CN103715649A - 一种直流防护电路及网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种直流防护电路及网络设备，用于提高后级开关电源器件的可靠性，减少设备DC端口防护部分的器件占用PCB的面积。本发明实施例包括：控制开关模块、比较模块以及所述直流防护电路后级电源的输入电容；其中，与所述控制开关模块连接的所述比较模块，用于当所述输入电容两端的电压大于参考电压时，控制所述控制开关模块关断，以使所述输入电容的电压不超过所述参考电压；当所述输入电容两端的电压不大于所述参考电压，控制所述控制开关模块导通；所述控制开关模块，用于根据其导通或关断控制所述直流防护电路的导通或关断。

Description

一种直流防护电路及网络设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种直流防护电路及网络设备。

背景技术

通常，由于场景使用的不同，电子设备的直流输入端口会要求具备不同等级的防护要求；业界常见的方案都是采用传统的防护器件实现的，防护等级要求的越高，使用的防护器件就越多。涉及到设备防护的这一部分器件占用的印制电路板（PCB，Printed Circuit Board），面积就越大，这将制约产品小型化的发展。

传统的直流（DC，Direct Current）防护方式有两种，可一并参考图1a和图1b，图1a和图1b均为现有技术中直流防护电路的结构示意图，其中，

方式一：采用两级防护，两级防护之间中间采用电阻退偶，如图1a所示；

方式二：采用两级防护，两级防护之间中间采用电感退偶，如图1b所示；

两种防护方式下，正常工作的时候，压敏电阻Z1和Z2不动作，相当于开路状态；电阻R1（电感L1）串联在主路中；当输入端口RTN发生浪涌的时候，Z1、Z2动作；由于R1（L1）起到退偶作用，浪涌大部分的能量经由Z1泄放；经过退偶器件R1（L1）后，在Z2泄放的能量会大大变小；这样经过端口防护以后，后级器件的可靠性压力也会变小。

但是在方式一中，R1是串联在输入回路中的，在大功率设备的场景下，由于流经该退偶电阻R1的电流很大，所以电阻R1的损耗较大；方式二中采用电感退偶，要达到退偶的目的电感的感量不宜太小，要流经较大的电流，电感线径也较大，所以电感L1的尺寸一般都较大；并且，若采用上述两种方式作为设备的DC电源端口的防护措施，由于压敏等防护器件有一定的响应时间，导致后级开关电源的输入电压Vin瞬间电压比较高，对后级开关电源器件的可靠性造成一定的风险。

发明内容

本发明实施例提供了一种直流防护电路及网络设备，用于提高后级开关电源器件的可靠性，减少设备DC端口防护部分的器件占用PCB的面积。

有鉴于此，本发明提供一种直流防护电路，其中，可包括：

控制开关模块、比较模块以及所述直流防护电路后级电源的输入电容；

其中，与所述控制开关模块连接的所述比较模块，用于当所述输入电容两端的电压大于参考电压时，控制所述控制开关模块关断，以使所述输入电容的电压不超过所述参考电压；当所述输入电容两端的电压不大于所述参考电压，控制所述控制开关模块导通；

所述控制开关模块，用于根据其导通或关断控制所述直流防护电路的导通或关断。

在第一方面的第一种可能的实现方式中：

所述控制开关模块包括：第一控制开关、第二控制开关；

所述比较模块包括：与所述第一控制开关连接的所述第一比较器，以及与所述第二控制开关连接的所述第二比较器；

所述直流防护电路还包括负载电阻和连接在所述负载电阻两端的运放放大器，从反向输入端口起，所述第一控制开关、所述第二控制开关与所述负载电阻依次串联；

所述第一比较器的一输入端与所述运放放大器输出端连接，另一输入端为所述参考电压输入端，其输出端与所述第一控制开关连接；

所述第二比较器的一输入端与所述直流防护电路的正向输入端口连接，另一输入端为所述参考电压输入端，其输出端与所述第二控制开关连接。

结合第一方面第一种的实现方式，在第二种可能的实现方式中：

所述运放放大器，用于对所述负载电阻两端的电压进行放大，输出第一电压；

所述第一比较器，具体用于当电流反向流通时，检测所述第一电压的大小，若所述第一电压大于所述参考电压，则控制所述第一控制开关处于放大状态直至关断，以使所述输入电容的电压不超过所述参考电压，若所述第一电压不大于所述参考电压，则控制所述第一控制开关饱和导通。

结合第一方面第一种的实现方式，在第三种可能的实现方式中：

所述第二比较器，具体用于当电流正向流通时，检测所述直流防护电路输入电压的大小，若所述输入电压大于所述参考电压，则控制所述第二控制开关处于放大状态关断，以使所述输入电容的电压不超过所述参考电压，若所述输入电压不大于所述参考电压，则控制所述第二控制开关饱和导通。

结合第一方面或第一方面第一种或第二种或第三种的实现方式，在第四种可能的实现方式中：

所述直流防护电路还包括：跨接于所述直流防护电路正向输入端口和反向输入端口之间的压敏电阻，用于当所述输入电压超过所述参考电压时进行分流。

结合第一方面或第一方面第一种或第二种或第三种的实现方式，在第五种可能的实现方式中：

所述第一控制开关和所述第二控制开关均为金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET。

结合第一方面或第一方面第一种实现方式或第一方面第二种实现方式或第一方面第三种的实现方式，在第六种可能的实现方式中：

所述输入电容为电解电容。

本发明第二方面提供一种网络设备，其中，可包括：

直流防护电路，所述直流防护电路设置于所述网络设备的直流电源输入端口；其中，所述直流防护电路可包括：

控制开关模块、比较模块以及所述直流防护电路后级电源的输入电容；

其中，与所述控制开关模块连接的所述比较模块，用于当所述输入电容两端的电压大于参考电压时，控制所述控制开关模块关断，以使所述输入电容的电压不超过所述参考电压；当所述输入电容两端的电压不大于所述参考电压，控制所述控制开关模块导通；

所述控制开关模块，用于根据其导通或关断控制所述直流防护电路的导通或关断。

在第二方面的第一种可能的实现方式中：

所述控制开关模块包括：第一控制开关、第二控制开关；

所述比较模块包括：与所述第一控制开关连接的所述第一比较器，以及与所述第二控制开关连接的所述第二比较器；

所述直流防护电路还包括负载电阻和连接在所述负载电阻两端的运放放大器，从反向输入端口起，所述第一控制开关、所述第二控制开关与所述负载电阻依次串联；

所述第一比较器的一输入端与所述运放放大器输出端连接，另一输入端为所述参考电压输入端，其输出端与所述第一控制开关连接；

所述第二比较器的一输入端与所述直流防护电路的正向输入端口连接，另一输入端为所述参考电压输入端，其输出端与所述第二控制开关连接。

结合第二方面第一种的实现方式，在第二种可能的实现方式中：

所述运放放大器，用于对所述负载电阻两端的电压进行放大，输出第一电压；

所述第一比较器，具体用于当电流反向流通时，检测所述第一电压的大小，若所述第一电压大于所述参考电压，则控制所述第一控制开关处于放大状态直至关断，以使所述输入电容的电压不超过所述参考电压，若所述第一电压不大于所述参考电压，则控制所述第一控制开关饱和导通。

结合第二方面第一种的实现方式，在第三种可能的实现方式中：

所述第二比较器，具体用于当电流正向流通时，检测所述直流防护电路输入电压的大小，若所述输入电压大于所述参考电压，则控制所述第二控制开关处于放大状态关断，以使所述输入电容的电压不超过所述参考电压，若所述输入电压不大于所述参考电压，则控制所述第二控制开关饱和导通。

结合第二方面或第二方面第一种或第二种或第三种的实现方式，在第四种可能的实现方式中：

所述直流防护电路还包括：跨接于所述直流防护电路正向输入端口和反向输入端口之间的压敏电阻，用于当所述输入电压超过所述参考电压时进行分流。

结合第二方面或第二方面第一种或第二种或第三种的实现方式，在第五种可能的实现方式中：

所述第一控制开关和所述第二控制开关均为金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET。

结合第二方面或第二方面第一种实现方式或第二方面第二种实现方式或第二方面第三种实现方式的实现方式，在第六种可能的实现方式中：

所述输入电容为电解电容。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种直流防护电路及网络设备具有以下优点：其中，所述直流防护电路包括控制开关模块、比较模块以及所述直流防护电路后级电源的输入电容；浪涌发生之前，所述控制开关模块处于导通状态，所述输入电容两端的电压与输入电压基本相同；当浪涌发生时，输入电压增大，输入电容上面的电压迅速上升，当所述输入电容两端的电压大于所述参考电压时，控制所述控制开关模块关断，以使得所述输入电容的电压不超过所述参考电压；当浪涌退后，输入电容上面的电压下降，当其上面的电压不超过所述参考电压时，所述控制开关模块导通，设备恢复正常工作。也就是通过闭环控制经过防护器件的电压，在浪涌发生的时候，采用限压的保护策略，确保后级开关电源的输入电压低于安全电压，提升设备内部电源的可靠性；进一步地，还可以利用设备直流电源输入端口的缓启动器件（第一控制开关和第二控制开关），减少设备直流端口防护部分的器件的占用印刷电路板PCB的面积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为现有技术中一种直流防护电路的结构示意图；

图1b为现有技术中另一种直流防护电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种直流防护电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种直流防护电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种网络设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种直流防护电路及网络设备，用于提高后级开关电源器件的可靠性，减少设备DC端口防护部分的器件占用PCB的面积。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

请参考图2，图2为本发明实施例提供的一种直流防护电路100的结构示意图，其中，该直流防护电路100可包括：

控制开关模块101、比较模块102以及所述直流防护电路后级电源的输入电容C1；

其中，与所述控制开关模块101连接的所述比较模块102，用于当所述输入电容C1两端的电压大于参考电压Vref时，控制所述控制开关模块关断，以控制所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref；当所述输入电容C1两端的电压不大于所述参考电压Vref，控制所述控制开关模块101导通；

所述控制开关模块101，用于根据其导通或关断控制所述直流防护电路100的导通或关断。

其中，如图2中的输入电压回路RTN（Input Voltage）与-48V处设置的防护电路为所述直流防护电路100。所述RTN端口和-48V端口为该直流防护电路100的电源输入端口，其中，所述RTN端口为该直流防护电路100的正向输入端口，所述-48V端口为该直流防护电路100的反向输入端口，可以理解的是，本实施例中仅以普遍使用的电源输入值-48V为例子进行图示，在某些实施方式中，反向输入端口还可以设定为-36V、-42V等，此处举例不构成对本发明的限定。

可以理解的是，所述参考电压Vref为预先设置，其为所述直流防护电路100后级（即所述输入电容C1后面的开关电源）可承受的最大电压，即安全电压。

当所述直流防护电路100处于正常工作时，也就是浪涌发生之前，所述控制开关模块101处于导通状态，所述输入电容C1两端的电压与输入电压Vin（即RTN端口和-48V端口之间的电压）基本相同；当浪涌发生时，输入电压Vin增大，即RTN端口和-48V端口之间会出现高电压，输入电容C1上面的电压迅速上升，当所述输入电容C1两端的电压大于所述参考电压Vref时，控制所述控制开关模块101关断，以使得所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref；当浪涌退后，输入电容C1上面的电压下降，当其上面的电压不超过所述参考电压Vref时，所述控制开关模块导通，设备恢复正常工作。

由上述可知，本发明实施例提供的一种直流防护电路100包括控制开关模块101、比较模块102以及所述直流防护电路后级电源的输入电容C1，通过闭环控制经过防护器件的电压，在浪涌发生的时候，采用限压的保护策略，确保后级开关电源的输入电压（即输入电容C1上的电压）低于安全电压，提升设备内部电源的可靠性；进一步地，还可以利用设备直流电源输入端口的缓启动器件，减少设备直流端口防护部分的器件的占用印刷电路板PCB的面积。

进一步地，请参见图3，图3为本发明实施例提供的直流防护电路100的另一结构示意图，在本发明的一些实施例中：

所述控制开关模块101可包括：第一控制开关Q1、第二控制开关Q2，所述比较模块102可包括：与所述第一控制开关Q1连接的所述第一比较器U1，以及与所述第二控制开关Q2连接的所述第二比较器U2；

所述直流防护电路100还可包括负载电阻R1和连接在所述负载电阻R1两端的运放放大器U3，从反向输入端口起（即-48V端口），所述第一控制开关Q1、所述第二控制开关Q2与所述负载电阻R1依次串联在反向输入支路上；

所述第一比较器U1的一输入端与所述运放放大器U3输出端连接，所述第一比较器U1的另一输入端为所述参考电压Vref输入端，其输出端与所述第一控制开关Q1连接；

所述第二比较器U2的一输入端与所述直流防护电路100的正向输入端口（即RTN端口）连接，所述第二比较器U2的另一输入端为所述参考电压Vref输入端，其输出端与所述第二控制开关Q2连接。

另外，所述直流防护电路100中的输入电容C1，由于所述输入电容C1为所述直流防护电路100后级电源的输入电容，因此所述输入电容C1可以为电解电容，该电解电容跨接于所述直流防护电路100正向输入支路和反向输入支路之间。在设备正常工作时，所述输入电容C1两端的电压与输入电压Vin（即RTN端口和-48V端口之间的电压）基本相同。

进一步地，所述直流防护电路100还可包括：

跨接于所述直流防护电路100正向输入端口和反向输入端口之间的压敏电阻Z1，所述压敏电阻Z1用于当所述输入电压Vin超过所述参考电压Vref时进行分流。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，所述第一控制开关Q1和所述第二控制开关Q2可以均为金属氧化层半导体场效晶体管（简称金氧半场效晶体管）MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor），容易想到的是，本实施例中对所述第一控制开关Q1和所述第二控制开关Q2类型的限定仅仅作为举例说明。

其中，所述直流防护电路100从反向输入端口（-48V端口）起，所述第一控制开关Q1、所述第二控制开关Q2与所述负载电阻R1依次串联在所述直流防护电路100的反向输入支路上，其中，所述第一控制开关Q1的漏极与反向输入端口（-48V端口）相连，所述第一控制开关Q1的源极与所述第二控制开关Q2的源极相连，所述第二控制开关Q2的漏极与所述负载电阻R1相连，所述第一比较器U1输出端与所述第一控制开关Q1的栅极连接，所述第二比较器U2输出端与所述第二控制开关Q2的栅极连接；本实施例中，所述第一控制开关Q1和所述第二控制开关Q2可用于缓启动和防反接。

所述运放放大器U3的两个输入端分别连接在所述负载电阻R1的两端，用于对所述负载电阻R1两端的电压进行放大，其输出端输出第一电压V1；可以理解的是，由于设备正常工作时，流经负载电阻R1上的电流很小，并且该负载电阻R1的电阻值也较小，因此，该实施方式中，需要将所述负载电阻R1两端的电压进行放大比较。

在该实施方式下，如图3所示，假设所述第一控制开关Q1和所述第二控制开关Q2均为缓启动的MOSFET场效应管：

则所述第一比较器U1，具体用于当电流反向流通时，检测所述第一电压V1的大小，若所述第一电压V1大于所述参考电压Vref，则控制所述第一控制开关Q1处于放大状态直至关断，以使所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref，若所述第一电压不大于所述参考电压Vref，则控制所述第一控制开关Q1饱和导通。

所述第二比较器U2，具体用于当电流正向流通时，检测所述直流防护电路100输入电压Vin的大小，若所述输入电压Vin大于所述参考电压Vref，则控制所述第二控制开关Q2处于放大状态关断，以使所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref，若所述输入电压不大于所述参考电压Vref，则控制所述第二控制开关Q2饱和导通。

基于此，如图3所示，下面简单地介绍一下电路的工作原理。

设备正常工作时，电流正向流通，经由正向输入端口（RTN端口）流进，依次经过输入电容C1、负载电阻R1、第二控制开关Q2、第一控制开关Q1后，流向反向输入端口（-48V端口）；浪涌发生之前，所述第二控制开关Q2、第一控制开关Q1均处于导通状态，所述输入电容C1两端的电压与输入电压Vin（即RTN端口和-48V端口之间的电压）基本相同；当浪涌发生时，输入电压Vin增大，即RTN端口和-48V端口之间会出现高电压，输入电容C1上面的电压迅速上升，当第二比较器U2检测到所述输入电压Vin（即输入电容C1两端的电压）大于所述参考电压Vref时，第二比较器U2控制缓启动第二控制开关Q2的栅极电压，使得第二控制开关Q2处于放大状态，以及让输入电容C1上的电压不超过所述参考电压Vref；在该控制过程中，第二控制开关Q2处于闭环状态，工作于可变电阻区；当浪涌退后，输入电容C1上面的电压下降，当其上面的电压不超过所述参考电压Vref时，所述第二控制开关Q2导通，设备恢复正常工作。

相反地，当所述直流防护电路100的电流反向流通时，即电路中电流经由反向输入端口（-48V端口）流进，依次经过第一控制开关Q1、第二控制开关Q2、负载电阻R1、输入电容C1后，流向正向输入端口（RTN端口）；

所述第一比较器U1，具体用于当电流反向流通时，检测所述第一电压V1的大小，若所述第一电压V1大于所述参考电压Vref，则控制所述第一控制开关Q1处于放大状态直至关断，以使所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref，若所述第一电压V1不大于所述参考电压Vref，则控制所述第一控制开关Q1饱和导通。

可以理解的是，图3中所示的第一控制开关Q1和第二控制开关Q2亦可替换为与之功能类似的晶体三极管，而替换的晶体三极管的各端口与其它器件的连接方式，与第一控制开关Q1和第二控制开关Q2类似，此处不再详述。

由上述可知，本发明实施例提供的一种直流防护电路100，包括控制开关模块101、比较模块102以及所述直流防护电路后级电源的输入电容C1；浪涌发生之前，所述控制开关模块101（包括第一控制开关Q1和第二控制开关Q2）处于导通状态，所述输入电容C1两端的电压与输入电压Vin基本相同；当浪涌发生时，输入电压Vin增大，输入电容C1上面的电压迅速上升，当所述输入电容C1两端的电压大于所述参考电压Vref时，控制所述第一控制开关Q1/第二控制开关Q2关断，以使得所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref；当浪涌退后，输入电容C1上面的电压下降，当其上面的电压不超过所述参考电压Vref时，所述第一控制开关Q1/第二控制开关Q2导通，设备恢复正常工作。也就是通过闭环控制经过防护器件的电压，在浪涌发生的时候，采用限压的保护策略，确保后级开关电源的输入电压低于安全电压，提升设备内部电源的可靠性；并且，由于利用设备直流电源输入端口的缓启动器件（第一控制开关Q1和第二控制开关Q2），减少设备直流端口防护部分的器件的占用印刷电路板PCB的面积。

为便于更好的实施本发明实施例提供的直流防护电路100，本发明实施例还提供一种网络设备200。其中该实施例中名词的含义与上述直流防护电路100中相同，具体实现细节可以参考上述实施例中的说明。

请参考图4，图4为本发明实施例提供的一种网络设备200的结构示意图，其中，所述网络设备200可以包括：

直流防护电路201，其中，所述直流防护电路201可为如上述实施例描述的所述的直流防护电路100，所述直流防护电路100设置于所述网络设备200的直流电源输入端口。

例如：如图2所示，所述直流防护电路100可以包括：

控制开关模块101、比较模块102以及所述直流防护电路后级电源的输入电容C1；

其中，与所述控制开关模块101连接的所述比较模块102，用于当所述输入电容C1两端的电压大于参考电压Vref时，控制所述控制开关模块关断，以控制所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref；当所述输入电容C1两端的电压不大于所述参考电压Vref，控制所述控制开关模块101导通；

所述控制开关模块101，用于根据其导通或关断控制所述直流防护电路100的导通或关断。

其中，如图2中的输入电压回路RTN（Input Voltage）与-48V处设置的防护电路为所述直流防护电路100。所述RTN端口和-48V端口为该直流防护电路100的电源输入端口，其中，所述RTN端口为该直流防护电路100的正向输入端口，所述-48V端口为该直流防护电路100的反向输入端口，可以理解的是，本实施例中仅以普遍使用的电源输入值-48V为例子进行图示，在某些实施方式中，反向输入端口还可以设定为-36V、-42V等，此处举例不构成对本发明的限定。

可以理解的是，所述参考电压Vref为预先设置，其为所述直流防护电路100后级（即所述输入电容C1后面的开关电源）可承受的最大电压。

其中，当所述直流防护电路100处于正常工作时，也就是浪涌发生之前，所述控制开关模块101处于导通状态，所述输入电容C1两端的电压与输入电压Vin（即RTN端口和-48V端口之间的电压）基本相同；当浪涌发生时，输入电压Vin增大，即RTN端口和-48V端口之间会出现高电压，输入电容C1上面的电压迅速上升，当所述输入电容C1两端的电压大于所述参考电压Vref时，控制所述控制开关模块101关断，以使得所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref；当浪涌退后，输入电容C1上面的电压下降，当其上面的电压不超过所述参考电压Vref时，所述控制开关模块101导通，设备恢复正常工作。

进一步地，请参见图3，在本发明的一些实施例中：

所述控制开关模块101可包括：第一控制开关Q1、第二控制开关Q2，所述比较模块102可包括：与所述第一控制开关Q1连接的所述第一比较器U1，以及与所述第二控制开关Q2连接的所述第二比较器U2；

所述直流防护电路100还可以包括负载电阻R1和连接在所述负载电阻R1两端的运放放大器U3，从反向输入端口起（即-48V端口），所述第一控制开关Q1、所述第二控制开关Q2与所述负载电阻R1依次串联在反向输入支路上；

所述第一比较器U1的一输入端与所述运放放大器U3输出端连接，所述第一比较器U1的另一输入端为所述参考电压Vref输入端，其输出端与所述第一控制开关Q1连接；

所述第二比较器U2的一输入端与所述直流防护电路100的正向输入端口（即RTN端口）连接，所述第二比较器U2的另一输入端为所述参考电压Vref输入端，其输出端与所述第二控制开关Q2连接。

另外，所述直流防护电路100中的输入电容C1，由于所述输入电容C1为所述直流防护电路100后级电源的输入电容，因此所述输入电容C1可以为电解电容，该电解电容跨接于所述直流防护电路100正向输入支路和反向输入支路之间。在设备正常工作时，所述输入电容C1两端的电压与输入电压Vin（即RTN端口和-48V端口之间的电压）基本相同。

进一步地，所述直流防护电路100还可以包括：

跨接于所述直流防护电路100正向输入端口和反向输入端口之间的压敏电阻Z1，所述压敏电阻Z1用于当所述输入电压Vin超过所述参考电压Vref时进行分流。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，所述第一控制开关Q1和所述第二控制开关Q2可以均为金属氧化层半导体场效晶体管（简称金氧半场效晶体管）MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor），容易想到的是，本实施例中对所述第一控制开关Q1和所述第二控制开关Q2类型的限定仅仅作为举例说明。

其中，所述直流防护电路100从反向输入端口（-48V端口）起，所述第一控制开关Q1、所述第二控制开关Q2与所述负载电阻R1依次串联在所述直流防护电路100的反向输入支路上，其中，所述第一控制开关Q1的漏极与反向输入端口（-48V端口）相连，所述第一控制开关Q1的源极与所述第二控制开关Q2的源极相连，所述第二控制开关Q2的漏极与所述负载电阻R1相连，所述第一比较器U1输出端与所述第一控制开关Q1的栅极连接，所述第二比较器U2输出端与所述第二控制开关Q2的栅极连接；本实施例中，所述第一控制开关Q1和所述第二控制开关Q2可用于缓启动和防反接。

所述运放放大器U3的两个输入端分别连接在所述负载电阻R1的两端，用于对所述负载电阻R1两端的电压进行放大，其输出端输出第一电压V1；可以理解的是，由于设备正常工作时，流经负载电阻R1上的电流很小，并且该负载电阻R1的电阻值也较小，因此，该实施方式中，需要将所述负载电阻R1两端的电压进行放大比较。

在该实施方式下，如图3所示，假设所述第一控制开关Q1和所述第二控制开关Q2均为缓启动的MOSFET场效应管：

则所述第一比较器U1，可具体用于当电流反向流通时，检测所述第一电压V1的大小，若所述第一电压V1大于所述参考电压Vref，则控制所述第一控制开关Q1处于放大状态直至关断，以使所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref，若所述第一电压V1不大于所述参考电压Vref，则控制所述第一控制开关Q1饱和导通。

所述第二比较器U2，可具体用于当电流正向流通时，检测所述直流防护电路100输入电压Vin的大小，若所述输入电压Vin大于所述参考电压Vref，则控制所述第二控制开关Q2处于放大状态关断，以使所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref，若所述输入电压Vin不大于所述参考电压Vref，则控制所述第二控制开关Q2饱和导通。

基于此，如图3所示，下面简单地介绍一下该电路的工作原理。

设备正常工作时，电流正向流通，经由正向输入端口（RTN端口）流进，依次经过输入电容C1、负载电阻R1、第二控制开关Q2、第一控制开关Q1后，流向反向输入端口（-48V端口）；浪涌发生之前，所述第二控制开关Q2、第一控制开关Q1均处于导通状态，所述输入电容C1两端的电压与输入电压Vin（即RTN端口和-48V端口之间的电压）基本相同；当浪涌发生时，输入电压Vin增大，即RTN端口和-48V端口之间会出现高电压，输入电容C1上面的电压迅速上升，当第二比较器U2检测到所述输入电压Vin（即输入电容C1两端的电压）大于所述参考电压Vref时，第二比较器U2控制缓启动第二控制开关Q2的栅极电压，使得第二控制开关Q2处于放大状态，以及让输入电容C1上的电压不超过所述参考电压Vref；在该控制过程中，第二控制开关Q2处于闭环状态，工作于可变电阻区；当浪涌退后，输入电容C1上面的电压下降，当其上面的电压不超过所述参考电压Vref时，所述第二控制开关Q2导通，设备恢复正常工作。

相反地，当所述直流防护电路100的电流反向流通时，即电路中电流经由反向输入端口（-48V端口）流进，依次经过第一控制开关Q1、第二控制开关Q2、负载电阻R1、输入电容C1后，流向正向输入端口（RTN端口）；

所述第一比较器U1，具体用于当电流反向流通时，检测所述第一电压V1的大小，若所述第一电压V1大于所述参考电压Vref，则控制所述第一控制开关Q1处于放大状态直至关断，以使所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref，若所述第一电压V1不大于所述参考电压Vref，则控制所述第一控制开关Q1饱和导通。

可以理解的是，图3中所示的第一控制开关Q1和第二控制开关Q2亦可替换为与之功能类似的晶体三极管，而替换的晶体三极管的各端口与其它器件的连接方式，与第一控制开关Q1和第二控制开关Q2类似，此处不再详述。

由上述可知，本发明实施例提供的一种网络设备200，该网络设备200包括直流防护电路100，其中，该直流防护电路100包括控制开关模块101、比较模块102以及所述直流防护电路后级电源的输入电容C1；浪涌发生之前，所述控制开关模块（包括第一控制开关Q1和第二控制开关Q2）处于导通状态，所述输入电容C1两端的电压与输入电压Vin基本相同；当浪涌发生时，输入电压Vin增大，输入电容C1上面的电压迅速上升，当所述输入电容C1两端的电压大于所述参考电压Vref时，控制所述第一控制开关Q1/第二控制开关Q2关断，以使得所述输入电容C1的电压不超过所述参考电压Vref；当浪涌退后，输入电容C1上面的电压下降，当其上面的电压不超过所述参考电压Vref时，所述第一控制开关Q1/第二控制开关Q2导通，设备恢复正常工作。也就是通过闭环控制经过防护器件的电压，在浪涌发生的时候，采用限压的保护策略，确保后级开关电源的输入电压低于安全电压，提升设备内部电源的可靠性；并且，由于利用设备直流电源输入端口的缓启动器件（第一控制开关Q1和第二控制开关Q2），减少设备直流端口防护部分的器件的占用印刷电路板PCB的面积。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述，在此不再赘述。

以上对本发明实施例所提供的直流防护电路及网络设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种直流防护电路，其特征在于，包括：

控制开关模块、比较模块以及所述直流防护电路后级电源的输入电容；

其中，与所述控制开关模块连接的所述比较模块，用于当所述输入电容两端的电压大于参考电压时，控制所述控制开关模块关断，以使所述输入电容的电压不超过所述参考电压；当所述输入电容两端的电压不大于所述参考电压，控制所述控制开关模块导通；

所述控制开关模块，用于根据其导通或关断控制所述直流防护电路的导通或关断。

2.根据权利要求1所述的直流防护电路，其特征在于：

所述控制开关模块包括：第一控制开关、第二控制开关；

所述比较模块包括：与所述第一控制开关连接的所述第一比较器，以及与所述第二控制开关连接的所述第二比较器；

所述直流防护电路还包括负载电阻和连接在所述负载电阻两端的运放放大器，从反向输入端口起，所述第一控制开关、所述第二控制开关与所述负载电阻依次串联；

所述第一比较器的一输入端与所述运放放大器输出端连接，另一输入端为所述参考电压输入端，其输出端与所述第一控制开关连接；

所述第二比较器的一输入端与所述直流防护电路的正向输入端口连接，另一输入端为所述参考电压输入端，其输出端与所述第二控制开关连接。

3.根据权利要求2所述的直流防护电路，其特征在于：

所述运放放大器，用于对所述负载电阻两端的电压进行放大，输出第一电压；

所述第一比较器，具体用于当电流反向流通时，检测所述第一电压的大小，若所述第一电压大于所述参考电压，则控制所述第一控制开关处于放大状态直至关断，以使所述输入电容的电压不超过所述参考电压，若所述第一电压不大于所述参考电压，则控制所述第一控制开关饱和导通。

4.根据权利要求2所述的直流防护电路，其特征在于：

所述第二比较器，具体用于当电流正向流通时，检测所述直流防护电路输入电压的大小，若所述输入电压大于所述参考电压，则控制所述第二控制开关处于放大状态关断，以使所述输入电容的电压不超过所述参考电压，若所述输入电压不大于所述参考电压，则控制所述第二控制开关饱和导通。

5.根据权利要求1至4任一项所述的直流防护电路，其特征在于，所述直流防护电路还包括：

跨接于所述直流防护电路正向输入端口和反向输入端口之间的压敏电阻，用于当所述输入电压超过所述参考电压时进行分流。

6.根据权利要求1至4任一项所述的直流防护电路，其特征在于：

所述第一控制开关和所述第二控制开关均为金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET。

7.根据权利要求1至4任一项所述的直流防护电路，其特征在于：

所述输入电容为电解电容。

8.一种网络设备，其特征在于，包括：

直流防护电路，其中，所述直流防护电路为如权利要求1至7任一项所述的直流防护电路，所述直流防护电路设置于所述网络设备的直流电源输入端口。

Images