CN211880078U - 短路保护电路、电源适配器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种短路保护电路、电源适配器和电子设备，短路保护电路包括电源电压输入端、第一上拉模块、第二上拉模块、第一开关模块、第二开关模块以及与负载相连的电压输出端；第一上拉模块为第一开关模块提供第一偏置电压；第一开关模块在第一偏置电压小于或者等于第一开关阈值电压时截止，并在第一偏置电压大于所述第一开关阈值电压时导通；第二上拉模块为第二开关模块提供第二偏置电压；第二开关模块在第二偏置电压大于第二开关阈值电压时截止，并在第二偏置电压小于或等于第二开关阈值电压时导通。本实用新型电路结构简单、实用性强，电源损耗小且响应速度较快。

Description

短路保护电路、电源适配器和电子设备

技术领域

本实用新型涉及电路领域，特别涉及一种短路保护电路、电源适配器和电子设备。

背景技术

多电子产品都是利用电池或者电源适配器进行供电，为避免电子产品内部电路发生短路故障导致电池或者电源适配器损坏，就需要在电源适配器的输出端或者电子产品电源输入端加一种短路保护电路。

目前常用的方法是在电源线上串接保险丝，但每次应用都需要根据实际电路再经过复杂的计算才能选出合适的保险丝且保险丝易损坏。对此，现有技术公开了一种基于MOS管、电压比较器等分立器件的短路保护电路，参照图3，短路保护电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、NMOS管Q3、NMOS管Q7、NMOS管Q8，PMOS管Q4、PMOS管Q5、PMOS管Q6，但这种电路比较复杂，使用的器件较多，成本偏高，电源损耗较大。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种短路保护电路，旨在解决现有短路保护电路较复杂、所用元器件较多导致成本高和实用性不高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种短路保护电路，所述的短路保护电包括电源电压输入端、第一上拉模块、第二上拉模块、第一开关模块、第二开关模块以及与负载相连的电压输出端；所述的第一开关模块和所述第二开关模块包括输入端、输出端和受控端，

所述第一上拉模块的输入端、所述第二上拉模块的输入端、所述第二开关模块的输入端分别和所述电源电压输入端连接，所述第一上拉模块的输出端、所述第一开关模块的受控端分别和所述电压输出端连接，所述第二上拉模块的输出端、所述第二开关模块的受控端分别和所述第一开关模块的输入端连接，所述第二开关模块的输出端与所述电压输出端连接，所述第一开关模块的输出端接地；

所述第一上拉模块与所述负载的等效阻抗根据所述电源电压输入端接入的输入电压以及所述电压输出端的输出电压为所述第一开关模块提供第一偏置电压；

所述第一开关模块，用于在所述第一偏置电压小于第一开关阈值电压时截止；用于在所述第一偏置电压大于或者等于所述第一开关阈值电压时导通；

所述第二上拉模块，用于根据所述电源电压输入端接入的输入电压以及所述第一偏置电压为所述第二开关模块提供第二偏置电压；

所述第二开关模块，用于所述第二偏置电压大于第二开关阈值电压时截止；并在所述第一偏置电压小于或等于第二开关阈值电压时导通。

可选地，所述第一上拉模块包括第一上拉电阻；所述第一上拉电阻的第一端为所述第一上拉模块的输入端，所述第一上拉电阻的第二端为所述第一上拉模块的输出端。

可选地，所述第二上拉模块包括第二上拉电阻；所述第二上拉电阻的第一端为所述第二上拉模块的输入端，所述第二上拉电阻的第二端为所述第二上拉模块的输出端。

可选地，所述第一开关模块包括第一MOS管；所述第一MOS管的栅极为所述第一开关模块的受控端，所述第一MOS管的源极为所述第一开关模块的输出端，所述第一MOS管的漏极为所述第一开关模块的输入端。

可选地，所述第二开关模块包括第二MOS管；所述第二MOS管的栅极为所述第二开关模块的受控端，所述第二MOS管的源极为所述第二开关模块的输入端，所述第二MOS管的漏极为所述第二开关模块的输出端。

可选地，所述第一开关模块为三极管、继电器以及可控硅中的任意一种。

可选地，所述第二开关模块为三极管、继电器以及可控硅中的任意一种。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种电源适配器，包括如上所述短路保护电路，所述短路保护电路与所述电源适配器的输出端连接。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种电子设备，包括如上所述短路保护电路及电源适配器。

本实用新型技术方案通过采用一种短路保护电路，所述的短路保护电路包括电源电压输入端、第一上拉模块、第二上拉模块、第一开关模块、第二开关模块以及与负载相连的电压输出端。所述第一上拉模块的输入端、所述第二上拉模块的输入端、所述第二开关模块的输入端分别和所述电源电压输入端连接，所述第一上拉模块的输出端、所述第一开关模块的受控端分别和所述电压输出端连接，所述第二上拉模块的输出端、所述第二开关模块的受控端分别和所述第一开关模块的输入端连接，所述第二开关模块的输出端与所述电压输出端连接，所述第一开关模块的输出端接地。在本实用新型中，将所述第一上拉模块与所述负载的等效阻抗根据所述电源电压输入端接入的输入电压以及所述电压输出端的输出电压为所述第一开关模块所提供的第一偏置电压与第一开关阈值电压比较，当所述第一偏置电压大于或者等于所述第一开关阈值电压时，所述第一开关模块导通，此时所述第二上拉模块根据所述电源电压输入端接入的输入电压及所述的第一偏置电压为所述第二开关模块提供的第二偏置电压小于或等于第二开关阈值电压，所述第二开关模块也导通，所述电源电压输入端接入的输入电压经由所述第一上拉模块、第二上拉模块、第一开关模块及第二开关模块输出至所述电压输出端。在负载短路时，所述负载等效阻抗较小，所述第一偏置电压小于所述第一开关阈值电压，所述第一开关模块截止，此时所述第二偏置电压大于所述第二开关阈值电压，故所述第二开关模块也截止，所述输入电压通过第一上拉模块后输出至所述电压输出端。本实用新型电路简单，实现在电路发生短路时进行保护，电源损耗也较小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型短路保护电路一实施例的模块示意图；

图2为本实用新型短路保护电路一实施例的电路结构示意图；

图3为现有技术中短路保护电路的电路示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种短路保护电路，用于解决现有的短路保护电路比较复杂、成本较高、实用性不高的技术问题。

在本实用新型实施例中，如图1所示，该短路保护电路包括电源电压输入端101、第一上拉模块102、第二上拉模块103、第一开关模块104、第二开关模块105以及与负载相连的电压输出端106，第一上拉模块102的输入端、第二上拉模块103的输入端、第二开关模块105的输入端分别和电源电压输入端101连接，第一上拉模块102的输出端、第一开关模块104的受控端分别和电压输出端106连接，第二上拉模块103的输出端、第二开关模块105的受控端分别和第一开关模块104的输入端连接，第二开关模块105的输出端与电压输出端106连接，第一开关模块104的输出端接地。

在本实施例中，第一开关模块104和第二开关模块105均具有开关阈值电压，达到开关阈值电压就会处于一种开关状态，比如开启，未达到则处于处于另一种开关状态，比如关断。为方便描述，第一开关模块104的开关阈值电压用第一开关阈值电压表示，第二开关模块105的开关阈值电压用第二开关阈值电压表示。

第一上拉模块102将电源电压输入端101接入的输入电压和电压输出端106的输出电压的差值进行分压，为第一开关模块104提供第一偏置电压，当第一偏置电压大于或者等于第一开关阈值电压时，第一开关模块104导通，此时，第二上拉模块根据第一偏置电压和电源电压输入端101接入的输入电压为第二开关模块105提供的第二偏置电压非常小，而此时第二开关模块105的输入端电压接近于电源电压输入端101接入的输入电压，即第二偏置电压小于或等于第二开关阈值电压，故第二开关模块105导通；当电压输出端106接入的负载短路时，负载等效阻抗变小，使得第一上拉模块102为第一开关模块104提供的第一偏置电压非常小，在第一偏置电压小于第一开关阈值电压时，第一开关模块104截止，而此时第二开关模块105的第二偏置电压被第二上拉模块103上拉到接近电源电压输入端101接入的输入电压，使得第二偏置电压大于第二开关阈值电压，从而第二开关模块105截止，输入电压只经过第一上拉模块101输出至电压输出端106，使得电源损耗比较小，实用性较高。并且，短路保护电路仅通过第一上拉模块102和第二上拉模块103以及第一开关模块104和第二开关模块105实现，电路结构简单，成本较低。

图2示出了本实用新型一实施例所提供的短路保护电路的示例电路图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型一实施例相关的部分，详述如下：

在一实施例中，第一上拉模块102包括第一上拉电阻R1，第一上拉电阻R1的第一端为第一上拉模块102的输入端，第一上拉电阻R1的第二端为第一上拉模块102的输出端。

其中，第一上拉电阻R1和电压输出端106接入的负载的等效阻抗将电源电压输入端101接入的输入电压和电压输出端106的输出电压的差值进行分压，为第一开关模块104提供一偏置电压。

在一实施例中，第二上拉模块103包括第二上拉电阻R2，第二上拉电阻R2的第一端为第二上拉模块103的输入端，电阻R2的第二端为第二上拉模块103的输出端。

其中，第二上拉电阻R2用于为第二开关模块105提供一个偏置电压，确保第一开关模块104截止时第二开关模块105也截止。

在一实施例中，所述第一开关模块104为第一MOS管Q1，第一MOS管Q1的栅极为第一开关模块104的受控端，第一MOS管Q1的源极为第一开关模块104的输出端，第一MOS管Q1的漏极为第一开关模块104的输入端。

其中，第一MOS管Q1为NMOS管，当NMOS管的栅极和源极的差值电压大于或者等于NMOS管的导通阈值电压时，NMOS管导通，当NMOS管的栅极和源极的差值电压小于NMOS管的导通阈值电压时，NMOS管截止。

在一实施例中，所述第二开关模块105为第二MOS管Q2，第二MOS管Q2的栅极为第二开关模块103的受控端，第二MOS管Q2的源极为第二开关模块105的输入端，第二MOS管Q2的漏极为第二开关模块105的输出端。

其中，第二MOS管Q2为PMOS管，当PMOS管的栅极和源极的差值电压大于PMOS管的导通阈值电压时，PMOS管截止，当PMOS管的栅极和源极的差值电压小于或者等于PMOS管的导通阈值电压时，PMOS管导通。

在其他实施例中，第一开关模块104也可为NPN三极管，NPN三极管的基极为第一开关模块104的受控端，NPN三极管的集电极为第一开关模块104的输入端，NPN三极管的发射极为第一开关模块104的输出端。

第二开关模块105也可为PNP三极管，PNP三极管的基极为第二开关模块105的受控端，PNP三极管的发射极为第二开关模块105的输入端，，PNP三极管的集电极为第二开关模块105的输出端。

在其他实施例中，第一开关模块104和第二开关模块105还可为可控硅或者为继电器。

以下结合图2对上述的短路保护电路作进一步说明：

NMOS管的导通阈值电压一般为1.0V，PMOS管的导通阈值电压一般为-1.0V，所述第一偏置电压为NMOS管的栅极电压，所述第二偏置电压为PMO S管的栅极电压，电源电压输入端101接入的输入电压为VCC_IN，电压输出端106接入的负载等效阻抗为RL,电阻R1和负载RL为NMOS管提供的偏置电压为VCC_IN*RL/(R1+RL)，输出电压端120接地时，此时NMOS管的栅极电压为0V，低于NMOS管的导通阈值电压，则NMOS管截止。此时PMOS管的栅极电压被第二上拉电阻R2上拉到VCC_IN，与PMOS管的源极电压相等，压差为0V，大于PMOS管的导通阈值电压，故PMOS管也截止，电流不会由PMOS管流到负载，仅有少量的电流经过第一上拉电阻R1流到负载，从而保护了电路。在电路正常工作时，NMOS管和PMOS管饱和导通几乎没有损耗，电源损耗绝大部分在第一上拉电阻R1和第二上拉电阻R2上，总损耗为VCC_IN*VCC_IN/R1+VCC_IN*VCC_IN/R2，而第一上拉电阻R1一般为几百到几千欧姆，第二上拉电阻R2一般为几万或者几十万欧姆，故损耗功率非常低，发热较小。

所述短路保护电路仅仅由电阻R1、电阻R2、NMOS管以及PMOS管实现短路保护功能，使用的器件较少，成本较低和实用性较高，且电源损耗较少。

本实用新型还提出一种电源适配器，该电源适配器包括上述短路保护电路；所述短路保护电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在电源适配器中使用了上述短路保护电路，因此，该电源适配器的实施例包括上述短路保护电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

本实用新型还提出一种电子设备，包括上述短路保护电路及其电源适配器。所述短路保护电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在电子设备中使用了上述短路保护电路，因此，该电子设备的实施例包括上述短路保护电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种短路保护电路，其特征在于，包括电源电压输入端、第一上拉模块、第二上拉模块、第一开关模块、第二开关模块以及与负载相连的电压输出端；所述第一开关模块和所述第二开关模块包括输入端、输出端和受控端；

所述第一上拉模块的输入端、所述第二上拉模块的输入端、所述第二开关模块的输入端分别和所述电源电压输入端连接，所述第一上拉模块的输出端、所述第一开关模块的受控端分别和所述电压输出端连接，所述第二上拉模块的输出端、所述第二开关模块的受控端分别和所述第一开关模块的输入端连接，所述第二开关模块的输出端与所述电压输出端连接，所述第一开关模块的输出端接地；

所述第一上拉模块与所述负载的等效阻抗根据所述电源电压输入端接入的输入电压以及所述电压输出端的输出电压为所述第一开关模块提供第一偏置电压；

所述第一开关模块，用于在所述第一偏置电压小于第一开关阈值电压时截止；用于在所述第一偏置电压大于或者等于所述第一开关阈值电压时导通；

所述第二上拉模块，用于根据所述电源电压输入端接入的输入电压以及所述第一偏置电压为所述第二开关模块提供第二偏置电压；

所述第二开关模块，用于所述第二偏置电压大于第二开关阈值电压时截止；并在所述第一偏置电压小于或等于第二开关阈值电压时导通。

2.如权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述第一上拉模块包括第一上拉电阻；所述第一上拉电阻的第一端为所述第一上拉模块的输入端，所述第一上拉电阻的第二端为所述第一上拉模块的输出端。

3.如权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述第二上拉模块包括第二上拉电阻；所述第二上拉电阻的第一端为所述第二上拉模块的输入端，所述第二上拉电阻的第二端为所述第二上拉模块的输出端。

4.如权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述第一开关模块包括第一MOS管；所述第一MOS管的栅极为所述第一开关模块的受控端，所述第一MOS管的源极为所述第一开关模块的输出端，所述第一MOS管的漏极为所述第一开关模块的输入端。

5.如权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述第二开关模块包括第二MOS管；所述第二MOS管的栅极为所述第二开关模块的受控端，所述第二MOS管的源极为所述第二开关模块的输入端，所述第二MOS管的漏极为所述第二开关模块的输出端。

6.如权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述第一开关模块为三极管、继电器以及可控硅中的任意一种。

7.如权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述第二开关模块为三极管、继电器以及可控硅中的任意一种。

8.一种电源适配器，其特征在于，所述电源适配器包括如权利要求1-7任一项所述的短路保护电路，所述短路保护电路与所述电源适配器的输出端连接。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-7任一项所述的短路保护电路。

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