CN106410740A - 一种电源端口防护电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电源端口防护电路，包括：第一低损耗功率器件、第二低损耗功率器件、反接防护电路、欠压防护电路、过压防护电路和过流防护电路；第一低损耗功率器件的第一端与电源输入端相连，第一低损耗功率器件的第二端与第二低损耗功率器件的第一端相连，第二低损耗功率器件的第二端与待防护电源端口的输入端相连；反接防护电路分别与第一低损耗功率器件的第三端和电源输入端相连；欠压防护电路、过压防护电路和过流防护电路均与第一低损耗功率器件的第二端、第二低损耗功率器件的第二端和第二低损耗功率器件的第三端相连。在本申请中，通过以上方式能够避免电源端口出现反接、过压、欠压和过流等情况，提高了系统运行可靠性。

Description

一种电源端口防护电路

本申请要求于2016年06月23日提交中国专利局、申请号为201610465106.8、发明名称为“一种电源端口防护电路”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及电力电子领域，特别涉及一种电源端口防护电路。

背景技术

当前在工业设备领域，由于现场运行、维护和电磁环境复杂等原因，设备直流电源端口经常出现反接、过压、欠压、过流等情况，既而导致系统电源损坏以及对后续电路造成影响，降低系统运行可靠性。

可见，目前亟需一种电源端口防护电路来对设备直流电源端口进行防护。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种电源端口防护电路，以达到避免电源端口出现反接、过压、欠压和过流等情况，从而避免电源端口所属系统的电源损坏以及对后续电路造成影响，提高系统运行可靠性的目的，技术方案如下：

一种电源端口防护电路，包括：第一低损耗功率器件、第二低损耗功率器件、反接防护电路、欠压防护电路、过压防护电路和过流防护电路；

所述第一低损耗功率器件的第一端与电源输入端相连，所述第一低损耗功率器件的第二端与所述第二低损耗功率器件的第一端相连，所述第二低损耗功率器件的第二端与待防护电源端口的输入端相连；

所述反接防护电路分别与所述第一低损耗功率器件的第三端和所述电源输入端相连，用于在检测到所述待防护电源端口反接时，控制所述第一低损耗功率器件关断；

所述欠压防护电路、所述过压防护电路和所述过流防护电路均与所述第一低损耗功率器件的第二端、所述第二低损耗功率器件的第二端和所述第二低损耗功率器件的第三端相连；

所述欠压防护电路，用于采集所述电源输入端的输入电压，并在所述电源输入端的输入电压小于第一设定电压阈值时，控制所述第二低损耗功率器件关断；

所述过压防护电路，用于采集所述电源输入端的输入电压，并判断所述电源输入端的输入电压是否大于第二设定电压阈值，若否，控制所述第二低损耗功率器件正常供电，若是，控制所述第二低损耗功率器件将其输出电压钳位成预设电压值，并在预设时间内重新判断所述电源输入端的输入电压是否大于第二设定电压阈值；

所述过流防护电路，用于采集所述电源输入端的输入电流，并判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值，若否，控制所述第二低损耗功率器件正常供电，若是，控制所述第二低损耗功率器件关断，并在所述预设时间内重新判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值。

优选的，所述第一低损耗功率器件为第一金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET；

所述第二低损耗功率器件为第二MOSFET。

优选的，所述反接防护电路包括：第二二极管D2、第三二极管D3、第一三极管Q3、第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5和电荷泵U1；

所述第二二极管D2的正极与所述电源输入端相连，所述第二二极管D2的负极分别与所述第一三极管Q3的基极和所述第五电阻R5的第一端相连；

所述第一三极管Q3的发射极与所述第二二极管D2的正极相连，所述第一三极管Q3的集电极与所述第二电阻R2的第一端相连；

所述第二电阻R2的第二端与所述第一MOSFET的栅极相连，所述第一MOSFET的漏极与所述电源输入端相连，所述第一MOSFET的源极与所述电荷泵U1的第一端相连；

所述电荷泵U1的第二端与所述第四电阻R4的第一端相连，所述第四电阻R4的第二端与所述第一三极管Q3的集电极相连；

所述第五电阻R5的第二端与所述第三三极管D3的负极相连，所述第三三极管D3的正极接地；

所述第一MOSFET的漏极作为所述第一低损耗功率器件的第一端，所述第一MOSFET的源极作为所述第一低损耗功率器件的第二端，所述第一MOSFET的栅极作为所述第一低损耗功率器件的第三端。

优选的，所述欠压防护电路包括：第二三极管Q4、逻辑控制芯片U6、第一比较器U7、第一参考源U8、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和所述电荷泵U1；

所述第二三极管Q4的基极与所述逻辑控制芯片U6的第一端相连，所述第二三极管Q4的发射极与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第二三极管Q4的集电极分别与所述第二MOSFET的栅极和所述电荷泵U1的第二端相连，所述电荷泵U1的第一端与所述第二MOSFET的源极相连；

所述第一参考源U8的第一端接地，所述第一参考源U8的第二端与所述第一比较器U7的正输入端相连，所述第一比较器U7的负输入端与所述第六电阻R6的第一端相连，所述第一比较器U7的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第二端相连；

所述第六电阻R6的第二端与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第六电阻R6的第一端与所述第七电阻R7的第一端相连，所述第七电阻R7的第二端与所述第八电阻R8的第一端相连，所述第八电阻R8的第二端接地；

所述第二MOSFET的源极作为所述第二低损耗功率器件的第一端，所述第二MOSFET的漏极作为所述第二低损耗功率器件的第二端，所述第二MOSFET的栅极作为所述第二低损耗功率器件的第三端。

优选的，所述过压防护电路包括：第二参考源U14、第三参考源U15、第四参考源U17、第二比较器U10、第三比较器U11、第四比较器U16、第五比较器U18、第一电流源U12、第二电流源U13、第一与门U9、电容C1、第六比较器U2、第五参考源U3、第一电阻R1、第三电阻R3、所述第一参考源U8、所述逻辑控制芯片U6、所述电荷泵U1、所述第二三极管Q4、所述第六电阻R6、所述第七电阻R7和所述第八电阻R8；

所述第二比较器U10的正输入端与所述第一参考源U8的第二端相连，所述第二比较器U10的负输入端与所述第七电阻R7的第二端相连，所述第二比较器U10的输出端与所述第一与门U9的第一输入端相连；

所述第一与门U9的第二输入端与所述第三比较器U11的输出端相连，所述第一与门U9的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第三端相连；

所述第三比较器U11的正输入端与所述第二参考源U14的第一端相连，所述第二参考源U14的第二端接地，所述第三比较器U11的负输入端分别与所述第一电流源U12的第二端和所述第二电流源U13的第一端相连，所述第二电流源U13的第二端接地，所述第一电流源U12的第一端与所述电源输入端相连；

所述第一电流源U12的第二端与所述电容C1的第一端相连，所述电容C1的第二端接地，所述电容C1的第一端分别与所述第四比较器U16的正输入端和所述第五比较器U18的正输入端相连，所述第四比较器U16的负输入端与所述第三参考源U15的第一端相连，所述第四比较器U16的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第四端相连，所述第三参考源U15的第二端接地，所述第五比较器U18的负输入端与所述第四参考源U17的第一端相连，所述第五比较器U18的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第五端相连，所述第四参考源U17的第二端接地；

所述第一电阻R1的第一端与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第一电阻R1的第二端与所述第三电阻R3的第一端相连，所述第三电阻R3的第二端接地，所述第六比较器U2的正输入端与所述第一电阻R1的第二端相连，所述第六比较器U2的负输入端与所述第五参考源U3的第一端相连，所述第五参考源U3的第二端接地，所述第六比较器U2的输出端与所述第二三极管Q4的基极相连。

优选的，所述过流防护电路包括：非接触式霍尔传感器H1、第六参考源U4、第七比较器U5、第二与门U19、所述第二参考源U14、所述第三参考源U15、所述第四参考源U17、所述第三比较器U11、所述第四比较器U16、所述第五比较器U18、所述逻辑控制芯片U6、所述第一电流源U12、所述第二电流源U13、所述电荷泵U1、所述第二三极管Q4和所述电容C1；

所述非接触式霍尔传感器H1非接触式的安装于所述第二MOSFET的漏极与所述待防护电源端口之间的线路上；

所述第六参考源U4的第一端与所述非接触式霍尔传感器H1的第一端相连，所述第六参考源U4的第二端与所述第七比较器U5的正输入端相连，所述第七比较器U5的负输入端与所述非接触式霍尔传感器H1的第二端相连，所述第七比较器U5的输出端与所述第二与门U19的第一输入端相连，所述第二与门U19的第二输入端与所述第三比较器U11的输出端相连，所述第二与门U19的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第六端相连。

优选的，所述电源端口防护电路还包括：第一二极管D1；

所述第一二极管D1的正极与所述第二三极管Q4的发射极相连，所述第一二极管D1的负极与所述第二三极管Q4的集电极相连。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

在本申请中，由第一低损耗功率器件和反接防护电路共同对待防护电源端口进行反接防护，由第二低损耗功率器件和欠压防护电路共同对待防护电源端口进行欠压防护，由第二低损耗功率器件和过压防护电路共同对待防护电源端口进行过压防护，由第二低损耗功率器件和过流防护电路共同对待防护电源端口进行过流防护，避免电源端口出现反接、过压、欠压和过流等情况，从而避免电源端口所属系统的电源损坏以及对后续电路造成影响，提高了系统运行可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的电源端口防护电路的一种逻辑结构示意图；

图2是本申请提供的电源端口防护电路的一种电气原理示意图；

图3是本申请提供的电源端口防护电路的另一种电气原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例一

在本实施例中，提供了一种电源端口防护电路，请参见图1，其示出了本申请提供的电源端口防护电路的一种逻辑结构示意图，电源端口防护电路包括：第一低损耗功率器件11、第二低损耗功率器件12、反接防护电路13、欠压防护电路14、过压防护电路15和过流防护电路16。

所述第一低损耗功率器件11的第一端与电源输入端相连，所述第一低损耗功率器件11的第二端与所述第二低损耗功率器件12的第一端相连，所述第二低损耗功率器件12的第二端与待防护电源端口的输入端相连。

所述反接防护电路13分别与所述第一低损耗功率器件11的第三端和所述电源输入端相连，用于在检测到所述待防护电源端口反接时，控制所述第一低损耗功率器件关断。

所述欠压防护电路14、所述过压防护电路15和所述过流防护电路16均与所述第一低损耗功率器件11的第二端、所述第二低损耗功率器件12的第二端和所述第二低损耗功率器件12的第三端相连。

所述欠压防护电路14，用于采集所述电源输入端的输入电压，并在所述电源输入端的输入电压小于第一设定电压阈值时，控制所述第二低损耗功率器件12关断。

在电源输入端的输入电压小于第一设定电压阈值时，说明待防护电源端口的供电回路出现欠压情况，则需要对待防护电源端口进行欠压防护，具体由欠压防护电路14控制第二低损耗功率器件12关断，从而切断待防护电源端口的供电回路。

所述过压防护电路15，用于采集所述电源输入端的输入电压，并判断所述电源输入端的输入电压是否大于第二设定电压阈值，若否，控制所述第二低损耗功率器件12正常供电，若是，控制所述第二低损耗功率器件12将其输出电压钳位成预设电压值，并在预设时间内重新判断所述电源输入端的输入电压是否大于第二设定电压阈值。

在本实施例中，第一设定电压阈值与第二设定电压阈值不相等。

其中，预设电压值的大小至少要保证输出至待防护电源端口的电压能够使待防护电源端口能够正常工作，不会引起系统电源损坏以及对后续电路造成影响。

在电源输入端的输入电压大于第二设定电压阈值时，说明待防护电源端口的供电回路出现过压情况，则需要对待防护电源端口进行过压防护，具体由过压防护电路15控制所述第二低损耗功率器件12将其输出电压钳位成预设电压值，避免待防护电源端口出现过压损坏，并在预设时间内重新判断所述电源输入端的输入电压是否大于第二设定电压阈值。如果在预设时间内重新判断出所述电源输入端的输入电压仍然大于第二设定电压阈值，则继续控制所述第二低损耗功率器件12将其输出电压钳位成预设电压值，如果在预设时间内重新判断出电源输入端的输入电压不大于第二设定电压阈值，则控制所述第二低损耗功率器件12正常供电。

所述过流防护电路16，用于采集所述电源输入端的输入电流，并判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值，若否，控制所述第二低损耗功率器件12正常供电，若是，控制所述第二低损耗功率器件12关断，并在所述预设时间内重新判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值。

在电源输入端的输入电流大于设定电流阈值时，说明待防护电源端口的供电回路出现过流情况，则需要对待防护电源端口进行过流防护。具体由过流防护电路16控制所述第二低损耗功率器件12关断，从而切断待防护电源端口的供电回路。

在本申请中，由第一低损耗功率器件11和反接防护电路13共同对待防护电源端口进行反接防护，由第二低损耗功率器件12和欠压防护电路14共同对待防护电源端口进行欠压防护，由第二低损耗功率器件12和过压防护电路15共同对待防护电源端口进行过压防护，由第二低损耗功率器件12和过流防护电路16共同对待防护电源端口进行过流防护，避免电源端口出现反接、过压、欠压和过流等情况，从而避免电源端口所属系统的电源损坏以及对后续电路造成影响，提高了系统运行可靠性。

进一步的，使用第一低损耗功率器件11和第二低损耗功率器件12，使待防护电源端口的供电回路的功率损耗非常低。

实施例二

在本实施例中，示出了图1示出的电源端口防护电路的具体电气结构，请参见图2。

在本实施例中，第一低损耗功率器件11具体为第一MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)Q1。第二低损耗功率器件12具体为第二MOSFET Q2。

在本实施例中，反接防护电路13包括：第二二极管D2、第三二极管D3、第一三极管Q3、第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5和电荷泵U1。

所述第二二极管D2的正极与所述电源输入端相连，所述第二二极管D2的负极分别与所述第一三极管Q3的基极和所述第五电阻R5的第一端相连。

所述第一三极管Q3的发射极与所述第二二极管D2的正极相连，所述第一三极管Q3的集电极与所述第二电阻R2的第一端相连。

所述第二电阻R2的第二端与所述第一MOSFET Q1的栅极相连，所述第一MOSFET Q1的漏极与所述电源输入端相连，所述第一MOSFET Q1的源极与所述电荷泵U1的第一端相连。

所述电荷泵U1的第二端与所述第四电阻R4的第一端相连，所述第四电阻R4的第二端与所述第一三极管Q3的集电极相连。

所述第五电阻R5的第二端与所述第三三极管D3的负极相连，所述第三三极管D3的正极接地。

所述第一MOSFET Q1的漏极作为所述第一低损耗功率器件11的第一端，所述第一MOSFET Q1的源极作为所述第一低损耗功率器件11的第二端，所述第一MOSFET Q1的栅极作为所述第一低损耗功率器件11的第三端。

在本实施例中，反接防护电路13在检测到所述待防护电源端口反接时，控制所述第一低损耗功率器件11关断的具体原理如下：供电正常的情况下，反接的第三二极管D3不导通，第一三极管Q3不工作，第一MOSFET Q1由电荷泵U1进行高侧栅极驱动，供电正常；当出现反接情况时，第一三极管Q3基极和发射极之间的第二二极管D2反接，第一三极管Q3发射极和集电极导通，使第一MOSFET Q1的源极与栅极压差减小，待防护电源端口的供电回路被切断。

在本实施例中，欠压防护电路14包括：第二三极管Q4、逻辑控制芯片U6、第一比较器U7、第一参考源U8、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和所述电荷泵U1。

所述第二三极管Q4的基极与所述逻辑控制芯片U6的第一端相连，所述第二三极管Q4的发射极与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第二三极管Q4的集电极分别与所述第二MOSFET的栅极和所述电荷泵U1的第二端相连，所述电荷泵U1的第一端与所述第二MOSFET的源极相连。

所述第一参考源U8的第一端接地，所述第一参考源U8的第二端与所述第一比较器U7的正输入端相连，所述第一比较器U7的负输入端与所述第六电阻R6的第一端相连，所述第一比较器U7的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第二端相连。

所述第六电阻R6的第二端与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第六电阻R6的第一端与所述第七电阻R7的第一端相连，所述第七电阻R7的第二端与所述第八电阻R8的第一端相连，所述第八电阻R8的第二端接地。

所述第二MOSFET的源极作为所述第二低损耗功率器件12的第一端，所述第二MOSFET的漏极作为所述第二低损耗功率器件12的第二端，所述第二MOSFET的栅极作为所述第二低损耗功率器件12的第三端。

在本实施例中，欠压防护电路14采集所述电源输入端的输入电压，并在所述电源输入端的输入电压小于第一设定电压阈值时，控制所述第二低损耗功率器件12关断的具体原理如下：通过第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8对电源输入端的输入电压进行分压，得到第一外接电阻分压，实现对电源输入端的输入电压的采集。供电电压正常时，第一外接电阻分压高于第一参考源U8的电压，逻辑控制芯片U6控制第二三极管Q4截止，使电荷泵U1对第二MOSFET Q2进行低侧栅极驱动，供电正常；当出现欠压情况时，第一外接电阻分压低于第一参考源U8的电压，第一比较器U7输出信号使逻辑控制芯片U6控制第二三极管Q4导通，使第二MOSFET Q2的V_GS电压降低，第二MOSFET关断，待防护电源端口的供电回路被切断。

其中，第一外接电阻分压为当出现欠压情况时，第一外接电阻分压低于第一参考源U8的电压，则根据得到即上述提到的第一设定电压阈值，其中，V_U8即第一参考源U8的电压。

在本实施例中，过压防护电路15包括：第二参考源U14、第三参考源U15、第四参考源U17、第二比较器U10、第三比较器U11、第四比较器U16、第五比较器U18、第一电流源U12、第二电流源U13、第一与门U9、电容C1、第六比较器U2、第五参考源U3、第一电阻R1、第三电阻R3、所述第一参考源U8、所述逻辑控制芯片U6、所述电荷泵U1、所述第二三极管Q4、所述第六电阻R6、所述第七电阻R7和所述第八电阻R8。

所述第二比较器U10的正输入端与所述第一参考源U8的第二端相连，所述第二比较器U10的负输入端与所述第七电阻R7的第二端相连，所述第二比较器U10的输出端与所述第一与门U9的第一输入端相连。

所述第一与门U9的第二输入端与所述第三比较器U11的输出端相连，所述第一与门U9的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第三端相连。

所述第三比较器U11的正输入端与所述第二参考源U14的第一端相连，所述第二参考源U14的第二端接地，所述第三比较器U11的负输入端分别与所述第一电流源U12的第二端和所述第二电流源U13的第一端相连，所述第二电流源U13的第二端接地，所述第一电流源U12的第一端与所述电源输入端相连。

所述第一电流源U12的第二端与所述电容C1的第一端相连，所述电容C1的第二端接地，所述电容C1的第一端分别与所述第四比较器U16的正输入端和所述第五比较器U18的正输入端相连，所述第四比较器U16的负输入端与所述第三参考源U15的第一端相连，所述第四比较器U16的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第四端相连，所述第三参考源U15的第二端接地，所述第五比较器U18的负输入端与所述第四参考源U17的第一端相连，所述第五比较器U18的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第五端相连，所述第四参考源U17的第二端接地。

所述第一电阻R1的第一端与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第一电阻R1的第二端与所述第三电阻R3的第一端相连，所述第三电阻R3的第二端接地，所述第六比较器U2的正输入端与所述第一电阻R1的第二端相连，所述第六比较器U2的负输入端与所述第五参考源U3的第一端相连，所述第五参考源U3的第二端接地，所述第六比较器U2的输出端与所述第二三极管Q4的基极相连。

需要说明的是，第一参考源U8、所述逻辑控制芯片U6、所述电荷泵U1、所述第二三极管Q4、所述第六电阻R6、所述第七电阻R7和所述第八电阻R8为复用器件，欠压防护电路14和过压防护电路15中均包括：第一参考源U8、逻辑控制芯片U6、电荷泵U1、第二三极管Q4、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，第一参考源U8、逻辑控制芯片U6、电荷泵U1、第二三极管Q4、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，其中第一参考源U8、逻辑控制芯片U6、电荷泵U1、第二三极管Q4、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，第一参考源U8、逻辑控制芯片U6、电荷泵U1、第二三极管Q4、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8相关的电路连接也相应的被复用。

在本实施例中，过压防护电路15采集所述电源输入端的输入电压，并判断所述电源输入端的输入电压是否大于第二设定电压阈值，若否，控制所述第二低损耗功率器件12正常供电，若是，控制所述第二低损耗功率器件12将其输出电压钳位成预设电压值，并在预设时间内重新判断所述电源输入端的输入电压是否大于第二设定电压阈值的具体原理如下：通过第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8对电源输入端的输入电压进行分压，得到第二外接电阻分压，实现对电源输入端的输入电压的采集。第二参考源U14用于保证第三比较器U11初始输出为正。供电电压正常时，第二外接电阻分压低于第一参考源U8的电压，逻辑控制芯片U6控制第二三极管Q4截止，使电荷泵U1对第二MOSFET Q2进行低侧栅极驱动，供电正常。

当出现过压情况时，第二外接电阻分压高于第一参考源U8的电压，第二比较器U10输出重置信号(0)，此时第三比较器U11输出为1，第一与门U9输出重置信号，逻辑控制芯片U6收到重置信号后，开启第一电流源U12开始给电容C1充电，当电容C1电压>第二参考源U14的电压时，第三比较器U11输出为0，使第一与门U9输出恒为0(此时关闭第二外接电阻分压检测)，当电容C1电压>第四参考源U17的电压时，第五比较器U18输出关断信号，逻辑控制芯片U6与第六比较器U2和第五参考源U3组成电压调整器共同作用，使第二MOSFET Q2工作在线性区，对输出电压进行钳位，将输出电压钳位成预设电压值。同时随着第一电流源U12给电容C1继续充电，当电容C1电压>第三参考源U15的电压时，逻辑控制芯片U6关闭第一电流源U12，打开第二电流源U13给电容C1放电，当电容C1电压<第二参考源U14的电压时，第三比较器U11输出为1，并重新判断所述电源输入端的输入电压是否大于第二设定电压阈值。充电时间可以根据电容C1容值的不同进行调整，其中预设时间依据充电时间进行设定。

其中，第二外接电阻分压为当出现过压情况时，第二外接电阻分压大于第一参考源U8的电压，则根据得到即上述提到的第二设定电压阈值，其中，V_U8即第一参考源U8的电压。

在本实施例中，过流防护电路16包括：非接触式霍尔传感器H1、第六参考源U4、第七比较器U5、第二与门U19、所述第二参考源U14、所述第三参考源U15、所述第四参考源U17、所述第三比较器U11、所述第四比较器U16、所述第五比较器U18、所述逻辑控制芯片U6、所述第一电流源U12、所述第二电流源U13、所述电荷泵U1、所述第二三极管Q4和所述电容C1。

所述非接触式霍尔传感器H1非接触式的安装于所述第二MOSFET的漏极与所述待防护电源端口之间的线路上。

所述第六参考源U4的第一端与所述非接触式霍尔传感器H1的第一端相连，所述第六参考源U4的第二端与所述第七比较器U5的正输入端相连，所述第七比较器U5的负输入端与所述非接触式霍尔传感器H1的第二端相连，所述第七比较器U5的输出端与所述第二与门U19的第一输入端相连，所述第二与门U19的第二输入端与所述第三比较器U11的输出端相连，所述第二与门U19的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第六端相连。

在本实施例中，过流防护电路16采集所述电源输入端的输入电流，并判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值，若否，控制所述第二低损耗功率器件12正常供电，若是，控制所述第二低损耗功率器件12关断，并在预设时间内重新判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值的具体原理如下：

通过非接触式霍尔传感器H1感应电压来间接实现采集电源输入端的输入电流。将判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值转换为比较非接触式霍尔传感器H1感应电压和第六参考源U4的电压的大小。

第二参考源U14用于保证第三比较器U11初始输出为正。供电电流正常时，非接触式霍尔传感器H1感应电压低于第六参考源U4的电压，逻辑控制芯片U6控制第二三极管Q4截止，使电荷泵U1对第二MOSFET Q2进行低侧栅极驱动，供电正常。

当出现过流情况时，非接触式霍尔传感器H1感应电压高于第六参考源U4电压，第七比较器U5输出重置信号(0)，此时第三比较器U11输出为1，所以第二与门U19输出重置信号，逻辑控制芯片U6收到重置信号后，开启第一电流源U12开始给电容C1充电，当电容C1电压>第二参考源U14的电压时，第三比较器U11输出为0，使第二与门U19输出恒为0(此时停止判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值)，当电容C1电压>第四参考源U17的电压时，第五比较器U18输出关断信号，逻辑控制芯片U6控制第二三极管Q4导通，使第二MOSFET Q2的V_GS电压降低，第二MOSFET关断，待防护电源端口的供电回路被切断；同时随着第一电流源U12给电容C1继续充电，当电容C1电压>第三参考源U15的电压时，逻辑控制芯片U6关闭第一电流源U12，打开第二电流源U13给电容放电，当电容C1电压<第二参考源U14的电压时，第三比较器U11输出为1，判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值。充电时间可以根据电容C1容值的不同进行调整。第二设定时间依据充电时间进行设定。

需要说明的是，第二参考源U14、第三参考源U15、第四参考源U17、第三比较器U11、第四比较器U16、第五比较器U18、逻辑控制芯片U6、第一电流源U12、第二电流源U13、电荷泵U1、第二三极管Q4和电容C1为复用器件，过压防护电路15和过流防护电路16中均包括第二参考源U14、第三参考源U15、第四参考源U17、第三比较器U11、第四比较器U16、第五比较器U18、逻辑控制芯片U6、第一电流源U12、第二电流源U13、电荷泵U1、第二三极管Q4和电容C1，其中，第二参考源U14、第三参考源U15、第四参考源U17、第三比较器U11、第四比较器U16、第五比较器U18、逻辑控制芯片U6、第一电流源U12、第二电流源U13、电荷泵U1、第二三极管Q4和电容C1相关的电路连接也相应的被复用。

实施例三

在本实施例中，在图2示出的电源端口防护电路基础上扩展出另外一种电源端口防护电路，请参见图3，在图2示出的电源端口防护电路的基础上还包括：第一二极管D1。

所述第一二极管D1的正极与所述第二三极管Q4的发射极相连，所述第一二极管D1的负极与所述第二三极管Q4的集电极相连。

第一二极管D1用于防止第二MOSFET的电压过高，从而避免烧毁第二MOSFET。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种电源端口防护电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种电源端口防护电路，其特征在于，包括：第一低损耗功率器件、第二低损耗功率器件、反接防护电路、欠压防护电路、过压防护电路和过流防护电路；

所述第一低损耗功率器件的第一端与电源输入端相连，所述第一低损耗功率器件的第二端与所述第二低损耗功率器件的第一端相连，所述第二低损耗功率器件的第二端与待防护电源端口的输入端相连；

所述反接防护电路分别与所述第一低损耗功率器件的第三端和所述电源输入端相连，用于在检测到所述待防护电源端口反接时，控制所述第一低损耗功率器件关断；

所述欠压防护电路、所述过压防护电路和所述过流防护电路均与所述第一低损耗功率器件的第二端、所述第二低损耗功率器件的第二端和所述第二低损耗功率器件的第三端相连；

所述欠压防护电路，用于采集所述电源输入端的输入电压，并在所述电源输入端的输入电压小于第一设定电压阈值时，控制所述第二低损耗功率器件关断；

所述过压防护电路，用于采集所述电源输入端的输入电压，并判断所述电源输入端的输入电压是否大于第二设定电压阈值，若否，控制所述第二低损耗功率器件正常供电，若是，控制所述第二低损耗功率器件将其输出电压钳位成预设电压值，并在预设时间内重新判断所述电源输入端的输入电压是否大于第二设定电压阈值；

所述过流防护电路，用于采集所述电源输入端的输入电流，并判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值，若否，控制所述第二低损耗功率器件正常供电，若是，控制所述第二低损耗功率器件关断，并在所述预设时间内重新判断所述电源输入端的输入电流是否大于设定电流阈值。

2.根据权利要求1所述的电源端口防护电路，其特征在于，所述第一低损耗功率器件为第一金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET；

所述第二低损耗功率器件为第二MOSFET。

3.根据权利要求2所述的电源端口防护电路，其特征在于，所述反接防护电路包括：第二二极管D2、第三二极管D3、第一三极管Q3、第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5和电荷泵U1；

所述第二二极管D2的正极与所述电源输入端相连，所述第二二极管D2的负极分别与所述第一三极管Q3的基极和所述第五电阻R5的第一端相连；

所述第一三极管Q3的发射极与所述第二二极管D2的正极相连，所述第一三极管Q3的集电极与所述第二电阻R2的第一端相连；

所述第二电阻R2的第二端与所述第一MOSFET的栅极相连，所述第一MOSFET的漏极与所述电源输入端相连，所述第一MOSFET的源极与所述电荷泵U1的第一端相连；

所述电荷泵U1的第二端与所述第四电阻R4的第一端相连，所述第四电阻R4的第二端与所述第一三极管Q3的集电极相连；

所述第五电阻R5的第二端与所述第三三极管D3的负极相连，所述第三三极管D3的正极接地；

所述第一MOSFET的漏极作为所述第一低损耗功率器件的第一端，所述第一MOSFET的源极作为所述第一低损耗功率器件的第二端，所述第一MOSFET的栅极作为所述第一低损耗功率器件的第三端。

4.根据权利要求3所述的电源端口防护电路，其特征在于，所述欠压防护电路包括：第二三极管Q4、逻辑控制芯片U6、第一比较器U7、第一参考源U8、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和所述电荷泵U1；

所述第二三极管Q4的基极与所述逻辑控制芯片U6的第一端相连，所述第二三极管Q4的发射极与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第二三极管Q4的集电极分别与所述第二MOSFET的栅极和所述电荷泵U1的第二端相连，所述电荷泵U1的第一端与所述第二MOSFET的源极相连；

所述第一参考源U8的第一端接地，所述第一参考源U8的第二端与所述第一比较器U7的正输入端相连，所述第一比较器U7的负输入端与所述第六电阻R6的第一端相连，所述第一比较器U7的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第二端相连；

所述第六电阻R6的第二端与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第六电阻R6的第一端与所述第七电阻R7的第一端相连，所述第七电阻R7的第二端与所述第八电阻R8的第一端相连，所述第八电阻R8的第二端接地；

所述第二MOSFET的源极作为所述第二低损耗功率器件的第一端，所述第二MOSFET的漏极作为所述第二低损耗功率器件的第二端，所述第二MOSFET的栅极作为所述第二低损耗功率器件的第三端。

5.根据权利要求4所述的电源端口防护电路，其特征在于，所述过压防护电路包括：第二参考源U14、第三参考源U15、第四参考源U17、第二比较器U10、第三比较器U11、第四比较器U16、第五比较器U18、第一电流源U12、第二电流源U13、第一与门U9、电容C1、第六比较器U2、第五参考源U3、第一电阻R1、第三电阻R3、所述第一参考源U8、所述逻辑控制芯片U6、所述电荷泵U1、所述第二三极管Q4、所述第六电阻R6、所述第七电阻R7和所述第八电阻R8；

所述第二比较器U10的正输入端与所述第一参考源U8的第二端相连，所述第二比较器U10的负输入端与所述第七电阻R7的第二端相连，所述第二比较器U10的输出端与所述第一与门U9的第一输入端相连；

所述第一与门U9的第二输入端与所述第三比较器U11的输出端相连，所述第一与门U9的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第三端相连；

所述第三比较器U11的正输入端与所述第二参考源U14的第一端相连，所述第二参考源U14的第二端接地，所述第三比较器U11的负输入端分别与所述第一电流源U12的第二端和所述第二电流源U13的第一端相连，所述第二电流源U13的第二端接地，所述第一电流源U12的第一端与所述电源输入端相连；

所述第一电流源U12的第二端与所述电容C1的第一端相连，所述电容C1的第二端接地，所述电容C1的第一端分别与所述第四比较器U16的正输入端和所述第五比较器U18的正输入端相连，所述第四比较器U16的负输入端与所述第三参考源U15的第一端相连，所述第四比较器U16的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第四端相连，所述第三参考源U15的第二端接地，所述第五比较器U18的负输入端与所述第四参考源U17的第一端相连，所述第五比较器U18的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第五端相连，所述第四参考源U17的第二端接地；

所述第一电阻R1的第一端与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第一电阻R1的第二端与所述第三电阻R3的第一端相连，所述第三电阻R3的第二端接地，所述第六比较器U2的正输入端与所述第一电阻R1的第二端相连，所述第六比较器U2的负输入端与所述第五参考源U3的第一端相连，所述第五参考源U3的第二端接地，所述第六比较器U2的输出端与所述第二三极管Q4的基极相连。

6.根据权利要求5所述的电源端口防护电路，其特征在于，所述过流防护电路包括：非接触式霍尔传感器H1、第六参考源U4、第七比较器U5、第二与门U19、所述第二参考源U14、所述第三参考源U15、所述第四参考源U17、所述第三比较器U11、所述第四比较器U16、所述第五比较器U18、所述逻辑控制芯片U6、所述第一电流源U12、所述第二电流源U13、所述电荷泵U1、所述第二三极管Q4和所述电容C1；

所述非接触式霍尔传感器H1非接触式的安装于所述第二MOSFET的漏极与所述待防护电源端口之间的线路上；

所述第六参考源U4的第一端与所述非接触式霍尔传感器H1的第一端相连，所述第六参考源U4的第二端与所述第七比较器U5的正输入端相连，所述第七比较器U5的负输入端与所述非接触式霍尔传感器H1的第二端相连，所述第七比较器U5的输出端与所述第二与门U19的第一输入端相连，所述第二与门U19的第二输入端与所述第三比较器U11的输出端相连，所述第二与门U19的输出端与所述逻辑控制芯片U6的第六端相连。

7.根据权利要求6所述的电源端口防护电路，其特征在于，所述电源端口防护电路还包括：第一二极管D1；

所述第一二极管D1的正极与所述第二三极管Q4的发射极相连，所述第一二极管D1的负极与所述第二三极管Q4的集电极相连。