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      短路保護電路和直流供電裝置制造方法

      文檔序號:7366791閱讀:215來源:國知局
      短路保護電路和直流供電裝置制造方法
      【專利摘要】本實用新型公開一種短路保護電路和直流供電裝置,其中短路保護電路與負載連接,該短路保護電路包括電源輸入端和開關(guān)控制模塊;開關(guān)控制模塊的輸入端與電源輸入端連接,開關(guān)控制模塊的輸出端與負載連接;開關(guān)控制模塊在負載發(fā)生異常時,切斷對負載的供電并自鎖定在切斷供電后的保護狀態(tài)。本實用新型的短路保護電路,通過開關(guān)控制模塊在負載發(fā)生異常時,切斷對負載的供電,能夠替代電源管理IC實現(xiàn)電源管理功能,降低設(shè)計成本,并且自鎖定在切斷負載供電狀態(tài),更有效地實現(xiàn)短路保護,同時無需CPU控制,簡化了電路結(jié)構(gòu),節(jié)省資源消耗,適用于沒有CPU控制的場合,通用性強。
      【專利說明】短路保護電路和直流供電裝置
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實用新型涉及短路保護技術(shù),尤其涉及一種短路保護電路和直流供電裝置。
      【背景技術(shù)】
      [0002]在電視機、計算機等電子設(shè)備中,往往很多地方需要用到直流供電。比如USB 口、SD卡接口、PCMCIA接口、LVDS接口、汽車點煙器接口等等,在這些需要直流供電的地方,需要供電時,供電開關(guān)打開,不需要供電時,供電開關(guān)斷開。在供電過程中,如果負載發(fā)生異常,如突然變大或者短路,在這種情況下如果不施加短路保護,供電開關(guān)或者電源系統(tǒng)有燒毀的危險。
      [0003]為解決供電開關(guān)或者電源系統(tǒng)由于負載發(fā)生異常而有燒毀危險的問題,現(xiàn)有技術(shù)中的短路保護方法和裝置通常是基于電源管理集成電路(IC)或微處理器(CPU)控制。然而,基于電源管理IC的短路保護方法和裝置,成本較高;基于CPU控制的短路保護方法和裝置,一般通過供電開關(guān)與測電流裝置配合在一起,當(dāng)測電流裝置檢測到電流超過限定值時,輸出電流信號至CPU的一輸入/輸出口(10 口),CPU根據(jù)接收到的電流信號通過另一 IO 口發(fā)出控制信號,以控制供電開關(guān)斷開,切斷供電電源,并且保持在這種供電切斷狀態(tài),基于CPU控制的方案需要占用CPU的兩路IO 口,浪費CPU資源。
      實用新型內(nèi)容
      [0004]本實用新型的主要目的是提出一種短路保護電路和直流供電裝置,旨在簡化短路保護電路的結(jié)構(gòu),降低短路保護電路的設(shè)計成本,節(jié)省資源消耗。
      [0005]為了達到上述目的,本實用新型提出一種短路保護電路,該短路保護電路與負載連接,包括用于供直流電輸入的電源輸入端和用于控制所述直流電是否向所述負載供電的開關(guān)控制模塊;
      [0006]所述開關(guān)控制模塊的輸入端與所述電源輸入端連接,所述開關(guān)控制模塊的輸出端與所述負載連接。
      [0007]優(yōu)選地,所述開關(guān)控制模塊包括三極管、MOS管、第一電容、第二電容、第一電阻、第二電阻和第三電阻;
      [0008]所述第一電容的一端與所述電源輸入端連接,所述第一電容的另一端與所述三極管的基極連接,且依次經(jīng)由所述第一電阻、所述負載接地;所述三極管的發(fā)射極與所述電源輸入端連接,所述三極管的集電極經(jīng)由所述第二電阻接地;
      [0009]所述第二電容的一端與所述電源輸入端連接,所述第二電容的另一端與所述MOS管的柵極連接,且經(jīng)由所述第二電阻接地;所述MOS管的源極與所述電源輸入端連接,所述MOS管的漏極依次經(jīng)由所述第三電阻、所述負載接地。
      [0010]優(yōu)選地,所述三極管為PNP三極管。
      [0011 ] 優(yōu)選地,所述MOS管為PMOS管。
      [0012]優(yōu)選地,所述開關(guān)控制模塊包括三極管、MOS管、第一電容、第二電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻;
      [0013]所述第一電容的一端與所述電源輸入端連接,所述第一電容的另一端與所述三極管的基極連接,且依次經(jīng)由所述第一電阻、所述負載接地,還依次經(jīng)由所述第一電阻、所述第四電阻接地;所述三極管的發(fā)射極與所述電源輸入端連接,所述三極管的集電極經(jīng)由所述第二電阻接地;
      [0014]所述第二電容的一端與所述電源輸入端連接,所述第二電容的另一端與所述MOS管的柵極連接,且經(jīng)由所述第二電阻接地;所述MOS管的源極與所述電源輸入端連接,所述MOS管的漏極依次經(jīng)由所述第三電阻、所述負載接地,且依次經(jīng)由所述第三電阻、所述第四電阻接地。
      [0015]優(yōu)選地,所述三極管為PNP三極管。
      [0016]優(yōu)選地,所述MOS管為PMOS管。
      [0017]本實用新型還提出一種直流供電裝置,為負載供電,該直流供電裝置包括直流電源,還包括短路保護電路,所述直流電源與所述短路保護電路的電源輸入端連接,所述短路保護電路與負載連接,包括用于供直流電輸入的電源輸入端和用于控制所述直流電是否向所述負載供電的開關(guān)控制模塊;
      [0018]所述開關(guān)控制模塊的輸入端與所述電源輸入端連接,所述開關(guān)控制模塊的輸出端與所述負載連接。
      [0019]本實用新型提出的短路保護電路,從電源輸入端接入直流電,通過開關(guān)控制模塊控制直流電是否向負載供電,在負載發(fā)生異常,如發(fā)生短路故障時,開關(guān)控制模塊切斷對負載的供電,并自鎖定在切斷供電后的保護狀態(tài),使得短路保護電路處于切斷供電后的保護狀態(tài)。本實用新型的短路保護電路,通過開關(guān)控制模塊在負載發(fā)生異常時,切斷對負載的供電,能夠替代電源管理IC實現(xiàn)電源管理功能,降低設(shè)計成本,并且自鎖定在切斷負載供電狀態(tài),更有效地實現(xiàn)短路保護,同時無需CPU控制,簡化了電路結(jié)構(gòu),節(jié)省資源消耗,適用于沒有CPU控制的場合,通用性強。
      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0020]圖1為本實用新型短路保護電路較佳實施例的原理框圖;
      [0021]圖2為本實用新型短路保護電路一具體實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0022]圖3為本實用新型短路保護電路另一具體實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0023]本實用新型的目的、功能特點及優(yōu)點的實現(xiàn),將結(jié)合實施例,并參照附圖作進一步說明。
      【具體實施方式】
      [0024]以下結(jié)合說明書附圖及具體實施例進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型,并不用于限定本實用新型。
      [0025]本實用新型提出一種短路保護電路。
      [0026]參照圖1,圖1為本實用新型短路保護電路較佳實施例的原理框圖。
      [0027]本實用新型較佳實施例中,短路保護電路10與負載20連接,該短路保護電路10包括電源輸入端Vin和開關(guān)控制模塊11 ;電源輸入端Vin用于供直流電輸入,開關(guān)控制模塊11用于控制直流電是否向負載20供電。
      [0028]其中,開關(guān)控制模塊11的輸入端與電源輸入端Vin連接,開關(guān)控制模塊11的輸出端與負載20連接。
      [0029]在本實施例中,短路保護電路10從電源輸入端Vin接入直流電,通過開關(guān)控制模塊11控制直流電是否向負載20供電,在負載20發(fā)生異常(負載20變大或者發(fā)生短路故障)時,開關(guān)控制模塊11切斷對負載20的供電,并自鎖定在這種切斷負載20供電后的保護狀態(tài),使得短路保護電路10處于保護狀態(tài)。
      [0030]相對于現(xiàn)有技術(shù),本實用新型的短路保護電路10,通過開關(guān)控制模塊11在負載20發(fā)生異常時,切斷對負載20的供電,能夠替代電源管理IC實現(xiàn)電源管理功能,降低設(shè)計成本,并且自鎖定在切斷負載20供電狀態(tài),更有效地實現(xiàn)短路保護,同時無需CPU控制,簡化了電路結(jié)構(gòu),節(jié)省資源消耗,適用于沒有CPU控制的場合,通用性強。
      [0031]再參照圖2,圖2為本實用新型短路保護電路一具體實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0032]如圖2所示,開關(guān)控制模塊11包括三極管Ql、MOS管Q2、第一電容Cl、第二電容C2、第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3。
      [0033]第一電容Cl的一端與電源輸入端Vin連接,第一電容Cl的另一端與三極管Ql的基極連接,且第一電容Cl的另一端依次經(jīng)由第一電阻R1、負載20接地;三極管Ql的發(fā)射極與電源輸入端Vin連接,三極管Ql的集電極經(jīng)由第二電阻R2接地。
      [0034]第二電容C2的一端與電源輸入端Vin連接,第二電容C2的另一端與MOS管Q2的柵極連接,且第二電容C2的另一端經(jīng)由第二電阻R2接地;M0S管Q2的源極與電源輸入端Vin連接,MOS管Q2的漏極依次經(jīng)由第三電阻R3、負載20接地。
      [0035]在本實施例中,三極管Ql為PNP三極管,MOS管Q2為PMOS管。
      [0036]下面以上電、斷電保護和恢復(fù)供電三個過程對如圖2所示的短路保護電路10的工作原理進行說明,具體的描述如下:
      [0037]1、短路保護電路10正常上電過程。短路保護電路10正常上電,即開始從電源輸入端Vin接入直流電VCC時,三極管Ql和MOS管Q2都未導(dǎo)通,從電源輸入端Vin輸入的直流電VCC分別給第一電容Cl和第二電容C2充電,分別形成第一路充電電流和第二路充電電流,其中第一路充電電流路徑為第一路充電電流流經(jīng)第一電容Cl、第一電阻R1、負載20流向地,第一路充電電流路徑為第二路充電電流流經(jīng)第二電容C2、第二電阻R2流向地,從而第一電容Cl和第二電容C2兩端的電壓差逐漸建立,B點電壓和C點電壓逐漸下降。在本實施例中,設(shè)置第一路充電電流路徑的充電常數(shù)τ I=RfC1(其中,R1為第一電阻Rl的阻值,C1為第一電容Cl的電容量)遠遠大于第二路充電電流路徑的充電常數(shù)t2=R2*C2 (其中,R2為第二電阻R2的阻值,C2為第二電容C2的電容量)。因此在第一電容Cl和第二電容C2充電過程中,C點電壓下降的速度遠比B點電壓下降的速度快,即MOS管Q2的柵極電壓下降的速度遠比三極管Ql的基極電壓下降的速度快,MOS管Q2先達到導(dǎo)通狀態(tài),MOS管Q2優(yōu)先于三極管Ql導(dǎo)通,使得從電源輸入端Vin接入直流電VCC給負載20供電。由于MOS管Q2導(dǎo)通后,D點電壓等于直流電VCC,因此三極管Ql截止,最終MOS管Q2的柵極電壓將變?yōu)榱恪I鲜鲞^程即為短路保護電路10的正常上電過程,短路保護電路10進入正常工作狀態(tài)。
      [0038]2、負載20短路保護,自鎖定保護狀態(tài)過程。在短路保護電路10正常工作情況下,負載20發(fā)生異常時,例如負載20發(fā)生短路故障時,第三電阻R3兩端產(chǎn)生一個電壓差,并且,由于MOS管Q2的內(nèi)阻存在,在MOS管Q2的源極、漏極之間,也產(chǎn)生一個電壓差,當(dāng)這兩個電壓差之和等于0.7V,即A點、D點之間的電壓差Uad=0.7V時,三極管Ql的基極、發(fā)射極之間的電壓差為0.7V,此時三極管Ql開始導(dǎo)通,當(dāng)三極管Ql飽和導(dǎo)通時,三極管Ql的發(fā)射極、集電極之間的電壓差接近于零,因而MOS管Q2的柵極電壓最終等于直流電VCC,MOS管Q2關(guān)斷,短路保護電路10進入保護狀態(tài),切斷對負載20的供電,使得MOS管Q2不因負載20短路而受大電流沖擊被損壞。切斷對負載20的供電后,只要不摘除負載20,M0S管Q2將始終處于關(guān)斷狀態(tài),鎖定在切斷負載20供電狀態(tài),即鎖定在切斷供電后的保護狀態(tài)。
      [0039]在本實施例中,若要設(shè)置保護電流Imax的值,則只需要設(shè)置合適的第三電阻R3的阻值,使得A點、D點之間的電壓差U^Imax* (R3+Rds) =0.7V,其中R3為第三電阻R3的阻值,Rds為MOS管Q2的導(dǎo)通電阻。
      [0040]3、短路故障解除,自恢復(fù)供電過程。短路保護電路10自鎖定在保護狀態(tài)后,如果摘除負載20,則短路故障消除,三極管Ql的發(fā)射極-基極電流為零,三極管Ql截止,此時第一電容Cl又開始充電,MOS管Q2的柵極電壓重新下降,最終MOS管Q2重新導(dǎo)通,此時,再接入負載20后,可恢復(fù)對負載20供電。因此,圖2所示的短路保護電路10在短路故障解除后,可自動恢復(fù)對負載20供電。
      [0041]再參照圖3,圖3為本實用新型短路保護電路另一具體實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0042]如圖3所示,開關(guān)控制模塊11包括三極管Ql、MOS管Q2、第一電容Cl、第二電容C2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4。
      [0043]第一電容Cl的一端與電源輸入端Vin連接,第一電容Cl的另一端與三極管Ql的基極連接,且第一電容Cl的另一端依次經(jīng)由第一電阻R1、負載20接地,第一電容Cl的另一端還依次經(jīng)由第一電阻R1、第四電阻R4接地;三極管Ql的發(fā)射極與電源輸入端Vin連接,三極管Ql的集電極經(jīng)由第二電阻R2接地。
      [0044]第二電容C2的一端與電源輸入端Vin連接,第二電容C2的另一端與MOS管Q2的柵極連接,且第二電容C2的另一端經(jīng)由第二電阻R2接地;M0S管Q2的源極與電源輸入端Vin連接,MOS管Q2的漏極依次經(jīng)由第三電阻R3、負載20接地,且MOS管Q2的漏極依次經(jīng)由第三電阻R3、第四電阻R4接地。
      [0045]在本實施例中,三極管Ql為PNP三極管,MOS管Q2為PMOS管。
      [0046]如圖3所示的短路保護電路10的工作原理具體描述如下:
      [0047]圖3中短路保護電路10正常上電過程,以及負載20短路保護并自鎖定保護狀態(tài)過程原理,可參照上述對圖2所示短路保護電路10的工作原理描述,此處不再贅述。下面只對圖3中的短路故障解除和恢復(fù)供電過程進行說明:
      [0048]如圖3所示,短路保護電路10自鎖定在保護狀態(tài)后,即使摘除負載20,消除了短路故障消除,由于有第四電阻R4接地,使得三極管Ql的基極仍然有對地回路,三極管Ql的發(fā)射極-基極電流不為零,三極管Ql繼續(xù)導(dǎo)通,MOS管Q2也始終處于關(guān)斷狀態(tài),即持續(xù)自鎖定在切斷供電后的保護狀態(tài),因此,圖3所示的短路保護電路10在短路故障解除后,若要恢復(fù)對負載20供電,則需要先切斷 直流電VCC的輸入,再重新接入直流電VCC,使得MOS管Q2重新導(dǎo)通,恢復(fù)對負載20供電。
      [0049]本實用新型還提出一種直流供電裝置,為負載20供電,該直流供電裝置包括直流電源和短路保護電路10,該直流電源與短路保護電路10的電源輸入端Vin連接,該短路保護電路10的結(jié)構(gòu)、工作原理以及所帶來的有益效果均可參照上述實施例,此處不再贅述。
      [0050]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例,并非因此限制本實用新型的專利范圍,凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】,均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
      【權(quán)利要求】
      1.一種短路保護電路,與負載連接,其特征在于,包括用于供直流電輸入的電源輸入端和用于控制所述直流電是否向所述負載供電的開關(guān)控制模塊; 所述開關(guān)控制模塊的輸入端與所述電源輸入端連接,所述開關(guān)控制模塊的輸出端與所述負載連接; 所述開關(guān)控制模塊包括三極管、MOS管、第一電容、第二電容、第一電阻、第二電阻和第三電阻; 所述第一電容的一端與所述電源輸入端連接,所述第一電容的另一端與所述三極管的基極連接,且依次經(jīng)由所述第一電阻、所述負載接地;所述三極管的發(fā)射極與所述電源輸入端連接,所述三極管的集電極經(jīng)由所述第二電阻接地; 所述第二電容的一端與所述電源輸入端連接,所述第二電容的另一端與所述MOS管的柵極連接,且經(jīng)由所述第二電阻接地;所述MOS管的源極與所述電源輸入端連接,所述MOS管的漏極依次經(jīng)由所述第三電阻、所述負載接地。
      2.如權(quán)利要求1所述的短路保護電路,其特征在于,所述三極管為PNP三極管。
      3.如權(quán)利要求1所述的短路保護電路,其特征在于,所述MOS管為PMOS管。
      4.一種短路保護電路,與負載連接,其特征在于,包括用于供直流電輸入的電源輸入端和用于控制所述直流電是否向所述負載供電的開關(guān)控制模塊; 所述開關(guān)控制模塊的輸入端與所述電源輸入端連接,所述開關(guān)控制模塊的輸出端與所述負載連接; 所述開關(guān)控制模塊包括三極管、MOS管、第一電容、第二電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻; 所述第一電容的一端與所述電源輸入端連接,所述第一電容的另一端與所述三極管的基極連接,且依次經(jīng)由所述第一電阻、所述負載接地,還依次經(jīng)由所述第一電阻、所述第四電阻接地;所述三極管的發(fā)射極與所述電源輸入端連接,所述三極管的集電極經(jīng)由所述第二電阻接地; 所述第二電容的一端與所述電源輸入端連接,所述第二電容的另一端與所述MOS管的柵極連接,且經(jīng)由所述第二電阻接地;所述MOS管的源極與所述電源輸入端連接,所述MOS管的漏極依次經(jīng)由所述第三電阻、所述負載接地,且依次經(jīng)由所述第三電阻、所述第四電阻接地。
      5.如權(quán)利要求4所述的短路保護電路,其特征在于,所述三極管為PNP三極管。
      6.如權(quán)利要求4所述的短路保護電路,其特征在于,所述MOS管為PMOS管。
      7.一種直流供電裝置,為負載供電,包括直流電源,其特征在于,還包括權(quán)利要求1至3中任意一項所述的短路保護電路,所述直流電源與所述短路保護電路的電源輸入端連接。
      8.一種直流供電裝置,為負載供電,包括直流電源,其特征在于,還包括權(quán)利要求4至6中任意一項所述的短路保護電路,所述直流電源與所述短路保護電路的電源輸入端連接。
      【文檔編號】H02H3/087GK203522124SQ201320551192
      【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
      【發(fā)明者】賀順亮 申請人:深圳Tcl新技術(shù)有限公司
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