CN101986492B - 短路保护电路及短路保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短路保护电路及短路保护方法，该电路包括：检测装置和保护装置；其中，检测装置，其一端与电源输出端相连接，其另一端与保护装置的第一端相连接，用于在检测到电源输出端的电压低于预定阈值时，执行截止操作；保护装置，其第二端与电源输入端相连接，其第三端与电源输出端相连接，用于在获取检测装置已经截止的指示信息时，执行截止操作以切断电源输出。根据本发明提供的技术方案，可以在节省电阻器件的情况下，较容易地实现低压直流电路的短路保护。

Description

短路保护电路及短路保护方法

技术领域

本发明涉及通信领域。更为具体地，本发明涉及一种短路保护电路及短路保护方法。

背景技术

目前，低压直流电路的短路保护电路存在多种具体实现方法，针对不同应用场合，所采用的短路保护电路不尽相同。短路保护电路一般基于二种检测原理：一种是检测短路时大电流；另一种是检测短路时的电压。

相关技术中，最为简单的基于电压检测的短路保护电路如图1所示，图1所示的11端为电源输入端，15端为电源输出端，10端为保护电路。正常情况下必须确保R2大于R1，这样才能保证开关器件Q1比Q2先导通。该发明从原理上来说R1和R2均不可缺少，才可以确保电路能够正常工作。

但是在实际应用中，在考虑负载的情况下，确定R1和R2阻值比较困难，需要经过复杂的计算和反复的调试。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种短路保护电路及短路保护方法，以解决上述问题至少之一。

根据本发明的一个方面，提供了一种短路保护电路。

根据本发明的短路保护电路包括：检测装置和保护装置；其中，所述检测装置，其一端与电源输出端相连接，其另一端与所述保护装置的第一端相连接，用于在检测到所述电源输出端的电压低于预定阈值时，执行截止操作；所述保护装置，其第二端与电源输入端相连接，其第三端与所述电源输出端相连接，用于在获取所述检测装置已经截止的指示信息时，执行截止操作以切断电源输出。

根据本发明的另一方面，提供了一种短路保护方法。

根据本发明的短路保护方法应用于短路保护电路，该短路保护电路包括：检测装置和保护装置，所述检测装置的一端与电源输出端相连接，所述检测装置的另一端与所述保护装置的第一端相连接，所述保护装置的第二端与电源输入端相连接，所述保护装置的第三端与所述电源输出端相连接，上述短路保护方法包括：所述检测装置检测所述电源输出端的电压；在检测到所述电压低于预定阈值时，所述检测装置执行截止操作；所述保护装置在获取所述检测装置已经截止的指示信息时，执行截止操作以切断电源输出。

通过本发明，短路保护电路中的检测装置在检测到短路的情况下，短路保护电路中的保护装置切断电源输出。解决了相关技术中短路保护电路的电阻阻值难以确定的问题，进而可以在节省电阻器件的情况下，较容易地实现低压直流电路的短路保护。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的使用二个P沟道MOS管的短路保护电路的电路原理图；

图2是根据本发明实施例的短路保护电路的结构示意图；

图3是根据本发明优选实施例一的短路保护电路的结构示意图；

图4是根据本发明优选实施例二的短路保护电路的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的短路保护方法的流程图；

图6是根据本发明优选实施例的短路保护方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图2是根据本发明实施例的短路保护电路的结构示意图。如图2所示，根据本发明实施例的短路保护电路包括：保护装置2和检测装置4。

检测装置4，其一端与电源输出端相连接，其另一端与保护装置的第一端相连接，用于在检测到电源输出端的电压低于预定阈值时，执行截止操作；

保护装置2，其第二端与电源输入端相连接，其第三端与电源输出端相连接，用于在感知到检测装置已经截止的情况下，执行截止操作以切断电源输出。

采用上述装置，解决了相关技术中短路保护电路的电阻阻值难以确定的问题，进而可以在节省电阻器件的情况下，较容易地实现低压直流电路的短路保护。

优选地，上述保护装置包括：P沟道增强型MOS管。

优选地，上述检测装置可以包括但不限于：N沟道增强型MOS管。其中，检测装置接地。

在实际工作中，正常状态下(非短路情况)，由于检测装置4阻抗很大，导致上电后检测装置4充电快于保护装置2先导通，只有检测装置4导通后，保护装置2才会导通，否则保护装置2趋于截止。检测装置4的41和43端电压差大于保护装置2的开启电压后，检测装置4打开，则保护装置2的21端为低电平。

此时，23端电压与21端电压之差大于保护装置2的开启电压，保护装置2导通，22端的输出达到与23端相同的值，电源输入端11端与电源输出端12端输出电压相同。

短路状况时，12输出端电压迅速下降(短路时趋于地电压)，导致43端电压与41端电压差减小，该电压差大于检测装置4的导通电压时，检测装置4导通，42端电压为高，此时23端与21端之间的电压差为低电压。

当23端电压与21端电压之差小于开启电压时，保护装置2截止，切断输出电源。

需要注意的是，本发明的短路保护电路要求输入电源电压(Vin)大于保护装置2和检测装置4的开启电压，否则电路无效。所选保护装置2和检测装置4，其所能承受的最大Vgs电压应大于输入电源电压，否则不保证电路无损。即在实际中，电源输入端的输入电压(Vin)应该大于短路保护电路中各个MOS管的开启电压并小于短路保护电路中各个MOS管的击穿电压阈值。

由图2可知，如果电源输入端的输入电压(Vin)小于短路保护电路中各个MOS管的开启电压，则保护装置和检测装置不会被打开，不会执行后续相应的操作。如果电源输入端的输入电压(Vin)小于短路保护电路中各个MOS管的击穿电压阈值，则会将短路保护电路中的MOS管击穿，导致该保护电路无法实现保护的功能。

以下结合图3描述上述优选实施方式。

图3是根据本发明优选实施例二的短路保护电路的结构示意图；如图3所示，该短路保护电路中保护装置为P沟道增强型MOS管(VT1)，检测装置为N沟道增强型MOS管(VT2)。

图3所示的短路保护电路，适用于输入电压(Vin)较小，负载也较小电路。

优选地，检测装置4除了包括N沟道增强型MOS管之外，还可以包括：电阻R2，与N沟道增强型MOS管串联连接，并位于N沟道增强型MOS管与电源输出端之间。

其中，R2电阻值仅会影响上电充电时间(us级到ms级)，但不会影响电路正常工作，因为选择性更强。经实践确定，相关技术中的短路保护电路与本发明电路的短路保护电路的响应速度相近，本发明短路保护响应速率不受R2电阻值的影响，响应时间为us级。

实际上，电阻R2的阻值大小与短路后重新上电时，电源输出端(Vout)的电压爬升时间具有函数关系。

在具体实施过程中，R2的阻值影响短路后重新上电时的电压爬升时间，R2阻值越小，上电时的电压爬升时间越多；R2阻值越大，上电爬升时间越短。因此，可以根据实际情况灵活选取电阻R2。

以下结合图4描述上述优选实施方式。

图4是根据本发明优选实施例四的短路保护电路的结构示意图；该短路保护电路中保护装置包括：P沟道增强型MOS管(VT1)；，检测装置包括：N沟道增强型MOS管(VT2)和电阻R2。

图5是根据本发明实施例的短路保护方法的流程图。该短路保护方法，应用于如图2的短路保护电路，其中，该短路保护电路包括：检测装置和保护装置，检测装置的一端与电源输出端相连接，检测装置的另一端与保护装置的第一端相连接，保护装置的第二端与电源输入端相连接，保护装置的第三端与电源输出端相连接。如图5所示，该短路保护方法可以进一步包括以下处理：

步骤S502：检测装置检测电源输出端的电压；

步骤S504：在检测到电压低于预定阈值时，检测装置执行截止操作；

步骤S506：保护装置在获取检测装置已经截止的指示信息时，执行截止操作以切断电源输出。

优选地，保护装置可以包括：P沟道增强型MOS管。

优选地，检测装置可以包括：N沟道增强型MOS管。

优选地，检测装置除了包括：N沟道增强型MOS管之外，还可以包括：电阻R2，其中，电阻R2与N沟道增强型MOS管串联连接，并位于N沟道增强型MOS管与电源输出端之间。

在具体实施过程中，R2的阻值影响短路后重新上电时的电压爬升时间，R2阻值越小，上电时的电压爬升时间越多；R2阻值越大，上电爬升时间越短。因此，可以根据实际情况灵活选取电阻R2。

上述短路保护电路的优选实施方式具体可以参见图3和图4，此处不再赘述。

需要注意的是，本发明的短路保护电路要求输入电源电压(Vin)大于保护装置和检测装置的开启电压，否则电路无效。所选保护装置和检测装置，其所能承受的最大Vgs电压应大于输入电源电压，否则不保证电路无损。

以下结合图6描述上述短路保护电路的优选工作过程。

图6是根据本发明优选实施例的短路保护电路的详细工作流程图。如图6所示，以下就负载(例如，低压直流电路)短路和不短路的两种情况分别进行描述。

在负载短路时，结合图2所示的短路保护电路，其工作流程主要包括以下处理(步骤S601-步骤S607)：

步骤S601：检测装置4的41端下拉到低电平，41端与42端的电压差小于开启电压，检测装置4截止。

步骤S603：检测装置4截止后，42端为高电平。

步骤S605：21端与42端相连接，21端也为高电平，23端与21端电压差小于保护装置2的开启电压，则保护装置2截止。

步骤S607：22端的输出电压趋于0，即关闭输出电源，对负载电路进行保护。

在负载不短路(正常工作状态下)时，短路保护电路的工作流程主要包括以下处理(步骤S802-步骤S808)：

步骤S602：检测装置4的栅极(41端)所接阻抗较小，先充电到开启电压，导通；其中，保护装置2在检测装置4导通前始终保持截止。

步骤S604：42端电压与43端电压相同，为低电平。

步骤S606：21端也为低电平，当23端与21端电压差大于保护装置2的开启电压时，保护装置2导通。

步骤S608：22端输出电压与输入电压相近，即电源输出正常，电路处于正常工作状态。

综上所述，借助本发明提供的上述实施例，与相关技术中的短路保护电路相比，使用了N沟增强型MOS管作为检测装置；节省了电阻的使用数量(例如，不需要图1所示的R1电阻)；R2电阻值仅会影响上电充电时间(us级到ms级)，但不会影响电路正常工作，可选择性更强。经实践确定，相关技术中的短路保护电路与本发明电路的短路保护电路的响应速度相近，本发明短路保护响应速率不受R2电阻值的影响，响应时间为us级。并且本发明提供的短路保护电路制造成本更为低廉，可实施性也较强。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种短路保护电路，其特征在于，包括：检测装置和保护装置；

所述检测装置，其一端与电源输出端相连接，其另一端与所述保护装置的第一端相连接，用于在检测到所述电源输出端的电压低于预定阈值时，执行截止操作，其中，所述检测装置包括：N沟道增强型MOS管；

所述保护装置，其第二端与电源输入端相连接，其第三端与所述电源输出端相连接，用于在获取所述检测装置已经截止的指示信息时，执行截止操作以切断电源输出，其中，所述保护装置包括：P沟道增强型MOS管。

2.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述检测装置还包括：电阻，与所述N沟道增强型MOS管串联连接，并位于所述N沟道增强型MOS管的栅极与所述电源输出端之间。

3.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述电阻的阻值大小与短路后重新上电时所述电源输出端的电压爬升时间具有函数关系。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的短路保护电路，其特征在于，所述电源输入端的输入电压大于所述短路保护电路中各个MOS管的开启电压并小于所述短路保护电路中各个MOS管的击穿电压阈值。

5.一种短路保护方法，应用于短路保护电路，其特征在于，所述短路保护电路包括：检测装置和保护装置，所述检测装置的一端与电源输出端相连接，所述检测装置的另一端与所述保护装置的第一端相连接，所述保护装置的第二端与电源输入端相连接，所述保护装置的第三端与所述电源输出端相连接，所述保护装置包括：P沟道增强型MOS管，所述检测装置包括：N沟道增强型MOS管，所述方法包括：

所述检测装置检测所述电源输出端的电压；

在检测到所述电压低于预定阈值时，所述检测装置执行截止操作；

所述保护装置在获取所述检测装置已经截止的指示信息时，执行截止操作以切断电源输出。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述检测装置还包括：电阻，与所述N沟道增强型MOS管串联连接，并位于所述N沟道增强型MOS管与所述电源输出端之间。