CN105186444A - 一种供电保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供电保护电路，该电路包括：供电芯片和保护电路；供电芯片的输入端、保护电路的第一输入端分别用于接收输入电压信号，供电芯片的输出端用于向保护电路的第二输入端传输输出电压信号、还用于向后级供电设备传输输出电压信号，供电芯片的使能控制端与保护电路的使能输出端连接、用于接收保护电路输出的使能信号；当输出电压信号在保护电路预设的阈值电压范围内时，保护电路通过使能输出端向供电芯片输出第一使能信号，控制供电芯片正常工作；当输出电压信号超出保护电路预设的阈值电压范围时，保护电路通过使能输出端向供电芯片输出第二使能信号，控制供电芯片处于稳态。本发明通过保护电路实现了对后级供电设备的过压和欠压保护。

Description

一种供电保护电路

技术领域

本发明涉及供电技术，尤其涉及一种供电保护电路。

背景技术

随着电子产品的精密度的提高，电子产品对电压的要求也越来越高，由此对电源(Power)的要求也越来越高。

现有技术中通常选用内部具有过压保护的供电芯片，对后级供电设备进行过压保护。如图1所示，为现有技术提供的一种供电系统示意图。该供电系统包括供电芯片10和后级供电设备20，该供电芯片10中具有过压保护，供电芯片10内部预设有过压保护电压。具体地，供电芯片10的输出端连接后级供电设备20，供电芯片10的使能端接收使能信号EN，在使能信号EN控制供电芯片10正常工作时，供电芯片10的输入端接收输入电压信号Vi，并将输出电压信号Vo传输给后级供电设备20。当输出电压信号Vo高于供电芯片10预设的过压保护电压时，供电芯片10的使能端控制供电芯片10处于稳态，不再向后级供电设备20传输输出电压信号Vo，直至重新给供电芯片10上电。当输出电压信号Vo不高于供电芯片10的过压保护电压时，供电芯片10正常工作。

现有技术的供电芯片10，其内置过压保护，该过压保护电压为供电芯片10恒定的保护电压，只能保护供电芯片10本体，并不能保护后级供电设备20。当输出电压信号高于后级供电设备20的允许输入电压且未超出供电芯片10的过压保护电压时，供电芯片10仍正常工作，则后级供电设备20在过压状态下容易烧毁。此外，当前供电芯片10还无欠压保护，当后级供电设备20长久工作在欠压状态下时也容易造成后级供电设备20损坏。

发明内容

本发明提供一种供电保护电路，以解决现有技术的问题。

本发明提供的一种供电保护电路，包括：供电芯片和保护电路；

所述供电芯片的输入端、所述保护电路的第一输入端分别用于接收输入电压信号V_in，所述供电芯片的输出端用于向所述保护电路的第二输入端传输输出电压信号V_out、还用于向后级供电设备传输所述输出电压信号V_out，所述供电芯片的使能控制端与所述保护电路的使能输出端连接、用于接收所述保护电路输出的使能信号，其中，该使能信号包括第一使能信号En₁和第二使能信号En₂；

当所述输出电压信号V_out在所述保护电路预设的阈值电压范围内时，所述保护电路通过使能输出端向所述供电芯片输出所述第一使能信号En₁，控制所述供电芯片正常工作；当所述输出电压信号V_out超出所述保护电路预设的阈值电压范围时，所述保护电路通过使能输出端向所述供电芯片输出所述第二使能信号En₂，控制所述供电芯片处于稳态。

进一步地，所述保护电路预设的阈值电压范围等于所述后级供电设备的工作电压范围。

进一步地，所述保护电路预设的阈值电压范围为大于或等于第一阈值V₁且小于或等于第二阈值V₂；

当所述输出电压信号V_out大于所述第二阈值V₂，或者所述输出电压信号V_out小于所述第一阈值V₁时，所述保护电路通过使能输出端向所述供电芯片输出所述第二使能信号En₂，控制所述供电芯片处于稳态；

当所述输出电压信号V_out为V₂≥V_out≥V₁时，所述保护电路通过使能输出端向所述供电芯片输出所述第一使能信号En₁，控制所述供电芯片正常工作。

进一步地，所述保护电路包括过压保护电路和欠压保护电路；

当所述输出电压信号V_out大于所述第二阈值V₂时，所述过压保护电路向所述供电芯片输出第二使能信号En₂，控制所述供电芯片处于稳态；

当所述输出电压信号V_out小于所述第一阈值V₁时，所述欠压保护电路向所述供电芯片输出第二使能信号En₂，控制所述供电芯片处于稳态。

进一步地，当所述输出电压信号V_out为V₂≥V_out≥V₁时，所述过压保护电路和所述欠压保护电路控制所述保护电路的使能输出端悬空，所述供电芯片的使能控制端钳位在所述第一使能信号En₁，所述供电芯片正常工作。

进一步地，所述保护电路还包括钳位电阻；

所述过压保护电路的使能输出端、所述欠压保护电路的使能输出端分别连接所述钳位电阻的第一端，所述钳位电阻的第二端连接所述供电芯片的使能控制端；

所述钳位电阻向所述供电芯片的使能控制端传输所述第二使能信号En₂；或者，所述钳位电阻将所述供电芯片的使能控制端钳位在所述第一使能信号En₁。

进一步地，所述过压保护电路包括：第一分压电路、延时电路、第一开关、第二分压电路、第三分压电路、第二开关；

所述第一分压电路的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第一分压电路的第二端连接所述延时电路的第一端；所述延时电路的第二端连接所述第一开关的控制端；所述第一开关的输出端连接所述第二开关的输入端；

所述第二分压电路的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第二分压电路的第二端连接所述第二开关的输入端；

所述第三分压电路的第一端用于接收所述输入电压信号V_in，所述第三分压电路的第二端连接所述第二开关的控制端；所述第一分压电路的第三端、所述延时电路的第三端、所述第一开关的输入端、所述第二分压电路的第三端、所述第三分压电路的第三端分别接地；

所述第二开关的输出端连接所述钳位电阻的第一端。

进一步地，所述第一分压电路包括第一电阻和第二电阻；所述延时电路包括第三电阻和第一电容；所述第一开关为N型晶体管；所述第二分压电路包括第四电阻和第五电阻；所述第三分压电路包括第六电阻、第七电阻和第二电容；所述第二开关为N型晶体管；

所述第一电阻的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第二电阻的第一端接地，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端分别连接所述第三电阻的第一端；

所述第一电容的第一端接地，所述第三电阻的第二端、所述第一电容的第二端分别连接所述第一开关的栅极；所述第一开关的源极接地、漏极连接所述第二开关的源极；

所述第四电阻的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第五电阻的第一端接地，所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第二端分别连接所述第二开关的源极；

所述第六电阻的第一端接收所述输入电压信号V_in，所述第七电阻的第一端、所述第二电容的第一端分别接地，所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第二端、所述第二电容的第二端分别连接所述第二开关的栅极；

所述第二开关的漏极连接所述钳位电阻的第一端。

进一步地，所述欠压保护电路包括：第四分压电路、第五分压电路和第三开关；

所述第四分压电路的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第四分压电路的第二端连接所述第三开关的输入端；

所述第五分压电路的第一端用于接收所述输入电压信号V_in，所述第五分压电路的第二端连接所述第三开关的控制端；

所述第四分压电路的第三端、所述第五分压电路的第三端分别接地；

所述第三开关的输出端连接所述钳位电阻的第一端。

进一步地，所述第四分压电路包括第八电阻、第九电阻和第十电阻；所述第五分压电路包括第十一电阻、第十二电阻和第三电容；所述第三开关为N型晶体管；

所述第八电阻的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第九电阻的第一端接地，所述第十电阻的第一端连接所述第三开关的源极，所述第八电阻的第二端、所述第九电阻的第二端分别连接所述第十电阻的第二端；

所述第十一电阻的第一端接收所述输入电压信号V_in，所述第十二电阻的第一端、所述第三电容的第一端分别接地，所述第十一电阻的第二端、所述第十二电阻的第二端、所述第三电容的第二端分别连接所述第三开关的栅极；

所述第三开关的漏极连接所述钳位电阻的第一端。

本发明提供的一种供电保护电路，给供电芯片增加了一个保护电路，保护电路控制供电芯片的工作状态，供电芯片实时将输出电压信号输出给后级供电设备和保护电路，当输出电压信号超出保护电路预设的阈值电压范围时，保护电路实时控制供电芯片处于稳态，使供电芯片的输出端不输出，只有重新上电后供电芯片才能正常工作，有效保护了后级供电设备，实现了对后级供电设备的过压欠压保护。此外，本发明的保护电路阈值电压范围可根据用户的需求自行设定，或者用户根据后级供电设备的需求自行设定，不会出现后级供电设备长时间工作于过压状态或欠压状态导致的后级供电设备损坏。此外，该保护电路还可以与所有带有使能控制端的供电芯片兼容，对供电保护电路中供电芯片的选型范围进行了极大的扩展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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1为现有技术提供的一种供电系统示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种供电保护电路的示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种保护电路的示意图；

图4是本发明实施例三提供的一种保护电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参考图2所示，为本发明实施例一提供的一种供电保护电路的示意图。本实施例的技术方案适用于通过保护电路对不同的后级供电设备进行供电保护的情况。

该供电保护电路，包括：供电芯片100和保护电路200。

该供电芯片100包括输入端、输出端和使能控制端，输入端用于接收输入电压信号V_IN，输出端用于向后级供电设备300和保护电路200分别传输输出电压信号V_OUT，使能控制端用于接收使能信号EN，供电芯片100在使能信号的控制下正常工作或处于稳态。当使能信号控制供电芯片100正常工作时，供电芯片100向后级供电设备300和保护电路200分别传输输出电压信号V_OUT，当使能信号控制供电芯片100处于稳态时，供电芯片100不传输输出电压信号V_OUT，即供电芯片100的输出端无电压，只有重新给供电芯片100上片，供电芯片100再次开始工作。

该保护电路200包括第一输入端、第二输入端和使能输出端，第一输入端用于接收输入电压信号V_IN，第二输入端与供电芯片100的输出端连接，用于采样供电芯片100输出端的输出电压信号V_OUT，以对采样的输出电压信号V_OUT进行过压保护或欠压保护，并根据过欠压保护结果通过使能输出端向供电芯片100输出使能信号EN，以控制供电芯片100。由于采样的输出电压信号V_OUT为后级供电设备300的输入电压信号，因此保护电路200对输出电压信号V_OUT的过欠压保护即实现了对后级供电设备300进行过欠压保护。具体地，当供电芯片100正常工作时，供电芯片100的输出端有电压输出电压信号V_OUT，输出电压信号V_OUT不等于0V。当供电芯片100处于稳态时，供电芯片100的输出端无电压，则输出电压信号V_OUT等于0V。

可选的，供电芯片100的输入端、保护电路200的第一输入端分别用于接收输入电压信号V_in，供电芯片100的输出端用于向保护电路200的第二输入端传输输出电压信号V_out、还用于向后级供电设备300传输输出电压信号V_out，供电芯片100的使能控制端与保护电路200的使能输出端连接、用于接收保护电路200输出的使能信号EN，其中，该使能信号EN包括第一使能信号En₁和第二使能信号En₂。

如上所述，供电芯片100的输出端与保护电路200的第二输入端连接，因此保护电路200采样供电芯片100输出的输出电压信号V_out，保护电路200对采样的输出电压信号V_out进行过欠压保护，以控制使能输出端也输出第一使能信号En₁或第二使能信号En₂，由此保护电路200能够控制供电芯片100的工作状态，从而达到快速对后级供电设备300的过欠压进行保护的效果。此外，该保护电路200可以与所有带有使能控制端的供电芯片100兼容，对供电保护电路200中供电芯片100的选型范围进行了极大的扩展。

过压保护具体是指输出电压信号V_out超出保护电路200预设的过压保护电压，欠压保护具体是指输出电压信号V_out低于保护电路200预设的欠压保护电压，因此保护电压的过压保护电压和欠压保护电压是保护电路200预设的阈值电压范围，在此，保护电路200预设的阈值电压范围可由用户的需求自行设定，或者用户根据后级供电设备300的需求自行设定，不会出现后级供电设备300长时间工作于过压状态或欠压状态导致的后级供电设备300损坏。可选的，当输出电压信号V_out在保护电路200预设的阈值电压范围内时，说明当前实时采样的输出电压信号V_out未过压，保护电路200通过使能输出端向供电芯片100输出第一使能信号En₁，控制供电芯片100正常工作；当输出电压信号V_out超出保护电路200预设的阈值电压范围时，说明当前实时采样的输出电压信号V_out已过压或已欠压，保护电路200通过使能输出端向供电芯片100输出第二使能信号En₂，控制供电芯片100处于稳态。

可选的，当供电保护电路启动后，预设保护电路200向供电芯片100输出第一使能信号En₁，控制供电芯片100正常工作。供电芯片100正常工作后，将输出电压信号V_out输出到后级供电设备300和保护电路200，保护电路200实时采集输出电压信号V_out，并对输出电压信号V_out进行过压保护和欠压保护，以实现对后级供电设备300的实时过欠压保护。

由于保护电路200采样的输出电压信号V_out是后级供电设备300的输入电压信号，且保护电路200需要实现对后级供电设备300的过欠压保护，因此可选的，保护电路200预设的阈值电压范围等于后级供电设备300的工作电压范围。当输出电压信号V_out在保护电路200预设的阈值电压范围内时，说明后级供电设备300的输入电压信号在后级供电设备300的工作电压范围内，则保护电路200通过使能输出端向供电芯片100输出第一使能信号En₁，控制供电芯片100正常工作，供电芯片100将输出电压信号V_out输出给后级供电设备300，后级供电设备300正常工作。当输出电压信号V_out超出保护电路200预设的阈值电压范围时，说明后级供电设备300的输入电压信号超出后级供电设备300的工作电压范围，当前后级供电设备300的输入电压信号已过压或已欠压，则保护电路200通过使能输出端向供电芯片100输出第二使能信号En₂，控制供电芯片100处于稳态，供电芯片100的输出端不输出，有效实现了对后级供电设备300的过欠压保护。

不同后级供电设备300的工作电压范围不同。设置当前与供电芯片100连接的后级供电设备300的工作电压范围为大于或等于第一阈值V₁且小于或等于第二阈值V₂，则可选的设置保护电路200预设的阈值电压范围为大于或等于第一阈值V₁且小于或等于第二阈值V₂。由此可知，当供电芯片100向保护电路200传输的输出电压信号V_out大于保护电路200的第二阈值V₂，或者输出电压信号V_out小于保护电路200的第一阈值V₁时，保护电路200通过使能输出端向供电芯片100输出第二使能信号En₂，控制供电芯片100处于稳态，供电芯片100的输出端不工作，不输出电压信号。当供电芯片100向保护电路200传输的输出电压信号V_out为V₂≥V_out≥V₁时，保护电路200通过使能输出端向供电芯片100输出第一使能信号En₁，控制供电芯片100正常工作。

可选的，第一使能信号En₁为高电平；第二使能信号En₂为低电平。

需要说明的是，在上述方案的基础上，优选的是保护电路200包括过压保护电路和欠压保护电路。当保护电路200的第二输入端实时采样的输出电压信号V_out大于第二阈值V₂时，过压保护电路向供电芯片100输出第二使能信号En₂，控制供电芯片100处于稳态；当保护电路200的第二输入端实时采样的输出电压信号V_out小于第一阈值V₁时，欠压保护电路向供电芯片100输出第二使能信号En₂，控制供电芯片100处于稳态。当保护电路200的第二输入端实时采样的输出电压信号V_out为V₂≥V_out≥V₁时，过压保护电路和欠压保护电路控制保护电路200的使能输出端钳位在第一使能信号En₁，供电芯片100正常工作。

本发明实施例一提供的一种供电保护电路，给供电芯片100增加了一个保护电路200，保护电路200控制供电芯片100的工作状态，供电芯片100实时将输出电压信号V_out输出给后级供电设备300和保护电路200，当输出电压信号V_out超出保护电路200预设的阈值电压范围时，保护电路200实时控制供电芯片100处于稳态，使供电芯片100的输出端不输出，只有重新上电后供电芯片100才能正常工作，有效保护了后级供电设备300。此外，本发明的保护电路200阈值电压范围可根据用户的需求自行设定，或者用户根据后级供电设备300的需求自行设定，不会出现后级供电设备300长时间工作于过压状态或欠压状态导致的后级供电设备300损坏。此外，该保护电路200还可以与所有带有使能控制端的供电芯片100兼容，对供电保护电路中供电芯片100的选型范围进行了极大的扩展。

实施例二

参考图3所示，为本发明实施例二提供的一种保护电路的示意图。如图所示，该保护电路200为上述实施例一所述的供电保护电路的其中一种保护电路，该保护电路200包括钳位电阻R_T。

保护电路200的过压保护电路210包括第一输入端、第二输入端和使能输出端，过压保护电路210的第一输入端用于接收输入电压信号V_IN、第二输入端用于接收输出电压信号V_OUT、使能输出端用于输出使能信号或使能输出端悬空，当供电芯片100处于稳态时，供电芯片100输出端不输出，则过压保护电路210的第二输入端无电压。

保护电路200的欠压保护电路220包括第一输入端、第二输入端和使能输出端，欠压保护电路220的第一输入端用于接收输入电压信号V_IN、第二输入端用于接收输出电压信号V_OUT、使能输出端用于输出使能信号或使能输出端悬空，当供电芯片100处于稳态时，供电芯片100输出端不输出，则欠压保护电路220的第二输入端无电压。

具体地，过压保护电路210的使能输出端和欠压保护电路220的使能输出端分别连接钳位电阻R_T的第一端，钳位电阻R_T的第二端连接供电芯片100的使能控制端，钳位电阻R_T的第二端作为保护电路200的使能输出端。当过压保护电路210或欠压保护电路220的使能输出端输出使能信号时，钳位电阻R_T向供电芯片100传输第二使能信号En₂，控制供电芯片100处于稳态，供电芯片100的输出端不输出；或者，当过压保护电路210或欠压保护电路220的使能输出端悬空时，钳位电阻R_T将供电芯片100的使能控制端钳位在第一使能信号En₁，控制供电芯片100正常工作；或者，在供电保护电路启动时，钳位电阻R_T默认将供电芯片100的使能控制端钳位在第一使能信号En₁，控制供电芯片100正常工作。

如图3所示，过压保护电路210包括：第一分压电路211、延时电路212、第一开关213、第二分压电路214、第三分压电路215、第二开关216。

第一分压电路211的第一端连接供电芯片100的输出端，第一分压电路211的第二端连接延时电路212的第一端；延时电路212的第二端连接第一开关213的控制端；第一开关213的输出端连接第二开关216的输入端；第二分压电路214的第一端连接供电芯片100的输出端，第二分压电路214的第二端连接第二开关216的输入端。

第三分压电路215的第一端用于接收输入电压信号V_in，第三分压电路215的第二端连接第二开关216的控制端；第一分压电路211的第三端、延时电路212的第三端、第一开关213的输入端、第二分压电路214的第三端、第三分压电路215的第三端分别接地；第二开关216的输出端连接钳位电阻的第一端，第二开关216的输出端为过压保护电路210的使能输出端。

在上述技术方案的基础上，第一分压电路211优选可以由第一电阻R1和第二电阻R2组成；延时电路212优选可以由第三电阻R3和第一电容C1组成；第一开关213K1优选可以为N型晶体管；第二分压电路214优选可以由第四电阻R4和第五电阻R5组成；第三分压电路215优选可以由第六电阻R6、第七电阻R7和第二电容C2组成；第二开关216K2优选可以为N型晶体管。

对于第一分压电路211，第一电阻R1的第一端连接供电芯片100的输出端，第二电阻R2的第一端接地，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端分别连接第三电阻R3的第一端。由此可知，第一分压电路211的第一端为采样的供电芯片100的输出信号，该输出信号由第一电阻R1和第二电阻R2分压，并在节点A处得到一个电压值V_A。节点A的电压值V_A小于供电芯片100正常工作时的输出电压信号V_out。具体的，该输出信号可能为供电芯片100有电压输出时的输出电压信号V_out，也可能为供电芯片100处于稳态时的无电压信号。

对于延时电路212，第一电容C1的第一端接地，第三电阻R3的第二端、第一电容C1的第二端分别连接第一开关213K1的栅极。由此可知，电压V_A通过第三电阻R3和第一电容C1的RC延时，在节点B处得到一个电压值V_B，节点B的电压值V_B小于节点A的电压值V_A，该V_B为第一开关213K1的栅极电压。

对于第一开关213K1，第一开关213K1的栅极连接节点B，第一开关213K1的源极接地、漏极连接第二开关216K2的源极。由此可知，当节点B的电压V_B低于第一开关213K1的开启电压时，第一开关213K1的源极和漏极之间不导通，相当于开路，节点C处的电压值由第二分压电路214决定；当V_B等于或高于第一开关213K1的开启电压时，第一开关213K1的源极和漏极之间导通，节点C处通过第一开关213K1的源极相当于接地，节点C电压值V_C约等于0V。

对于第二分压电路214，第四电阻R4的第一端连接供电芯片100的输出端，第五电阻R5的第一端接地，第四电阻R4的第二端、第五电阻R5的第二端分别连接第二开关216K2的源极。可选地，设置第四电阻R4的阻值远远小于第五电阻R5的阻值，具体地，第五电阻R5的阻值超出第四电阻R4的阻值的10倍。由此可知，当第一开关213K1不导通时，节点C电压V_C由第四电阻R4和第五电阻R5分压供电芯片100输出端的输出信号所得，则节点C的电压值V_C约等于供电芯片100输出端的输出信号。当第一开关213K1导通时，节点C处相当于接地，节点C电压值V_C约等于0V。

对于第三分压电路215，第六电阻R6的第一端接收输入电压信号V_in，第七电阻R7的第一端、第二电容C2的第一端分别接地，第六电阻R6的第二端、第七电阻R7的第二端、第二电容C2的第二端分别连接第二开关216K2的栅极。可选地，设置第六电阻R6的阻值远远大于第四电阻R4的阻值、还大于第五电阻R5的阻值，第七电阻R7的阻值等于第五电阻R5的阻值。由此可知，节点D的电压值V_D由第六电阻R6和第七电阻R7分压输入电压信号V_in所得，因此节点D的电压值V_D小于输入电压信号V_in，且V_D为固定值，优选将V_D设置为参考电压。

对于第二开关216K2，第二开关216K2的栅极连接节点D，源极连接节点C，漏极连接钳位电阻R_T的第一端、即节点E。当节点D的电压值V_D小于节点C的电压值V_C时，说明节点B的电压V_B小于第一开关213K1的开启电压，意味着供电芯片100输出端的输出电压未过压，此时第二开关216K2的栅极电压小于源极电压，第二开关216K2源极和漏极不导通，相当于开路，那么钳位电阻R_T的第一端悬空。由于当前时刻节点B的电压较小，供电芯片100输出端的输出电压未过压，则要求钳位电阻R_T将保护电路200的使能输出端钳位在高电平，使得供电芯片100正常工作。当节点D的电压值V_D大于节点C的电压值V_C时，说明节点B的电压升高、且大于第一开关213K1的开启电压，意味着供电芯片100输出端的输出电压过压，此时第二开关216K2的栅极电压大于源极电压，第二开关216K2的源极和漏极导通，节点E的电压值约等于节点C的电压值。由于当前时刻节点B的电压升高，供电芯片100输出端的输出电压过压，相应的节点E的电压值V_E为低电平，因此钳位电阻R_T将保护电路200的使能输出端钳位在低电平。

综上所述，当供电芯片100输出端有电压且该输出电压未过压时，该供电芯片100输出端的输出信号为输出电压信号V_OUT，节点A的电压值较小，经过第三电阻R3之后，节点B的电压小于第一开关213K1的开启电压，第一开关213K1不导通，第四电阻R4和第五电阻R5分压输出电压信号V_OUT得到节点C的电压，节点C的电压大于参考电压V_D，则第二开关216K2不导通，节点E相当于开路，则过压保护电路210的使能输出端悬空，钳位电阻R_T将供电芯片100的使能控制的钳位在高电平，供电芯片100正常工作。

当供电芯片100输出端有电压且该输出信号的电压过压时，随着节点A的电压升高，节点B的电压升高，第一开关213K1导通，节点C的电压被第一开关213K1的源极拉低，约等于0V，此时，节点D的电压大于节点C的电压，则第二开关216K2导通，节点E约等于节点C的电压，过压保护电路210的使能输出端为低电平，钳位电阻R_T将供电芯片100的使能控制的钳位在低电平，供电芯片100处于稳态。

当供电芯片100处于稳态时，供电芯片100输出端无电压，则节点A的电压接地，第一开关213K1不导通，节点C的电压经过第五电阻R5接地，节点C的电压仍然小于节点D的参考电压V_D，节点E的电压等于节点C的电压、且约为0V，此时供电芯片100处于稳态。

当供电芯片100重新上电后，供电芯片100输出端有电压，过压保护电路210再次根据供电芯片100输出端的输出信号，控制供电芯片100的工作状态。

在上述技术方案的基础上，可选的，通过调整第一电阻R1和第二电阻R2的阻值即可设定保护电路200的第二阈值V₂，该第二阈值V₂即是过压保护电路210的过压保护电压。

当供电芯片100连接不同的后级供电设备300时，已知不同后级供电设备300的工作电压范围，可通过调整第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，将过压保护电路210的过压保护电压设置为当前后级供电设备300的最高工作电压，当连接另一后级供电设备300时，可通过再次调整第一电阻R1和第二电阻R2的阻值。由此本发明提供的保护电路200可由用户根据后级供电设备300需求设定，不会因为设备长时间工作于过压状态而造成损坏。

在上述技术方案的基础上，各分压电路还可以由其他分压电路组成，如串并联结合的电阻等；延时电路212还可以由其他延时电路组成，如由三极管、电容和电阻组成的延时电路；第一开关213K1、第二开关216K2还可以优选不同型号的N型晶体管或者优选P型晶体管实现。

如图3所示，欠压保护电路220包括：第四分压电路221、第五分压电路222和第三开关223。

第四分压电路221的第一端连接供电芯片100的输出端，第四分压电路221的第二端连接第三开关223的输入端；第五分压电路222的第一端用于接收输入电压信号V_in，第五分压电路222的第二端连接第三开关223的控制端；第四分压电路221的第三端、第五分压电路222的第三端分别接地；第三开关223的输出端连接钳位电阻R_T的第一端。

在上述技术方案的基础上，第四分压电路221优选可以由第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10组成；第五分压电路222优选可以由第十一电阻R11、第十二电阻R12和第三电容C3组成；第三开关223K3为N型晶体管。

对于第四分压电路221，第八电阻R8的第一端连接供电芯片100的输出端，第九电阻R9的第一端接地，第十电阻R10的第一端连接第三开关223K3的源极，第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第二端分别连接第十电阻R10的第二端。由此可知，供电芯片100输出端的输出信号由第八电阻R8和第九电阻R9两电阻分压后，在F节点得到一个电压值V_F，再通过第十电阻R10分压之后，得到G节点电压值V_G，该电压值V_G为第三开关223K3的源极电压。具体的，该输出信号可能为供电芯片100有电压输出时的输出电压信号V_out，也可能为供电芯片100处于稳态时的无电压信号。

对于第五分压电路222，第十一电阻R11的第一端接收输入电压信号V_in，第十二电阻R12的第一端、第三电容C3的第一端分别接地，第十一电阻R11的第二端、第十二电阻R12的第二端、第三电容C3的第二端分别连接第三开关223K3的栅极。由此可知，由第十一电阻R11和第十二电阻R12两电阻分压输入电压信号V_in，得到H节点电压V_H，该V_H小于输入电压信号V_in且为固定值，因此V_H可作为参考电压。

对于第三开关223K3，第三开关223K3的栅极连接节点H，源极连接节点G，漏极连接钳位电阻R_T的第一端、即节点E。当节点G的电压高于节点H的电压时，第三开关223K3不导通，第三开关223K3的源极和漏极之间相当于开路，钳位电阻R_T的第一端悬空。由于节点G的电压高于节点H的电压，说明当前供电芯片100输出端的输出电压未欠压，则要求钳位电阻R_T将保护电路200的使能输出端钳位在高电平，使得供电芯片100正常工作。当节点G的电压低于节点H的电压时，第三开关223K3导通，第三开关223K3的源极和漏极之间导通，钳位电阻R_T的第一端的电压约等于节点G的电压，此时节点G的电压低于节点H的电压，说明供电芯片100输出端的输出电压已欠压，那么此时节点G的电压为低电平。可选地，设置第十电阻R10的阻值远远小于第八电阻R8或第九电阻R9的阻值，则钳位电阻R_T的第一端的电压约等于节点F的电压。由于节点F的电压低于参考电压V_H，所以节点E的电压为低电平，供电芯片100不工作、处于稳态。

综上所述，当供电芯片100输出端有电压且该输出信号的电压未欠压时，该供电芯片100输出端的输出信号为输出电压信号V_OUT，节点F的电压值较大，经过第十电阻R10之后，节点G的电压值微降，然而节点H的电压仍然小于节点G的电压，则第三开关223K3的栅极电压小于源极电压，此时第三开关223K3不导通，节点E相当于开路，则欠压保护电路220的使能输出端悬空，钳位电阻R_T将供电芯片100的使能控制的钳位在高电平，供电芯片100正常工作。

当供电芯片100输出端有电压且该输出信号的电压欠压时，节点F的电压降低，节点G的电压相应降低，那么节点H的电压高于节点G的电压，第三开关223K3的栅极电压高于源极电压，第三开关223K3导通，节点E的电压约等于节点F的电压。由于节点F的电压过低，所以节点E为低电平，欠压保护电路220的使能输出端为低电平，钳位电阻R_T将供电芯片100的使能控制端钳位在低电平，供电芯片100处于稳态。

当供电芯片100处于稳态时，供电芯片100输出端无电压，则节点F的电压接地，此时节点H的电压高于节点F的电压，则第三开关223K3的栅极电压大于源极电压，第三开关223K3导通，节点E的电压约等于接地。则供电芯片100仍旧处于稳态。

当供电芯片100重新上电后，供电芯片100输出端有电压，欠压保护电路220再次根据供电芯片100输出端的输出信号，控制供电芯片100的工作状态。

在上述技术方案的基础上，可选地，通过调整第八电阻R8和第九电阻R9的阻值即可设定保护电路200的第一阈值V₁，该第一阈值V₁即是欠压保护电路220的欠压保护电压。

在上述技术方案的基础上，各分压电路还可以由其他分压电路组成，如串并联结合的电阻等；第三开关223K3还可以优选不同型号的N型晶体管或者优选P型晶体管实现。

本发明实施例二提供的一种供电保护电路，给供电芯片100增加了一个保护电路200，该保护电路200的欠压保护电路220和过压保护电路210对后级供电设备300的电压信号进行过欠压保护。在供电芯片100输出的输出电压信号V_out未过压或未欠压时，过压保护电路210或欠压保护电路220的使能输出端悬空，钳位电阻R_T将保护电路200的使能输出端钳位在高电位，供电芯片100正常工作；在供电芯片100输出的输出电压信号V_out过压或欠压时，过压保护电路210或欠压保护电路220的使能输出端输出低电平信号，钳位电阻R_T将保护电路200的使能输出端钳位在低电平，供电芯片100处于稳态，供电芯片100输出端无电压，对后级供电设备300进行了有效的过压和欠压保护。本发明中用户根据后级供电设备300自行设定第一阈值V₁和第二阈值V₂，不会出现后级供电设备300长时间工作于过压状态或欠压状态导致的后级供电设备300损坏。

实施例三

参考图4所示，为本发明实施例三提供的一种保护电路的示意图。如图所示，该保护电路为上述实施例一所述的供电保护电路的其中一种保护电路。

该保护电路包括过压保护电路310和欠压保护电路320。设置该保护电路用于对工作电压范围为3.0V～3.6V的后级供电设备300进行过欠压保护。

过压保护电路310包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第一开关K1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第二开关K2。

其中，第一电阻R1的第一端连接供电芯片100的输出端，第二电阻R2的第一端接地，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端分别连接第三电阻R3的第一端；第一电容C1的第一端接地，第三电阻R3的第二端、第一电容C1的第二端分别连接第一开关K1的栅极；第一开关K1的源极接地、漏极连接第二开关K2的源极；第四电阻R4的第一端连接供电芯片100的输出端，第五电阻R5的第一端接地，第四电阻R4的第二端、第五电阻R5的第二端分别连接第二开关K2的源极；第六电阻R6的第一端接收输入电压信号Vin，第七电阻R7的第一端、第二电容C2的第一端分别接地，第六电阻R6的第二端、第七电阻R7的第二端、第二电容C2的第二端分别连接第二开关K2的栅极；第二开关K2的漏极连接钳位电阻R_T的第一端。

其中，设置第一电阻R1为7.15KΩ，第二电阻R2为10KΩ，第三电阻R3为100Ω，第四电阻R4为1KΩ，第五电阻R5为10KΩ，第六电阻R6为38KΩ，第七电阻R7为10KΩ，第一电容C1为0.1μF，第二电容C2为0.47μF。参考电压VREF为2.5V。该过压保护电路310用于对最高工作电压为3.6V的后级供电设备300进行过压保护。

欠压保护电路320包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第三电容C3和第三开关K3。

其中，第八电阻R8的第一端连接供电芯片100的输出端，第九电阻R9的第一端接地，第十电阻R10的第一端连接第三开关K3的源极，第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第二端分别连接第十电阻R10的第二端；第十一电阻R11的第一端接收输入电压信号Vin，第十二电阻R12的第一端、第三电容C3的第一端分别接地，第十一电阻R11的第二端、第十二电阻R12的第二端、第三电容C3的第二端分别连接第三开关K3的栅极；第三开关K3的漏极连接钳位电阻R_T的第一端。

其中，设置第八电阻R8为23KΩ，第九电阻R9为10KΩ，第十电阻R10为100Ω，第十一电阻R11为38KΩ，第十二电阻R12为10KΩ，第三电容C3为0.47μF。参考电压VREF为2.5V。该欠压保护电路320用于对最低工作电压为3.0V的后级供电设备进行过压保护。

其中，钳位电阻R_T第一端的电位相对参考电压2.5V为2.04V。

可选地，第一电阻R1、第二电阻R2、第八电阻R8、第九电阻R9为过欠压保护电压范围调整电阻，通过调整其阻值即可设定过压保护电压和欠压保护电压。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种供电保护电路，其特征在于，包括：供电芯片和保护电路；

所述供电芯片的输入端、所述保护电路的第一输入端分别用于接收输入电压信号V_in，所述供电芯片的输出端用于向所述保护电路的第二输入端传输输出电压信号V_out、还用于向后级供电设备传输所述输出电压信号V_out，所述供电芯片的使能控制端与所述保护电路的使能输出端连接、用于接收所述保护电路输出的使能信号，其中，该使能信号包括第一使能信号En₁和第二使能信号En₂；

当所述输出电压信号V_out在所述保护电路预设的阈值电压范围内时，所述保护电路通过使能输出端向所述供电芯片输出所述第一使能信号En₁，控制所述供电芯片正常工作；当所述输出电压信号V_out超出所述保护电路预设的阈值电压范围时，所述保护电路通过使能输出端向所述供电芯片输出所述第二使能信号En₂，控制所述供电芯片处于稳态。

2.根据权利要求1所述的供电保护电路，其特征在于，所述保护电路预设的阈值电压范围等于所述后级供电设备的工作电压范围。

3.根据权利要求1所述的供电保护电路，其特征在于，所述保护电路预设的阈值电压范围为大于或等于第一阈值V₁且小于或等于第二阈值V₂；

当所述输出电压信号V_out大于所述第二阈值V₂，或者所述输出电压信号V_out小于所述第一阈值V₁时，所述保护电路通过使能输出端向所述供电芯片输出所述第二使能信号En₂，控制所述供电芯片处于稳态；

当所述输出电压信号V_out为V₂≥V_out≥V₁时，所述保护电路通过使能输出端向所述供电芯片输出所述第一使能信号En₁，控制所述供电芯片正常工作。

4.根据权利要求3所述的供电保护电路，其特征在于，所述保护电路包括过压保护电路和欠压保护电路；

当所述输出电压信号V_out大于所述第二阈值V₂时，所述过压保护电路向所述供电芯片输出第二使能信号En₂，控制所述供电芯片处于稳态；

当所述输出电压信号V_out小于所述第一阈值V₁时，所述欠压保护电路向所述供电芯片输出第二使能信号En₂，控制所述供电芯片处于稳态。

5.根据权利要求4所述的供电保护电路，其特征在于，当所述输出电压信号V_out为V₂≥V_out≥V₁时，所述过压保护电路和所述欠压保护电路控制所述保护电路的使能输出端悬空，所述供电芯片的使能控制端钳位在所述第一使能信号En₁，所述供电芯片正常工作。

6.根据权利要求4所述的供电保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括钳位电阻；

所述过压保护电路的使能输出端、所述欠压保护电路的使能输出端分别连接所述钳位电阻的第一端，所述钳位电阻的第二端连接所述供电芯片的使能控制端；

所述钳位电阻向所述供电芯片的使能控制端传输所述第二使能信号En₂；或者，所述钳位电阻将所述供电芯片的使能控制端钳位在所述第一使能信号En₁。

7.根据权利要求6所述的供电保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括：第一分压电路、延时电路、第一开关、第二分压电路、第三分压电路、第二开关；

所述第一分压电路的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第一分压电路的第二端连接所述延时电路的第一端；所述延时电路的第二端连接所述第一开关的控制端；所述第一开关的输出端连接所述第二开关的输入端；

所述第二分压电路的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第二分压电路的第二端连接所述第二开关的输入端；

所述第三分压电路的第一端用于接收所述输入电压信号V_in，所述第三分压电路的第二端连接所述第二开关的控制端；所述第一分压电路的第三端、所述延时电路的第三端、所述第一开关的输入端、所述第二分压电路的第三端、所述第三分压电路的第三端分别接地；

所述第二开关的输出端连接所述钳位电阻的第一端。

8.根据权利要求7所述的供电保护电路，其特征在于，所述第一分压电路包括第一电阻和第二电阻；所述延时电路包括第三电阻和第一电容；所述第一开关为N型晶体管；所述第二分压电路包括第四电阻和第五电阻；所述第三分压电路包括第六电阻、第七电阻和第二电容；所述第二开关为N型晶体管；

所述第一电阻的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第二电阻的第一端接地，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端分别连接所述第三电阻的第一端；

所述第一电容的第一端接地，所述第三电阻的第二端、所述第一电容的第二端分别连接所述第一开关的栅极；所述第一开关的源极接地、漏极连接所述第二开关的源极；

所述第四电阻的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第五电阻的第一端接地，所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第二端分别连接所述第二开关的源极；

所述第六电阻的第一端接收所述输入电压信号V_in，所述第七电阻的第一端、所述第二电容的第一端分别接地，所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第二端、所述第二电容的第二端分别连接所述第二开关的栅极；

所述第二开关的漏极连接所述钳位电阻的第一端。

9.根据权利要求6所述的供电保护电路，其特征在于，所述欠压保护电路包括：第四分压电路、第五分压电路和第三开关；

所述第四分压电路的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第四分压电路的第二端连接所述第三开关的输入端；

所述第五分压电路的第一端用于接收所述输入电压信号V_in，所述第五分压电路的第二端连接所述第三开关的控制端；

所述第四分压电路的第三端、所述第五分压电路的第三端分别接地；

所述第三开关的输出端连接所述钳位电阻的第一端。

10.根据权利要求9所述的供电保护电路，其特征在于，所述第四分压电路包括第八电阻、第九电阻和第十电阻；所述第五分压电路包括第十一电阻、第十二电阻和第三电容；所述第三开关为N型晶体管；

所述第八电阻的第一端连接所述供电芯片的输出端，所述第九电阻的第一端接地，所述第十电阻的第一端连接所述第三开关的源极，所述第八电阻的第二端、所述第九电阻的第二端分别连接所述第十电阻的第二端；

所述第十一电阻的第一端接收所述输入电压信号V_in，所述第十二电阻的第一端、所述第三电容的第一端分别接地，所述第十一电阻的第二端、所述第十二电阻的第二端、所述第三电容的第二端分别连接所述第三开关的栅极；

所述第三开关的漏极连接所述钳位电阻的第一端。