CN205986102U - 供电保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种供电保护电路，包括二极管、过压保护电路和欠压保护电路；过压保护电路包括基准稳压器、运算放大器和开关单元；欠压保护电路包括依次连接的分压采样模块和电视板卡MCU；二极管的正极连接电视板卡电源正极，负极连接运算放大器的反相输入端；运算放大器的同相输入端连接基准稳压器的参考端，输出端连接开关单元；开关单元的输出端连接欠压保护电路的分压采样模块；分压采样模块向电视板卡MCU输出实时采集到的过压保护电路输出端的采样电压；MCU接收采样电压，并在检测到采样电压小于预设电压值时关机。本实用新型可以通过二极管、过压保护电路以及欠压保护电路实现对供电输入范围的精确控制。

Description

供电保护电路

技术领域

本实用新型涉及电源电路技术领域，特别是涉及一种供电保护电路。

背景技术

传统的电视机的供电电源一般包括为待机电源和正常工作电源，通常，从电网来的工频交流电源通过一个开关管和一个变压器变换为待机和正常供电所需要的各路电压，再分别经过整流、滤波、稳压等处理得到符合要求的直流电压分别供给待机电路和电视机的正常工作电路。近年来，国内外市场上相继出现了许多种给电视机(包括携带式微型电视机)供电的各类蓄电池。在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：

在部分地区遇到停电的情况下，使用传统的蓄电池给电视机供电，稳定性差、电压的波动比较大，由于两路电压互相牵制，使传统技术对供电输入范围的控制不够精确，容易出现直流供电正负接反、电压过高损坏板卡、电压过低损坏液晶屏等故障问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统技术对供电输入范围的控制不够精确的问题，提供一种供电保护电路。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案的实施例为：

提供了一种供电保护电路，包括二极管、过压保护电路和欠压保护电路；过压保护电路包括基准稳压器、运算放大器和开关单元；欠压保护电路包括依次连接的分压采样模块和电视板卡MCU；

二极管的正极连接电视板卡电源正极，负极连接运算放大器的反相输入端；运算放大器的同相输入端连接基准稳压器的参考端，输出端连接开关单元；开关单元的输出端连接欠压保护电路的分压采样模块；

基准稳压器向运算放大器输出参考电压；运算放大器接收参考电压，并基于参考电压向开关单元输出相应的控制电压；开关单元接收控制电压，并基于控制电压，在二极管的负极的输出电压大于预设规格电压时断开；

分压采样模块向电视板卡MCU输出实时采集到的过压保护电路输出端的采样电压；MCU接收采样电压，并在检测到采样电压小于预设电压值时关机。

上述技术方案具有如下有益效果：

本实用新型供电保护电路，通过二极管、过压保护电路以及欠压保护电路实现对供电输入范围的精确控制；通过二极管防反接，防止使用者将直流电源正负接反，导致板卡的损坏；通过过压保护电路实现过压保护，防止使用者接错电源，导致输入电压过高，对后端器件造成的损坏；通过欠压保护电路，防止蓄电池在使用过程中，电压降低，造成部分电路电流增大，对电路造成的损坏。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型供电保护电路实施例1的电路结构示意图；

图2为本实用新型供电保护电路实施例1中过压保护电路的结构示意图；

图3为本实用新型供电保护电路实施例1中欠压保护电路的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型供电保护电路实施例1：

为了解决传统技术对供电输入范围的控制不够精确的问题，本实用新型提供了一种供电保护电路实施例1，图1为本实用新型供电保护电路实施例1的电路结构示意图；如图1所示，可以包括：

包括二极管、过压保护电路和欠压保护电路；过压保护电路包括基准稳压器(U1)、运算放大器(U2)和开关单元；欠压保护电路包括依次连接的分压采样模块和电视板卡MCU；

二极管的正极连接电视板卡电源正极，负极连接运算放大器的反相输入端；运算放大器的同相输入端连接基准稳压器的参考端，输出端连接开关单元；开关单元的输出端连接欠压保护电路的分压采样模块；

基准稳压器向运算放大器输出参考电压；运算放大器接收参考电压，并基于参考电压向开关单元输出相应的控制电压；开关单元接收控制电压，并基于控制电压，在MOS管漏极的输出电压大于预设规格电压时断开；

分压采样模块向电视板卡MCU(微控制单元：Microcontroller Unit)输出实时采集到的过压保护电路输出端的采样电压；MCU接收采样电压，并在检测到采样电压小于预设电压值时关机。

具体而言，本实用新型通过二极管、过压保护电路以及欠压保护电路实现对供电输入范围的精确控制；通过二极管防反接，防止使用者将直流电源正负接反，导致板卡的损坏；通过过压保护电路实现过压保护，防止使用者接错电源，导致输入电压过高，对后端器件造成的损坏；通过欠压保护电路，防止蓄电池在使用过程中，电压降低，造成部分电路电流增大，对电路造成的损坏。

图2为本实用新型供电保护电路实施例1中过压保护电路的结构示意图；如图2所示，在一个具体的实施例中，本实用新型可以通过防反接，从而防止使用者电源正负接反，导致板卡损坏。可以采用二极管实现上述功能，因二极管的单向导电性，电源接反时，电流无法通过二极管反向流通，阻止电流流过，从而保护板卡；

本实用新型中二极管的选择原则包括：正向导通压降小、正向电流满足电路需求，反向击穿电压大于用到的电源电压，反向漏电流小。

图2为本实用新型供电保护电路实施例1中过压保护电路的结构示意图；如图2所示，在一个具体的实施例中，过压保护电路还包括第一稳压管(D1)；

第一稳压管的负极连接在运算放大器的输出端和电压输入端之间，正极接地。

在一个具体的实施例中，开关单元包括第一开关管和第二开关管；

第一开关管的基极连接基准稳压器的阴极，发射极连接基准稳压器的阳极，集电极连接第二开关管的栅极；第二开关管的漏极连接欠压保护电路，源极连接二极管负极。

具体而言，第一开关管和/或第二开关管可以为三极管、MOSFET(金氧半场效晶体管：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)或IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)。其中，在第一开关管为三极管时，其对应的端口可以称为基极、发射极和集电极；当第一开关管为MOS管时，其对应的端口可以称为栅极、源极和漏极；第二开关管的端口名称类似。

在一个具体的实施例中，第一开关管为开关三极管，第二开关管为开关MOS(metaloxide semiconductor)管；即过压保护电路包括基准稳压器(U1)、开关三极管(Q1)以及开关MOS管(Q2)；

开关三极管的基极连接基准稳压器的阴极，发射极连接基准稳压器的阳极，集电极连接开关MOS管的栅极；开关MOS管的漏极连接欠压保护电路，源极连接二极管的负极。

在一个具体的实施例中，基准稳压器可以为可调式基准稳压器TL431。

在一个具体的实施例中，开关三极管可以为NPN型三极管。

具体而言，本实用新型可以通过过压保护电路，防止使用者接错电源，导致输入电压过高，对后端器件造成损坏。

1.如图2所示，可以通过硬件电路实现过压保护电路，包括基准稳压器U1、稳压管D1、采样电阻分压R1/R2、三极管开关控制Q1、MOS管控制Q2以及运算放大器U2；

2.稳压管D1用于提供一个相对稳定的供电电压给到运算放大器；

3.其中基准稳压器431用于提供一个稳定的参考电压，基准稳压器431内建有2.5V参考电压，用于运算放大器的比较电压；

4.选择合适的采样电阻的分压比，当输入电压经采样电阻R1/R2分压后，产生的电压小于参考电压时，运放输出高电平，当产生的电压大于参考电压时，运放输出低电平；

5.运放的输出电压可控制三极管Q1的开关，当实际电压未超过设定规格时，三极管Q1导通，MOS管Q2处于导通状态，供电正常，当实际电压超过设定规格时，三极管Q1截止，MOS管Q2处于关断状态，使得供电断开，从而保护电路，输入电压过压保护点可根据实际需求来调整参数：

1)此处采样电阻R1/R2以需使用1％精度以内的电阻，减小因电阻误差造成的电压范围波动大的问题；

2)三极管需使用导通压降精度范围高的器件，以提高电压采样精度；

3)稳压管使用精度高的器件，以提高供电的稳定性，同时需要注意稳压管的功率；

4)MOS管需根据实际电路规格选择Vgs大于输入电压、Id大于电路工作电流且Rds(on)较小的器件。

图3为本实用新型供电保护电路实施例1中欠压保护电路的结构示意图。结合图1和图3所示，分压采样模块可以包括第二稳压管(D2)、第一分压采样电阻(R12)、第二分压采样电阻(R13)和电容(C3)；

第二稳压管的负极连接过压保护电路的输出端，正极连接第一分压采样电阻；第一分压采样电阻的一端连接过压保护电路的输出端，另一端连接第二分压采样电阻；第二分压采样电阻的一端连接第一分压采样电阻，另一端接地；MCU连接在第一分压采样电阻和第二分压采样电阻之间；电容的一端连接在第一分压采样电阻和第二分压采样电阻之间，另一端接地。

在一个具体的实施例中，MCU通过多位ADC接口连接在第一分压采样电阻和第二分压采样电阻之间。

具体而言，如图3所示，本实用新型中的欠压保护电路，防止蓄电池在使用过程中，电压降低，造成部分电路电流增大，对电路造成损坏

如附图3所示，电源输出后再次使用采样电阻分压，将采样电压输入到MCU，实时监控，当电压降低到设定的电压值时，MCU关机，此时板卡会处于不工作的状态，从而保护电路；

因板卡在使用过程中，负载会发生变化，特别是播放声音的时候，会造成输入电压波动，为避免此问题，MCU需在固定的时间内多次检测采样电压(如2S采样500次)，保证每次采样到的电压均低于设定值后再让MCU关机，以排除负载波动造成的电压暂时降低，避免误关机动作。

1)采样电阻使用精密电阻，精度越高越好；

2)MCU检测使用ADC接口，位数越多越好。

本实用新型供电保护电路，通过二极管、过压保护电路以及欠压保护电路实现对供电输入范围的精确控制；通过二极管防反接，防止使用者将直流电源正负接反，导致板卡的损坏；通过过压保护电路实现过压保护，防止使用者接错电源，导致输入电压过高，对后端器件造成的损坏；通过欠压保护电路，防止蓄电池在使用过程中，电压降低，造成部分电路电流增大，对电路造成的损坏。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种供电保护电路，其特征在于，包括二极管、过压保护电路和欠压保护电路；所述过压保护电路包括基准稳压器、运算放大器和开关单元；所述欠压保护电路包括依次连接的分压采样模块和电视板卡MCU；

所述二极管的正极连接电视板卡电源正极，负极连接所述运算放大器的反相输入端；所述运算放大器的同相输入端连接所述基准稳压器的参考端，输出端连接所述开关单元；所述开关单元的输出端连接所述欠压保护电路的分压采样模块；

所述基准稳压器向所述运算放大器输出参考电压；所述运算放大器接收所述参考电压，并基于所述参考电压向所述开关单元输出相应的控制电压；所述开关单元接收所述控制电压，并基于所述控制电压，在所述二极管的负极的输出电压大于预设规格电压时断开；

所述分压采样模块向电视板卡MCU输出实时采集到的所述过压保护电路输出端的采样电压；所述MCU接收所述采样电压，并在检测到所述采样电压小于预设电压值时关机。

2.根据权利要求1所述的供电保护电路，其特征在于，所述过压保护电路还包括第一稳压管；

所述第一稳压管的负极连接在所述运算放大器的输出端和电压输入端之间，正极接地。

3.根据权利要求1所述的电视供电电路，其特征在于，所述开关单元包括第一开关管和第二开关管；

所述第一开关管的基极连接所述基准稳压器的阴极，发射极连接所述基准稳压器的阳极，集电极连接所述第二开关管的栅极；所述第二开关管的漏极连接所述欠压保护电路，源极连接所述二极管的负极。

4.根据权利要求3所述的电视板卡供电保护电路，其特征在于，所述第一开关管为开关三极管。

5.根据权利要求4所述的电视板卡供电保护电路，其特征在于，所述开关三极管为NPN型三极管。

6.根据权利要求3所述的电视板卡供电保护电路，其特征在于，所述第二开关管为开关MOS管。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的供电保护电路，其特征在于，所述基准稳压器为可调式基准稳压器TL431。

8.根据权利要求7所述的供电保护电路，其特征在于，所述分压采样模块包括第二稳压管、第一分压采样电阻、第二分压采样电阻和电容；

所述第二稳压管的负极连接所述过压保护电路的输出端，正极连接所述第一分压采样电阻；所述第一分压采样电阻的一端连接所述过压保护电路的输出端，另一端连接所述第二分压采样电阻；所述第二分压采样电阻的一端连接所述第一分压采样电阻，另一端接地；所述MCU连接在所述第一分压采样电阻和所述第二分压采样电阻之间；所述电容的一端连接在所述第一分压采样电阻和所述第二分压采样电阻之间，另一端接地。

9.根据权利要求8所述的供电保护电路，其特征在于，所述MCU通过多位ADC接口连接在所述第一分压采样电阻和所述第二分压采样电阻之间。