CN108599123A - 电源开关的短路保护电路及电视机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源开关的短路保护电路及电视机，该电源开关的短路保护电路包括电源输入端、电源输出端、MOS管开关电路单元、控制信号输入端、三极管控制电路单元以及用于当电源输出端短路时对MOS管开关电路单元进行短路保护的保护电路单元；电源输入端经MOS管开关电路单元与电源输出端连接，三极管控制电路单元的电源端与电源输入端连接，三极管控制电路单元的控制输入端与控制信号输入端连接；三极管控制电路单元的控制输出端与MOS管开关电路单元的受控端连接；保护电路单元的一端与电源输出端连接，保护电路单元的另一端与控制信号输入端连接。本发明能够极大地提高电源开关的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电源开关的短路保护电路及电视机。
背景技术
通过单片机的IO口控制MOS管的通断来实现低压电源(如5V电源)的通断是目前最常见的低压电源开关的控制方式，然而，在单片机IO口的信号控制下使MOS管导通时，由于MOS管的源极和漏极之间的导通内阻很小，若此时电源输出端的电源短路到地时，MOS管的源极和漏极之间的电流将上升到较大值，虽然随着MOS管工艺的提升，MOS管在短时间内不会被烧毁，但MOS管的发热急剧上升，将使得MOS管的温升较大，从而导致该电源开关MOS管的可靠性不高，使其不能满足安全故障实验及品质化的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电源开关的短路保护电路，旨在提高电源开关MOS管的可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供一种电源开关的短路保护电路，所述电源开关的短路保护电路包括电源输入端、电源输出端、用于控制所述电源输入端的电源输出至所述电源输出端的MOS管开关电路单元、用于输入一控制信号的控制信号输入端、用于根据所述控制信号控制所述MOS管开关电路单元工作的三极管控制电路单元、以及用于当所述电源输出端短路时对所述MOS管开关电路单元进行短路保护的保护电路单元；其中：
所述电源输入端经所述MOS管开关电路单元与所述电源输出端连接，所述三极管控制电路单元的电源端与所述电源输入端连接，所述三极管控制电路单元的控制输入端与所述控制信号输入端连接；所述三极管控制电路单元的控制输出端与所述MOS管开关电路单元的受控端连接；所述保护电路单元的一端与所述电源输出端连接，所述保护电路单元的另一端与所述控制信号输入端连接。
优选地，所述保护电路单元包括二极管，所述二极管的阴极与所述电源输出端连接，所述二极管的阳极与所述控制信号输入端连接。
优选地，所述二极管为肖特基二极管。
优选地，所述三极管控制电路单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻及NPN三极管；其中:
所述第一电阻的第一端为所述三极管控制电路单元的控制输入端，所述第一电阻的第一端与所述控制信号输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述NPN三极管的基极连接；所述第二电阻的第一端与所述控制信号输入端连接，所述第二电阻的第二端接地；所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的集电极为所述三极管控制电路单元的控制输出端，所述NPN三极管的集电极分别与所述MOS管开关电路单元的受控端及所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述电源输入端连接。
优选地，所述MOS管开关电路单元包括第四电阻、第一电容及PMOS管；其中：
所述第四电阻的第一端为所述MOS管开关电路单元的受控端，所述第四电阻的第一端与所述三极管控制电路单元中的所述NPN三极管的集电极连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端及所述PMOS管的栅极连接，所述第一电容的第二端分别与所述电源输入端及所述PMOS管的源极连接，所述PMOS管的漏极与所述电源输出端连接。
优选地，所述电源开关的短路保护电路还包括滤波电路单元，所述滤波电路单元的一端与所述电源输出端连接，所述滤波电路单元的另一端接地。
优选地，所述滤波电路单元包括第二电容，所述第二电容的第一端与所述电源输出端连接，所述第二电容的第二端接地。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电视机，所述电视机包括如上所述的电源开关的短路保护电路。
本发明提供一种电源开关的短路保护电路，该电源开关的短路保护电路包括电源输入端、电源输出端、用于控制所述电源输入端的电源输出至所述电源输出端的MOS管开关电路单元、用于输入一控制信号的控制信号输入端、用于根据所述控制信号控制所述MOS管开关电路单元工作的三极管控制电路单元、以及用于当所述电源输出端短路时对所述MOS管开关电路单元进行短路保护的保护电路单元；所述电源输入端经所述MOS管开关电路单元与所述电源输出端连接，所述三极管控制电路单元的电源端与所述电源输入端连接，所述三极管控制电路单元的控制输入端与所述控制信号输入端连接；所述三极管控制电路单元的控制输出端与所述MOS管开关电路单元的受控端连接；所述保护电路单元的一端与所述电源输出端连接，所述保护电路单元的另一端与所述控制信号输入端连接。本发明电源开关的短路保护电路由于当所述电源输出端短路时，所述短路保护电路单元能够对所述MOS管开关电路单元进行短路保护，因此本发明能够极大地提高所述MOS管开关电路单元中的电源开关MOS管的可靠性；同时，本发明还具有成本低、结构简单及易实现的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明电源开关的短路保护电路一实施例的模块功能示意图；
图2为本发明电源开关的短路保护电路一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种电源开关的短路保护电路，图1为本发明电源开关的短路保护电路一实施例的模块功能示意图，参照图1，本实施例中，该电源开关的短路保护电路包括电源输入端101、电源输出端102、MOS管开关电路单元103、控制信号输入端104、三极管控制电路单元105及保护电路单元。
其中，MOS管开关电路单元103，用于控制所述电源输入端101的电源输出至所述电源输出端102；
所述控制信号输入端104，用于输入一控制信号；
所述三极管控制电路单元105，用于根据所述控制信号输入端104输入的所述控制信号控制所述MOS管开关电路单元103的工作；
所述保护电路单元106，用于当所述电源输出端102短路时对所述MOS管开关电路单元103进行短路保护。
具体地，所述电源输入端101经所述MOS管开关电路单元103与所述电源输出端102连接，所述三极管控制电路单元105的电源端与所述电源输入端101连接，所述三极管控制电路单元105的控制输入端与所述控制信号输入端104连接；所述三极管控制电路单元105的控制输出端与所述MOS管开关电路单元103的受控端连接；所述保护电路单元106的一端与所述电源输出端102连接，所述保护电路单元106的另一端与所述控制信号输入端104连接。
进一步地，本实施例电源开关的短路保护电路还包括滤波电路单元107，所述滤波电路单元107的一端与所述电源输出端102连接，所述滤波电路单元107的另一端接地。
图2为本发明电源开关的短路保护电路一实施例的结构示意图，一并参照图1和图2，本实施例中，所述保护电路单元106包括二极管D1，所述二极管D1的阴极与所述电源输出端102连接，所述二极管D1的阳极与所述控制信号输入端104连接。
本实施例中，所述三极管控制电路单元105包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及NPN三极管Q1。具体地，所述第一电阻R1的第一端为所述三极管控制电路单元105的控制输入端，所述第一电阻R1的第一端与所述控制信号输入端104连接，所述第一电阻R1的第二端与所述NPN三极管Q1的基极连接；所述第二电阻R2的第一端与所述控制信号输入端104连接，所述第二电阻R2的第二端接地；所述NPN三极管Q1的发射极接地，所述NPN三极管Q1的集电极为所述三极管控制电路单元105的控制输出端，所述NPN三极管Q1的集电极分别与所述MOS管开关电路单元103的受控端及所述第三电阻Q3的第一端连接，所述第三电阻Q3的第二端与所述电源输入端101连接。
本实施例中，所述MOS管开关电路单元103包括第四电阻R4、第一电容C1及PMOS管Q2。具体地，所述第四电阻R4的第一端为所述MOS管开关电路单元103的受控端，所述第四电阻R4的第一端与所述三极管控制电路单元105中的所述NPN三极管Q1的集电极连接，所述第四电阻R4的第二端分别与所述第一电容C1的第一端及所述PMOS管Q2的栅极连接，所述第一电容C1的第二端分别与所述电源输入端101及所述PMOS管Q2的源极连接，所述PMOS管Q2的漏极与所述电源输出端102连接。
本实施例中，所述滤波电路单元107包括第二电容C2，所述第二电容C2的第一端与所述电源输出端102连接，所述第二电容C2的第二端接地。
需要说明的是，本实施例电源开关的短路保护电路应用于所述电源输入端101输入的电压大于所述控制信号输入端104所输入的控制信号的电压。
本实施例中，所述二极管D1为肖特基二极管，所述二极管D1的压降为0.3V。在一实施例中，所述控制信号输入端104与单片机(图未示)的IO口连接，所述控制信号输入端104输入的控制信号为单片机的IO口输出的高低电平控制信号，该控制信号的高电平为3.3V，低电平为0V。本实施例电源开关的短路保护电路的工作原理具体描述如下：
本实施例电源开关的短路保护电路在正常工作情况下(即所述电源输出端102发生短路现象时)，所述电源输入端101有电压输入且所述控制信号输入端104输入的控制信号为低电平时，所述NPN三极管Q1的基极电压为0V，使得所述NPN三极管Q1不导通，此时所述PMOS管Q2的栅极和源极之间的电压差很小，使得所述PMOS管Q2不导通，此时所述电源输出端102无电压输出；当所述电源输入端101有电压输入且所述控制信号输入端104输入的控制信号为高电平时，所述NPN三极管Q1导通，由于所述NPN三极管Q1的发射极接地，因此当所述NPN三极管Q1导通时，所述NPN三极管Q1的集电极相当于接地，从而使得所述电源输入端101输入的电源开始对所述第一电容C1充电，最终使得所述PMOS管Q2的栅极和源极之间保持一定电压差，使得所述PMOS管Q2导通，此时所述电源输出端102有电压输出。由于所述控制信号输入端104输入控制信号的高电平为3.3V，而由于所述电源输入端101输入的电压大于所述控制信号输入端104所输入的控制信号的电压，即所述电源输出端102的电压大于3.3V，因此，此时所述保护电路单元106中的所述二极管D1的阴极电压大于其阳极电压，从而使得所述保护电路单元106不能形成回路，此时所述控制信号输入端104保持在单片机的IO口受控的电压值；
当所述电源输出端102短路时，所述保护电路单元106中的所述二极管D1的阴极电压小于其阳极电压，从而使得所述保护电路单元106形成回路，又由于所述二极管D1的压降为0.3V，所述电源输出端102短路情况下所述电源输出端102的电压为0V，因此，此时所述控制信号输入端104的电压被拉低至0.3V，而由于所述NPN三极管Q1的导通压降为0.7，因此，所述电源输出端102短路情况下，所述NPN三极管Q1不导通，使得所述PMOS管Q2也截止不工作，从而使得所述PMOS管Q2不会出现大电流的温升问题，进而降低了所述电源输出端102短路后所述PMOS管Q2的烧毁风险，极大地提高了电源开关PMOS管Q2的可靠性。
例如，当本实施例电源开关的短路保护电路用于电视机系统以控制电视机USB端口的供电时，所述电源输入端101输入的电压为5V，该5V电压在所述MOS管开关电路单元103的控制下为电视机的USB端口供电。具体地，在电视机开机时，所述控制信号输入端104输入的控制信号为高电平，所述NPN三极管Q1导通，使得所述电源输入端101输入的电源开始对所述第一电容C1进行充电，最终使得所述PMOS管Q2的栅极和源极之间保持一定电压差，使得所述PMOS管Q2导通，即此时所述电源输入端101输入的5V电压能够输出至所述电源输出端102，为电视机的USB端口供电。本实施例中，由于所述控制信号输入端104输入的控制信号的高电平为3.3V，因此，当所述电源输出端102输出5V电压时，所述电源输出端102的电压(5V)大于所述控制信号输入端104的电压(3.3V)，即所述二极管D1的阴极电压大于其阳极电压，从而使得所述保护电路单元106不能形成回路，此时所述控制信号输入端104的电压保持在IO口受控的电压值；
当所述电源输出端102短路时，所述二极管D1的阴极电压小于其阳极电压，所述保护电路单元106形成回路，又由于所述二极管D1的压降为0.3V，以及短路情况下所述电源输出端102的电压为0V，因此当所述电源输出端102短路时，所述控制信号输入端104的电压被拉低至0.3V，使得所述NPN三极管Q1不导通，使得所述PMOS管Q2也截止不工作，从而使得所述PMOS管Q2不会出现大电流的温升问题，进而降低了所述电源输出端102短路后所述PMOS管Q2的烧毁风险，极大地提高了电源开关PMOS管Q2的可靠性。
本实施例电源开关的短路保护电路由于当所述电源输出端短路时，所述短路保护电路单元能够对所述MOS管开关电路单元进行短路保护，因此本实施例电源开关的短路保护电路能够极大地提高所述MOS管开关电路单元中的电源开关MOS管的可靠性；同时，本发明还具有成本低、结构简单及易实现的优点。
本发明还提供一种电视机，该电视机包括电源开关的短路保护电路，该电源开关的短路保护电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的电视机采用了上述电源开关的短路保护电路的技术方案，因此该电视机具有上述电源开关的短路保护电路所有的有益效果。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种电源开关的短路保护电路，其特征在于，所述电源开关的短路保护电路包括电源输入端、电源输出端、用于控制所述电源输入端的电源输出至所述电源输出端的MOS管开关电路单元、用于输入一控制信号的控制信号输入端、用于根据所述控制信号控制所述MOS管开关电路单元工作的三极管控制电路单元、以及用于当所述电源输出端短路时对所述MOS管开关电路单元进行短路保护的保护电路单元；其中：
所述电源输入端经所述MOS管开关电路单元与所述电源输出端连接，所述三极管控制电路单元的电源端与所述电源输入端连接，所述三极管控制电路单元的控制输入端与所述控制信号输入端连接；所述三极管控制电路单元的控制输出端与所述MOS管开关电路单元的受控端连接；所述保护电路单元的一端与所述电源输出端连接，所述保护电路单元的另一端与所述控制信号输入端连接。
2.如权利要求1所述的电视机的电源开关的短路保护电路，其特征在于，所述保护电路单元包括二极管，所述二极管的阴极与所述电源输出端连接，所述二极管的阳极与所述控制信号输入端连接。
3.如权利要求2所述的电视机的电源开关的短路保护电路，其特征在于，所述二极管为肖特基二极管。
4.如权利要求3所述的电视机的电源开关的短路保护电路，其特征在于，所述三极管控制电路单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻及NPN三极管；其中:
所述第一电阻的第一端为所述三极管控制电路单元的控制输入端，所述第一电阻的第一端与所述控制信号输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述NPN三极管的基极连接；所述第二电阻的第一端与所述控制信号输入端连接，所述第二电阻的第二端接地；所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的集电极为所述三极管控制电路单元的控制输出端，所述NPN三极管的集电极分别与所述MOS管开关电路单元的受控端及所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述电源输入端连接。
5.如权利要求4所述的电视机的电源开关的短路保护电路，其特征在于，所述MOS管开关电路单元包括第四电阻、第一电容及PMOS管；其中：
所述第四电阻的第一端为所述MOS管开关电路单元的受控端，所述第四电阻的第一端与所述三极管控制电路单元中的所述NPN三极管的集电极连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端及所述PMOS管的栅极连接，所述第一电容的第二端分别与所述电源输入端及所述PMOS管的源极连接，所述PMOS管的漏极与所述电源输出端连接。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电源开关的短路保护电路，其特征在于，所述电源开关的短路保护电路还包括滤波电路单元，所述滤波电路单元的一端与所述电源输出端连接，所述滤波电路单元的另一端接地。
7.如权利要求6所述的电视机的电源开关的短路保护电路，其特征在于，所述滤波电路单元包括第二电容，所述第二电容的第一端与所述电源输出端连接，所述第二电容的第二端接地。
8.一种电视机，其特征在于，所述电视机包括权利要求1至7中任一项所述的电源开关的短路保护电路。
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