CN202737733U - 具有短路保护的输出电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电源领域，尤其涉及一种具有短路保护的输出电源电路。本实用新型实施例提供的具有短路保护的输出电源电路，解决现有输出电源电路的短路保护技术方案比较复杂、需要的器件较多、占用PCB空间较大、实现成本较高的技术问题，其结构简单、成本低，通过一个限流单元和控制单元分别完成短路和正常工作状态下的输出电源通路，而且性能稳定，能够实现利用较少的元器件来完成对输出电源电路的短路保护功能。

Description

具有短路保护的输出电源电路

技术领域

本实用新型属于电源领域，尤其涉及一种具有短路保护的输出电源电路。

背景技术

电源电路已广泛应用于工业生产的各行业中，为电子产品提供工作电压。但用户在使用过程中，如果将外接电源与其它电压不一致的导体接在一起，特别是失误将该外接电源与GND短接在一起，会将提供该外接电源的设备元器件烧杯或者对人身安全造成影响，因此很有必要设计一个保护电路，确保即使用户误操作，也不会对提供外接电源的设备造成任何损坏或对人身安全造成影响。当然，用户一般可以增加保险丝来起到短路保护的作用，但烧坏了保险丝也需要重新更换，这样既有操作不便的影响，还增加了成本。

市面上有通过反馈电路连接外接的输出电压和变压器、然后由专门的控制芯片来控制变压器的输出电压，达到短路保护作用的现有技术。但整个短路保护过程较为复杂，涉及的器件较多，包括变压器、PWM控制芯片、MOS管、光耦、稳压管、二极管、电容等，并且占用PCB空间较大，实现起来成本较高。

另外，业界也比较多使用通过采集输出电流的方式来实现短路后的过流保护，其缺点是采集电流必须使用精密电阻。该电阻精度要求高，如果大电流通过时，也会造成不必要的电源消耗，且其附属电路也比较复杂，实现起来成本也较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有短路保护的输出电源电路，旨在解决现有输出电源电路的短路保护技术方案比较复杂、需要的器件较多、占用PCB空间较大、实现成本较高的技术问题，利用较少的元器件实现对输出电源的短路保护功能。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种具有短路保护的输出电源电路，包括分别连接在电压输入端和电压输出端之间的：

为所述输出电源电路的正常工作提供通路的控制单元；以及

为所述控制单元的启动提供开启电压、并且在所述输出电源电路短路时进行保护的限流单元。

具体地，所述限流单元包括电阻R1；所述电阻R1的第一端接所述输出电源电路的电压输入端，所述电阻R1的第二端接所述输出电源电路的电压输出端。

具体地，所述控制单元包括比较器U1、NMOS管Q1、PNOS管Q2、反馈电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、分压电阻R5和分压电阻R6；所述分压电阻R3的第一端、分压电阻R6的第一端和所述PNOS管Q2的源极同时接所述输出电源电路的电压输入端，所述分压电阻R3的第二端同时接所述分压电阻R4的第一端、所述比较器U1的的输出端和所述NMOS管Q1的栅极，所述分压电阻R4的第二端接地，所述比较器U1的正相输入端通过所述反馈电阻R2接所述输出电源电路的电压输出端，所述比较器U1的反相输入端接参考电压REF，所述NMOS管Q1的源极接地，所述NMOS管Q1的漏极通过所述分压电阻R5接所述PNOS管Q2的栅极，所述分压电阻R6的第二端接所述PNOS管Q2的栅极，所述PNOS管Q2的漏极接所述输出电源电路的电压输出端。

进一步地，所述控制单元还包括分压电阻R7和稳压器D1；所述稳压器D1的输入端通过所述分压电阻R7接所述输出电源电路的电压输入端，所述稳压器D1的接地端接地，稳压器D1的输出端接所述比较器U1的反相输入端，为所述比较器U1提供参考电压REF。

本实用新型提供的一种具有短路保护的输出电源电路，采用直接检测电源电路输出部分电压的方式实现短路后的过流保护。其结构简单、成本低，而且性能稳定，能够实现利用较少的元器件来完成对输出电源电路的短路保护功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的具有短路保护的输出电源电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的具有短路保护的输出电源电路的示例电子元器件图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的一种具有短路保护的输出电源电路，其结构简单，仅利用MOS管、比较器和电阻来完成输出电源电路的短路保护功能。

图1是本实用新型实施例提供的具有短路保护的输出电源电路的结构框图；为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，如图所示：

一种具有短路保护的输出电源电路，包括分别连接在电压输入端Vin和电压输出端Vout之间的限流单元100和控制单元200；电压输入端Vin的输入电压经过限流单元100或者控制单元200完成通路，转换成电压输出端Vout的输出电压。

其中，限流单元100为整个输出电源电路启动之初提供上拉电压、为控制单元200的启动提供开启电压，实现正常启动，并且在所述输出电源电路短路时进行限流保护，即当电压输出端Vout与其它电压不一致的导体接在一起或直接与GND短路时，控制单元200断路，由限流单元100完成通路、承担输入电压和输出电压的压差，起到保护设备元器件的作用；

控制单元200用于为输出电源电路的正常工作提供通路，限流单元100在输出电源电路启动之初，使得电压输出端Vout的输出电压为高电平，进而整个控制单元实现通路。当输出电压正常时，控制单元200保持通路，而整个控制单元200在导通情况下，内阻非常小，故功率损耗可以忽略不计。

图2是本实用新型实施例提供的具有短路保护的输出电源电路的示例电子元器件图；为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，如图所示：

限流单元100包括电阻R1，电阻R1的第一端接输出电源电路的电压输入端Vin，第二端接输出电源电路的电压输出端Vout。

控制单元200包括比较器U1、NMOS管Q1、PNOS管Q2、反馈电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、分压电阻R5和分压电阻R6；其中，分压电阻R3的第一端、分压电阻R6的第一端和PNOS管Q2的源极同时接输出电源电路的电压输入端Vin，分压电阻R3的第二端同时接分压电阻R4的第一端、比较器U1的的输出端OUT和NMOS管Q1的栅极，分压电阻R4的第二端接地，比较器U1的正相输入端IN+通过反馈电阻R2接输出电源电路的电压输出端Vout，比较器U1的反相输入端IN-接参考电压REF，NMOS管Q1的源极接地、漏极通过分压电阻R5接PNOS管Q2的栅极，分压电阻R6的第二端接PNOS管Q2的栅极，PNOS管Q2的漏极接输出电源电路的电压输出端Vout。

作为优选，控制单元200还包括分压电阻R7和稳压器D1；稳压器D1的输入端通过分压电阻R7接输出电源电路的电压输入端Vin，稳压器D1的接地端接地，稳压器D1的输出端接比较器U1的反相输入端IN-，为比较器U1提供参考电压REF。

在上述优选实施例中，电压输入端Vin的输入电压通过稳压器D1产生参考电压REF，需保证参考电压REF的值小于该输入电压值。实际上，此参考电压REF也可以由设备的其他电源提供，在此不作任何限定，只要满足参考电压REF的值小于输入电压值即可。

下面参照图2，对本实用新型实施例提供的具有短路保护的输出电源电路的工作原理作简要说明：

在正常工作状态下，电压输入端Vin的输入电压在没有形成回路之初，通过电阻R1上拉电压的作用，使电压输出端Vout的电压值与电压输入端Vin的输入电压一致，而Vout的电压值大于参考电压REF，通过比较器U1的作用，使比较器U1的输出端OUT产生高电平，通过分压电阻R3和分压电阻R4，输出合适的电压，保证NMOS管Q1导通，NMOS管Q1的漏极输出低电平，通过分压电阻R5、分压电阻R6使PNOS管Q2导通。这样电源输入端Vin的输入电压通过PMOS管Q2后，转换为电源电路电压输出端Vout的输出电压。而MOS管在导通情况下，内阻非常小，故损耗可以忽略不计。而此时限流单元100的电阻R1上就没有电流通过。

假如由于用户的误操作，导致电源电路电压输出端Vout与GND短接，这时电源电路电压输出端Vout的电压值为0V，低于参考电压REF，比较器U1的输出端OUT输出低电平，使得NMOS管Q1截止，由于分压电阻R5、R6的上拉作用，NMOS管Q1的漏极电压值与电压输入端Vin的输入电压值一致，导致PNOS管Q2截止。电压输出端Vout就一直为低电平，则由限流单元100的电阻R1来承担电压输入端Vin的输入电压和电压输出端Vout的输出电压的压差，起到保护设备元器件的作用。

当用户发现短路后，将电压输出端Vout与GND分开后，电压输入端Vin的输入电压通过电阻R1使电压输出端Vout的电压值与电压输入端Vin的输入电压一致，而Vout的电压值大于参考电压REF，通过比较器U1的作用，使比较器U1的输出端OUT产生高电平，这样就恢复到了输出电源电路的正常工作状态。

本实用新型提供的具有短路保护的输出电源电路，解决现有输出电源电路的短路保护技术方案比较复杂、需要的器件较多、占用PCB空间较大、实现成本较高的技术问题，其结构简单、成本低，通过一个限流单元和控制单元分别完成短路和正常工作状态下的输出电源通路，而且性能稳定，能够实现利用较少的元器件来完成对输出电源电路的短路保护功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了较详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例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同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有短路保护的输出电源电路，其特征在于，所述电源输出电路包括分别连接在电压输入端和电压输出端之间的：

为所述输出电源电路的正常工作提供通路的控制单元；以及

为所述控制单元的启动提供开启电压、并且在所述输出电源电路短路时进行保护的限流单元。

2.如权利要求1所述的输出电源电路，其特征在于，所述限流单元包括电阻R1；

所述电阻R1的第一端接所述输出电源电路的电压输入端，所述电阻R1的第二端接所述输出电源电路的电压输出端。

3.如权利要求1所述的输出电源电路，其特征在于，所述控制单元包括比较器U1、NMOS管Q1、PNOS管Q2、反馈电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、分压电阻R5和分压电阻R6；

所述分压电阻R3的第一端、分压电阻R6的第一端和所述PNOS管Q2的源极同时接所述输出电源电路的电压输入端，所述分压电阻R3的第二端同时接所述分压电阻R4的第一端、所述比较器U1的的输出端和所述NMOS管Q1的栅极，所述分压电阻R4的第二端接地，所述比较器U1的正相输入端通过所述反馈电阻R2接所述输出电源电路的电压输出端，所述比较器U1的反相输入端接参考电压REF，所述NMOS管Q1的源极接地，所述NMOS管Q1的漏极通过所述分压电阻R5接所述PNOS管Q2的栅极，所述分压电阻R6的第二端接所述PNOS管Q2的栅极，所述PNOS管Q2的漏极接所述输出电源电路的电压输出端。

4.如权利要求3所述的输出电源电路，其特征在于，所述控制单元还包括分压电阻R7和稳压器D1；

所述稳压器D1的输入端通过所述分压电阻R7接所述输出电源电路的电压输入端，所述稳压器D1的接地端接地，所述稳压器D1的输出端接所述比较器U1的反相输入端，为所述比较器U1提供参考电压REF。

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