CN108964431A - 一种电源下电时的保护电路及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电源下电时的保护电路及方法。该保护电路包括控制器和放电模块。本发明提供的控制器用于确定电源芯片停止为负载供电或所述电源芯片故障时，控制所述放电模块工作；所述放电模块的一端连接所述电容的高电位端，所述放电模块的另一端接地。本发明放电模块用于对所述电源芯片输出端连接的电容进行放电。利用本发明，能够在电源下电时，使电源输出端电容上存储的剩余电量泄放掉，进而保护电源的后端负载。

Description

一种电源下电时的保护电路及方法

技术领域

本发明涉及电源供电技术领域，尤其涉及一种电源下电时的保护电路及方法。

背景技术

随着集成电路技术的深化，加工工艺的不断改进，现阶段的电路结构越来越复杂，对电路的电源供给要求也越来越高。我们将复杂的电路结构进行模块化，参见图1，控制器101向电源芯片102发送使能信号以使电源芯片102输出电压给负载103供电，电源芯片102发送电源有效信号给控制器101，由于在电源芯片102的输出端一般都会有较大的电容存在，当电源芯片101正常下电或者某处故障导致异常掉电时，虽然电源芯片101已经停止工作，但如果电源芯片102输出端连接的电容的放电路径受限，电容上的余电就会存在很长时间，那么负载103可能在一个时间段内都工作在不稳定状态，这样可能会对负载103造成损害。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本发明提供一种电源下电时的保护电路、系统及方法，能够在电源下电时，使电源输出端电容上存储的剩余电量泄放掉，保证负载不在不稳定状态下工作，实现对电路的保护。

本发明实施例提供一种电源下电时的保护电路，包括：控制器和放电模块。

所述控制器，用于确定电源芯片停止为负载供电或所述电源芯片故障时，控制所述放电模块工作；所述放电模块的一端连接所述电容的高电位端，所述放电模块的另一端接地。

所述放电模块，用于对所述电源芯片输出端连接的电容进行放电。

优选地，所述控制器，用于确定电源芯片停止为负载供电，具体为：

所述控制器，停止为所述电源芯片输出使能信号；所述使能信号用于使所述电源芯片输出电能为所述负载供电。

优选地，所述控制器，用于确定所述电源芯片故障，具体为：

所述控制器，用于监测所述电源芯片反馈的电源有效输出信号，当判断所述电源有效输出信号为无效时，确定所述电源芯片故障。

优选地，所述控制器，判断所述电源有效输出信号为无效，具体为：

所述控制器判断所述电源有效输出信号的电压小于或等于预设电压时，确定所述电源有效输出信号为无效。

优选地，当所述电源芯片输出多路不同幅值的电压时，所述电源有效输出信号与所述电源芯片输出不同幅值的电压路数相同；

所述控制器，判断所述电源有效输出信号为无效，具体为：

所述控制器当判断一路所述电源有效输出信号的电压小于或等于对应的预设电压时，确定该路电源有效输出信号为无效；

所述控制器，当判断一路所述电源有效输出信号为无效时，确定所述电源芯片故障。

优选地，所述放电模块包括：可控开关和至少一个电阻；

所述可控开关和所述电阻串联；

所述控制器控制所述放电模块工作，具体为：

所述控制器，控制所述可控开关闭合。

优选地，所述放电模块包括：可控开关和阻值可调电阻网络；

所述可控开关和所述电阻网络串联；

所述电阻网络呈现的阻值与所述负载的阻值一致；

所述控制器控制所述放电模块工作，具体为：

所述控制器，控制所述可控开关闭合。

优选地，所述可控开关为以下任意一种：

MOS管、BJT管、IGBT管和继电器。

优选地，所述控制器为以下任意一种：

单片机、复杂可编程逻辑器件CPLD、现场可编程门阵列FPGA和DSP。

另外，本发明实施例还提供一种电源下电时的保护方法，包括：

确定电源芯片停止为负载供电或所述电源芯片故障时，控制所述放电模块工作，以将所述电源芯片输出端连接的电容的电能进行泄放。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

现有技术的电路中，由于在电源芯片停止供电或故障时，电源芯片输出端连接的电容上的电压不稳定，电容上的电压会继续为负载供电，将造成负载工作在不稳定状态。本发明利用控制器在确定电源芯片停止为负载供电或所述电源芯片故障时，控制放电模块工作；利用放电模块，对所述电源芯片输出端连接的电容进行放电，将电容上存储的剩余电量尽快泄放掉，避免电容继续为负载供电，可以使负载以更快的速度进入复位状态，保证了负载不在非稳定电压下工作，进而实现了对负载的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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获得其它的附图。

图1为现有技术的电路示意图；

图2为本发明提出的电源下电时的保护电路实施例一的示意图；

图3是控制器为CPLD的电源下电时的保护电路实施例二的流程图。

图4是可控开关K和电阻R组成放电模块的电源下电时的保护电路示意图；

图5是用来描述放电模块实现放电功能的实施例三的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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做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。

参见图2，该图为本发明提出的电源下电时的保护电路实施例一的示意图；

在此实施例中，电源下电时的保护电路包括：控制器101和放电模块104。

其中控制器101，用于确定电源芯片102停止为负载103供电或电源芯片102故障时，控制放电模块104工作；放电模块104的一端连接所述的高电位端，放电模块104的另一端接地。

放电模块104用于对电源芯片102输出端连接的电容进行放电。

上述实施例一中利用控制器101确定电源芯片102停止为负载103供电或电源芯片102故障时，控制放电模块104工作；利用放电模块104，对所述电源芯片102输出端连接的电容进行放电，将电容上存储的剩余电量尽快泄放掉，避免电容为负载继续供电，使负载104不在非稳定电压下工作，进而实现了对负载104的保护

下面介绍控制器101确定电源芯片102停止为负载103供电的方法。

实际工作时，控制器101控制电源芯片102工作时向电源芯片102发送使能信号以使电源芯片102给负载104供电。显然，当控制器101停止为电源芯片102发送使能信号时，电源芯片102停止为负载供电。

下面介绍控制器101确定电源芯片102故障的方法。

控制器101可以通过接收电源芯片102发送的电源有效输出信号来判断电源芯片102是否发生故障。

电源芯片102可以只输出一路电压，也可以输出多路不同幅值的电压。

对于电源芯片只输出一路电压的情况：

控制器101判断电源有效输出信号为无效的具体方法为：

控制器101判断电源有效输出信号的电压小于或等于预设电压时，确定电源有效输出信号为无效。

根据实际需求设置预设电压，设置时要求该预设电压是电源芯片102能正常工作的最低电压，即当电源芯片102上的电压大于预设电压，且小于或等于电路正常工作的标准电压时，此时电源芯片102正常工作。

例如：电路正常工作的标准电压是3.3V，预设电压为2.7V，当电源芯片102上的电压大于2.7V且小于等于3.3V时，电源芯片102正常工作，当电源芯片102上的电压小于或等于2.7V时，电源芯片102出现故障。

对于电源芯片102输出多路不同幅值的电压的情况：

电源有效输出信号与电源芯片102输出不同幅值的电压路数相同，并且此时需要分别为每路电路都设置对应的预设电压。

控制器102当判断一路电源有效输出信号的电压小于或等于对应的预设电压时，确定该路电源有效输出信号为无效。

下面介绍控制器101控制放电模块104工作的方法。

当控制器101确定电源芯片102停止为负载供电或电源芯片102故障时，控制器101向放电模块104发送放电使能信号，该放电使能信号的形式可以是数字信号的高低电平形式，也可以是其它设备允许使用的形式。

放电模块104接收到放电使能信号后开始工作，因为放电模块104一端接入电路中电容的高电位端，另一端接地属于低电位端，两端之间存在电位差，可以将电源芯片102输出端连接的电容的电能进行泄放。

在实施例二中以CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)作为控制器，具体说明控制器如何在本发明中实现其功能。

参见图3，该图是当控制器为CPLD的电源下电时的保护电路实施例二的流程图。

S301：判断CPLD是否向电源芯片102发送使能信号；

CPLD可以将使能信号发送到电源芯片102的使能管脚来使电源芯片102输出电压给负载103供电，输出的电压根据需求可以是一路或者多路。若CPLD向电源芯片102发送使能信号，则进入S302；若CPLD停止向电源芯片102发送使能信号，则进入S304。

S302：电源芯片102发送电源有效输出信号给CPLD；

电源芯片102通过自身的电源检测管脚将电源有效输出信号发送给控制器CPLD，每一路的电压输出都有唯一与之对应的一个电源有效输出信号。由于控制器CPLD能在处理信号时将模拟信号转变为由二进制数0和1组成的数字信号，其中用0来表示低电平，用1来表示高电平，那么传送的电源有效输出信号就会存在以下两种形式：

A.传送的电源有效输出信号是高低电平，当电源芯片102的电压小于或等于预设电压时，电源芯片102发送低电平0作为电源有效输出信号，当电源芯片102的电压大于预设电压且小于等于电路正常工作的标准电压时，电源芯片102发送高电平1作为电源有效输出信号。CPLD在接收到电源有效输出信号时不用在进行转化处理就可以进行分析。

B.传送的电源有效输出信号是模拟信号，即电源芯片102的输出的电压，这样的话CPLD在收到电源有效输出信号时需要自己进行转化处理将其转变为二进制模拟信号。

以上两种形式均可以实现，根据电源芯片102的型号来决定采取哪一种形式。

S303：控制器CPLD判断电源有效输出信号是否有效；

CPLD对电源有效输出信号进行分析，实际分析的是二进制模拟信号，出现高电平1时，代表电源有效输出信号有效，控制器CPLD不做处理，继续监测电路；若出现低电平0表示电源有效输出信号无效，控制器继续执行S304。

由于电源芯片102的可以只输出一路电压也可以输出多路不同幅值的电压，首先对于电源芯片102只输出一路电压的情况：

CPLD判断电源有效输出信号为无效的具体方法为：

CPLD判断当电源有效输出信号的电压小于或等于预设电压时，确定电源有效输出信号为无效。

对于电源芯片102输出多路不同幅值的电压的情况：

CPLD此时判断电源有效输出信号为无效的方法具体为：

CPLD判断一路电源有效输出信号的电压小于或等于对应的预设电压时，确定该路电源有效输出信号为无效。CPLD当判断一路电源有效输出信号为无效时，确定电源芯片102故障。

S304：CPLD向放电模块104发送放电使能信号；

放电使能信号以高低电平的形式发送，且以高电平信号表示放电开始。

S305：放电模块在接收到放电使能信号后开始工作，将电源芯片102输出端连接的电容的电能进行泄放。

上面所描述的实施例详细说明了本发明控制器的工作过程，控制器除了CPLD之外，还可为以下任意一种：单片机、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)和DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片。在上面的实施例二中的应用并非对与本发明的限定。

下面利用实施例三来具体说明在本发明中放电模块104是如何实现其放电功能的。

图4是可控开关K和电阻R组成放电模块104的电源下电时的保护电路示意图。

图5是用来描述放电模块实现放电功能的实施例三的流程图。

其中本实施例中的放电模块104为：可控开关K和电阻R。

其中可控开关K可以使用MOS管(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，电阻R的阻值与负载的阻值相同。

S401：控制器101判断是否给电源芯片102发送使能信号来使电源芯片102输出电压给负载供电。若控制器101发出使能信号，则执行S402；否则执行S404。

S402：电源芯片102发送电源有效输出信号给控制器101。

S403：制器101在接收到电源有效输出信号后对其进行有效性分析。

电源芯片102的可以只输出一路电压也可以输出多路不同幅值的电压，首先对于电源芯片102只输出一路电压的情况，控制器101判断电源有效输出信号为无效的具体方法为：

控制器101判断当电源有效输出信号的电压小于或等于预设电压时，确定电源有效输出信号为无效。

对于电源芯片102输出多路不同幅值的电压的情况，控制器101判断电源有效输出信号为无效的方法具体为：

控制器101判断一路电源有效输出信号的电压小于或等于对应的预设电压时，确定该路电源有效输出信号为无效。

控制器101当判断一路电源有效输出信号为无效时，确定电源芯片102故障

S404：制器101向由可控开关K和电阻R组成的放电模块发送放电使能信号。

S405：可控开关K和电阻R组成的放电模块接收到放电使能信号，放电模块中的可控开关K闭合，对电源芯片102输出端连接的电容的电能进行泄放。

由于放电模块的一端连接所述电容的高电位端，放电模块的另一端接地，这样放电模块的两端之间形成电位差，在电路已经导通的状态下，可以将与电源芯片102输出端连接的电容的电能泄放掉。并且因为放电模块的电阻与负载103的电阻相同，刚开始放电的时刻电阻功率会接近后端负载，然后电阻功率会随着电量的泄放而逐渐减小，这样就保障了放电模块可以良好工作而不被烧坏。

放电模块104包括可控开关和至少一个电阻，并且开关与电阻的连接方式为串联。

本实施例中的可控开关K是由控制器101所控制的，当开关闭合时，放电模块开始工作。为了防止因为电量过大，在放电时放电模块的电阻功率过高而烧坏电路，放电模块104的电阻R的阻值不能过小。所以使放电模块的电阻网络呈现的阻值与所述负载的阻值一致，既保证放电模块104正常工作，又能使电量很快的被泄放掉。

本发明中至少一个电阻满足了最简单的电路需求，但实际情况下放电模块104往往包含多个电阻，其中还含有可调电阻，这样做是为了能够方便地改变电阻网络对外呈现的阻值来匹配不同的负载。

本发明中的可控开关除了MOS管之外还可以为以下任意一种：BJT管(BipolarJunction Transistor，晶体三极管)、IGBT管(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)或继电器。实施例三中的应用并非对与本发明的限定。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电源下电时的保护电路，其特征在于，包括：控制器和放电模块；

所述控制器，用于确定电源芯片停止为负载供电或所述电源芯片故障时，控制所述放电模块工作；所述放电模块的一端连接所述电容的高电位端，所述放电模块的另一端接地；

所述放电模块，用于对所述电源芯片输出端连接的电容进行放电。

2.根据权利要求1所述的电源下电时的保护电路，其特征在于，所述控制器，用于确定电源芯片停止为负载供电，具体为：

所述控制器，停止为所述电源芯片输出使能信号；所述使能信号用于使所述电源芯片输出电能为所述负载供电。

3.根据权利要求1所述的电源下电时的保护电路，其特征在于，所述控制器，用于确定所述电源芯片故障，具体为：

所述控制器，用于监测所述电源芯片反馈的电源有效输出信号，当判断所述电源有效输出信号为无效时，确定所述电源芯片故障。

4.根据权利要求3所述的电源下电时的保护电路，其特征在于，所述控制器，判断所述电源有效输出信号为无效，具体为：

所述控制器判断所述电源有效输出信号的电压小于或等于预设电压时，确定所述电源有效输出信号为无效。

5.根据权利要求4所述的电源下电时的保护电路，其特征在于，当所述电源芯片输出多路不同幅值的电压时，所述电源有效输出信号与所述电源芯片输出不同幅值的电压路数相同；

所述控制器，判断所述电源有效输出信号为无效，具体为：

所述控制器当判断一路所述电源有效输出信号的电压小于或等于对应的预设电压时，确定该路电源有效输出信号为无效；

所述控制器，当判断一路所述电源有效输出信号为无效时，确定所述电源芯片故障。

6.根据权利要求1所述的电源下电时的保护电路，其特征在于，所述放电模块包括：可控开关和至少一个电阻；

所述可控开关和所述电阻串联；

所述控制器控制所述放电模块工作，具体为：

所述控制器，控制所述可控开关闭合。

7.根据权利要求1所述的电源下电时的保护电路，其特征在于，所述放电模块包括：可控开关和阻值可调电阻网络；

所述可控开关和所述电阻网络串联；

所述电阻网络呈现的阻值与所述负载的阻值一致；

所述控制器控制所述放电模块工作，具体为：

所述控制器，控制所述可控开关闭合。

8.根据权利要求6或7所述的电源下电时的保护电路，其特征在于，所述可控开关为以下任意一种：

MOS管、BJT管、IGBT管和继电器。

9.根据权利要求1-5任一项所述的电源下电时的保护电路，其特征在于，所述控制器为以下任意一种：

单片机、复杂可编程逻辑器件CPLD、现场可编程门阵列FPGA和DSP。

10.一种电源下电时的保护方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项电源下电时的保护电路，包括：

确定电源芯片停止为负载供电或所述电源芯片故障时，控制所述放电模块工作，以将所述电源芯片输出端连接的电容的电能进行泄放。