CN116960916A - 一种电源输入保护电路、用电装置以及电源系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例属于音视频产品供电领域，涉及一种电源输入保护电路、用电装置以及电源系统，包括过压保护模块、欠压保护模块、分压模块和开关模块，过压保护模块分别与电源输入端口和欠压保护模块连接，并通过欠压保护模块与开关模块连接，用于在接收电源输入端口输入的电压大于第一预设电压值时，控制开关模块关断；欠压保护模块分别与电源输入端口和开关模块连接，用于在接收电源输入端口输入的电压小于第二预设电压值时，控制开关模块关断；分压模块用于为开关模块提供分压电压；开关模块分别与电源输入端口和内部电源接口连接，用于根据电源输入端口输入的电压进行开通或关断。本申请提供的技术方案能够进行过压欠压保护。

Description

一种电源输入保护电路、用电装置以及电源系统

技术领域

本申请涉及音视频产品供电技术领域，更具体地，涉及一种电源输入保护电路、用电装置以及电源系统。

背景技术

很多音视频产品，例如蓝牙音箱、WIFI音箱、SoundBar音响等都带有外置适配器，通过适配器对整机进行供电，满足产品待机以及正常播放时对于电源的需求。因为不同电压的适配器，其DC-IN接口外形相似，都可以接入单一型号的主机，这就给用户正常使用留下隐患。当用户将高压适配器接入低压的电子产品时，就会导致电子产品无法承受而损坏。一些专用的过压、浪涌保护芯片，精度高、反应快，但是价格相对昂贵，不适用于对成本要求较为严格的产品。

发明内容

本申请实施例所要解决的技术问题是相关技术中接入不适配的适配器会造成电子产品损坏或者工作异常。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种电源输入保护电路，采用了如下所述的技术方案：

过压保护模块、欠压保护模块、分压模块和开关模块；

所述过压保护模块分别与电源输入端口和所述欠压保护模块连接，并通过所述欠压保护模块与所述开关模块连接，用于在接收所述电源输入端口输入的电压大于第一预设电压值时，控制所述开关模块关断；

所述欠压保护模块分别与所述电源输入端口和所述开关模块连接，用于在接收所述电源输入端口输入的电压小于第二预设电压值时，控制所述开关模块关断；

所述分压模块一端与所述电源输入端口连接，另一端连接于所述欠压保护模块和所述开关模块的公共连接点，用于为所述开关模块提供分压电压；

所述开关模块分别与所述电源输入端口和内部电源接口连接，用于根据所述电源输入端口输入的电压进行开通或关断。

进一步的，所述欠压保护模块包括第一反向二极管、第一电阻和第一三极管，其中：

所述第一反向二极管的阴极与所述电源输入端口连接，所述第一反向二极管的阳极与所述第一电阻连接；

所述第一电阻连接于所述第一反向二极管的阳极和所述第一三极管的基极之间；

所述第一三极管的集电极连接至所述分压模块，所述第一三极管的发射极接地。

进一步的，所述欠压保护模块还包括滤波电容，所述滤波电容的一端连接于所述第一电阻和所述第一三极管的基极之间，所述滤波电容的另一端接地。

进一步的，所述欠压保护模块还包括第一保护电阻，所述第一保护电阻的一端连接于所述第一电阻和所述第一三极管的基极之间，所述第一保护电阻的另一端接地。

进一步的，所述过压保护模块包括第二反向二极管、第二电阻和第二三极管，其中：

所述第二反向二极管的阴极与所述电源输入端口连接，所述第二反向二极管的阳极与所述第二电阻连接；

所述第二电阻连接于所述第二反向二极管的阳极和所述第二三极管的基极之间；

所述第二三极管的集电极连接于所述第一电阻和所述第一三极管的基极之间，所述第二三极管的发射极接地。

进一步的，所述过压保护模块还包括第二保护电阻，所述第二保护电阻一端连接于所述第二电阻和所述第二三极管的基极之间，所述第二保护电阻的另一端接地。

进一步的，所述开关模块为MOS管，所述MOS管的源极分别与所述电源输入端口和所述分压模块连接，所述MOS管的栅极与所述分压模块连接，所述MOS管的漏极连接至内部电源接口。

进一步的，所述分压模块包括第一分压电阻和第二分压电阻；

所述第一分压电阻的一端连接于所述电源输入端口和所述MOS管的源极之间，所述第一分压电阻的另一端连接于所述第二分压电阻和所述MOS管的栅极之间；

所述第二分压电阻的两端分别连接至所述MOS管的栅极和所述第一三极管的集电极。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种用电装置，该装置包括如上所述的电源输入保护电路，用于接收所述外部电源通过所述电源输入保护电路传输的供电电压。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种电源系统，包括适配器以及如上所述的用电装置，所述适配器通过电源输入端口与所述电源输入保护电路连接，用于将外部电源传输至所述电源输入保护电路，并经过所述电源输入保护电路传输至所述用电装置内部。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

本申请提供的电源输入保护电路，包括过压保护模块、欠压保护模块、分压模块和开关模块，过压保护模块分别与电源输入端口和欠压保护模块连接，并通过欠压保护模块与开关模块连接，用于在接收电源输入端口输入的电压大于第一预设电压值时，控制开关模块关断；欠压保护模块分别与电源输入端口和开关模块连接，用于在接收电源输入端口输入的电压小于第二预设电压值时，控制开关模块关断；分压模块一端与电源输入端口连接，另一端连接于欠压保护模块和开关模块的公共连接点，用于为开关模块提供分压电压；开关模块分别与电源输入端口和内部电源接口连接，用于根据电源输入端口输入的电压进行开通或关断；本申请的过压保护模块和欠压保护模块基于电源输入端口输入的电压控制开关模块的导通或者关断，可以避免在接入高压电源或者欠压电源时，进行保护，避免造成电子产品的损坏，同时，节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1是本申请实施例的电源输入保护电路的结构示意图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例提供一种电源输入保护电路，参见图1所示，该电路包括过压保护模块10、欠压保护模块20、分压模块30和开关模块40。

其中，过压保护模块10分别与电源输入端口DC_IN和欠压保护模块20连接，并通过欠压保护模块20与开关模块40连接，用于在接收电源输入端口DC_IN输入的电压大于第一预设电压值时，控制开关模块40关断；

欠压保护模块20分别与电源输入端口DC_IN和开关模块40连接，用于在接收电源输入端口DC_IN输入的电压小于第二预设电压值时，控制开关模块40关断；

分压模块30一端与电源输入端口DC_IN连接，另一端连接于欠压保护模块20和开关模块40的公共连接点，用于为开关模块40提供分压电压；

开关模块40分别与电源输入端口DC_IN和内部电源接口SYSTEM连接，用于根据电源输入端口DC_IN输入的电压进行开通或关断。

在本实施例中，欠压保护模块20包括第一反向二极管Z100、第一电阻R100和第一三极管Q100，其中，第一反向二极管Z100的阴极与电源输入端口DC_IN连接，第一反向二极管Z100的阳极与第一电阻R100连接；第一电阻R100连接于第一反向二极管Z100的阳极和第一三极管Q100的基极之间；第一三极管Q100的集电极C连接至分压模块30，第一三极管Q100的发射极E接地。

在一些可选的实现方式中，欠压保护模块20还包括滤波电容C100，滤波电容C100的一端连接于第一电阻R100和第一三极管Q100的基极B之间，滤波电容C100的另一端接地。

滤波电容C100用于对传输的电源信号进行滤波处理，减小电源纹波的幅值，从而保证电路正常工作。

在本实施例中，欠压保护模块20还包括第一保护电阻R104，第一保护电阻R104与滤波电容C100并联连接，用于在没有输入信号时，使控制极处于稳定电平状态，确保三极管Q100管截止。

在本实施例中，过压保护模块10包括第二反向二极管Z101、第二电阻R101和第二三极管Q101，其中，第二反向二极管Z101的阴极与电源输入端口DC_IN连接，第二反向二极管Z101的阳极与第二电阻R101连接；第二电阻R101连接于第二反向二极管Z101的阳极和第二三极管Q101的基极B之间；第二三极管Q101的集电极C连接于第一电阻R100和第一三极管Q100的基极B之间，第二三极管Q101的发射极E接地。

在本实施例中，过压保护模块10还包括第二保护电阻R105，第二保护电阻R105一端连接于第二电阻R101和第二三极管Q101的基极B之间，第二保护电阻R105的另一端接地，用于在没有输入信号时，使控制极处于稳定电平状态，确保三极管Q101管截止。

在一些可选的实现方式中，开关模块40为MOS管Q102，MOS管Q102的源极S与电源输入端口DC_IN和分压模块30的公共连接点连接，MOS管Q102的栅极G与分压模块30连接，MOS管Q102的漏极D连接至内部电源接口SYSTEM。

在本实施例中，分压模块30包括第一分压电阻R102和第二分压电阻R103，其中，第一分压电阻R102的一端连接于电源输入端口DC_IN和MOS管Q102的源极S之间，第一分压电阻R102的另一端连接于第二分压电阻R103和MOS管Q102的栅极G之间；第二分压电阻R103的两端分别连接至MOS管Q102的栅极G和第一三极管Q100的集电极C。

基于上述电源输入保护电路，针对电源输入端口DC_IN过压欠压保护的原理具体如下：

本实施例的电源输入保护电路通过VCC_12V网络接电源输入端口DC_IN，由外部适配器提供电源，SYSTEM_12V接产品内部系统电路，对产品内部系统各模块进行供电，保证产品正常工作。

当产品接入原装适配器时，DC-IN端口输入12V电源电压，一路通过Z100、R100、Q100的BE极导通，一路通过R102、R103、Q100的CE极导通。此时三极管Q100处于饱和导通状态，VCC_12V通过分压电阻R102和R103进行分压，使MOS管Q102的GS极电压大于导通阈值电压，Q102处于饱和导通状态，电源电压VCC_12V正常供给系统各工作模块，确保产品正常工作。

当产品接入非原装适配器时，DC-IN端口输入电压若大于15.6V(第一预设电压值)，此时产品输入电压处于过压状态。电源分两路传输至保护电路，一路通过Z101、R101、Q101的BE极导通，一路通过Z100、R100、Q101的CE极导通。此时三极管Q101处于饱和导通状态，三极管Q100的BE极电压被三极管Q101短路，其处于截止状态，电源不能通过R102、R103以及Q100的CE极导通，MOS管Q102处于截止状态，使得大于15.6V的电压不能进入系统内部，对产品进行保护，避免过压损坏。

当产品接入非原装适配器时，DC-IN端口输入电压若小于9.7V(第二预设电压值)，电源不能通过Z100、R100以及Q100的BE极导通。此时三极管Q100处于截止状态，电源不能通过R102、R103和Q100的CE极导通，MOS管Q102处于截止状态，使得小于9.7V的电压不能进入系统内部，对产品进行保护，避免欠压损坏。

在一些可选的实现方式中，上述电源输入保护电路还包括第三保护电阻R106，第三保护电阻R106两端分别连接至内部电源接口SYSTEM和接地端，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接下拉电阻提供泄荷通路，同时避免管脚悬空受到外界的电磁干扰。

基于上述电源输入保护电路，本申请实施例还提供了用电装置，该装置包括如上所述的电源输入保护电路，用于接收外部电源通过电源输入保护电路传输的供电电压。

基于上述用电装置，本申请实施例提供了电源系统，该系统包括适配器以及如上所述的用电装置，其中，适配器通过电源输入端口与电源输入保护电路连接，用于将外部电源传输至电源输入保护电路，并经过电源输入保护电路传输至用电装置，实现对产品供电。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源输入保护电路，其特征在于，包括：

过压保护模块、欠压保护模块、分压模块和开关模块；

所述过压保护模块分别与电源输入端口和所述欠压保护模块连接，并通过所述欠压保护模块与所述开关模块连接，用于在接收所述电源输入端口输入的电压大于第一预设电压值时，控制所述开关模块关断；

所述欠压保护模块分别与所述电源输入端口和所述开关模块连接，用于在接收所述电源输入端口输入的电压小于第二预设电压值时，控制所述开关模块关断；

所述分压模块一端与所述电源输入端口连接，另一端连接于所述欠压保护模块和所述开关模块的公共连接点，用于为所述开关模块提供分压电压；

所述开关模块分别与所述电源输入端口和内部电源接口连接，用于根据所述电源输入端口输入的电压进行开通或关断。

2.根据权利要求1所述的电源输入保护电路，其特征在于，所述欠压保护模块包括第一反向二极管、第一电阻和第一三极管，其中：

所述第一反向二极管的阴极与所述电源输入端口连接，所述第一反向二极管的阳极与所述第一电阻连接；

所述第一电阻连接于所述第一反向二极管的阳极和所述第一三极管的基极之间；

所述第一三极管的集电极连接至所述分压模块，所述第一三极管的发射极接地。

3.根据权利要求2所述的电源输入保护电路，其特征在于，所述欠压保护模块还包括滤波电容，所述滤波电容的一端连接于所述第一电阻和所述第一三极管的基极之间，所述滤波电容的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的电源输入保护电路，其特征在于，所述欠压保护模块还包括第一保护电阻，所述第一保护电阻的一端连接于所述第一电阻和所述第一三极管的基极之间，所述第一保护电阻的另一端接地。

5.根据权利要求2所述的电源输入保护电路，其特征在于，所述过压保护模块包括第二反向二极管、第二电阻和第二三极管，其中：

所述第二反向二极管的阴极与所述电源输入端口连接，所述第二反向二极管的阳极与所述第二电阻连接；

所述第二电阻连接于所述第二反向二极管的阳极和所述第二三极管的基极之间；

所述第二三极管的集电极连接于所述第一电阻和所述第一三极管的基极之间，所述第二三极管的发射极接地。

6.根据权利要求5所述的电源输入保护电路，其特征在于，所述过压保护模块还包括第二保护电阻，所述第二保护电阻一端连接于所述第二电阻和所述第二三极管的基极之间，所述第二保护电阻的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的电源输入保护电路，其特征在于，所述开关模块为MOS管，所述MOS管的源极分别与所述电源输入端口和所述分压模块连接，所述MOS管的栅极与所述分压模块连接，所述MOS管的漏极连接至内部电源接口。

8.根据权利要求7所述的电源输入保护电路，其特征在于，所述分压模块包括第一分压电阻和第二分压电阻；

所述第一分压电阻的一端连接于所述电源输入端口和所述MOS管的源极之间，所述第一分压电阻的另一端连接于所述第二分压电阻和所述MOS管的栅极之间；

所述第二分压电阻的两端分别连接至所述MOS管的栅极和所述第一三极管的集电极。

9.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的电源输入保护电路，用于接收所述外部电源通过所述电源输入保护电路传输的供电电压。

10.一种电源系统，其特征在于，包括适配器以及如权利要求9所述的用电装置；

所述适配器通过电源输入端口与所述电源输入保护电路连接，用于将外部电源传输至所述电源输入保护电路，并经过所述电源输入保护电路传输至所述用电装置内部。