CN211508593U - 过流过压的自锁保护电路及适配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开过流过压的自锁保护电路及适配器，包括过流监测单元、过压监测单元、输出开关单元和自锁保护单元；自锁保护单元的信号输入端连接外部的直流电源，输出开关单元的信号输出端连接自锁保护电路的供电输出端，输出开关单元的信号输入端连接自锁保护单元的信号输入端；过流监测单元的采样输入端用于采样外部的直流电源输出的电流信号以检测出过流信号；过压监测单元的采样输入端连接上自锁保护电路的供电输出端；自锁保护单元的反馈输入端同时连接过流监测单元的输出端和过压监测单元的输出端；输出开关单元的两个输入端分别连接自锁保护单元的两个输出端，自锁保护单元通过输出开关单元实现保护状态的自锁，避免出现打嗝抽电。

Description

过流过压的自锁保护电路及适配器

技术领域

本实用新型属于电路保护的技术领域，尤其涉及一种过流过压的自锁保护电路及适配器。

背景技术

由于各种复杂的用电环境，电子器件在充电过程中难免会碰到严酷的超过器件本身额定的工作条件，或是人为操作失误，而这种情况下可能瞬间就会对电子器件产生损害，人工无法在很短时间内对电子器件进行断电保护。如果电子器件在充电过程中出现问题，而没有保护电路工作，就会造成电子器件寿命安全性降低，或直接损坏烧毁，造成难以估计的损失。

在实际应用中，现有技术的过流保护电路在检测到采样电压信号高于保护点设定值时，过流保护电路产生保护信号分别输出给相关供电控制电路，供电控制电路立即响应迅速在短时间内切断电源供电，大电流立即消失，过流保护电路的保护信号也随即消失，这时，供电控制电路会在短时间内恢复电源供电，充电电流马上剧增，使得仍在充电的用电器设备反复承受“过流冲击-停止-过流冲击”这一打嗝抽电状态的冲击。

现有技术还会采用MCU去检测过流保护电路产生保护信号，但MCU有效检测到保护信号是需要一定的检测时间的，过流保护电路的保护信号消失后，MCU无法有效检测到保护信号，且采用MCU本身也加大设计成本。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型公开一种过流过压的自锁保护电路，一方面可以监控电压电流，另一方面能够自锁电路保护状态，防止打嗝抽电。具体技术方案如下：

一种过流过压的自锁保护电路，包括过流监测单元、过压监测单元、输出开关单元和自锁保护单元；自锁保护单元的信号输入端连接外部的直流电源，输出开关单元的信号输出端连接自锁保护电路的供电输出端，输出开关单元的信号输入端连接自锁保护单元的信号输入端，其中，自锁保护单元的信号输入端是所述自锁保护电路的电源输入端；过流监测单元的采样输入端用于采样外部的直流电源输出的电流信号以检测出过流信号，过压监测单元的采样输入端连接上自锁保护电路的供电输出端，用于采样外部的直流电源输出的电压信号以检测出过压信号；自锁保护单元的反馈输入端同时连接过流监测单元的输出端和过压监测单元的输出端，用于采集过流监测单元和/或过压监测单元输出的过流过压信号；输出开关单元的两个输入端分别连接自锁保护单元的两个输出端，用于控制自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间通路的通断；其中，自锁保护单元和输出开关单元还存在一个共地端；自锁保护单元用于在不受自锁保护单元的反馈输入端输入的过流过压状态信号的影响作用下，维持输出开关单元切断自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路的状态，以实现自锁保护电路保持自锁保护状态。

该技术方案利用过流监测单元、过压监测单元、输出开关单元和自锁保护单元形成自动反馈环路，通过自锁保护单元的反馈输入端采集的过流过压状态信号，自动控制自锁保护单元锁定输出开关单元的切断自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路的状态，从而不再受自锁保护电路的供电输出端的打嗝抽电的影响而出现反复充电停电的现象，同时也不需要将过流过压状态信号交由MCU处理来控制执行电路过流过压保护功能，简化电路结构，降低成本。

进一步地，所述自锁保护电路没有进入所述自锁保护状态的情况下，所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间存在通路。在该技术方案中，所述自锁保护电路在正常工作状态下可以支持直流电源的正常充电作业。

进一步地，所述自锁保护单元包括第一组分压电阻、第二组分压电阻、第三组分压电阻、第一切换PMOS管和第二切换PMOS管，还包括一个NPN自锁开关三极管或一个自锁开关NMOS管；第二切换PMOS管的源极和第二切换PMOS管的漏极分别为自锁保护单元的两个输出端，对应连接输出开关单元的两个输入端；第一组分压电阻和第二组分压电阻存在一公共端连接到所述自锁保护电路的电源输入端，第一切换PMOS管的源极和第二切换PMOS管的源极都连接到所述自锁保护电路的电源输入端；第一组分压电阻的分压节点连接第一切换PMOS管的栅极，第二组分压电阻的分压节点连接第二切换PMOS管的栅极，第三组分压电阻的分压节点连接NPN自锁开关三极管的基电极或自锁开关NMOS管的栅极；第一组分压电阻和第二组分压电阻通过NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管接地；第三组分压电阻通过第一切换PMOS管连接到所述自锁保护电路的电源输入端；NPN自锁开关三极管的基电极或自锁开关NMOS管的栅极连接所述自锁保护单元的反馈输入端；所述自锁保护单元用于在其反馈输入端采集到过流监测单元和/或过压监测单元输出的过流过压信号时，导通NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管，使得所述自锁保护单元输入的直流电源在第二组分压电阻的分压节点产生的偏置电压导通第二切换PMOS管，实现所述输出开关单元切断所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路；同时所述自锁保护单元输入的直流电源在第一组分压电阻的分压节点产生的偏置电压导通第一切换PMOS管，使得所述自锁保护单元输入的直流电源在第三组分压电阻的分压节点产生的偏置电压导通NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管，并让这个NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管在不受所述自锁保护单元的反馈输入端输入的过流过压状态信号的影响下维持导通状态，以实现所述自锁保护电路保持自锁保护状态；其中，所述自锁保护单元在其反馈输入端自始至终没有采集到过流监测单元和/或过压监测单元输出的过流过压信号时，关断NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管，让第二切换PMOS管和第一切换PMOS管都截止，进而使得所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间保持通路。

与现有技术相比，所述自锁保护单元在采集到过流过压状态信号后，利用输入的直流电源在一组分压电阻产生的偏置电压导通PMOS管，实现所述输出开关单元切断所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路，并利用输入的直流电源在另一组分压电阻产生的偏置电压维持N型开关管的导通，以锁定所述输出开关单元当前的切断通路的工作状态，从而利用分压电阻和各个开关管之间形成的导通逻辑关系，实现所述自锁保护电路保持自锁保护状态，同时及时检测到过压或过流的保护信号，从而实施保护，避免电源电路在过流过压问题未解决时反复出现过流冲击的问题。

进一步地，在所述自锁保护单元中，所述第一组分压电阻包括串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第二组分压电阻包括串联连接的第三电阻和第四电阻，所述第三组分压电阻包括第五电阻，所述第三组分压电阻还包括第六电阻和/或第十一电阻；第一电阻的一端连接所述自锁保护电路的电源输入端，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接所述NPN自锁开关三极管的集电极或所述自锁开关NMOS管的漏极，其中，第一电阻和第二电阻的连接节点为所述第一组分压电阻的分压节点，该连接节点连接第一切换PMOS管的栅极，第一切换PMOS管的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端；第三电阻的一端连接所述自锁保护电路的电源输入端，第三电阻的另一端连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接所述NPN自锁开关三极管的集电极或所述自锁开关NMOS管的漏极，其中，第三电阻和第四电阻的连接节点为所述第二组分压电阻的分压节点，该连接节点连接第二切换PMOS管的栅极，第二切换PMOS管的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端；第五电阻的一端连接第一切换PMOS管的漏极，第五电阻的另一端连接第六电阻的一端和/或第十一电阻的一端，第六电阻的另一端和/或第十一电阻的另一端接地，其中，第五电阻和第六电阻和/或第十一电阻的连接节点为所述第三组分压电阻的分压节点，该连接节点连接所述NPN自锁开关三极管的基电极或所述自锁开关NMOS管的栅极，所述NPN自锁开关三极管的射电极或所述自锁开关NMOS管的源极接地，所述自锁保护单元的反馈输入端是所述NPN自锁开关三极管的基电极或所述自锁开关NMOS管的栅极。

与现有技术相比，所述自锁保护单元利用简单的串联电阻分压结构、相应分压节点处连接的用于切换工作状态的PMOS管和用于启动锁定保护的N型开关管之间的连接结构，依次自动改变P型MOS管的导通状况和N型开关管的导通状况，然后基于串联电阻分压结构的分压节点处的偏置电压和所述输出开关单元的断路效果，维持P型MOS管导通和N型开关管导通，进而维持所述自锁保护电路的自锁保护状态，避免了传统的过流保护电路容易出现的对用电器件的反复电流冲击。

进一步地，所述输出开关单元包括供电开关PMOS管和第四组分压电阻，供电开关PMOS管的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端，供电开关PMOS管的漏极连接所述自锁保护电路的供电输出端；所述第一组分压电阻、所述第二组分压电阻和第四组分压电阻存在一公共端连接到所述自锁保护电路的电源输入端，第四组分压电阻和所述NPN自锁开关三极管的射极或自锁开关NMOS管的源极共地；所述第二切换PMOS管的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端，所述第二切换PMOS管的漏极连接第四组分压电阻的分压节点，第四组分压电阻的分压节点连接供电开关PMOS管的栅极；所述输出开关单元用于在所述第二切换PMOS管导通时，通过并联接入所述第二切换PMOS管来增大第四组分压电阻的分压节点产生的偏置电压，以截止所述供电开关PMOS管，进而切断所述输出开关单元切断所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路；所述输出开关单元用于在所述第二切换PMOS管截止时，仅让所述自锁保护单元输入的直流电源在第四组分压电阻的分压节点产生偏置电压，以导通所述供电开关PMOS管，进而形成所述输出开关单元连通所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路。

在本技术方案中，由于所述输出开关单元的供电开关PMOS管的漏源极连接于所述自锁保护电路的电源输入端和输出端之间，所以所述输出开关单元根据所述自锁保护单元内部的所述第二切换PMOS管的导通状况来反向改变自身的供电开关PMOS管的导通状况，实现输入的直流电源在分压电阻的分压节点处产生的偏置电压适应所述自锁保护单元当前检测到的过流过压状态，进而通过保持供电开关PMOS管截止来保持所述自锁保护电路自锁保护。

进一步地，在所述输出开关单元中，所述第四组分压电阻包括串联连接的第七电阻和第八电阻；第七电阻的一端同时连接所述自锁保护电路的电源输入端和所述第二切换PMOS管的源极，第七电阻的另一端连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端接地，其中，第七电阻和第八电阻的连接节点为所述第四组分压电阻的分压节点，该连接节点同时连接所述第二切换PMOS管的漏极和所述供电开关PMOS管的栅极，第七电阻的两端分别作为所述输出开关单元的两个输入端；其中，所述NPN自锁开关三极管的射电极或所述自锁开关NMOS管的源极和第八电阻的接地端的连接节点为所述自锁保护单元和所述输出开关单元所存在的共地端。

本技术方案将导通的所述第二切换PMOS管与一个连接所述自锁保护电路的电源输入端的分压电阻并联，以减小该分压电阻的分压值，让另一分压电阻承受更多的电压，增大所述第四组分压电阻的分压节点的偏置电压，进而截止所述第二切换PMOS管，实现所述输出开关单元切断所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路。

进一步地，所述过压监测单元包括第一二极管、第一运算放大器、第九电阻和第十电阻，第九电阻的一端连接所述供电开关PMOS管的漏极，第九电阻的另一端同时连接第十电阻的一端和第一运算放大器的正输入端，第十电阻的另一端接地，第一运算放大器的负输入端连接参考电压；第一运算放大器的输出端连接第一二极管的正极，第一二极管的负极连接所述自锁保护单元的反馈输入端，用于提高所述NPN自锁开关三极管或所述自锁开关NMOS管的导通门槛，且利用二极管单向导电性来防止所述过流监测单元的输出电流倒流；其中，第九电阻和第十电阻的连接节点，用于获取所述自锁保护电路的供电输出端的采样电压信号，并由第一运算放大器比较该采样电压信号与参考电压的大小，使得第一运算放大器的输出端输出反映过压状态的电压信号。

进一步地，所述过流监测单元包括第二二极管、第二运算放大器、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻，第二运算放大器的正输入端是所述过流监测单元的采样端，第十二电阻的一端连接第二运算放大器的正输入端，第十二电阻的另一端接地，用于采样获取所述自锁保护电路的供电输出端的电流信号，其中，所述过流监测单元的采样输入端是第二运算放大器的正输入端；第二运算放大器的负输入端连接第十四电阻的一端，第十四电阻的另一端接地；第十三电阻的一端连接第二运算放大器的负输入端，第十三电阻的另一端连接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端用于检测第十二电阻采样的电流信号是否过流；第二运算放大器的输出端连接第二二极管的正极，第二二极管的负极连接所述自锁保护单元的反馈输入端，用于提高所述NPN自锁开关三极管或所述自锁开关NMOS管的导通门槛，且利用二极管的单向导电性来防止所述过压监测单元的输出电流倒流。

进一步地，所述第一切换PMOS管、所述第二切换PMOS管和所述供电开关PMOS管都是增强型PMOS管。基于增强型PMOS管的导通阈值特性，采用增强型PMOS管的所述第一切换PMOS管、所述第二切换PMOS管和所述供电开关PMOS管在所述自锁保护电路中的源端供电结构能够保证所述输出开关单元和所述自锁保护单元的自锁保护工作状态的正常维持。

一种适配器，该适配器包括所述的自锁保护电路，所述自锁保护电路的供电输出端和所述自锁保护电路内部的过流监测单元的采样输入端之间接入用电器设备，用于给用电器设备充电，其中，该适配器的充电电源来自于所述自锁保护单元的信号输入端所输入的直流电源。该适配器同时监控充电电压电流，并在检测到过流过压信号后，立即进入自锁保护状态，防止出现打嗝抽电。

附图说明

图1 是本实用新型的一种实施例提供的一种过流过压的自锁保护电路的应用场景示意图。

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详细描述。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实用新型公开一种过流过压的自锁保护电路，包括过流监测单元、过压监测单元、输出开关单元和自锁保护单元，自锁保护单元的信号输入端连接外部的直流电源，输出开关单元的信号输出端连接自锁保护电路的供电输出端，其中，自锁保护单元的信号输入端是所述自锁保护电路的电源输入端，用于输入直流电源；过流监测单元的采样输入端用于采样外部的直流电源输出的电流信号，是通过采样输出给用电器设备、正在充电的设备使用的电流信号来检测出过流信号，当检测出过流信号时给自锁保护单元反馈信号；过压监测单元的采样输入端连接上自锁保护电路的供电输出端，用于采样外部的直流电源输出的电压信号以检测出过压信号，并能够反馈给自锁保护单元；自锁保护单元的反馈输入端同时连接过流监测单元的输出端和过压监测单元的输出端，用于采集过流监测单元和/或过压监测单元输出的过流过压状态信息，这些过流过压状态信息会触发自锁保护单元内部的电平状态发生改变并维持自锁状态下的电平；自锁保护单元和输出开关单元存在一个共地端，输出开关单元的两个输入端分别连接自锁保护单元的两个对应的输出端，用于控制自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间通路的通断，自锁保护单元进入自锁保护状态后，输出开关单元切断自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间通路，只有当所述自锁保护电路的电源输入端停止供电后，自锁保护电路才能恢复正常工作状态，因而，自锁保护单元用于在不受自锁保护单元的反馈输入端输入的过流过压状态信号的影响作用下，维持输出开关单元切断自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路的状态，以实现自锁保护电路保持自锁保护状态。 本实施例利用过流监测单元、过压监测单元、输出开关单元和自锁保护单元形成自动反馈环路，通过自锁保护单元的反馈输入端采集的过流过压状态信号，自动控制自锁保护单元锁定输出开关单元的切断自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路的状态，从而不再受自锁保护电路的供电输出端的打嗝抽电的影响而出现反复充电停电的现象，同时也不需要将过流过压状态信号交由MCU处理来控制执行电路过流过压保护功能，简化电路结构，降低成本。

需要注意的是，正常工作状态下，输出开关单元维持自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间通路，即所述自锁保护电路没有进入所述自锁保护状态的情况下，所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间存在通路。所述自锁保护电路在正常工作状态下可以支持直流电源的正常充电作业。

作为一种实施例，所述自锁保护单元包括第一组分压电阻、第二组分压电阻、第三组分压电阻、第一切换PMOS管和第二切换PMOS管，还包括一个NPN自锁开关三极管或一个自锁开关NMOS管；第二切换PMOS管的源极和第二切换PMOS管的漏极分别为自锁保护单元的两个输出端，对应连接输出开关单元的两个输入端，第二切换PMOS管的导通和截止会给输出开关单元内部的电平变化带来影响。第一组分压电阻和第二组分压电阻存在一公共端连接到所述自锁保护电路的电源输入端。第一切换PMOS管的源极和第二切换PMOS管的源极都连接到所述自锁保护电路的电源输入端，本实施例的第一切换PMOS管的源极和第二切换PMOS管都采用PMOS管；如果换为使用NMOS管，那么由于NMOS管的栅极作为开关控制端不能直接连接到所述自锁保护电路的电源输入端,以确保控制NMOS管的导通，所以只能选择PMOS管执行切换开关的功能，且设置为源端供电结构。第一组分压电阻的分压节点连接第一切换PMOS管的栅极，第二组分压电阻的分压节点连接第二切换PMOS管的栅极，第三组分压电阻的分压节点连接NPN自锁开关三极管的基电极或自锁开关NMOS管的栅极；第一组分压电阻和第二组分压电阻通过NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管接地，当NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管导通，进而导通第一切换PMOS管和第二切换PMOS管的情况下，所述自锁保护电路输入的电源电压分别分压到第一组分压电阻和第二组分压电阻上，让第一组分压电阻的分压节点产生第一偏置电压，同时让第二组分压电阻的分压节点产生第二偏置电压。第三组分压电阻通过第一切换PMOS管连接到所述自锁保护电路的电源输入端；NPN自锁开关三极管的基电极或自锁开关NMOS管的栅极连接所述自锁保护单元的反馈输入端；所述自锁保护单元用于在其反馈输入端采集到过流监测单元和/或过压监测单元输出的过流过压状态信号时，导通NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管，使得所述自锁保护单元输入的直流电源在第二组分压电阻的分压节点产生的偏置电压导通第二切换PMOS管，实现所述输出开关单元切断所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路；同时所述自锁保护单元输入的直流电源在第一组分压电阻的分压节点产生的偏置电压导通第一切换PMOS管，使得所述自锁保护单元输入的直流电源在第三组分压电阻的分压节点产生的偏置电压导通NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管，并让这个NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管在不受所述自锁保护单元的反馈输入端输入的过流过压状态信号的影响下维持导通状态，以实现所述自锁保护电路保持自锁保护状态。值得注意的是，所述自锁保护单元在其反馈输入端自始至终没有采集到过流监测单元和/或过压监测单元输出的过流过压状态信号时，关断NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管，让第二切换PMOS管和第一切换PMOS管都截止，进而使得所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间保持通路。与现有技术相比，所述自锁保护单元在采集到过流过压状态信号后，利用输入的直流电源在一组分压电阻产生的偏置电压导通PMOS管，实现所述输出开关单元切断所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路，并利用输入的直流电源在另一组分压电阻产生的偏置电压维持N型开关管的导通，以锁定所述输出开关单元当前的切断通路的工作状态，从而利用分压电阻和各个开关管之间形成的导通逻辑关系，实现所述自锁保护电路保持自锁保护状态，同时及时检测到过压或过流的保护信号，从而实施保护，避免电源电路在过流过压问题未解决时反复出现过流冲击的问题。

上述实施例中，第一组分压电阻、第二组分压电阻、第三组分压电阻可以是由若干个串联电阻组成，也可以是由若干个混联的电阻组成，但是它们均需要满足：存在分压节点。

作为一种实施例，如图1所示，在所述自锁保护单元中，所述第一组分压电阻包括串联连接的第一电阻R1和第二电阻R2，所述第二组分压电阻包括串联连接的第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三组分压电阻包括第五电阻R5，所述第三组分压电阻还包括第六电阻R6和/或第十一电阻R11（第十一电阻R11可有可无，本实施例中存在第十一电阻R11）；第一电阻R1的一端连接所述自锁保护电路的电源输入端VIN，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接所述NPN自锁开关三极管Q1的集电极，其中，第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点为所述第一组分压电阻的分压节点，该连接节点连接第一切换PMOS管MP1的栅极，第一切换PMOS管MP1的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端VIN；第三电阻R3的一端连接所述自锁保护电路的电源输入端VIN，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接所述NPN自锁开关三极管Q1的集电极，其中，第三电阻R3和第四电阻R4的连接节点为所述第二组分压电阻的分压节点，该连接节点连接第二切换PMOS管MP2的栅极，第二切换PMOS管MP2的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端VIN；第五电阻R5的一端连接第一切换PMOS管MP1的漏极，第五电阻R5的另一端连接第六电阻R6的一端和第十一电阻R11的一端，第六电阻R6的另一端和第十一电阻R11的另一端接地，其中，第五电阻R5、第六电阻R6和第十一电阻R11的连接节点均为所述第三组分压电阻的分压节点，该连接节点连接所述NPN自锁开关三极管Q1的基电极，所述NPN自锁开关三极管Q1的射电极接地，所述自锁保护单元的反馈输入端是所述NPN自锁开关三极管的基电极或所述自锁开关NMOS管的栅极。所述自锁保护单元利用简单的串联电阻分压结构、相应分压节点处连接的用于切换工作状态的PMOS管和用于启动锁定保护的N型开关管之间的连接结构，依次自动改变P型MOS管的导通状况和N型开关管的导通状况，然后基于串联电阻分压结构的分压节点处的偏置电压和所述输出开关单元的断路效果，维持P型MOS管导通和N型开关管导通，进而维持所述自锁保护电路的自锁保护状态，避免了传统的过流保护电路容易出现的对用电器件的反复电流冲击。

作为一种实施例，所述输出开关单元包括供电开关PMOS管和第四组分压电阻，供电开关PMOS管的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端，供电开关PMOS管的漏极连接所述自锁保护电路的供电输出端；所述第一组分压电阻、所述第二组分压电阻和第四组分压电阻存在一公共端连接到所述自锁保护电路的电源输入端，第四组分压电阻和所述NPN自锁开关三极管的射极或自锁开关NMOS管的源极共地；所述第二切换PMOS管的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端，所述第二切换PMOS管的漏极连接第四组分压电阻的分压节点，第四组分压电阻的分压节点连接供电开关PMOS管的栅极。在本实施例中，供电开关PMOS管的栅极电压不可能大于所述自锁保护电路的电源输入端的电压，因为所述自锁保护电路输入的电源电压最大，如果供电开关PMOS管换为使用NMOS管，那么由于NMOS管的栅极作为开关控制端不能直接连接到所述自锁保护电路的电源输入端,以确保控制NMOS管的导通，所以只能选择PMOS管执行切换开关的功能，且设置为源端供电结构。所述输出开关单元用于在所述第二切换PMOS管导通时，可能是所述自锁保护电路进入自锁保护状态后，通过并联接入所述第二切换PMOS管来增大第四组分压电阻的分压节点产生的偏置电压，以截止所述供电开关PMOS管，进而切断所述输出开关单元切断所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路；所述输出开关单元用于在所述第二切换PMOS管截止时，可能是正常供电充电状态下，仅让所述自锁保护单元输入的直流电源在第四组分压电阻的分压节点产生偏置电压，以导通所述供电开关PMOS管，进而形成所述输出开关单元连通所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路。在本实施例中，由于所述输出开关单元的供电开关PMOS管的漏源极连接于所述自锁保护电路的电源输入端和输出端之间，所以所述输出开关单元根据所述自锁保护单元内部的所述第二切换PMOS管的导通状况来反向改变自身的供电开关PMOS管的导通状况，实现输入的直流电源在分压电阻的分压节点处产生的偏置电压适应所述自锁保护单元当前检测到的过流过压状态，进而通过保持供电开关PMOS管截止来保持所述自锁保护电路自锁保护。

作为一种实施例，如图1所示，在所述输出开关单元中，所述第四组分压电阻包括串联连接的第七电阻R7和第八电阻R8；第七电阻R7的一端同时连接所述自锁保护电路的电源输入端VIN和所述第二切换PMOS管MP2的源极，第七电阻R7的另一端连接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端接地，其中，第七电阻R7和第八电阻R8的连接节点为所述第四组分压电阻的分压节点，该连接节点同时连接所述第二切换PMOS管MP2的漏极和所述供电开关PMOS管MP3的栅极，第七电阻R7的两端分别作为所述输出开关单元的两个输入端；其中，所述NPN自锁开关三极管Q1和第八电阻R8的接地端的连接节点为所述自锁保护单元和所述输出开关单元所存在的共地端。本实施例将导通的所述第二切换PMOS管MP2与一个连接所述自锁保护电路的电源输入端VIN的分压电阻R7并联，以减小第七电阻R7两端的分压值，让第八电阻R8承受更多的电压，第七电阻R7和第八电阻R8的连接节点处电压增大至接近VIN端的电压，进而截止所述第二切换PMOS管MP2，实现所述输出开关单元切断所述自锁保护电路的电源输入端VIN和供电输出端VOUT之间的通路。

基于前述实施例，所述自锁保护电路在各种状态下的信号走向原理为：正常工作状态下，所述NPN自锁开关三极管Q1没有导通，所述自锁保护单元没有引入直流电源进行分压，导致第一切换PMOS管MP1和第二切换PMOS管MP2工作在截止状态,而所述输出开关单元引入直流电源进行分压，导致所述供电开关PMOS管MP3因电阻R7和R8的分压而导通，从而给所述自锁保护电路的供电输出端VOUT输出电压；所述自锁保护单元在其反馈输入端采集到过流监测单元和/或过压监测单元输出的过流过压信号时，所述NPN自锁开关三极管Q1导通，进而引入直流电源让电阻R3和R4分压，在电阻R3和R4的分压节点上产生第二偏置电压足以导通第二切换PMOS管MP2，然后利用第二切换PMOS管MP2导通后形成的等效电阻和R7并联，再与R8分压，提升R7和R8的连接节点电压导致所述供电开关PMOS管MP3工作在截止状态，进而切断VIN端与VOUT端之间的通路；同时R1和R2分压，在R1和R2的分压节点上产生第一偏置电压，足以导通第一切换PMOS管MP1，进而引入直流电源让R5和R6分压形成它们的分压节点上的第三偏置电压，导通所述NPN自锁开关三极管Q1，进入保护状态，此时，无论所述自锁保护单元在其反馈输入端是否采集到过流过压信号，R5和R6分压节点保持产生的第三偏置电压，锁定所述NPN自锁开关三极管Q1的导通工作状态，形成自锁保护状态，除非所述自锁保护电路的电源输入端VIN停止供电才能恢复正常工作状态。

如图1所示，所述过压监测单元包括第一二极管D1、第一运算放大器U1、第九电阻R9和第十电阻R10，第九电阻R9的一端连接所述供电开关PMOS管MP3的漏极，第九电阻R9的另一端同时连接第十电阻R10的一端和第一运算放大器U1的正输入端+，第十电阻R10的另一端接地，第一运算放大器U1的负输入端-连接参考电压VREF；第一运算放大器U1的输出端连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接所述自锁保护单元的反馈输入端；其中，第九电阻R9和第十电阻R10的连接节点，用于获取所述自锁保护电路的供电输出端VOUT的采样电压信号，这个采样电压信号是供电输出端VOUT的分压值，再由第一运算放大器U1比较该采样电压信号与参考电压VREF的大小，使得第一运算放大器U1的输出端输出反映过压状态的电压信号。当该采样电压信号大于参考电压VREF时，第一运算放大器U1放大处理后输出过压信号，导通第一二极管D1，然后这个过压信号自动反馈到所述自锁保护单元，通过所述输出开关单元切断所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路。由于第一二极管D1存在导通电压，所述NPN自锁开关三极管Q1的射电极接地，所以第一运算放大器U1的输出电压需要高于所述NPN自锁开关三极管Q1的导通控制电压才能导通Q1，让所述自锁保护电路进入所述自锁保护状态，从而提高所述NPN自锁开关三极管或所述自锁开关NMOS管的导通门槛，以防止干扰信号误触发进入自锁保护状态，也实现稳定的采样检测效果；另一方面，第一二极管D1的负极也连接所述过流监测单元的输出端，基于第一二极管D1的单向导电性，第一二极管D1能够防止所述过流监测单元输出的电流信号倒流回所述过压监测单元，保证所述过流监测单元和所述过压监测单元相互独立运行。

如图1所示，所述过流监测单元包括第二二极管D2、第二运算放大器U2、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第十四电阻R14，第二运算放大器U2的正输入端+是所述过流监测单元的采样端，第十二电阻R12的一端连接第二运算放大器U2的正输入端+，第十二电阻R12的另一端接地，用于采样获取所述自锁保护电路的供电输出端VOUT的电流信号，这个电流信号状况由第十二电阻R12上的采样端sample的电压来反映，并再由第二运算放大器U2放大运算处理，其中，所述过流监测单元的采样输入端是第二运算放大器U2的正输入端+；第二运算放大器U2的负输入端-连接第十四电阻R14的一端，第十四电阻R14的另一端接地；第十三电阻R13的一端连接第二运算放大器U2的负输入端-，第十三电阻R13的另一端连接第二运算放大器U2的输出端，形成一个减法器，第二运算放大器U2的输出端输出第二运算放大器U2的正负端相减结果，由于第二运算放大器U2的负输入端通过电阻接地，所以按照减法运算器的运算公式可知第二运算放大器U2的输出电压与所述过流监测单元的采样输入电压成正比，可用于检测第十二电阻R12采样的电流信号是否出现过流；第二运算放大器U2的输出端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极连接所述自锁保护单元的反馈输入端，第二二极管D2的负极也连接所述过压监测单元的第一二极管D1的负极。当检测第十二电阻R12采样的电流信号出现过流时，第二运算放大器U2的输出端电压，导通第二二极管D2，同时过流信号自动反馈到所述自锁保护单元，通过所述输出开关单元切断所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间的通路。由于第二二极管D2存在导通电压，所述NPN自锁开关三极管Q1的射电极接地，所以第二运算放大器U2的输出电压需要高于所述NPN自锁开关三极管Q1的导通阈值电压一个二极管正向导通电压才能导通Q1，让所述自锁保护电路进入所述自锁保护状态，从而提高所述NPN自锁开关三极管或所述自锁开关NMOS管的导通门槛，以防止干扰信号误触发进入自锁保护状态，也实现稳定的采样检测效果；另一方面，基于第二二极管D2的单向导电性，第二二极管D2能够防止所述过压监测单元输出的电流信号倒流回所述过流监测单元，保证所述过流监测单元和所述过压监测单元相互独立运行。

值得注意的是，所述第一切换PMOS管、所述第二切换PMOS管和所述供电开关PMOS管都是增强型PMOS管。基于增强型PMOS管的导通阈值特性，采用增强型PMOS管的所述第一切换PMOS管、所述第二切换PMOS管和所述供电开关PMOS管在所述自锁保护电路中形成源端供电结构，具体地在所述自锁保护电路中，所述第一切换PMOS管、所述第二切换PMOS管和所述供电开关PMOS管的源极都连接到所述自锁保护电路的电源输入端，以直接接收外部输入的直流电源，使得其源极都大于其栅极，形成源端供电结构，能够保证所述输出开关单元和所述自锁保护单元的自锁保护工作状态的正常维持，其中这些PMOS管的阈值电压小于0V才能导通，这正符合增强型PMOS管的导通阈值特性，而耗尽型PMOS管的阈值电压是大于0V，这不适用于在源端供电结构条件下去导通前述的PMOS管。所以，采用增强型PMOS管的所述第一切换PMOS管、所述第二切换PMOS管和所述供电开关PMOS管在所述自锁保护电路中的源端供电结构，能够正常导通和截止，从而保证所述输出开关单元和所述自锁保护单元的自锁保护工作状态的正常维持。

本实用新型还提供一种适配器，该适配器包括所述的自锁保护电路，所述自锁保护电路的供电输出端和所述自锁保护电路内部的过流监测单元的采样输入端之间接入用电器设备，用于给用电器设备供电，其中，该适配器的供电电源来自于所述自锁保护单元的信号输入端所输入的直流电源。该适配器同时监控充电电压电流，并在检测到过流过压信号后，立即进入自锁保护状态，防止出现打嗝抽电。

最后应当说明的是：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；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种过流过压的自锁保护电路，其特征在于，包括过流监测单元、过压监测单元、输出开关单元和自锁保护单元；

自锁保护单元的信号输入端连接外部的直流电源，输出开关单元的信号输出端连接自锁保护电路的供电输出端，输出开关单元的信号输入端连接自锁保护单元的信号输入端，其中，自锁保护单元的信号输入端是所述自锁保护电路的电源输入端；

过压监测单元的采样输入端连接上自锁保护电路的供电输出端；自锁保护单元的反馈输入端同时连接过流监测单元的输出端和过压监测单元的输出端；

输出开关单元的两个输入端分别连接自锁保护单元的两个对应的输出端，自锁保护单元和输出开关单元还存在一个共地端。

2.根据权利要求1所述自锁保护电路，其特征在于，所述自锁保护电路没有进入所述自锁保护状态的情况下，所述自锁保护电路的电源输入端和供电输出端之间存在通路。

3.根据权利要求1或2所述自锁保护电路，其特征在于，所述自锁保护单元包括第一组分压电阻、第二组分压电阻、第三组分压电阻、第一切换PMOS管和第二切换PMOS管，还包括一个NPN自锁开关三极管或一个自锁开关NMOS管；

第二切换PMOS管的源极和第二切换PMOS管的漏极分别为自锁保护单元的两个输出端，对应连接输出开关单元的两个输入端；

第一组分压电阻和第二组分压电阻存在一公共端连接到所述自锁保护电路的电源输入端，第一切换PMOS管的源极和第二切换PMOS管的源极都连接到所述自锁保护电路的电源输入端；第一组分压电阻的分压节点连接第一切换PMOS管的栅极，第二组分压电阻的分压节点连接第二切换PMOS管的栅极，第三组分压电阻的分压节点连接NPN自锁开关三极管的基电极或自锁开关NMOS管的栅极；第一组分压电阻和第二组分压电阻通过NPN自锁开关三极管或自锁开关NMOS管接地；第三组分压电阻通过第一切换PMOS管连接到所述自锁保护电路的电源输入端；NPN自锁开关三极管的基电极或自锁开关NMOS管的栅极连接所述自锁保护单元的反馈输入端。

4.根据权利要求3所述自锁保护电路，其特征在于，在所述自锁保护单元中，所述第一组分压电阻包括串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第二组分压电阻包括串联连接的第三电阻和第四电阻，所述第三组分压电阻包括第五电阻，所述第三组分压电阻还包括第六电阻和/或第十一电阻；

第一电阻的一端连接所述自锁保护电路的电源输入端，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接所述NPN自锁开关三极管的集电极或所述自锁开关NMOS管的漏极，其中，第一电阻和第二电阻的连接节点为所述第一组分压电阻的分压节点，该连接节点连接第一切换PMOS管的栅极，第一切换PMOS管的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端；

第三电阻的一端连接所述自锁保护电路的电源输入端，第三电阻的另一端连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接所述NPN自锁开关三极管的集电极或所述自锁开关NMOS管的漏极，其中，第三电阻和第四电阻的连接节点为所述第二组分压电阻的分压节点，该连接节点连接第二切换PMOS管的栅极，第二切换PMOS管的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端；

第五电阻的一端连接第一切换PMOS管的漏极，第五电阻的另一端连接第六电阻的一端和/或第十一电阻的一端，第六电阻的另一端和/或第十一电阻的另一端接地，其中，第五电阻和第六电阻和/或第十一电阻的连接节点为所述第三组分压电阻的分压节点，该连接节点连接所述NPN自锁开关三极管的基电极或所述自锁开关NMOS管的栅极，所述NPN自锁开关三极管的射电极或所述自锁开关NMOS管的源极接地，所述自锁保护单元的反馈输入端是所述NPN自锁开关三极管的基电极或所述自锁开关NMOS管的栅极。

5.根据权利要求4所述自锁保护电路，其特征在于，所述输出开关单元包括供电开关PMOS管和第四组分压电阻，供电开关PMOS管的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端，供电开关PMOS管的漏极连接所述自锁保护电路的供电输出端；

所述第一组分压电阻、所述第二组分压电阻和第四组分压电阻存在一公共端连接到所述自锁保护电路的电源输入端，第四组分压电阻和所述NPN自锁开关三极管的射极或自锁开关NMOS管的源极共地；

所述第二切换PMOS管的源极连接所述自锁保护电路的电源输入端，所述第二切换PMOS管的漏极连接第四组分压电阻的分压节点，第四组分压电阻的分压节点连接供电开关PMOS管的栅极。

6.根据权利要求5所述自锁保护电路，其特征在于，在所述输出开关单元中，所述第四组分压电阻包括串联连接的第七电阻和第八电阻；

第七电阻的一端同时连接所述自锁保护电路的电源输入端和所述第二切换PMOS管的源极，第七电阻的另一端连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端接地，其中，第七电阻和第八电阻的连接节点为所述第四组分压电阻的分压节点，该连接节点同时连接所述第二切换PMOS管的漏极和所述供电开关PMOS管的栅极，第七电阻的两端分别作为所述输出开关单元的两个输入端；

其中，所述NPN自锁开关三极管的射电极或所述自锁开关NMOS管的源极和第八电阻的接地端的连接节点为所述自锁保护单元和所述输出开关单元所存在的共地端。

7.根据权利要求6所述自锁保护电路，其特征在于，所述过压监测单元包括第一指示二极管、第一运算放大器、第九电阻和第十电阻，第九电阻的一端连接所述供电开关PMOS管的漏极，第九电阻的另一端同时连接第十电阻的一端和第一运算放大器的正输入端，第十电阻的另一端接地，第一运算放大器的负输入端连接参考电压；第一运算放大器的输出端连接第一指示二极管的正极，第一指示二极管的负极连接所述自锁保护单元的反馈输入端。

8.根据权利要求6所述自锁保护电路，其特征在于，所述过流监测单元包括第二指示二极管、第二运算放大器、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻，第二运算放大器的正输入端是所述过流监测单元的采样端，第十二电阻的一端连接第二运算放大器的正输入端，第十二电阻的另一端接地，其中，所述过流监测单元的采样输入端是第二运算放大器的正输入端；第二运算放大器的负输入端连接第十四电阻的一端，第十四电阻的另一端接地；第十三电阻的一端连接第二运算放大器的负输入端，第十三电阻的另一端连接第二运算放大器的输出端；第二运算放大器的输出端连接第二指示二极管的正极，第二指示二极管的负极连接所述自锁保护单元的反馈输入端。

9.根据权利要求6所述自锁保护电路，其特征在于，所述第一切换PMOS管、所述第二切换PMOS管和所述供电开关PMOS管都是增强型PMOS管。

10.一种适配器，其特征在于，该适配器包括权利要求1至9任一项所述的自锁保护电路，所述自锁保护电路的供电输出端和所述自锁保护电路内部的过流监测单元的采样输入端之间接入用电器设备，用于给用电器设备供电，其中，该适配器的供电电源来自于所述自锁保护单元的信号输入端所输入的直流电源。

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