CN106849002B - 电压保护电路以及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压保护电路以及终端设备。其中该电压保护电路包括：采样网络、开关器件及控制网络；采样网络的第一输入端与待检测电路的正输出端连接，采样网络的第二输入端与待检测电路的负输出端及开关器件的一端连接，采样网络的输出端与控制网络的输入端连接；开关器件的另一端与地连接，开关器件的控制端与控制网络的第一输出端连接；控制网络，用于根据待检测电路的输出状态，控制开关器件的工作状态。该电压保护电路将待检测电路的单端输出和差分输出的电压检测电路合二为一，简化了电压检测电路，降低了成本。

Description

电压保护电路以及终端设备

技术领域

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种电压保护电路，以及具有该电压保护电路的终端设备。

背景技术

目前，音频功放的输出主要有单端输出和差分输出两种模式，在这两种模式下的直流输出电压均不能过高，否则会损坏后端的电子器件。相关技术中，针对音频功放的单端输出和差分输出，分别使用不同的电压检测电路，然而，这种电路设计会造成电路较复杂、成本较高等问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电压保护电路。该电压保护电路将待检测电路的单端输出和差分输出的电压检测电路合二为一，简化了电压检测电路，降低了成本。

本发明的第二个目的在于提出一种终端设备。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的电压保护电路，包括：采样网络、开关器件及控制网络；所述采样网络的第一输入端与待检测电路的正输出端连接，所述采样网络的第二输入端与所述待检测电路的负输出端及所述开关器件的一端连接，所述采样网络的输出端与所述控制网络的输入端连接；所述开关器件的另一端与地连接，所述开关器件的控制端与所述控制网络的第一输出端连接；所述控制网络，用于根据所述待检测电路的输出状态，控制所述开关器件的工作状态。

根据本发明实施例的电压保护电路，通过将采样网络的第一输入端与待检测电路的正输出端连接，采样网络的第二输入端与待检测电路的负输出端及开关器件的一端连接，采样网络的输出端与控制网络的输入端连接，并将开关器件的另一端与地连接，开关器件的控制端与控制网络的第一输出端连接，其中，控制网络根据待检测电路的输出状态，控制开关器件的工作状态。即将待检测电路的单端输出和差分输出的电压检测电路合二为一，并通过在控制网络获知当前待检测电路的输出模式是单端输出还是差分输出后，控制开关器件截止和导通，以实现单端和差分输出的电压检测，简化了电压检测电路，降低了成本。

根据本发明的一个实施例，所述采样网络包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻；所述第一电阻的一端与所述待检测电路的正输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端及所述第一运算放大器的负向输入端连接；所述第二电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端连接；所述第三电阻的一端与所述待检测电路的负输出端及所述开关器件的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端及所述第一运算放大器的正输入端连接；所述第四电阻的另一端与地连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电阻的阻值与所述第四电阻的阻值相等。

根据本发明的一个实施例，所述开关器件为以下器件中的任意一种：金属氧化物半导体场效应晶体管、三极管。

根据本发明的一个实施例，所述开关器件为三极管，所述电路还包括：第五电阻和第一电源；所述第五电阻的一端与所述第一电源的输出端连接，所述第五电阻的另一端与所述三极管的基极及所述控制网络的第一输出端连接。

根据本发明的一个实施例，所述电压保护电路还包括：第二电源；所述待检测电路的供电端与第二电源的输出端连接；所述控制网络的第二输出端与所述第二电源的控制端连接，用于根据所述采样网络的输出，确定所述待检测电路的输出电压异常时，断开所述待检测电路的供电。

根据本发明的一个实施例，所述控制网络，包括：第二运算放大器及控制器；所述第二运算放大器的正向输入端，与所述第一运算放大器的输出端连接；所述第二运算放大器的负向输入端与第一参考电压连接，其中第一参考电压等于所述待检测电路的正向保护电压；所述第二运算放大器的输出端与所述控制器的第一输入端连接。

根据本发明的一个实施例，所述待检测电路的输出电压为交流电压；所述电路还包括：第三运算放大器；所述第三运算放大器的负向输入端，与所述第二运算放大器的正向输入端及所述采样网络的输出端连接；所述第三运算放大器的正向输入端与第二参考电压连接，其中第二参考电压等于所述待检测电路的负向保护电压；所述第三运算放大器的输出端，与所述控制器的第一输入端及所述第二运算放大器的输出端连接。

根据本发明的一个实施例，所述电压保护电路还包括：检测网络；所述检测网络的输入端与所述待检测电路的输出端连接，所述检测网络的输出端与所述控制网络的第二输入端连接；所述控制网络，用于根据第二输入端输入的所述待检测电路的输出状态，控制所述开关器件的工作状态。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的终端设备，包括以下一个或多个组件：电路板、壳体、处理器，存储器，电压保护电路；其中，所述电路板安置在所述壳体围成的空间内部，所述处理器、所述存储器及所述电压保护电路设置在所述电路板上；所述存储器用于存储可执行程序代码；所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序；

所述电压保护电路，包括：采样网络、开关器件及控制网络；

所述采样网络的第一输入端与待检测电路的正输出端连接，所述采样网络的第二输入端与所述待检测电路的负输出端及所述开关器件的一端连接，所述采样网络的输出端与所述控制网络的输入端连接；

所述开关器件的另一端与地连接，所述开关器件的控制端与所述控制网络的第一输出端连接；

所述控制网络，用于根据所述待检测电路的输出状态，控制所述开关器件的工作状态。

根据本发明实施例的终端设备，通过将电压保护电路中的采样网络的第一输入端与待检测电路的正输出端连接，采样网络的第二输入端与待检测电路的负输出端及开关器件的一端连接，采样网络的输出端与控制网络的输入端连接，并将开关器件的另一端与地连接，开关器件的控制端与控制网络的第一输出端连接，其中，控制网络根据待检测电路的输出状态，控制开关器件的工作状态。即将待检测电路的单端输出和差分输出的电压检测电路合二为一，并通过在控制网络获知当前待检测电路的输出模式是单端输出还是差分输出后，控制开关器件截止和导通，以实现单端和差分输出的电压检测，简化了电压检测电路，降低了成本。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的电压保护电路的结构示意图；

图2是根据本发明一个具体实施例的电压保护电路的结构示意图；

图3是根据本发明另一个具体实施例的电压保护电路的结构示意图；

图4是根据本发明又一个具体实施例的电压保护电路的结构示意图；

图5是根据本发明再一个具体实施例的电压保护电路的结构示意图；

图6是根据本发明又另一个具体实施例的电压保护电路的结构示意图；

图7是根据本发明又再一个具体实施例的电压保护电路的结构示意图；

图8是根据本发明一个实施例的终端设备的结构示意图。

附图标记：

10：电压保护电路；20：待检测电路；40：电路板；50：壳体；60：处理器；70：存储器；100：采样网络；200：开关器件；300：控制网络；400：第五电阻；500：第一电源；600：第二电源；700：第三运算放大器；800：检测网络；110：第一运算放大器；R1：第一电阻；R2：第二电阻；R3：第三电阻；R4：第四电阻；K1：三极管；310：第二运算放大器；320：控制器；Vref 1：第一参考电压；Vref2：第二参考电压；Vout：第一运算放大器110的输出。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的电压保护电路以及终端设备。

图1是根据本发明一个实施例的电压保护电路的结构示意图。如图1所示，该电压保护电路10可以包括：采样网络100、开关器件200及控制网络300。其中，如图1所示，采样网络100的第一输入端与待检测电路20的正输出端连接，采样网络100的第二输入端与待检测电路20的负输出端及开关器件200的一端连接，采样网络100的输出端与控制网络300的输入端连接；开关器件200的另一端与地连接，开关器件200的控制端与控制网络300的第一输出端连接。其中，控制网络300用于根据待检测电路20的输出状态，控制开关器件200的工作状态。

举例而言，假设本发明实施例的电压保护电路应用于终端设备，该终端设备具有音频功放电路，该电压保护电路用以对该音频功放电路进行电压的检测并保护，这样，上述待检测电路20为该音频功放电路，该音频功放电路的输出包含单端输出和差分输出两种模式。

本发明实施例的电压保护电路，正是通过采样网络100和控制网络300实现电压检测，并通过开关器件200的工作状态来实现音频功放电路的单端输出和差分输出的检测。例如，在待检测电路20为单端输出状态时，控制网络300可控制开关器件200的工作状态为导通状态，即控制网络300控制开关器件200打开，以使采样网络100的第二输入端通过开关器件200与地连接；在待检测电路20为差分输出状态时，控制网络300控制开关器件200断开，以使待检测电路20的正输出端与采样网络100的第一输入端(如负向输入端)连接，待检测电路20的负输出端与采样网络100的第二输入端(如正输入端)连接。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明，下面对电压保护电路进行具体化的描述。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，该采样网络100包括：第一运算放大器110、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4。其中，第一电阻R1的一端与待检测电路20的正输入端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端及第一运算放大器110的负向输入端连接；第二电阻R2的另一端与第一运算放大器110的输出端连接；第三电阻R3的一端与待检测电路20的负输出端及开关器件200的一端连接，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端及第一运算放大器110的正输入端连接；第四电阻R4的另一端与地连接。

可选地，在本发明的实施例中，第一电阻R1的阻值与第三电阻R3的阻值相等，第二电阻R2的阻值与第四电阻R4的阻值相等。

基于图2所示的电压保护电路，第一运算放大器110的输出Vout可通过以下公式(1)来计算：

其中，V2为待检测电路20的负输出端的电压值，V1为待检测电路20的正输出端的电压值。

当R1＝R3且R2＝R4，则公式(1)简化为：

这样，在待检测电路20的输出状态为差分输出时，控制网络300可控制开关器件200处于断开状态，以使得待检测电路20的正输出端通过第一电阻R1与第一运算放大器110的负向输入端连接，待检测电路20的负输出端通过第三电阻R3与第一运算放大器110的正向输入端连接，其中，第一运算放大器110的放大比例设置为1:1输出，则第一运算放大器110的输出Vout即为待检测电路20差分两端的电位差；在待检测电路20的输出状态为单端输出时，控制网络300可控制开关器件200处于导通状态，以通过开关器件200使得第一运算放大器110的正输入端接地，其中，第一运算放大器110的放大比例设置为1:1输出，则第一运算放大器110的输出Vout即为待检测电路20单端输出的对地电位差。

其中，在本发明的一个实施例中，开关器件200可为以下器件中的任意一种：金属氧化物半导体场效应晶体管、三极管等。可以理解，上述开关器件200所起到的是一个开关作用，为此，开关器件200还可以是其它起到开关作用的电路和元器件，对此本发明不做具体限定。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图3所示，当开关器件为三极管K1时，该电压保护电路10还可包括：第五电阻400和第一电源500。其中，第五电阻400的一端与第一电源500的输出端连接，第五电阻400的另一端与三极管K1的基极及控制网络300的第一输出端连接。也就是说，该第五电阻400可为一个上拉电阻，通过该第五电阻400为三极管K1输出驱动电压，以使得三极管K1能够正常工作，例如，当通过第一电源500在三极管K1的基极输入一个低电压(如小于0.7V)时，三极管K1截止，第一运算放大器110的正向输入端连接到待检测电路20的负输出端，这样能够对待检测电路20差分输出下的电压进行检测；当通过第一电源500在三极管K1的基极输入一个高电压(如大于0.7V)时，三极管K1导通，第一运算放大器110的正向输入端接地，这样能够对待检测电路20单端输出下的电压进行检测。其中，无论在单端还是差分模式下，第一运算放大器110的输出幅度和输入直流幅度的放大比例均相同。

为了能够实现电压保护的功能，进一步地，在本发明的一个实施例中，如图4所示，该电压保护电路10还可包括：第二电源600。其中，待检测电路20的供电端与第二电源600的输出端连接；控制网络300的第二输出端与第二电源600的控制端连接，用于根据采样网络100的输出，确定待检测电路20的输出电压异常时，断开待检测电路20的供电。例如，控制网络300在判断采样网络100的输出值大于或等于预设阈值，可确定待检测电路20的输出电压异常，此时可控制第二电源600停止向待检测电路20供电，以实现过压保护的功能。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图5所示，该控制网络300可包括：第二运算放大器310及控制器320。其中，第二运算放大器310的正向输入端，与第一运算放大器110的输出端连接；第二运算放大器310的负向输入端与第一参考电压Vref 1连接，其中第一参考电压Vref 1等于待检测电路20的正向保护电压；第二运算放大器310的输出端与控制器320的第一输入端连接。

也就是说，第一运算放大器110的输出Vout输入到第二运算放大器310，第二运算放大器310将输出Vout与第一参考电压Vref 1进行比较，若输出Vout大于第一参考电压Vref 1，则第二运算放大器310输出第一电平，控制器320根据该第一电平控制第二电源600停止向待检测电路20供电，否则，控制第二电源600的原有状态。由此，通过第二运算放大器实现了待检测电路的输出电压是否异常，若异常则通过控制器关闭待检测电路的电源，以实现过压保护的功能。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图6所示，当待检测电路20的输出电压为交流电压时，该电压保护电路10还可包括：第三运算放大器700。其中，第三运算放大器700的负向输入端，与第二运算放大器310的正向输入端及采样网络100的输出端连接；第三运算放大器700的正向输入端与第二参考电压Vref 2连接，其中第二参考电压Vref 2等于待检测电路20的负向保护电压；第三运算放大器700的输出端，与控制器320的第一输入端及第二运算放大器310的输出端连接。也就是说，当待检测电路20的输出电压为交流电压时，第一运算放大器110的输出Vout会含有负压，此时可通过两个比较器来实现电压的判断，可将输出Vout中的正压输入到第二运算放大器310的正向输入端，将输出Vout中的负压输入到第三运算放大器700的负向输入端，当输出Vout中的正压大于第一参考电压Vref 1、或输出Vout中的负压小于第二参考电压Vref 2时，第二运算放大器310或第三运算放大器700输出电平变化，输入到控制器320，控制器320根据电平变化判断是否关闭待检测电路的电源。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图7所示，该电压保护电路10还可包括：检测网络800。其中，检测网络800的输入端与待检测电路20的输出端连接，检测网络800的输出端与控制网络300的第二输入端连接；控制网络300用于根据第二输入端输入的待检测电路20的输出状态，控制开关器件200的工作状态。

举例而言，假设本发明实施例的电压保护电路应用于终端设备，该检测网络800可与终端设备中的耳机插口相连，在有耳机插入到耳机插口时，检测网络800可检测该耳机是支持单端输出还是支持差分输出，并可将检测结果输出到控制网络300，控制网络300根据该检测结果来获知待检测电路20的输出状态，并根据该输出状态控制开关器件200的工作状态，如控制开关器件200断开或导通等。

根据本发明实施例的电压保护电路，将采样网络的第一输入端与待检测电路的正输出端连接，采样网络的第二输入端与待检测电路的负输出端及开关器件的一端连接，采样网络的输出端与控制网络的输入端连接，并将开关器件的另一端与地连接，开关器件的控制端与控制网络的第一输出端连接，其中，控制网络根据待检测电路的输出状态，控制开关器件的工作状态。即将待检测电路的单端输出和差分输出的电压检测电路合二为一，并通过在控制网络获知当前待检测电路的输出模式是单端输出还是差分输出后，控制开关器件截止和导通，以实现单端和差分输出的电压检测，简化了电压检测电路，降低了成本。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种终端设备。

图8是根据本发明一个实施例的终端设备的结构示意图。需要说明的是，在本发明的实施例中，该终端设备可以是手机、平板电脑、个人数字助理等具有音频功放功能的硬件设备。

如图8所示，该终端设备1000可以包括以下一个或多个组件：电路板40、壳体50、处理器60，存储器70，电压保护电路10；其中，电路板40安置在壳体50围成的空间内部，处理器60、存储器70及电压保护电路10设置在电路板上40；存储器70用于存储可执行程序代码；处理器60通过读取存储器70中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序；

电压保护电路10，包括：采样网络100、开关器件200及控制网络300；

采样网络100的第一输入端与待检测电路20的正输出端连接，采样网络100的第二输入端与待检测电路20的负输出端及开关器件200的一端连接，采样网络100的输出端与控制网络300的输入端连接；

开关器件200的另一端与地连接，开关器件200的控制端与控制网络300的第一输出端连接；

控制网络300用于根据待检测电路20的输出状态，控制开关器件200的工作状态。

根据本发明实施例的终端设备，通过将电压保护电路中的采样网络的第一输入端与待检测电路的正输出端连接，采样网络的第二输入端与待检测电路的负输出端及开关器件的一端连接，采样网络的输出端与控制网络的输入端连接，并将开关器件的另一端与地连接，开关器件的控制端与控制网络的第一输出端连接，其中，控制网络根据待检测电路的输出状态，控制开关器件的工作状态。即将待检测电路的单端输出和差分输出的电压检测电路合二为一，并通过在控制网络获知当前待检测电路的输出模式是单端输出还是差分输出后，控制开关器件截止和导通，以实现单端和差分输出的电压检测，简化了电压检测电路，降低了成本。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电压保护电路，其特征在于，包括：采样网络、开关器件及控制网络；

所述采样网络的第一输入端与待检测电路的正输出端连接，所述采样网络的第二输入端与所述待检测电路的负输出端及所述开关器件的一端连接，所述采样网络的输出端与所述控制网络的输入端连接；

所述开关器件的另一端与地连接，所述开关器件的控制端与所述控制网络的第一输出端连接；

所述控制网络，用于根据所述待检测电路的输出状态，控制所述开关器件的工作状态，其中，所述输出状态包括单端输出状态和差分输出状态。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述采样网络包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻；

所述第一电阻的一端与所述待检测电路的正输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端及所述第一运算放大器的负向输入端连接；

所述第二电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端连接；

所述第三电阻的一端与所述待检测电路的负输出端及所述开关器件的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端及所述第一运算放大器的正输入端连接；

所述第四电阻的另一端与地连接。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电阻的阻值与所述第四电阻的阻值相等。

4.如权利要求1-3中任一项所述的电路，其特征在于，所述开关器件为以下器件中的任意一种：金属氧化物半导体场效应晶体管、三极管。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述开关器件为三极管，所述电路还包括：第五电阻和第一电源；

所述第五电阻的一端与所述第一电源的输出端连接，所述第五电阻的另一端与所述三极管的基极及所述控制网络的第一输出端连接。

6.如权利要求4所述的电路，其特征在于，还包括：第二电源；

所述待检测电路的供电端与第二电源的输出端连接；

所述控制网络的第二输出端与所述第二电源的控制端连接，用于根据所述采样网络的输出，确定所述待检测电路的输出电压异常时，断开所述待检测电路的供电。

7.如权利要求2或3所述的电路，其特征在于，所述控制网络，包括：第二运算放大器及控制器；

所述第二运算放大器的正向输入端，与所述第一运算放大器的输出端连接；

所述第二运算放大器的负向输入端与第一参考电压连接，其中第一参考电压等于所述待检测电路的正向保护电压；

所述第二运算放大器的输出端与所述控制器的第一输入端连接。

8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述待检测电路的输出电压为交流电压；

所述电路还包括：第三运算放大器；

所述第三运算放大器的负向输入端，与所述第二运算放大器的正向输入端及所述采样网络的输出端连接；

所述第三运算放大器的正向输入端与第二参考电压连接，其中第二参考电压等于所述待检测电路的负向保护电压；

所述第三运算放大器的输出端，与所述控制器的第一输入端及所述第二运算放大器的输出端连接。

9.如权利要求1-3中任一项所述的电路，其特征在于，还包括：检测网络；

所述检测网络的输入端与所述待检测电路的输出端连接，所述检测网络的输出端与所述控制网络的第二输入端连接；

所述控制网络，用于根据第二输入端输入的所述待检测电路的输出状态，控制所述开关器件的工作状态，其中，所述输出状态包括单端输出状态和差分输出状态。

10.一种终端设备，其特征在于，包括电路板、壳体、处理器，存储器，电压保护电路；其中，所述电路板安置在所述壳体围成的空间内部，所述处理器、所述存储器及所述电压保护电路设置在所述电路板上；所述存储器用于存储可执行程序代码；所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序；

所述电压保护电路，包括：采样网络、开关器件及控制网络；

所述采样网络的第一输入端与待检测电路的正输出端连接，所述采样网络的第二输入端与所述待检测电路的负输出端及所述开关器件的一端连接，所述采样网络的输出端与所述控制网络的输入端连接；

所述开关器件的另一端与地连接，所述开关器件的控制端与所述控制网络的第一输出端连接；

所述控制网络，用于根据所述待检测电路的输出状态，控制所述开关器件的工作状态，其中，所述输出状态包括单端输出状态和差分输出状态。