三極管和穩(wěn)壓二極管，所述分流器為大功率三極管， 三極管的基極分別與第四電阻和穩(wěn)壓二極管的陰極連接，第四電阻與設(shè)備電壓輸出端連接，穩(wěn)壓二極管的陽極接地，三極管的發(fā)射極接地，三極管的集電極分別與第五電阻和大功率三極管的基極連接，大功率三極管的發(fā)射極接地,大功率三極管的集電極與設(shè)備電壓輸出端連接，第五電阻與設(shè)備電壓輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，其特征在于，所述限流器為熱敏電阻或保險絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，其特征在于，所述三端穩(wěn)壓器為可調(diào)電壓值的三端穩(wěn)壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，其特征在于，設(shè)備電壓輸入端為設(shè)備內(nèi)部電源輸出端，設(shè)備電壓輸出端為設(shè)備電源接口端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，其特征在于，設(shè)備電壓輸入端為設(shè)備電源接口端，設(shè)備電壓輸出端為設(shè)備內(nèi)部電壓輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備電源接口電路保護(hù)裝置，其特征在于，所述場效應(yīng)管為增強(qiáng)型P溝道場效應(yīng)管。
【文檔編號】H02H9/04GK103545803SQ201310535297
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】周冬生, 聶永智, 張耀林 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司