CN108512191B - 浪涌保护电路、电子设备及电路的浪涌防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种浪涌保护电路、电子设备及电路的浪涌防护方法。其中，该浪涌保护电路包括：输入端口、输出端口、防反接电路以及直通路电路，电压检测电路，与所述直通路电路并联，用于检测所述直通路电路的电压值；驱动控制电路，与所述防反接电路、所述直通路电路以及所述电压检测电路连接，用于根据所述电压检测电路的检测的电压值产生用于控制所述防反接电路或所述直通路电路的导通或断开状态的第一控制信号。通过本发明，解决了相关技术中由于浪涌电流产生的电压瞬间过冲或者瞬时跌路所导致的问题，从而达到提高了在面对浪涌电流时电路的可靠性，同时电路结构设计灵活的效果。

Description

浪涌保护电路、电子设备及电路的浪涌防护方法

技术领域

本发明涉及电路领域，具体而言，涉及一种浪涌保护电路、电子设备及电路的浪涌防护方法。

背景技术

目前的室外通讯系统设备，很多都放置在塔顶、电线杆顶，或者是屋顶，在雷雨天的季节，通常容易感应或耦合雷击电压，因此在设备的供电端口都会配置可靠的防雷措施，来保护设备内部各部分单板，以免造成设备损坏。

通常在直流电源输入和供电单元间放置防浪涌雷击保护电路，用来泄放瞬时雷击产生的能量，而在瞬时浪涌和雷击发生的时候，防护单元器件动作，瞬态保护后的供电电压，或者出现瞬时上冲，或者出现瞬时下冲，而供电单元输入电压通常希望是稳定的，常见做法是依靠后端的电路自身调整，适应电压瞬变的要求。系统输入先通过防浪涌雷击电路，这部分电路包括压敏、放电管及退耦电感等相关器件，然后通过防反接器件和缓启动器件，给后端供电单元直接供电，在输入端口浪涌雷击发生时，当瞬时的电压超过防护器件的击穿电压时，防护器件动作，钳位电压，但是同时会出现瞬时的电压过冲，或者下跌，防反接电路和缓启动电路通常都控制上电，不控制下电，是直通的，上冲或者下跌的电压，通过防反接电路和缓启动电路，直接提供给后端的供电单元，供电单元需要在电压变化的这段时间内，通过自身环路稳定性来调整稳定瞬时电压的变化。电压上冲，供电单元的输出电压通常在一端时间内也会上冲，在一段时间内，将输出调整到电压精度范围内，而过冲一旦超过了输出过压保护点，供电单元会断电，如果下跌到后端供电单元的欠压点保护点，供电单元同样会断电。因此，在相关技术中存在由于浪涌电流产生的电压瞬间过冲或者瞬时跌路所导致的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种浪涌保护电路、电子设备及电路的浪涌防护方法，以至少解决相关技术中还没有一种在浪涌电流过大导致防护器件击穿时的防护措施的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种浪涌保护电路，包括：输入端口、输出端口、防反接电路以及直通路电路，其中，所述浪涌保护电路还包括：电压检测电路，与所述直通路电路并联，用于检测所述直通路电路的电压值；驱动控制电路，与所述防反接电路、所述直通路电路以及所述电压检测电路连接，用于根据所述电压检测电路的检测的电压值产生用于控制所述防反接电路或所述直通路电路的导通或断开状态的第一控制信号。其中，所述防反接电路与所述输入端口连接，所述直通路电路与所述防反接电路串联以及与所述输出端口连接。

可选地，所述浪涌保护电路包括：缓启动电路；所述驱动控制电路，还用于根据所述电压值产生用于控制所述缓启动电路导通或断开的第二控制信号，其中，所述缓启动电路与所述直通路电路并联。

可选地，所述驱动控制电路还用于：根据所述电压值的以及方向，确定产生的控制信号。

可选地，所述驱动控制电路还用于：当所述电压值达到预定电压值且方向为从所述输入端口到所述输出端口的正向时，产生用于控制所述直通路电路断开的第一控制信号以及用于控制所述缓启动电路断开的第二控制信号；当所述电压值达到所述预定电压值且方向为从所述输出端口到所述输入端口的负向时，产生用于控制所述防反接电路断开的第一控制信号。

可选地，所述驱动控制电路还用于：当所述电压值为所述电路启动时的上电电压且大于预定电压值时，产生用于控制所述缓启动电路导通的第二控制信号；当所述上电电压小于所述预定电压值时，产生用于控制所述缓启动电路断开的第二控制信号。

可选地，所述防反接电路至少包括：第一开关管；所述直通路电路至少包括：第二开关管；所述缓启动电路至少包括：第三开关管以及分流元件。

可选地，所述电路还包括：保护电路，与所述输入端口连接，至少包括：压敏电阻、放电管及退耦电感，用于在发生雷击时，保护所述输出端口，和/或，储能滤波电路，与所述输出端口连接，用于在所述防反接电路或所述直通路电路断开时，为所述输出端口提供电能。

根据本发明的另一个实施例，提供了基于上述浪涌保护电路的一种电子设备。

根据本发明的再一个实施例，还提供了一种电路的浪涌防护方法，该电路包括：输入端口、输出端口、防反接电路以及直通路电路，其中，所述方法还包括：检测所述直通路电路的电压值；根据所述电压值控制所述防反接电路或所述直通路电路的导通或断开。

可选地，所述电路还包括：缓启动电路，所述方法还包括：根据所述电压值控制所述缓启动电路的导通或断开。

通过本发明，由于根据检测的直通路电路的电压值以及根据该电压值产生控制防反接电路以及直通路电路导通或断开状态的信号。因此，可以解决相关技术中由于浪涌电流产生的电压瞬间过冲或者瞬时跌路所导致的问题，从而达到提高了在面对浪涌电流时电路的可靠性，同时电路结构设计灵活的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种浪涌保护电路的电路图；

图2是根据本发明实施例的另一种浪涌保护电路的电路图；

图3是根据本发明实施例的再一种浪涌保护电路的电路图；

图4是根据本发明实施例的一种正向浪涌电流防护时的电路图；

图5是根据本发明实施例的一种负向浪涌电流防护时的电路图；

图6是根据本发明实施例的一种浪涌防护方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

在本实施例中提供了一种浪涌保护电路。图1是根据本发明实施例的一种浪涌保护电路的电路图，如图1所示，该电路图至少包括：输入端口11、输出端口12、防反接电路13以及直通路电路14，电压检测电路15以及驱动控制电路16。

电压检测电路15，与所述直通路电路14并联，用于检测所述直通路电路14的电压值；

驱动控制电路16，与所述防反接电路13、所述直通路电路14以及所述电压检测电路15连接，用于根据所述电压检测电路15的检测的电压值产生用于控制所述防反接电路13或所述直通路电路14的导通或断开状态的第一控制信号；

其中，所述防反接电路13与所述输入端口11连接，所述直通路电路14与所述防反接电路13串联以及与所述输出端口12连接。

需要指出的是，该输入端口11是设备供电的输入端，电压输入的源头。而输出端口12是设备供电单元供电单元的输入端。

可选地，如图1所示，图中所示的防反接电路13通过第一开关管的形式体现，而直通路电路14通过第二开关管的形式体现。第一开关管和第二开关管可以是具有开关功能的MOS管。

图2是根据本发明实施例的另一种浪涌保护电路的电路图，如图2所示，在包括图1中全部的电路外，还包括：缓启动电路21。

所述驱动控制电路16，还用于根据所述电压值产生用于控制所述缓启动电路21导通或断开的第二控制信号；

其中，所述缓启动电路21与所述直通路电路14并联。

可选地，驱动控制电路16还用于根据直通路电路14两端的电压值的以及方向，确定产生的控制信号。

具体地，对于由于雷击所产生的浪涌电流时，当该电压值达到预定电压值且方向为从所述输入端口11到所述输出端口12的正向时，产生用于控制所述直通路电路14断开的第一控制信号以及用于控制所述缓启动电路21断开的第二控制信号；当该电压值达到所述预定电压值且方向为从所述输出端口到所述输入端口的负向时，产生用于控制所述防反接电路13断开的第一控制信号。

需要指出的是，预定电压值的大小可以是预先配置的，也可以是用户根据自身需要设定的数值。

此外，对于由于开启电路所产生的浪涌电流时，即当所述电压值为所述电路启动时的上电电压且大于预定电压值时，产生用于控制所述缓启动电路21导通的第二控制信号；当所述上电电压小于所述预定电压值时，产生用于控制所述缓启动电路21断开的第二控制信号。需要指出的是，当所述上电电压小于所述预定电压值时，该浪涌电路已经流过该电路，因此需要关闭。

可选地，如图2所示，该缓启动电路21的表现形式可以通过第三开关管以及分流元件体现。具体地，该分流元件可以是电阻。当然其他用于分流的电器元件也在本实施例的保护范围以内。

图3是根据本发明实施例的再一种浪涌保护电路的电路图，如图3所示，在包括图1中全部的电路外，还包括：保护电路31以及储能滤波电路32。

保护电路31，与所述输入端口11的两端连接，至少包括：压敏电阻、放电管及退耦电感，用于在发生雷击时，保护所述输出端口。

具体地，保护输出端口是指，保护该保护电路31后面与数据端口相关电路元件，当然也包括浪涌保护电路中的电路元件。

储能滤波电路32，与所述输出端口12的两端连接，用于在所述防反接电路13或所述直通路电路14断开时，为所述输出端口12提供电能。具体地，如图3所示，该储能滤波电路32可以通过能够贮存或释放电能的电容体现。

通过上述步骤，解决了相关技术中相关技术中由于浪涌电流产生的电压瞬间过冲或者瞬时跌路所导致的设备损坏的问题，从而达到提高了在面对浪涌电流时电路的可靠性，同时电路结构设计灵活的效果。

需要指出的是，本实施例中提供的上述电路，能够应用于电子设备当中。具体地，该电子设备可以包括但不限于：具备通信功能的终端、生活当中的家电等需要通过上述电路供电的电子设备。

此外，在本实施例中还提供了以下场景，以便理解本实施例中上述记载的内容。

场景1

图4是根据本发明实施例的一种正向浪涌电流防护时的电路图。如图4所示，在原来的常用缓启动MOS管VT2的漏极和源极两端，并联了一个开关管VT3串联启动电阻R9，在上电阶段，通过R1和R2电阻分压提供驱动，控制MOS管VT1和VT3导通，通过R3和C1的延时充电，控制VT3的导通时间，由于瞬时C1电容短路，启动电压全部加在VT3和R9两端，通过R9电阻限制了输入启动冲击电流，通过R5和R8电阻瞬时检测MOS管VT2两端电压，在上电刚开始导通时候，R5和R8的分压值比较高，直接关断MOS管VT2。R8电阻通常都是欧姆级别电阻，在启动冲击电流小到一定程度后，MOS管VT2两端检测到的电压△V，在R5和R8上分压值低于VT5的Vbe时，MOS管VT2导通，整个电源电流切换到MOS管VT2直通。在正向雷击浪涌发生时，浪涌雷击电路瞬时动作钳位电压，通过MOS管VT2的瞬时雷击浪涌电流，如果没有控制MOS管VT2关断时，会先出现一个正方向大电流，然后出现负方向电流，当出现正向电流流过MOS管VT2时候，会同时出现C1上电压上冲。当正向电流流过MOS管VT2的导通电阻Rdson时，产生瞬时正向压降，由于电压方向和MOS管寄生的体二极管方向相反，所以不会被体二极管钳位电压。MOS管正向电压在雷击防护后的电流很大，在MOS管的导通电阻上瞬时产生的压降△V,当R5和R8电阻分压超过VT5的Vbe时，控制电路关断MOS管VT2。合理选择R5和R8电阻，满足在启动时VT2的△V电压和正向雷击产生的△V电压，就能够实现正向雷击关断VT2，减缓后级Vo输出的电压过冲。MOS管VT2是直通的MOS管，不像常规的缓启动MOS管控制方式，MOS管驱动有很大电容，或者MOS管并连旁路电阻，关闭VT2时候需要有快速的放电电路。在关断时间内MOS管会在线性电阻区停留的时间长，MOS管的损耗大，容易损坏等问题。

场景2

图5是根据本发明实施例的一种负向浪涌电流防护时的电路图。如图4所示，图5主要是在输入反向雷击时，浪涌雷击电路瞬时动作钳位电压，在MOS管VT1上瞬时流过负向的大的雷击浪涌电流，在MOS管VT1上产生负向的电压，同时时出现C1上电压下冲，在MOS管的导通电阻Rdson上瞬时产生的压降,合理选择R3和R4的分压值，选择在负向电压超过VT3的Vbe时，驱动控制电路关断MOS管VT1。使电容C1的放电路径走阻抗更小的Vo输出部分，减缓瞬时负向电压的跌落。

实施例2

在本实施例中还提供了一种浪涌防护方法，该方法用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。

图6是根据本发明实施例的一种浪涌防护方法的流程图。图6所示方法的步骤中的电路包括：输入端口、输出端口、防反接电路以及直通路电路，如图6所示，该流程至少包括以下步骤：

步骤S602；检测所述直通路电路的电压值；

步骤S604，根据所述电压值控制所述防反接电路或所述直通路电路的导通或断开。

可选地，上述应用于图6中的电路还包括：缓启动电路，所述方法还包括：根据所述电压值控制所述缓启动电路的导通或断开。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种浪涌保护电路，包括：输入端口、输出端口、防反接电路、缓启动电路以及直通路电路，其特征在于，所述浪涌保护电路还包括：

电压检测电路，与所述直通路电路并联，用于检测所述直通路电路的电压值以及方向；

所述缓启动电路与所述直通路电路并联；

驱动控制电路，与所述防反接电路、所述直通路电路以及所述电压检测电路连接，用于产生用于控制所述防反接电路或所述直通路电路的导通或断开状态的第一控制信号；还用于产生用于控制所述缓启动电路导通或断开的第二控制信号，所述驱动控制电路根据所述电压检测电路检测的电压值以及方向，确定产生所述第一控制信号和/或所述第二控制信号；

当所述电压值达到预定电压值且方向为从所述输入端口到所述输出端口的正向时，产生用于控制所述直通路电路断开的第一控制信号以及用于控制所述缓启动电路断开的第二控制信号；

当所述电压值达到所述预定电压值且方向为从所述输出端口到所述输入端口的负向时，产生用于控制所述防反接电路断开的第一控制信号；

其中，所述防反接电路与所述输入端口连接，所述直通路电路与所述防反接电路串联以及与所述输出端口连接。

2.根据权利要求1所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述驱动控制电路还用于：

当所述电压值为所述电路启动时的上电电压且大于预定电压值时，产生用于控制所述缓启动电路导通的第二控制信号；

当所述上电电压小于所述预定电压值时，产生用于控制所述缓启动电路断开的第二控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述防反接电路至少包括：第一开关管；所述直通路电路至少包括：第二开关管；所述缓启动电路至少包括：第三开关管以及分流元件。

4.根据权利要求1所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述电路还包括：

保护电路，与所述输入端口连接，至少包括：压敏电阻、放电管及退耦电感，用于在发生浪涌现象时，保护所述输出端口；和/或

储能滤波电路，与所述输出端口连接，用于在所述防反接电路或所述直通路电路断开时，为所述输出端口提供电能。

5.一种电子设备，包括：权利要求1至4任一项所述的浪涌保护电路。

6.一种电路的浪涌防护方法，其中，该电路包括：输入端口、输出端口、防反接电路、缓启动电路以及直通路电路，其特征在于，所述方法还包括：

检测所述直通路电路的电压值以及方向；

根据所述电压值以及所述方向控制所述防反接电路或所述直通路电路的导通或断开；还根据所述电压值以及所述方向控制所述缓启动电路的导通或断开；

当所述电压值达到预定电压值且方向为从所述输入端口到所述输出端口的正向时，控制所述直通路电路断开以及控制所述缓启动电路断开；

当所述电压值达到预定电压值且方向为从所述输出端口到所述输入端口的负向时，控制所述防反接电路断开。

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