CN207459712U - 一种对外供电的保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种对外供电的保护电路，包括：MOS管，MOS管的源极连接至电源，MOS管的栅极连接至控制电路，MOS管的漏极连接至外部电路；第一电阻，第一电阻连接在MOS管的漏极和外部电路之间；反馈电路，反馈电路的一端连接在MOS管的漏极和第一电阻之间，反馈电路的另一端连接至MOS管的栅极；当与控制电路相连接的微处理器通过控制电路控制MOS管导通后，若第一电阻两端的电压大于第一预设值，反馈电路导通，进而使MOS管截止，停止对外部电路供电。保护了整个对外供电电路，并且由于本保护电路仅采用分离元器件所以能够大大降低成本，同时能够避免采用软件反馈信号保护的不及时而导致器件存在损坏的风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种对外供电的保护电路。
背景技术
汽车与人的日常出行息息相关，所以对汽车具有较高的安全性的要求，汽车上的点火电源(IGN)、Start(启动电源)、ACC(Adaptive Cruise Control，自适应巡航控制)等都需要给外部模块供电，在给外部模块供电时需要确保过流短路等故障发生时电子元器件不被损坏。相关技术中，ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)在对外部模块的供电时，一般都采用高端驱动带保护芯片的方式进行输出供电，进而达到汽车上高端驱动输出负载过流或短路的保护功能，但是这种方案具有较高的成本。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本实用新型的一个方面在于提出了一种对外供电的保护电路。
有鉴于此，根据本实用新型的一个方面，提出了一种对外供电的保护电路，包括：MOS管，MOS管的源极连接至电源，MOS管的栅极连接至控制电路，MOS管的漏极连接至外部电路；第一电阻，第一电阻连接在MOS管的漏极和外部电路之间；反馈电路，反馈电路的一端连接在MOS管的漏极和第一电阻之间，反馈电路的另一端连接至MOS管的栅极；当与控制电路相连接的微处理器通过控制电路控制MOS管导通后，若第一电阻两端的电压大于第一预设值，反馈电路导通，进而使MOS管截止，停止对外部电路供电。
本实用新型提供的对外供电的保护电路，MOS管分别与电源、控制电路、外部电路相连接，控制电路还与处理器相连接，在MOS管与外部电路之间连接有第一电阻，MOS管的漏极和第一电阻之间连接至反馈电路的一端，MOS管的栅极连接至反馈电路的另一端。系统上电后电源接通，处理器输出高电平，通过控制电路调节电压使MOS管栅极电压小于MOS管源极电压，且MOS管栅极电压与MOS管源极电压的压差绝对值大于MOS管的开启电压，以驱动MOS管导通，此时通过MOS管正常向外部电路供电。当外部电路出现过载或者短地的情况时电流增大，则第一电阻两端的电压增大，当该电压增大到第一预设值后使反馈电路导通，进而使MOS管截止，此时无对外输出从而保护了整个对外供电电路，并且由于本保护电路仅采用分离元器件所以能够大大降低成本，同时能够避免采用软件反馈信号保护的不及时而导致器件存在损坏的风险。其中，第一预设值是指在经过分压电阻分压后能够保证第二三极管Q2导通的电压阈值。
需要说明的是MOS管为P型管，且相对于正常P型MOS管本实用新型的中的MOS管的源极和漏极互换。
根据本实用新型的上述对外供电的保护电路，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，优选地，还包括：第二电阻，第二电阻的一端连接在电源和MOS管的源极之间，第二电阻的另一端连接至MOS管的栅极；当停止对外部电路供电后，若第一电阻两端的电压小于或等于第一预设值，则反馈电路关断使第二电阻两端的电压增大，当第二电阻两端的电压大于第二预设值MOS管导通，对外部电路供电。
在上述任一技术方案中，优选地，控制电路包括第一三极管、第三电阻、第四电阻；第一三极管的基极连接至第三电阻的一端，第一三极管的集电极连接至第四电阻的一端；第三电阻的另一端连接至微处理器，第四电阻的另一端连接至MOS管的栅极。
在上述任一技术方案中，优选地，第一三极管的发射极接地。
在上述任一技术方案中，优选地，控制电路还包括：第五电阻，第五电阻的一端连接在第三电阻和第一三极管的基极之间，第五电阻的另一端接地。
在上述任一技术方案中，优选地，反馈电路包括第二三极管、第三三极管、第六电阻、第七电阻；第六电阻的一端连接在第一电阻和MOS管的漏极之间；第二三极管的基极连接至第六电阻的另一端，第二三极管的集电极连接至第七电阻的一端；第三三极管的基极连接至第七电阻的另一端，第三三极管的集电极连接至MOS管的栅极，第三三极管的发射极连接至电源；其中，当MOS管导通后，若第一电阻两端的电压大于第一预设值，第二三极管、第三三极管依次导通，进而使MOS管截止，停止对外部电路供电；当停止对外部电路供电后，若第一电阻两端的电压小于或等于第一预设值，则第二三极管、第三三极管依次关断使第二电阻两端的电压增大，当第二电阻两端的电压大于第二预设值MOS管导通，对外部电路供电。
在上述任一技术方案中，优选地，反馈电路还包括：第八电阻，第八电阻的一端连接至第二三极管的发射极，第八电阻的另一端连接在第一电阻和外部电路之间。
在上述任一技术方案中，优选地，反馈电路还包括：第九电阻，第九电阻的一端连接至第二三极管的基极，第九电阻的另一端接地。
在上述任一技术方案中，优选地，反馈电路还包括：第十电阻，第十电阻连接在第三三极管的基极和电源之间。
在上述任一技术方案中，优选地，还包括：二极管，二极管连接在电源和MOS管的源极之间。
本实用新型提供的对外供电的保护电路，系统上电后电源接通，处理器输出通过控制电路驱动MOS管导通，向外部电路供电。当外部电路出现过载或者短地的情况时第一电阻两端的电压增大，当该电压增大到第一预设值后使第二三极管、第三三极管依次导通，使得一端连接在电源和MOS管的源极之间，另一端连接至MOS管栅极的第二电阻两端的电压相等，进而使MOS管截止，此时无对外输出从而保护了整个对外供电电路，并且由于本保护电路仅采用分离元器件所以能够大大降低成本，同时能够避免采用软件反馈信号保护的不及时而导致器件存在损坏的风险。当过载或者短地的情况移除时，第十电阻连接的电源与第九电阻接地端经过第一电阻形成通路，第一电阻两端恢复电压，则第二三极管、第三三极管依次关断，因此第二电阻两端的电压增大，在大于第二预设值后使MOS管导通，对外部电路供电，使供电电路实现过载或者短地故障移除后的自动开启。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本实用新型的一个实施例的对外供电的保护电路的结构示意图；
图2示出了本实用新型的另一个实施例的对外供电的保护电路的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
本实用新型一方面的实施例，提出一种对外供电的保护电路，图1示出了本实用新型的一个实施例的对外供电的保护电路的结构示意图。其中，该对外供电的保护电路包括：
MOS管U1，MOS管U1的源极连接至电源VB，MOS管U1的栅极连接至控制电路的一端，MOS管U1的漏极连接至外部电路；第一电阻R1，第一电阻R1连接在MOS管U1的漏极和外部电路之间；反馈电路，反馈电路的一端连接在MOS管U1的漏极和第一电阻R1之间，反馈电路的另一端连接至MOS管U1的栅极；控制电路的另一端连接至微处理器。
当电源VB接通后，由微处理器通过控制电路控制MOS管U1导通开始对外部电路供电。当外部电路出现过载或者短地的情况时，第一电阻R1两端的电压大于第一预设值，反馈电路导通，进而使MOS管U1截止，停止对外部电路供电。需要说明的是MOS管U1为P型管，且相对于正常P型MOS管本实用新型的中的MOS管U1的源极和漏极互换。
图2示出了本实用新型的另一个实施例的对外供电的保护电路的结构示意图。其中，该对外供电的保护电路包括：
MOS管U1，MOS管U1的源极连接至电源VB，MOS管U1的栅极连接至控制电路，MOS管U1的漏极连接至外部电路。其中，控制电路包括第一三极管Q1、第三电阻R3、第四电阻R4；第一三极管Q1的基极连接至第三电阻R3的一端，第一三极管Q1的集电极连接至第四电阻R4的一端，第一三极管Q1的发射极接地；第三电阻R3的另一端连接至微处理器，第四电阻R4的另一端连接至MOS管U1的栅极。
控制电路还包括：第五电阻R5，第五电阻R5的一端连接在第三电阻R3和第一三极管Q1的基极之间，第五电阻R5的另一端接地。
该对外供电的保护电路还包括：
第一电阻R1，第一电阻R1连接在MOS管U1的漏极和外部电路之间。
第二电阻R2，第二电阻R2的一端连接在电源VB和MOS管U1的源极之间，第二电阻R2的另一端连接至MOS管U1的栅极。
二极管D，二极管D连接在电源VB和MOS管U1的源极之间。
反馈电路，反馈电路的一端连接在MOS管U1的漏极和第一电阻R1之间，反馈电路的另一端连接至MOS管U1的栅极。
其中，反馈电路包括第二三极管Q2、第三三极管Q3、第六电阻R6、第七电阻R7；第六电阻R6的一端连接在第一电阻R1和MOS管U1的漏极之间；第二三极管Q2的基极连接至第六电阻R6的另一端，第二三极管Q2的集电极连接至第七电阻R7的一端；第三三极管Q3的基极连接至第七电阻R7的另一端，第三三极管Q3的集电极连接至MOS管U1的栅极，第三三极管Q3的发射极连接至电源VB。
反馈电路还包括：第八电阻R8，第八电阻R8的一端连接至第二三极管Q2的发射极，第八电阻R8的另一端连接在第一电阻R1和外部电路之间；第九电阻R9，第九电阻R9的一端连接至第二三极管Q2的基极，第九电阻R9的另一端接地；第十电阻R10，第十电阻R10连接在第三三极管Q3的基极和电源VB之间。
本实用新型提供的对外供电的保护电路的工作原理为：系统上电后电源VB接通，微处理器输出高电平，使控制电路的第一三极管Q1导通，进而通过控制电路调节电压使MOS管U1栅极电压小于MOS管U1源极电压，且MOS管U1栅极电压与MOS管U1源极电压的压差绝对值大于MOS管U1的开启电压，以驱动MOS管U1导通，此时通过MOS管U1正常向外部电路供电。
其中，二极管D起到隔离反向电避免器件损坏的作用，控制电路的第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5均起到分压、限流的作用。
当外部电路出现过载或者短地的情况时，电流增大使第一电阻R1两端的电压增大，当该电压增大到第一预设值再分别经过第六电阻R6、第八电阻R8和第九电阻R9进行分压后，使得第二三极管Q2的基极电压大于第二三极管Q2的发射极电压，又由于第二三极管Q2的集电极经过分压电阻第七电阻R7和第十电阻R10与电源VB连接，则第二三极管Q2的集电极电压大于第二三极管Q2的基极电压大于第二三极管Q2的发射极电压，使得第二三极管Q2导通。其中，第一电阻R1的阻值从几欧姆到几十欧姆，第一预设值是能够保证第二三极管Q2导通的电压阈值，有分压电阻第六电阻R6、第八电阻R8和第九电阻R9决定。
由于第二三极管Q2导通，进而第三三极管Q3的发射极电压大于第三三极管Q3的基极电压大于第三三极管Q3的集电极电压，使得第三三极管Q3导通。由于第三三极管Q3的发射极连接电源VB则使得第二电阻R2两端的电压值相等，即MOS管U1的栅极和MOS管U1的源极的电压相等则使MOS管U1截止，此时无对外输出从而保护了整个对外供电电路，并且由于本保护电路仅采用分离元器件所以能够大大降低成本，同时能够避免采用软件反馈信号保护的不及时而导致器件存在损坏的风险。
当过载或者短地的情况移除时，第十电阻连接的电源与第九电阻接地端经过第一电阻形成通路，第一电阻R1两端恢复电压，使得第二三极管Q2、第三三极管Q3依次关断，则第二电阻R2两端的电压增大，在大于第二预设值后使MOS管导通，第二预设值通常为0.7V(MOS管U1源极与MOS管U1栅极的电压差大于0.7V时MOS管U1导通)对外部电路供电，使供电电路实现过载或者短地故障移除后的自动开启。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种对外供电的保护电路，其特征在于，包括：
MOS管，所述MOS管的源极连接至电源，所述MOS管的栅极连接至控制电路，所述MOS管的漏极连接至外部电路；
第一电阻，所述第一电阻连接在所述MOS管的漏极和所述外部电路之间；
反馈电路，所述反馈电路的一端连接在所述MOS管的漏极和所述第一电阻之间，所述反馈电路的另一端连接至所述MOS管的栅极；
当与所述控制电路相连接的微处理器通过所述控制电路控制所述MOS管导通后，若所述第一电阻两端的电压大于第一预设值，所述反馈电路导通，进而使所述MOS管截止，停止对所述外部电路供电。
2.根据权利要求1所述的对外供电的保护电路，其特征在于，还包括：
第二电阻，所述第二电阻的一端连接在所述电源和所述MOS管的源极之间，所述第二电阻的另一端连接至所述MOS管的栅极；
当停止对所述外部电路供电后，若所述第一电阻两端的电压小于或等于所述第一预设值，则所述反馈电路关断使所述第二电阻两端的电压增大，当所述第二电阻两端的电压大于第二预设值所述MOS管导通，对所述外部电路供电。
3.根据权利要求1所述的对外供电的保护电路，其特征在于，所述控制电路包括第一三极管、第三电阻、第四电阻；
所述第一三极管的基极连接至所述第三电阻的一端，所述第一三极管的集电极连接至所述第四电阻的一端；
所述第三电阻的另一端连接至所述微处理器，所述第四电阻的另一端连接至所述MOS管的栅极。
4.根据权利要求3所述的对外供电的保护电路，其特征在于，所述第一三极管的发射极接地。
5.根据权利要求3所述的对外供电的保护电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
第五电阻，所述第五电阻的一端连接在所述第三电阻和所述第一三极管的基极之间，所述第五电阻的另一端接地。
6.根据权利要求2所述的对外供电的保护电路，其特征在于，所述反馈电路包括第二三极管、第三三极管、第六电阻、第七电阻；
所述第六电阻的一端连接在所述第一电阻和所述MOS管的漏极之间；
所述第二三极管的基极连接至所述第六电阻的另一端，所述第二三极管的集电极连接至所述第七电阻的一端；
所述第三三极管的基极连接至所述第七电阻的另一端，所述第三三极管的集电极连接至所述MOS管的栅极，所述第三三极管的发射极连接至所述电源；
其中，当所述MOS管导通后，若所述第一电阻两端的电压大于第一预设值，所述第二三极管、所述第三三极管依次导通，进而使所述MOS管截止，停止对所述外部电路供电；当停止对所述外部电路供电后，若所述第一电阻两端的电压小于或等于所述第一预设值，则所述第二三极管、所述第三三极管依次关断使所述第二电阻两端的电压增大，当所述第二电阻两端的电压大于第二预设值所述MOS管导通，对所述外部电路供电。
7.根据权利要求6所述的对外供电的保护电路，其特征在于，所述反馈电路还包括：
第八电阻，所述第八电阻的一端连接至所述第二三极管的发射极，所述第八电阻的另一端连接在所述第一电阻和所述外部电路之间。
8.根据权利要求6所述的对外供电的保护电路，其特征在于，所述反馈电路还包括：
第九电阻，所述第九电阻的一端连接至所述第二三极管的基极，所述第九电阻的另一端接地。
9.根据权利要求6所述的对外供电的保护电路，其特征在于，所述反馈电路还包括：
第十电阻，所述第十电阻连接在所述第三三极管的基极和所述电源之间。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的对外供电的保护电路，其特征在于，还包括：
二极管，所述二极管连接在所述电源和所述MOS管的源极之间。
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