CN106786466B - 一种电源过压保护电路、电源模块及移动终端 - Google Patents

一种电源过压保护电路、电源模块及移动终端 Download PDF

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Abstract

本申请提供的电源过压保护电路、电源模块及移动终端，当电源电压在正常电压范围时，输出与电源相等的电压，对移动终端正常供电；当电源电压超出过压保护门限值时，R4上分压增大，使Q1导通，R1与R2分压后电压上升，使Q2阻抗增大，电信号输出端输出的电压降低，当降低到预先设定的最低电压值时，通过电阻R6与R7分压后使第一NPN三极管Q3不导通，第二NPN三极管Q4导通，从而将R1与R2的分压拉低，最终通过负反馈使电信号输出端输出的电压值保持在最低电压值的稳压状态。可将锂离子电池或稳压电源输出的电压控制在预设的电压范围内，既对芯片起到保护又不会因瞬间浪涌电压导致关机。

Description

一种电源过压保护电路、电源模块及移动终端
技术领域
本发明涉及一种电源过压保护电路、电源模块及移动终端。
背景技术
目前，手机、平板电脑等移动终端芯片的功能越来越多、性能越来越好，但芯片的电源供电耐压都不高，仅略高于单一锂电池的最高电压，例如，射频功放和电源管理芯片的耐压普遍在4.5V～5V之间，这导致在用电源供电的情况下，芯片很容易损坏。例如，在产线时的移动终端的软件下载、参数校准、板测、以及维修时通常用外接稳压电源，而当外接的稳压电源产生的纹波较大或者当接错了电压，都会导致芯片损坏，而芯片损坏会导致终端内部电路出现短路，短路造成的过大电流有可能引起锂离子电池爆炸。
目前，已有一些运营商强制要求充电加OVP(过压保护)电路，但用于电池端的OVP保护IC还未见。这是因为电池端的OVP电路的设计难度比充电OVP电路的难度大很多，因为充电端电压过高时，可以停止充电，而电源端的OVP电路在检测到电压过大时，如果通过停止供电来保护电源，也会导致移动终端掉电关机，影响用户的正常使用。另外，电源端的OVP电路要求功耗要做到较低，以保证不影响对终端的正常运作。
发明内容
本申请提供一种电源过压保护电路、电源模块及移动终端，当电源在正常值范围时，电压保护电路开关导通，输出正常供电；当电源电压偏高时，电压保护电路输出在预设范围内的稳压。既对芯片起到保护又不会因瞬间浪涌电压导致关机。
本申请第一方面提供一种电源过压保护电路，包括：PNP三极管Q1、PMOS场效应管Q2、第一NPN三极管Q3以及第二NPN三极管Q4；所述PNP三极管Q1的发射极接电源，集电极依次串联第一电阻R1和第二电阻R2后接地，基极与第三电阻R3连接后接地，所述PNP三极管Q1的发射极和基极之间并联连接有第四电阻R4；所述PMOS场效应管Q2的源极与所述PNP三极管Q1的发射极连接，栅极接所述第二电阻R2后接地，漏极为电信号输出端；所述第一NPN三极管Q3的发射极接地，集电极接第五电阻R5后与所述PMOS场效应管Q2的源极连接，所述第一NPN三极管Q3基极和发射极之间并联连接第六电阻R6，所述第一NPN三极管Q3的基极还与第七电阻R7连接后接所述电信号输出端；所述第二NPN三极管Q4的基极与所述第一NPN三极管Q3的集电极连接，发射极接地，集电极与所述PMOS场效应管Q2的栅极连接。
可选的，电源过压保护电路还包括：第一滤波电容C1；所述第一滤波电容C1一端与电源连接，另一端接地。
可选的，电源过压保护电路还包括：第一TVS管D1；所述第一TVS管D1的阴极与电源连接，阳极接地。
可选的，电源过压保护电路还包括：第二滤波电容C2；所述第二滤波电容C2一端与电源输出端连接，另一端接地。
可选的，所述电源为锂离子电池或者直流稳压电源。
可选的，电源过压保护电路还包括：稳压管D2；所述稳压管D2的阴极与所述第三电阻R3连接，阳极接地。
可选的，所述第四电阻R4设置为：在所述电源高于预设电压值时，第四电阻R4的电压分压大于所述PNP三极管Q1的导通电压。
本申请第二方面提供一种电源模块，包括：电池，还包括：如以上所述的电源过压保护电路；所述电源过压保护电路的电信号输入端接所述电池的输出端。
本申请第二方面提供一种移动终端，包括：电路板，还包括：如以上所述的电源模块，所述电源模块的信号输出端与所述电路板连接。
依据上述实施例的电源过压保护电路、电源模块及移动终端，当电源电压在正常电压范围时(即电源电压小于过压保护门限值VT)，R4的分压不足以使PNP三极管Q1导通，Q1集电极负载电阻R1和R2上为低电平，使PMOS场效应管Q2导通，此时第一NPN三极管Q3与第二NPN三极管Q4所组成的负反馈电路不起作用，电信号输出端输出与电源相等的电压，对移动终端正常供电；当电源电压超出过压保护门限值VT时，R4上分压增大，使PNP三极管Q1导通，R1与R2分压后电压上升，使PMOS场效应管Q2阻抗增大，电信号输出端电压降低，当降低到预先设定的最低电压值VL(VL小于VT)时，通过电阻R6与R7分压后使第一NPN三极管Q3不导通，第二NPN三极管Q4导通，从而将R1与R2的分压拉低，最终通过负反馈使电信号输出端输出的电压值保持在最低电压值VL的稳压状态。因此，可以对锂离子电池或者稳压电源输出的电能进行调节，将锂离子电池或稳压电源输出的电压控制在预设的电压范围内，有效避免因电源电压过大造成移动终端的电路芯片烧坏的现象发生。并且，本申请的电压保护电路可使本电路的静态电流做到20uA以下，功耗极低，对整机的耗电基本没有影响。
附图说明
图1为本申请一种电源过压保护电路的结构示意图；
图2为一种实施例的电源过压保护电路的结构示意图；
图3A为一种实施例的电源模块的结构示意图；
图3B为另一种实施例的电源模块的结构示意图；
图4为一种实施例的移动终端的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
在本发明实施例中，提供一种电源过压保护电路、电源模块及移动终端，电源过压保护电路与移动终端的锂离子电池或者外接稳压电源的输出端连接，可以将锂离子电池或者稳压电源输出的电能电压在预设的电压范围内，有效避免因电源电压过大造成移动终端的电路芯片烧坏的现象发生。
实施例一：
请参考图1，本申请实施例提供一种电源过压保护电路10，包括：
PNP三极管Q1、PMOS场效应管Q2、第一NPN三极管Q3以及第二NPN三极管Q4。
PNP三极管Q1的发射极接电源BAT，集电极依次串联第一电阻R1和第二电阻R2后接地，基极与第三电阻R3连接后接地，PNP三极管Q1的发射极和基极之间并联连接有第四电阻R4。
PMOS场效应管Q2的源极与PNP三极管Q1的发射极连接，栅极接第二电阻R2后接地，漏极为电信号输出端。
第一NPN三极管Q3的发射极接地，集电极接第五电阻R5后与PMOS场效应管Q2的源极连接，第一NPN三极管Q3基极和发射极之间并联连接第六电阻R6，第一NPN三极管Q3的基极还与第七电阻R7连接后接电信号输出端。
第二NPN三极管Q4的基极与第一NPN三极管Q3的集电极连接，发射极接地，集电极与PMOS场效应管Q2的栅极连接。
本申请实施例中，电源BAT为锂离子电池或者直流稳压电源。第四电阻R4设置为：在电源BAT高于预设电压值时，第四电阻R4的电压分压大于PNP三极管Q1的导通电压。
本申请实施例中提供的一种电源过压保护电路，与移动终端的锂离子电池或者外接稳压电源连接。当电源电压在正常电压范围时(即电源电压小于过压保护门限值VT)，R4的分压不足以使PNP三极管Q1导通，Q1集电极负载电阻R1和R2上为低电平，使PMOS场效应管Q2导通，此时第一NPN三极管Q3与第二NPN三极管Q4所组成的负反馈电路不起作用，电信号输出端输出与电源相等的电压，对移动终端正常供电；当电源电压超出过压保护门限值VT时，R4上分压增大，使PNP三极管Q1导通，R1与R2分压后电压上升，使PMOS场效应管Q2阻抗增大，电信号输出端电压降低，当降低到预先设定的最低电压值VL(VL小于VT)时，通过电阻R6与R7分压后使第一NPN三极管Q3不导通，第二NPN三极管Q4导通，从而将R1与R2的分压拉低，最终通过负反馈使电信号输出端输出的电压值保持在最低电压值的稳压状态。因此，可以对锂离子电池或者稳压电源输出的电能进行调节，将锂离子电池或稳压电源输出的电压控制在预设的电压范围内，有效避免因电源电压过大造成移动终端的电路芯片烧坏的现象发生。
值得指出的是，本申请中，VT一般设置为略高于锂电池充电的最高电压，且略小于所供电芯片的最低耐压，例如芯片最低耐压为4.8V,而锂电池最高电压为4.3V，则VT优选设为4.4～4.7V。而稳压电压VL一般设为略低于锂电池最高电压即可，例如设为4～4.2V。由于PMOS场效应管Q2为压控器件，合理选择电阻值可使本电路的静态电流做到20uA以下，功耗极低，对整机的耗电基本没有影响。
请继续参阅图1，在本申请实施例的电源过压保护电路中，还包括：第一滤波电容C1。第一滤波电容C1一端与电源BAT连接，另一端接地。
一个实施例中，在本申请实施例的电源过压保护电路中，还包括：第二滤波电容C2。第二滤波电容C2一端与电源BAT输出端连接，另一端接地。
第一滤波电容C1和第二滤波电容C2为滤波电容，能够使输出的直流电源更为平滑。
一个实施例中，在本申请实施例的电源过压保护电路中，还包括：第一TVS管D1。第一TVS管(瞬态抑制二极管，Transient Voltage Suppressor)D1为浪涌保护TVS管。第一TVS管D1的阴极与电源BAT连接，阳极接地。
一个实施例中，在本申请实施例的电源过压保护电路中，PMOS场效应管Q2优选为寄生场效应管。
实施例二：
请参考图2，本申请实施例提供一种电源过压保护电路20，其组成以及结构与实施例一的电源过压保护电路基本相同，区别在于，本实施例的电源过压保护电路还包括：
稳压管D2。
稳压管D2的阴极与第三电阻R3连接，阳极接地。
稳压管D2可以将PNP三极管Q1基极端的电压钳制在一个固定值，这样在电源电压超过过压保护阈值时，可以使PNP三极管Q1加速导通而进入饱和状态。因此，通过调整稳压管D2的导通电压，就可以调节过压保护的阈值，使得调整电源输出时更为灵活。
实施例三：
请参考图3A和图3B，本申请实施例提供一种电源模块30，包括：电池31。
还包括：如实施例一的电源过压保护电路10或实施例二的电源过压保护电路20。
电源过压保护电路10或电源过压保护电路20的电信号输入端接电池31的输出端。
可以理解的是，电池31提供直流电源或者稳压电源，即实施例一和实施例二中的电源BAT，电源过压保护电路10或电源过压保护电路20的电信号输入端即为实施例一和实施例二中所指的PNP三极管Q1的发射极，与电池31的输出端连接。电源过压保护电路10或电源过压保护电路20可以集成在电源模块30中，对电池31中输出的电压值进行控制，使得通过电源过压保护电路10或电源过压保护电路20的电信号输出端输出的电压值在合适的电压范围内，后续在使用电池31时，可以有效避免因电池输出的电源电压过大对供电的电路芯片造成损坏的现象发生。
实施例四：
请参考图4，本申请实施例提供一种移动终端40，包括：电路板41。
还包括：如实施例三的电源模块30，电源模块30的信号输出端与电路板41连接。
本申请实施例提供的移动终端40，其包括的电路板41由电源模块30进行供电。由于电源模块30集成了电源过压保护电路，因此输出的电压被控制在合适的范围内，因此可以避免移动终端40的电路板41被烧坏。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种电源过压保护电路，其特征在于，包括：PNP三极管Q1、PMOS场效应管Q2、第一NPN三极管Q3以及第二NPN三极管Q4；
所述PNP三极管Q1的发射极接电源，集电极依次串联第一电阻R1和第二电阻R2后接地，基极与第三电阻R3连接后接地，所述PNP三极管Q1的发射极和基极之间并联连接有第四电阻R4；
所述PMOS场效应管Q2的源极与所述PNP三极管Q1的发射极连接，栅极接所述第二电阻R2后接地，漏极为电信号输出端；
所述第一NPN三极管Q3的发射极接地，集电极接第五电阻R5后与所述PMOS场效应管Q2的源极连接，所述第一NPN三极管Q3基极和发射极之间并联连接第六电阻R6，所述第一NPN三极管Q3的基极还与第七电阻R7连接后接所述电信号输出端；
所述第二NPN三极管Q4的基极与所述第一NPN三极管Q3的集电极连接，发射极接地，集电极与所述PMOS场效应管Q2的栅极连接；
所述第四电阻R4设置为：在所述电源高于预设电压值时，第四电阻R4的电压分压大于所述PNP三极管Q1的导通电压。
2.如权利要求1所述的电源过压保护电路，其特征在于，还包括：第一滤波电容C1；
所述第一滤波电容C1一端与电源连接，另一端接地。
3.如权利要求1所述的电源过压保护电路，其特征在于，还包括：第一TVS管D1；
所述第一TVS管D1的阴极与电源连接，阳极接地。
4.如权利要求1所述的电源过压保护电路，其特征在于，还包括：第二滤波电容C2；
所述第二滤波电容C2一端与电源输出端连接，另一端接地。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电源过压保护电路，其特征在于，所述电源为锂离子电池或者直流稳压电源。
6.如权利要求1至4中任一项所述的电源过压保护电路，其特征在于，还包括：
稳压管D2；
所述稳压管D2的阴极与所述第三电阻R3连接，阳极接地。
7.一种电源模块，包括：电池，其特征在于，还包括：如权利要求1-6中任意一项所述的电源过压保护电路；
所述电源过压保护电路的电信号输入端接所述电池的输出端。
8.一种移动终端，包括：电路板，其特征在于，还包括：如权利要求7所述的电源模块，所述电源模块的信号输出端与所述电路板连接。
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