CN210270805U - 一种电源保护模块及计算机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电源保护模块及计算机，计算机包括一电路板，所述电路板上设置有ATX电源接口和电源保护模块；所述电源保护模块连接所述ATX电源接口或适配器；所述电源保护模块判断ATX电源接口或适配器输出的输入电压大于阈值电压时，延迟预设时间后断开输入电压的输出；输入电压小于阈值电压时，延迟预设时间后导通输入电压的输出。通过延迟预设时间后再通断配器电压的输出，即可降低浪涌电流，避免开关过快导致过冲，保护后端电路零件。

Description

一种电源保护模块及计算机

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电源保护模块及计算机。

背景技术

计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。计算机的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革，计算机已遍及一般学校、企事业单位，进入寻常百姓家，成为信息社会中必不可少的工具。

笔记本电脑以其携带方便的优点，成为生活、办公最常用的一种计算机。笔记本电脑中的电源设计方案直接影响其工作的稳定性和安全性。但是，现有技术中，在电源设计中，有的并无保护方案，不能降低浪涌电流导致安全隐患大，可靠性、稳定性较差；有的需要额外使用结构比较复杂的IC过压保护电路，零件个数多，BOM(物料清单，Bill ofMaterials)成本高，PCB尺寸比较大，应用范围窄，通用性差，导致产品成本高无市场竞争优势。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种电源保护模块及计算机，以解决现有电源设计不能降低浪涌电流导致安全隐患大的问题。

本实用新型实施例提供一种电源保护模块，连接ATX电源接口或适配器，其包括输入电路、检测电路、延迟电路和隔离电路；所述输入电路分别连接所述检测电路、所述隔离电路和所述ATX电源接口或适配器；

所述延迟电路分别连接所述检测电路和所述隔离电路；

所述输入电路对ATX电源接口或适配器输出的输入电压滤波后输出，检测电路判断所述输入电压是否大于阈值电压并输出对应压值的稳压电压，所述延迟电路对所述稳压电压分压、延时后输出对应电平的保护信号，隔离电路根据对应电平的保护信号控制输入电压的输出状态。

可选地，所述的电源保护模块中，所述输入电路包括第一电容、适配器接口和保险丝；

所述适配器接口的AD+脚连接第一电容的一端、保险丝的一端和ATX电源接口的输出脚；保险丝的另一端连接检测电路和隔离电路，适配器接口的AD-1脚、AD-2脚、SHLD1脚、SHLD2脚、SHLD3脚和第一电容的另一端均接地。

可选地，所述的电源保护模块中，所述检测电路包括第一电阻、第二电阻和稳压二极管；

所述第一电阻的一端连接保险丝的另一端，第一电阻的一端连接第二电阻的一端和稳压二极管的参考极，稳压二极管的负极连接延迟电路，第二电阻的另一端和稳压二极管的正极均接地。

可选地，所述的电源保护模块中，所述稳压二极管的型号为TL431，第一电阻的阻值为20KΩ，第二电阻的阻值为4.12KΩ。

可选地，所述的电源保护模块中，所述延迟电路130包括第一MOS管、第二电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

所述第三电阻的一端连接第五电阻的一端和稳压二极管的负极，第五电阻的另一端连接隔离电路；第三电阻的另一端连接第四电阻的一端、第二电容的一端和第一MOS管的栅极；第一MOS管的漏极通过第六电阻连接隔离电路；第四电阻的另一端、第二电容的另一端和第一MOS管的源极均接地。

可选地，所述的电源保护模块中，所述隔离电路140包括第二MOS管和第三电容；

所述第二MOS管的栅极通过第六电阻连接第一MOS管的漏极，第二MOS管的源极连接保险丝的另一端和第五电阻的另一端，第二MOS管的漏极连接第三电容的一端和直流电压端，第三电容的另一端接地。

可选地，所述的电源保护模块中，所述隔离电路还包括第四电容、第五电容和第七电阻；

所述第四电容的一端连接第二MOS管的栅极和第七电阻的一端，第四电容的另一端连接第五电容的一端、保险丝的另一端和第七电阻的另一端，第五电容的一端连接第二MOS管的源极，第五电容的另一端接地。

本实用新型实施例第二方面提供了一种计算机，包括一电路板，所述电路板上设置有ATX电源接口，其中，所述电路板上还设置所述的电源保护模块，所述电源保护模块连接ATX电源接口或适配器；

所述电源保护模块判断ATX电源接口或适配器输出的输入电压大于阈值电压时，延迟预设时间后断开输入电压的输出；输入电压小于阈值电压时，延迟预设时间后导通输入电压的输出。

本实用新型实施例提供的技术方案中，计算机包括一电路板，所述电路板上设置有ATX电源接口和电源保护模块；所述源保护模块连接所述ATX电源接口或适配器；所述电源保护模块判断ATX电源接口或适配器输出的输入电压大于阈值电压时，延迟预设时间后断开输入电压的输出；输入电压小于阈值电压时，延迟预设时间后导通输入电压的输出。通过延迟预设时间后再通断配器电压的输出，即可降低浪涌电流，避免开关过快导致过冲，保护后端电路零件。

附图说明

图1为本实用新型实施例中电源保护模块的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的计算机包括一电路板(即主板)，所述电路板上设置有电源保护模块10和ATX电源接口20(一个4Pin接口连接器)；所述电源保护模块10通过ATX电源接口20连接ATX电源，所述电源保护模块10还可直接连接适配器。所述计算机可为基于X86平台Intel笔记本。ATX电源为现有笔记本上常用的电源模块。所述电源保护模块10判断输入电压(由ATX电源输出或适配器输出，连接适配器时由适配器输出，无适配器时ATX电源输出)大于阈值电压时，延迟预设时间后断开输入电压的输出；输入电压小于阈值电压时，延迟预设时间后导通输入电压的输出。

本实施例中，所述电源保护模块10包括输入电路110、检测电路120、延迟电路130和隔离电路140；所述输入电路110分别连接所述检测电路120、所述隔离电路140和所述ATX电源接口20或适配器，所述延迟电路130分别连接所述检测电路120和所述隔离电路140。所述输入电路110对ATX电源接口20或适配器输出的输入电压滤波后输出。检测电路120判断所述输入电压是否大于阈值电压并输出对应压值的稳压电压。所述延迟电路130对所述稳压电压分压、延时后输出对应电平的保护信号。隔离电路140根据对应电平的保护信号控制输入电压的输出状态。

请继续参阅图1，所述输入电路110包括第一电容C1、适配器接口J和保险丝F1；所述适配器接口J的AD+脚连接第一电容C1的一端、保险丝F1的一端和ATX电源接口20的输出脚(即图1中的第3脚(12V1脚)和第4脚(12V2脚)，输出输入电压+VDC_IN)；保险丝F1的另一端连接检测电路120和隔离电路140，适配器接口J的AD-1脚、AD-2脚、SHLD1脚、SHLD2脚、SHLD3脚和第一电容C1的另一端均接地；适配器接口J外接适配器。

其中，所述适配器接口J为2Pin(引脚)的接口连接器。第一电容C1的容值为10uF(规格为X5R 25V)，保险丝F采用型号为FUSE1206的贴片保险丝。ATX电源接口20输出的输入电压(电流为8A)通过第一电容C1滤波后输出。保险丝F在电流过高时烧断进行保护。在具体实施时，为了确保输入电压的稳定性，还可设置两个电容(规格与第一电容相同，一个容值为1uF，一个为10uF)与第一电容C1并联，增强滤波去噪效果。

所述检测电路120包括第一电阻R1、第二电阻R2和稳压二极管TL；所述第一电阻R1的一端连接保险丝F的另一端，第一电阻R1的一端连接第二电阻R2的一端和稳压二极管TL的参考极，稳压二极管TL的负极连接延迟电路130，第二电阻R2的另一端和稳压二极管TL的正极均接地。

其中，所述稳压二极管TL的型号为TL431，其管内部具有保护功能、采用温度补偿技术。第一电阻R1的阻值为20KΩ，第二电阻R2的阻值为4.12KΩ，通过第一电阻R1与第二电阻R2的分压即可侦测输入的输入电压，当输入电压高于期望值，则分压压值大于阈值电压(2.5V)，此时稳压二极管TL输出稳压电压1.9V给检测电路120。当分压电压小于阈值电压2.5V时，输出的稳压电压的电压值等于稳压二极管TL的负极上的电压。

所述延迟电路130包括第一MOS管Q1、第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；所述第三电阻R3的一端连接第五电阻R5的一端和稳压二极管TL的负极，第五电阻R5的另一端连接隔离电路140；第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端、第二电容C2的一端和第一MOS管Q1的栅极；第一MOS管Q1的漏极通过第六电阻R6连接隔离电路140；第四电阻R4的另一端、第二电容C2的另一端和第一MOS管Q1的源极均接地。

其中，所述第三电阻R3和第四电阻R4的阻值均为15KΩ，第一MOS管Q1为NMOS管(l2n7002lt1g)。1.9V的稳压电压通过第三电阻R3和第四电阻R4分压后，第一MOS管Q1的栅极电压只有0.9V，第一MOS管Q1截止，漏极呈高阻抗状态，输出高电平的保护信号。通过第三电阻R3与第二电容C2能延时高电平的保护信号的输出。当分压电压小于阈值电压2.5V时(即输入电压正常)，此时的稳压电压即是稳压二极管TL的负极上的电压，被第五电阻R5上拉为高电平，该高电平通过第三电阻R3与第二电容C2延时后控制第一MOS管Q1导通，第一MOS管Q1的漏极接地，输出低电平的保护信号。第五电阻R5(20KΩ)在分压电压小于阈值电压2.5V时，将稳压电压的电压值上拉为输入电压。第六电阻R6的阻值为100KΩ，在Q1导通后，大阻值可以减少电源漏电流。

所述隔离电路140包括第二MOS管Q2和第三电容C3；所述第二MOS管Q2的栅极通过第六电阻R6连接第一MOS管Q1的漏极，第二MOS管Q2的源极连接保险丝的另一端和第五电阻R5的另一端，第二MOS管Q2的漏极连接第三电容C3的一端和直流电压端(输出直流电压+VDC)，第三电容C3的另一端接地。

其中，第二MOS管Q2采用型号为MDS3652URH的PMOS管。当保护信号为高电平时，第二MOS管Q2截止断开，即可切掉适配器接口与后端的连接，达到过压保护功能。当保护信号为低电平时，第二MOS管Q2导通，即可将配器接口与后端的连接，正常供电。同时通过第三电阻R3与第二电容C2的延时，即可避免第二MOS管Q2开关过快导致过冲，浪涌的问题，起到安全保护作用。

在具体实施时，所述隔离电路140还包括第四电容C4、第五电容C5和第七电阻R7；所述第四电容C4的一端连接第二MOS管Q2的栅极和第七电阻R7的一端，第四电容C4的另一端连接第五电容C5的一端、保险丝F1的另一端和第七电阻R7的另一端，第五电容C5的一端连接第二MOS管Q2的源极，第五电容C5的另一端接地。通过第四电容C4高频滤波，第四电容C4和第七电阻R7能减低第二MOS管Q2的开关速度，降低电压过冲，对第二MOS管Q2起到延时通断的作用。

综上所述，本实用新型提供的电源保护模块及计算机，通过稳压二极管来侦测输入电压并判断是否过压，输出对应电平的保护信号来切断或保持输入电压的输出，以保护后端主板电路零件；通过第三电阻R3与第二电容C2延时第二MOS管的开闭时间，降低浪涌电流，即可避免第二MOS管开关过快导致过冲的问题，保护后端电路零件。电源保护模块采用的电子器件成本低，且电路结构简单，使用的电子器件个数较少，既能做到安全保护(过压，延时，防浪涌)，又能降低BOM成本(比现有的IC过压保护电路相比降低20％)，减小PCB尺寸，合理有效的降低PCBA的成本，还能支持笔记本电脑使用的安规标准，满足新平台的电源设计要求，符合设计初衷。

低成本的电源方案能给客户带来更多的选择，使用性更强，也使性能发挥到最合理的使用，具有极强的市场竞争优势，同时方便客户的使用，运用广泛(其他需要过压保护的设备也适用)。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电源保护模块，连接ATX电源接口或适配器，其特征在于，包括输入电路、检测电路、延迟电路和隔离电路；所述输入电路分别连接所述检测电路、所述隔离电路和所述ATX电源接口或适配器；

所述延迟电路分别连接所述检测电路和所述隔离电路；

所述输入电路对ATX电源接口或适配器输出的输入电压滤波后输出，检测电路判断所述输入电压是否大于阈值电压并输出对应压值的稳压电压，所述延迟电路对所述稳压电压分压、延时后输出对应电平的保护信号，隔离电路根据对应电平的保护信号控制输入电压的输出状态。

2.根据权利要求1所述的电源保护模块，其特征在于，所述输入电路包括第一电容、适配器接口和保险丝；

所述适配器接口的AD+脚连接第一电容的一端、保险丝的一端和ATX电源接口的输出脚；保险丝的另一端连接检测电路和隔离电路，适配器接口的AD-1脚、AD-2脚、SHLD1脚、SHLD2脚、SHLD3脚和第一电容的另一端均接地。

3.根据权利要求2所述的电源保护模块，其特征在于，所述检测电路包括第一电阻、第二电阻和稳压二极管；

所述第一电阻的一端连接保险丝的另一端，第一电阻的一端连接第二电阻的一端和稳压二极管的参考极，稳压二极管的负极连接延迟电路，第二电阻的另一端和稳压二极管的正极均接地。

4.根据权利要求3所述的电源保护模块，其特征在于，所述稳压二极管的型号为TL431，第一电阻的阻值为20KΩ，第二电阻的阻值为4.12KΩ。

5.根据权利要求3所述的电源保护模块，其特征在于，所述延迟电路130包括第一MOS管、第二电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

所述第三电阻的一端连接第五电阻的一端和稳压二极管的负极，第五电阻的另一端连接隔离电路；第三电阻的另一端连接第四电阻的一端、第二电容的一端和第一MOS管的栅极；第一MOS管的漏极通过第六电阻连接隔离电路；第四电阻的另一端、第二电容的另一端和第一MOS管的源极均接地。

6.根据权利要求5所述的电源保护模块，其特征在于，所述隔离电路140包括第二MOS管和第三电容；

所述第二MOS管的栅极通过第六电阻连接第一MOS管的漏极，第二MOS管的源极连接保险丝的另一端和第五电阻的另一端，第二MOS管的漏极连接第三电容的一端和直流电压端，第三电容的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的电源保护模块，其特征在于，所述隔离电路还包括第四电容、第五电容和第七电阻；

所述第四电容的一端连接第二MOS管的栅极和第七电阻的一端，第四电容的另一端连接第五电容的一端、保险丝的另一端和第七电阻的另一端，第五电容的一端连接第二MOS管的源极，第五电容的另一端接地。

8.一种计算机，包括一电路板，所述电路板上设置有ATX电源接口，其特征在于，还设置如权利要求1-7任一项所述的电源保护模块；所述电源保护模块连接所述ATX电源接口或适配器；

所述电源保护模块判断ATX电源接口或适配器输出的输入电压大于阈值电压时，延迟预设时间后断开输入电压的输出；输入电压小于阈值电压时，延迟预设时间后导通输入电压的输出。

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