CN106711934A - 电源保护电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源保护电路及其控制方法。所述电源保护电路包括：第一至第三开关管；以及第一至第五电阻，用于将输入电压从第一端传送至第二端作为输出电压。在此基础上本发明还公开了一种电源保护电路的控制方法，所述电源保护电路的控制方法根据所述输入电压的大小分别控制所述第一至第三开关管导通或关断，并以此控制所述电源保护电路第二端的输出。

Description

电源保护电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种电源保护电路及其控制方法。

背景技术

在电子器件的生产过程中，都要利用测试冶具对其性能进行检测，以保证器件的质量。在利用测试冶具对电子器件进行测试时，测试冶具电源为待测电子器件提供输入电压。但现有技术无法保证测试冶具电源输出电压始终保持在待测电子器件的正常工作电压范围内。当测试冶具电源输出电压小于待测电子器件最小正常工作电压时，后级的系统无法正常工作；当测试冶具电源输出电压大于待测电子器件最大正常工作电压时，后级的电源可能由于过压而损坏，并进一步造成后级系统损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电源保护电路及其控制方法，其可以解决电源输出电压不在后级电子器件正常工作电压范围时，后级电子器件无法正常工作甚至发生损坏的问题。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供一种电源保护电路，所述电源保护电路将输入电压从第一端传送至第二端作为输出电压，包括：第一至第三开关管；以及第一至第五电阻，其中所述第一开关管的第一端对应为所述电源保护电路的第一端；所述第一电阻和第二电阻串联于所述第一开关管的第一端和接地端之间，所述第一开关管的控制端与所述第一电阻和所述第二电阻的中间节点相连，所述第三电阻和所述第四电阻串联于所述第一开关管的第二端和接地端之间；所述第二开关管的控制端与所述第三电阻和所述第四电阻的中间节点相连，所述第二开关管的第二端接地；所述第三开关管的控制端与所述第二开关管的第一端相连，所述第三开关管的第一端与所述第一开关管的第二端相连，所述第三开关管的第二端对应为所述电源保护电路的第二端；所述第五电阻连接于第二开关管的第一端与第三开关管的第一端之间。

优选地，所述输入电压小于第一阈值电压时，所述第一至第三开关管均关断，所述电源保护电路的第二端无输出，所述第一阈值电压对应保证下级电路可正常工作的最小电压。

优选地，所述输入电压大于等于第二阈值电压时，所述第一开关管和第二开关管均导通，所述第三开关管关断，所述电源保护电路的第二端无输出，所述第二阈值电压对应保证下级电路可正常工作的最大电压。

优选地，所述输入电压大于等于第一阈值电压，且小于所述第二阈值电压时，所述第一开关管和第三开关管均导通，所述第二开关管关断，所述电源保护电路将输入电压从第一端传送至第二端作为输出电压。

优选地，所述第一至第三开关管分别独立选自多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管以及有机薄膜晶体管中的一种。

根据本发明的第二方面，提供一种电源保护电路的控制方法，所述电源保护电路包括第一至第三开关管，所述电源保护电路将输入电压从第一端传送至第二端作为输出电压，其特征在于，根据所述输入电压的大小分别控制所述第一至第三开关管导通或关断，并以此控制所述电源保护电路第二端的输出。

优选地，所述输入电压小于第一阈值电压时，所述第一至第三开关管均关断，所述电源保护电路的第二端无输出，所述第一阈值电压对应保证下级电路可正常工作的最小电压。

优选地，所述输入电压大于第二阈值电压时，所述第一开关管和第二开关管均导通，所述第三开关管关断，所述电源保护电路的第二端无输出，所述第二阈值电压对应保证下级电路可正常工作的最大电压。

优选地，所述输入电压大于等于第一阈值电压，且小于等于所述第二阈值电压时，所述第一开关管和第三开关管均导通，所述第二开关管关断，所述电源保护电路将输入电压从第一端传送至第二端作为输出电压。

优选地，所述第一至第三开关管分别独立选自多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管以及有机薄膜晶体管中的一种。

采用本发明的技术方案后，可获得以下有益效果：

当电源保护电路的电源模块提供的输入电压不在使下级电路可正常工作的输入电压范围内时，电源保护电路无输出，因而不会对下级电路造成损害。

附图说明

通过以下参照附图对发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明实施例提供的电源保护电路的结构图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明实施例的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。

在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。附图中的流程图、框图图示了本发明的实施例的系统、方法、装置的可能的体系框架、功能和操作，附图的方框以及方框顺序只是用来更好的图示实施例的过程和步骤，而不应以此作为对发明本身的限制。

图1示出本发明实施例提供的电源保护电路的结构图。如图1所示，本发明实施例提供的电源保护电路包括第一至第三开关管以及第一至第五电阻，用于将输入电压由电源保护电路的第一端传送到第二端作为输出电压。

其中，所述第一开关管M1第一端对应为电源保护电路的第一端，电源保护电路的第一端用于接收输入电压Vin，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2串联于电源保护电路的第一端和接地端之间，所述第一开关管M1控制端与所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的中间节点相连，所述第一开关管M1第二端与第三开关管M3第一端相连。

所述第三电阻R3和所述第四电阻R4串联于所述第三开关管M3第一端和接地端之间，所述第二开关管M2控制端与所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的中间节点相连，所述第二开关管M2第二端与接地端相连，所述第三开关管M3控制端与所述第二开关管M2第一端相连，所述第三开关管M3第二端对应为电源保护电路的第二端，电源保护电路的第二端用于输出输出电压Vout，所述第五电阻R5连接于所述第二开关管M2第一端与所述第三开关管M3第一端之间。

其中，所述第一至第三开关管分别独立选自多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管以及有机薄膜晶体管中的一种。

当所述输入电压Vin大于等于第一阈值电压Vmin时，其中，所述第一阈值电压Vmin对应为保证下级电路可正常工作的最小电压，第一开关管M1的导通电压对应为Vgs1，第一开关管控制端的电压对应为Vctr1，可得，

Vctr1＝Vin*R2/(R1+R2) (1.1)

由(1.1)可得，

R1/R2＝(Vin-Vctr1)/Vctr1 (1.2)

将Vin＝Vmin、Vctr1＝Vgs1代入(1.2)中可得，

R1/R2＝(Vmin-Vgs1)/Vgs1 (1.3)

在式(1.3)中，Vmin、Vgs1均为常量，由此可以确定多组使(1.3)成立的R1、R2，使得当Vin＝Vmin时Vctr1＝Vgs1，第一开关管M1导通。

选定一组可使(1.3)成立R1、R2后，结合式(1.2)可知，当Vin>Vmin时，若要使(1.3)成立，则需满足Vctr1>Vgs1，即当输入电压Vin大于等于第一阈值电压Vmin时，第一开关管M1导通。

由此可知，当Vin<Vmin时，若要使(1.3)成立，则需满足Vctr1<Vgs1，即当输入电压Vin小于第一阈值电压Vmin时，第一开关管M1关断。

当第一开关管M1关断，即在Vmin>Vin的条件下，第二开关管M2和第三开关管M3均关断，此时电源保护电路第二端无输出。

当第一开关管M1导通，即在Vmin≤Vin的条件下，第一开关管第二端电压对应为Vin1，第二开关管导通电压对应为Vgs2，第二开关管控制端电压对应为Vctr2，第三开关管导通电压对应为Vgs3，第三开关管控制端电压对应为Vctr3，可得，

Vctr2＝Vin1*R4/(R3+R4) (1.4)

由(1.4)可得，

R3/R4＝(Vin1-Vctr2)/Vcr2 (1.5)

将Vin1＝Vmax、Vct2＝Vgs2代入(1.5)中可得，

R3/R4＝(Vmax-Vgs2)/Vgs2 (1.6)

其中，Vmax对应为第二阈值电压，即保证下级电路可正常工作的最大电压。在式(1.6)中，Vmax、Vgs2均为常量，由此可以确定多组使(1.6)成立的R3、R4，使得当Vin1＝Vmax时Vctr2＝Vgs2，第二开关管M2导通。

在忽略第一开关管M1的管压降的条件下，Vin＝Vin1，则当Vin＝Vin1时Vctr2＝Vgs2，第二开关管M2导通。

在忽略第二开关管M2的管压降的条件下，当第二开关管M2导通时，第三开关管M3的控制端相当于直接接地，即Vctr3＝GND，第三开关管M3关断，此时电源保护电路将输入电压Vin从第一端传送至第二端作为输出电压Vout。

选定一组可使(1.6)成立R3、R4后，结合式(1.5)可知，当Vmin≤Vin1<Vmax即Vmin≤Vin<Vmax时，若要使(1.6)成立，则需满足Vctr2<Vgs2，即当输入电压Vin小于第二阈值电压Vmax时，第二开关管M2关断。此时，Vctr3＝Vin1即Vctr3＝Vin，第三开关管M3导通，电源保护电路的第二端输出输出电压Vout。

由此可得，当Vin1≥Vmax即Vin≥Vmax时，若要使(1.6)成立，则需满足Vctr2≥Vgs2，即当输入电压Vin大于等于第二阈值电压Vmax时，第二开关管M2导通，第三开关管M3的控制端相当于直接接地，即Vctr3＝GND，第三开关管M3关断，此时电源保护电路第二端无输出。

综上所述，所述输入电压Vin小于第一阈值电压Vmin时，所述第一至第三开关管均关断，所述电源保护电路的第二端无输出；所述输入电压Vin大于等于第二阈值电压Vmax时，所述第一开关管M1和第二开关管M2均导通，所述第三开关管M3关断，所述电源保护电路的第二端无输出；所述输入电压Vin大于等于第一阈值电压Vmin，且小于所述第二阈值电压Vmax时，所述第一开关管M1和第三开关管M3均导通，所述第二开关管M2关断，所述电源保护电路将输入电压Vin从第一端传送至第二端作为输出电压Vout。

由此使得在输入电压Vin小于第一阈值电压Vmin或大于第二阈值电压时Vmax，所述电源保护电路的下级电路无电压输入，避免了输入电压过低或过高造成所述下级电路无法正常工作或过压损坏现象的出现。

应当说明的是，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。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种电源保护电路，所述电源保护电路将输入电压从第一端传送至第二端作为输出电压，其特征在于，包括：

第一至第三开关管；以及

第一至第五电阻，其中

所述第一开关管的第一端对应为所述电源保护电路的第一端；所述第一电阻和第二电阻串联于所述第一开关管的第一端和接地端之间，所述第一开关管的控制端与所述第一电阻和所述第二电阻的中间节点相连，所述第三电阻和所述第四电阻串联于所述第一开关管的第二端和接地端之间；所述第二开关管的控制端与所述第三电阻和所述第四电阻的中间节点相连，所述第二开关管的第二端接地；所述第三开关管的控制端与所述第二开关管的第一端相连，所述第三开关管的第一端与所述第一开关管的第二端相连，所述第三开关管的第二端对应为所述电源保护电路的第二端；所述第五电阻连接于第二开关管的第一端与第三开关管的第一端之间。

2.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述输入电压小于第一阈值电压时，所述第一至第三开关管均关断，所述电源保护电路的第二端无输出，所述第一阈值电压对应保证下级电路可正常工作的最小电压。

3.根据权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述输入电压大于等于第二阈值电压时，所述第一开关管和第二开关管均导通，所述第三开关管关断，所述电源保护电路的第二端无输出，所述第二阈值电压对应保证下级电路可正常工作的最大电压。

4.根据权利要求3所述的电源保护电路，其特征在于，所述输入电压大于等于第一阈值电压，且小于所述第二阈值电压时，所述第一开关管和第三开关管均导通，所述第二开关管关断，所述电源保护电路将输入电压从第一端传送至第二端作为输出电压。

5.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述第一至第三开关管分别独立选自多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管以及有机薄膜晶体管中的一种。

6.一种电源保护电路的控制方法，所述电源保护电路包括第一至第三开关管，所述电源保护电路将输入电压从第一端传送至第二端作为输出电压，其特征在于，根据所述输入电压的大小分别控制所述第一至第三开关管导通或关断，并以此控制所述电源保护电路第二端的输出。

7.根据权利要求6所述的电源保护电路的控制方法，其特征在于，所述输入电压小于第一阈值电压时，所述第一至第三开关管均关断，所述电源保护电路的第二端无输出，所述第一阈值电压对应保证下级电路可正常工作的最小电压。

8.根据权利要求7所述的电源保护电路的控制方法，其特征在于，所述输入电压大于第二阈值电压时，所述第一开关管和第二开关管均导通，所述第三开关管关断，所述电源保护电路的第二端无输出，所述第二阈值电压对应保证下级电路可正常工作的最大电压。

9.根据权利要求8所述的电源保护电路的控制方法，其特征在于，所述输入电压大于等于第一阈值电压，且小于等于所述第二阈值电压时，所述第一开关管和第三开关管均导通，所述第二开关管关断，所述电源保护电路将输入电压从第一端传送至第二端作为输出电压。

10.根据权利要求6所述的电源保护电路的控制方法，其特征在于，所述第一至第三开关管分别独立选自多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管以及有机薄膜晶体管中的一种。