CN210608522U - 一种具有短路保护功能的电源开关系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有短路保护功能的电源开关系统。本实用新型与传统保险丝或保险开关保护电路的方式相比，本实用新型引入短路检查模块实时检测功率管输入输出模块，一旦发生短路，则通过MCU控制模块输出低电位信号，关闭PMOS管驱动模块中的三极管，进而切断功率管输入输出模块供电，响应速度快，有效的保护了其他器件的损坏。

Description

一种具有短路保护功能的电源开关系统

技术领域

本实用新型涉及一种具有短路保护功能的电源开关系统，属于电源开关领域。

背景技术

随着人们对产品智能化需求的提高，远程识别控制、指纹识别控制、声音识别控制等一些高端技术被成功应用到我们日常生活当中，目前如家用控智能开关、新能源车指纹或远程开锁、公共场锁声控灯具等已经得到广泛的应用。

然而，各式各样的智能开关与智能开锁的使用，会存在一定的安全隐患，如开关或开锁的输出端短路等。使用者在不知情的情况下操作会发生短路事故，如果短路没有及时被停止就会烧坏器件，严重时会有明火从而引发火灾。

目前使用的智能电源开关或开锁中，正常使用的大多是保险丝或保险开关，在瞬时遇到短路的情况下保护不了开关，且影响下次的正常使用，有的保险开关使用时间过长，发生短路时已经失去了保护作用

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供了一种具有短路保护功能的电源开关系统，该电路能够在电源短路时，及时控制PMOS管关闭，有效的保护自身器件的安全，也大大降低了因短路引起的火灾事件。

一种具有短路保护功能的电源开关系统，包括RF接收模块、MCU控制模块和功率管输入输出模块；还包括PMOS管驱动模块和短路检查模块；其中，

所述RF接收模块用于在接收到信号后，发送控制指令给MCU控制模块；

所述MCU控制模块用于对RF接收模块发送的控制指令进行判断，若为开通指令，则输出高电位信号至PMOS管驱动模块；若为关闭指令，则输出低电位信号至PMOS管驱动模块；还用于在接收到短路检测模块发送的短路指令OCP后，发送低电位信号至PMOS管驱动模块；

所述PMOS管驱动模块用于在接收到MCU控制模块给出的高电位信号后，输出驱动电压至功率管输入输出模块的PMOS管，以驱动PMOS管快速开通输出电源电压；在接收到低电位信号后，输出驱动关闭电压至功率管输入输出模块的PMOS管，以驱动PMOS管快速关闭电源电压；

所述短路检查模块用于实时检测功率管输入输出模块，一旦功率管输出短路，则发送短路指令至MCU控制模块；

所述功率管输入输出模块中包含PMOS管，所述PMOS管在接收到驱动电压时被打开，输出电源电压，在收到驱动关闭电压时关闭，停止电源电压输出。

较佳地，所述短路检查模块包括三极管Q4、三极管Q6、二极管D3、电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R8和电阻R9，其连接关系为：

三极管Q6的集电极连接二极管D3的负极，二极管D3的正极接电源VCC；三极管Q6的基极经电阻R4、电阻R1接电源VCC；三极管Q6的发射极经电阻R8接三极管Q4的基极，三极管Q4的基极经电阻R9接地；三极管Q4的发射极接地；三极管Q4的集电极经电阻R5接5V电压，三极管Q4的集电极输出短路指令OCP至MCU控制模块。

较佳地，所述PMOS管驱动模块包括电容C1、电解电容C2、稳压二极管D2、三极管Q3、三极管Q5、三极管Q7、电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电阻R13；

三极管Q5的集电极经电阻R11接地，三极管Q5集电极连接电解电容C2的负极，电解电容C2的正极接入PMOS管源极；电容C1与电解电容C2并联；稳压二极管D2的正极与电容C2的负极连接，稳压二极管D2的负极与电解电容C2的正极连接；三极管Q5的基极连接三极管Q7的集电极、三极管Q3的基极，三极管Q5的发射极与三极管Q3的发射极连接；三极管Q7的发射极经电阻R12接地，三极管Q7的基极经电阻R10、电阻R13接地，MCU控制模块输出的电平信号INPUT端口接入在电阻R10与电阻R13之间；三极管Q3的发射极还经电阻R6与功率管输入输出模块中的PMOS管Q2的栅极连接、经电阻R7与功率管输入输出模块中的PMOS管Q1的栅极连接；三极管Q3的集电极与稳压二极管D2负极连接；三极管Q3的基极经电阻R3与稳压二极管D2负极连接。

较佳地，所述功率管输入输出模块的电路包括PMOS管Q1、PMOS管Q2、二极管D1和电阻R2；具体连接关系为：

PMOS管Q2的栅极经PMOS管驱动模块中的电阻R6与三极管Q5的发射极连接，PMOS管Q2的源极、PMOS管Q1的源极经电阻R3与PMOS管驱动模块中的三极管Q3的基极连接；PMOS管Q2的漏极、PMOS管Q1的漏极连接二极管D1的正极；二极管D1的负极经电阻R2接功率管输入输出模块的输出端；PMOS管Q2的栅极经电阻R6接PMOS管驱动模块中三极管Q3发射极；PMOS管Q1的栅极经电阻R7接PMOS管驱动模块中三极管Q3发射极。

有益效果：

与传统保险丝或保险开关保护电路的方式相比，本实用新型引入短路检查模块实时检测功率管输入输出模块，一旦发生短路，则通过MCU控制模块输出低电位信号，关闭PMOS管驱动模块中的三极管，进而切断功率管输入输出模块供电，响应速度快，有效的保护了其他器件的损坏。

附图说明

图1为本实用新型涉系统框图。

图2为本实用新型涉电路图。

具体实施方式

下面结合附图并举两个实施例，对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，为本实用新型涉系统框图，包括RF接收模块、MCU控制模块、PMOS管驱动模块、功率管输入输出模块和短路检查模块；其中，

所述RF接收模块用于在接收到信号后，发送控制指令给MCU控制模块；

所述MCU控制模块用于对RF接收模块发送的控制指令进行判断，若为开通指令，则输出高电位信号至PMOS管驱动模块；若为关闭指令，则输出低电位信号至PMOS管驱动模块；还用于在接收到短路检测模块发送的短路指令OCP后，发送低电位信号至PMOS管驱动模块；

所述PMOS管驱动模块用于在接收到MCU控制模块给出的高电位信号后，输出驱动电压至功率管输入输出模块的PMOS管，以驱动PMOS管快速开通输出电源电压；在接收到低电位信号后，输出驱动关闭电压至功率管输入输出模块的PMOS管，以驱动PMOS管快速关闭电源电压；

所述短路检查模块用于实时检测功率管输入输出模块，一旦功率管输出短路，则发送短路指令至MCU控制模块；

所述功率管输入输出模块中包含PMOS管，所述PMOS管在接收到驱动电压时被打开，输出电源电压，在收到驱动关闭电压时关闭，停止电源电压输出。

RF接收模块预先接收到外部指令时，将指令输入到MCU控制模块进行判断，符合功率MOS管开通指令时，MCU控制模块将高电平信号发送到PMOS管驱动模块，当PMOS管驱动模块被打开后，控制功率管输入输出模块中的开关PMOS管完全打开。若功率管输入输出模块输出端遇到短路的情况，PMOS管输出的一瞬间，主线路上面的检流电阻瞬时获得电压，短路检查模块检测到后，将会及时控制MCU控制模块输出低电位信号，关闭PMOS管驱动模块中的三极管，进而切断功率管输入输出模块供电，整个动作时间50us，这样既保护了功率PMOS管，也防止短路引起其他器件的损坏。

其具体连接如图2所示：

所述短路检查模块包括三极管Q4、三极管Q6、二极管D3、电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R8和电阻R9；所述PMOS管驱动模块包括电容C1、电容C2、稳压二极管D2、三极管Q3、三极管Q5、三极管Q7电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电阻R13；所述功率管输入输出模块的电路包括PMOS管Q1、PMOS管Q2、二极管D1和电阻R2；具体连接关系为：

三极管Q6的集电极连接二极管D3的负极，二极管D3的正极接电源VCC；三极管Q6的基极经电阻R4、电阻R1接电源VCC；三极管Q6的发射极经电阻R8接三极管Q4的基极，三极管Q4的基极经电阻R9接地；三极管Q4的发射极接地；三极管Q4的集电极经电阻R5接5伏电压，三极管Q4的集电极输出断路指令OCP至MCU控制模块。

三极管Q5的集电极经电阻R11接地，三极管Q5集电极连接电解电容C2的负极，电解电容C2的正极接入短路检查模块中的电阻R4和电阻R1之间；电容C1与电解电容C2并联；稳压二极管D2的正极与电容C2的负极连接，稳压二极管D2的负极与电解电容C2的正极连接；三极管Q5的基极连接三极管Q7的集电极、三极管Q3的基极，三极管Q5的发射极与三极管Q3的发射极连接；三极管Q7的发射极经电阻R12接地，三极管Q7的基极经电阻R10、电阻R13接地，MCU控制模块输出的电平信号INPUT端口接入在电阻R10与电阻R13之间；三极管Q3的发射极还经电阻R6与功率管输入输出模块中的PMOS管Q2的栅极连接、经电阻R7与功率管输入输出模块中的PMOS管Q1的栅极连接；三极管Q3的集电极与稳压二极管D2负极连接；三极管Q3的基极经电阻R3与稳压二极管D2负极连接。

PMOS管Q2的栅极经PMOS管驱动模块中的电阻R6与三极管Q5的发射极连接，PMOS管Q2的源极、PMOS管Q1的源极经电阻R3与PMOS管驱动模块中的三极管Q3的基极连接；PMOS管Q2的漏极、PMOS管Q1的漏极连接二极管D1的正极；二极管D1的负极经电阻R2接功率管输入输出模块的输出端；PMOS管Q2的栅极经电阻R6接PMOS管驱动模块中三极管Q3发射极；PMOS管Q1的栅极经电阻R7接PMOS管驱动模块中三极管Q3发射极。

其中，R12为负反馈作用，稳定Q7工作点，R10是对Q7基极限流作用，R13为Q7BE极偏置电阻，作用是防止Q7误动作及快速关闭Q7的作用，R6、R7对Q1、Q2栅极进行限流，R3是Q3与Q5两个三极管基极偏置电阻，起到对Q3与Q5的两个管子基极限流作用，C2、C1、D2、R11为Q1与Q2GS极建立开通电压。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。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 (4)

1.一种具有短路保护功能的电源开关系统，包括RF接收模块、MCU控制模块和功率管输入输出模块；其特征在于，还包括PMOS管驱动模块和短路检查模块；其中，

所述RF接收模块用于在接收到信号后，发送控制指令给MCU控制模块；

所述MCU控制模块用于对RF接收模块发送的控制指令进行判断，若为开通指令，则输出高电位信号至PMOS管驱动模块；若为关闭指令，则输出低电位信号至PMOS管驱动模块；还用于在接收到短路检测模块发送的短路指令OCP后，发送低电位信号至PMOS管驱动模块；

所述PMOS管驱动模块用于在接收到MCU控制模块给出的高电位信号后，输出驱动电压至功率管输入输出模块的PMOS管，以驱动PMOS管快速开通输出电源电压；在接收到低电位信号后，输出驱动关闭电压至功率管输入输出模块的PMOS管，以驱动PMOS管快速关闭电源电压；

所述短路检查模块用于实时检测功率管输入输出模块，一旦功率管输出短路，则发送短路指令至MCU控制模块；

所述功率管输入输出模块中包含PMOS管，所述PMOS管在接收到驱动电压时被打开，输出电源电压，在收到驱动关闭电压时关闭，停止电源电压输出。

2.如权利要求1所述的电源开关系统，其特征在于，所述短路检查模块包括三极管Q4、三极管Q6、二极管D3、电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R8和电阻R9，其连接关系为：

三极管Q6的集电极连接二极管D3的负极，二极管D3的正极接电源VCC；三极管Q6的基极经电阻R4、电阻R1接电源VCC；三极管Q6的发射极经电阻R8接三极管Q4的基极，三极管Q4的基极经电阻R9接地；三极管Q4的发射极接地；三极管Q4的集电极经电阻R5接5V电压，三极管Q4的集电极输出短路指令OCP至MCU控制模块。

3.如权利要求2所述的电源开关系统，其特征在于，所述PMOS管驱动模块包括电容C1、电解电容C2、稳压二极管D2、三极管Q3、三极管Q5、三极管Q7、电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电阻R13；

三极管Q5的集电极经电阻R11接地，三极管Q5集电极连接电解电容C2的负极，电解电容C2的正极接入PMOS管源极；电容C1与电解电容C2并联；稳压二极管D2的正极与电容C2的负极连接，稳压二极管D2的负极与电解电容C2的正极连接；三极管Q5的基极连接三极管Q7的集电极、三极管Q3的基极，三极管Q5的发射极与三极管Q3的发射极连接；三极管Q7的发射极经电阻R12接地，三极管Q7的基极经电阻R10、电阻R13接地，MCU控制模块输出的电平信号INPUT端口接入在电阻R10与电阻R13之间；三极管Q3的发射极还经电阻R6与功率管输入输出模块中的PMOS管Q2的栅极连接、经电阻R7与功率管输入输出模块中的PMOS管Q1的栅极连接；三极管Q3的集电极与稳压二极管D2负极连接；三极管Q3的基极经电阻R3与稳压二极管D2负极连接。

4.如权利要求3所述的电源开关系统，其特征在于，所述功率管输入输出模块的电路包括PMOS管Q1、PMOS管Q2、二极管D1和电阻R2；具体连接关系为：

PMOS管Q2的栅极经PMOS管驱动模块中的电阻R6与三极管Q5的发射极连接，PMOS管Q2的源极、PMOS管Q1的源极经电阻R3与PMOS管驱动模块中的三极管Q3的基极连接；PMOS管Q2的漏极、PMOS管Q1的漏极连接二极管D1的正极；二极管D1的负极经电阻R2接功率管输入输出模块的输出端；PMOS管Q2的栅极经电阻R6接PMOS管驱动模块中三极管Q3发射极；PMOS管Q1的栅极经电阻R7接PMOS管驱动模块中三极管Q3发射极。

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