CN213341632U - 一种开关电源保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种开关电源保护电路。该电路包括电压采样模块、电压基准模块、比较模块、延时保持模块及主开关保护模块。电压采样模块、比较模块、延时保持模块及主开关保护模块依次串联电连接，电压基准模块与比较模块的电压信号比较端电连接。本技术方案通过电压采样模块采集外部电源输出的电压信号；电压基准模块输出基准电压信号；比较模块比较电压信号与基准电压信号，并输出控制信号；然后通过延时保持模块将控制信号延时保持预设时间发送至主开关保护模块的使能端以断开主开关保护模块，实现了低噪声开关电源过流保护。

Description

一种开关电源保护电路

技术领域

本实用新型实施例涉及开关电源保护技术，尤其涉及一种开关电源保护电路。

背景技术

近年来，开关电源过流保护越来越广泛的应用到了各类车载电子产品中，为提高各类电子产品的可靠性，开关电源过流保护在提升安全方面发挥着极大作用。

现有技术中，开关电源过流保护主要由电流检测，电流基准，比较判断和关断执行等模块构成。通过比较判断模块检测实际值和基准值的大小，然后驱动执行模块，从而达到过流保护目的。但由于现有过流检测技术中，外部负载在持续发生短路过程中，关断执行模块会快速的执行，如此会造成关断执行模块的输入源有很大的信号干扰。

实用新型内容

本实用新型提供一种开关电源保护电路，以实现低噪声开关电源过流保护。

本实用新型实施例提供了一种开关电源保护电路，该电路包括电压采样模块、电压基准模块、比较模块、延时保持模块及主开关保护模块；

所述电压采样模块的输入端与外部电源正极端电连接；所述电压采样模块的输出端与所述比较模块的输入端电连接，所述比较模块的输出端与所述延时保持模块的输入端电连接；所述比较模块的电压信号比较端与所述电压基准模块电连接；所述延时保持模块的输出端与所述主开关保护模块的使能端电连接；所述主开关保护模块的输出端与外部电源负极端电连接；

所述电压采样模块，用于采集外部电源输出的电压信号；

所述电压基准模块，用于输出基准电压信号；

所述比较模块，用于比较所述电压信号与所述基准电压信号，并输出控制信号；

所述延时保持模块，用于延时保持预设时间发送所述控制信号至所述主开关保护模块使能端；

所述主开关保护模块，用于根据所述控制信号关断以保护外部电源。

可选的，所述延时保持模块包括延时保持芯片或RC延时电路。

可选的，所述预设时间t满足：500ms≤t≤1s。

可选的，所述电压采集模块包括采样电阻；所述采样电阻的第一端分别与所述外部电源正极端和所述比较模块的第一输入端电连接；所述采样电阻的第二端与所述比较模块的第二输入端电连接。

可选的，所述电压采集模块还包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述采样电阻的第一端电连接，所述第一电容的第二端与所述采样电阻的第二端电连接。

可选的，所述比较模块包括信号放大模块和比较控制模块；所述信号放大模块与所述电压采样模块电连接，用于将外部电源输出的电压信号进行放大处理，输出电压放大信号；所述比较控制模块与所述信号放大模块电连接，用于比较所述电压放大信号与所述基准电压信号，并输出控制信号。

可选的，所述信号放大模块包括差分放大器、第一电阻及第二电阻，所述比较控制模块包括比较器；

所述差分放大器的第一输入端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与所述电压采样模块的第一输出端电连接，所述差分放大器的第二输入端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述电压采样模块的第二输出端电连接；

所述差分放大器的输出端与所述比较器的第一端的电连接，所述比较器的第二端与所述电压基准模块电连接；所述比较器的输出端与所述延时保持模块的输入端电连接。

可选的，所述信号放大模块还包括第三电阻及第四电阻，

所述第三电阻的第一端与所述差分放大器的第一输入端电连接，所述第三电阻的第二端与所述差分放大器的输出端电连接；

所述第四电阻的第一端与所述差分放大器的第二输入端电连接，所述第四电阻的第二端与所述差分放大器的接地端电连接。

可选的，所述比较控制模块还包括第五电阻及第六电阻，所述第五电阻的第一端与所述电压基准模块电连接，所述第五电阻的第二端与所述比较器的第二端电连接；所述第六电阻的第一端与所述差分放大器的输出端电连接，所述第六电阻的第二端与所述比较器的第一端电连接。

可选的，所述主开关保护模块包括三极管、晶体管及继电器中任意一种。

本实用新型实施例中通过电压采样模块采集外部电源输出的电压信号；电压基准模块输出基准电压信号；比较模块比较电压信号与基准电压信号，并输出控制信号；然后通过延时保持模块将控制信号延时保持预设时间发送至主开关保护模块使能端；主开关保护模块根据控制信号关断以保护外部电源，在对外部电源的过流保护基础上，通过延时保持模块减少了主开关保护模块的使能端反复触发的频率，减少了主开关保护模块使能端输入源的信号干扰，实现了低噪声开关电源过流保护，降低了开关电源保护电路短路检测的功耗，解决了现有技术中多次短路检测对主开关保护模块使能端反复触发造成的信号干扰。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种开关电源保护电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种开关电源保护电路的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种开关电源保护电路的结构框图，如图1所示，该电路包括电压采样模块10、电压基准模块20、比较模块30、延时保持模块40及主开关保护模块50；电压采样模块10的输入端与外部电源正极端电连接；电压采样模块10的输出端与比较模块20的输入端电连接，比较模块30的输出端与延时保持模块40的输入端电连接；比较模块30的电压信号比较端与电压基准模块20电连接；延时保持模块40的输出端与主开关保护模块50的使能端电连接；主开关保护模块50的输出端与外部电源负极端电连接。电压采样模块10，用于采集外部电源输出的电压信号；电压基准模块20，用于输出基准电压信号；比较模块30，用于比较电压信号与基准电压信号，并输出控制信号；延时保持模块40，用于延时保持预设时间发送控制信号至主开关保护模块使能端；主开关保护模块50，用于根据控制信号关断以保护外部电源。

其中，开关电源保护电路的基本原理是：电压采集模块10可以通过采样电阻采集外界电源输出的电压信号，电压基准模块20输出基准电压信号，然后比较模块30比较电压信号与基准电压信号，具体的，当电压信号大于基准电压信号时，比较模块30输出控制信号至延时保持模块40，延时保持模块40将该控制信号延迟保持预设时间，然后再将控制信号输入至主开关保护模块50的使能端以使主开关保护模块50及时断开。这里需要说明的是，与现有技术相比，当外界电源持续发生短路，输出持续的短路电流时，比较模块30输出控制信号若不经过延迟保持模块40，直接发送至主开关保护模块50以实现开关电源的过流保护，比较模块30输出的控制信号会反复触发主开关保护模块50关断，如此会造成主开关保护模块50的使能端较大的信号干扰；本技术方案比较模块30输出的控制信号经过延时保持模块40延时保持预设时间，在预设时间内减少了主开关保护模块50使能端反复触发的频率，减少了主开关保护模块50使能端输入源的信号干扰，实现了低噪声开关电源过流保护，降低了开关电源保护电路短路检测的功耗。

可选的，延时保持模块40包括延时保持芯片或RC延时电路。延时保持芯片或者RC延时电路均可以起到将比较模块30输出的控制信号延时保持预设时间，优选的，预设时间t满足：500ms≤t≤1s，一定程度上，在该预设时间内减少主开关保护模块50使能端输入源的信号干扰，实现低噪声开关电源过流保护，这里对延迟保持模块40的类型不作限定。

在上述实施例的基础上，进一步优化，可选的，图2是本实用新型实施例提供的一种开关电源保护电路的电路示意图；如图2所示，电压采集模块10包括采样电阻R；采样电阻R的第一端分别与外部电源正极端和比较模块30的第一输入端电连接；采样电阻R的第二端与比较模块30的第二输入端电连接。可选的，电压采集模块10还包括第一电容C，第一电容C的第一端与采样电阻R的第一端电连接，第一电容C的第二端与采样电阻R的第二端电连接。

其中，电压采样模块10中第一电容C可以起到有效滤除外界电源的突变电流，从而避免主开关保护模块的使能端误触发，提高整个开关电源保护电路的可靠性。主开关保护模块50为三极管，也可以是晶体管及继电器中任意一种，这里对主开关保护模块的类型不作限定。

可选的，参照图2，比较模块30包括信号放大模块31和比较控制模块32；信号放大模块31与电压采样模块10电连接，用于将外部电源输出的电压信号进行放大处理，输出电压放大信号；比较控制模块32与信号放大模块31电连接，用于比较电压放大信号与基准电压信号，并输出控制信号。可选的，信号放大模块31包括差分放大器U、第一电阻R1及第二电阻R2，比较控制模块32包括比较器Q；差分放大器U的第一输入端与第一电阻R1的第一端电连接，第一电阻R1的第二端与电压采样模块10的第一输出端电连接，差分放大器U的第二输入端与第二电阻R2的第一端电连接，第二电阻R2的第二端与电压采样模块10的第二输出端电连接；差分放大器U的输出端与比较器Q的第一端的电连接，比较器Q的第二端与电压基准模块20电连接；比较器Q的输出端与延时保持模块40的输入端电连接。

可选的，参照图2，信号放大模块31还包括第三电阻R3及第四电阻R4，第三电阻R3的第一端与差分放大器U的第一输入端电连接，第三电阻R3的第二端与差分放大器U的输出端电连接；第四电阻R4的第一端与差分放大器U的第二输入端电连接，第四电阻R4的第二端与差分放大器U的接地端电连接。其中，第三电阻R3及第四电阻R4可以起到滤波的作用。

可选的，参照图2，比较控制模块32还包括第五电阻R5及第六电阻R6，第五电阻R5的第一端与电压基准模块20电连接，第五电阻R5的第二端与比较器Q的第二端电连接；第六电阻R6的第一端与差分放大器U的输出端电连接，第六电阻R6的第二端与比较器Q的第一端电连接。

其中，可以理解的是，通过第一电阻R1及第二电阻R2之间一定的比例关系可以将电压采样模块10输出的电压信号进行一定比例的放大处理，放大电压信号经过第五电阻R5及第六电阻R6的限流作用，然后输出至比较器Q，比较器Q根据电压基准模块20输出的基准电压与放大的电压信号的大小输出控制信号至延时保持模块40，然后经过延时保持模块50将控制信号延时输出至主开关保护模块50以断开主开关保护模块50，以在外界电源出现短路故障时，实现对外接电源的过流保护，使外部电源安全可靠地工作。还降低了开关电源保护电路的信号干扰，降低了开关电源保护电路短路检测的功耗。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种开关电源保护电路，其特征在于，包括电压采样模块、电压基准模块、比较模块、延时保持模块及主开关保护模块；

所述电压采样模块的输入端与外部电源正极端电连接；所述电压采样模块的输出端与所述比较模块的输入端电连接，所述比较模块的输出端与所述延时保持模块的输入端电连接；所述比较模块的电压信号比较端与所述电压基准模块电连接；所述延时保持模块的输出端与所述主开关保护模块的使能端电连接；所述主开关保护模块的输出端与外部电源负极端电连接；

所述电压采样模块，用于采集外部电源输出的电压信号；

所述电压基准模块，用于输出基准电压信号；

所述比较模块，用于比较所述电压信号与所述基准电压信号，并输出控制信号；

所述延时保持模块，用于延时保持预设时间发送所述控制信号至所述主开关保护模块使能端；

所述主开关保护模块，用于根据所述控制信号关断以保护外部电源。

2.根据权利要求1所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述延时保持模块包括延时保持芯片或RC延时电路。

3.根据权利要求1所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述预设时间t满足：500ms≤t≤1s。

4.根据权利要求1所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述电压采样模块包括采样电阻；所述采样电阻的第一端分别与所述外部电源正极端和所述比较模块的第一输入端电连接；所述采样电阻的第二端与所述比较模块的第二输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述电压采集模块还包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述采样电阻的第一端电连接，所述第一电容的第二端与所述采样电阻的第二端电连接。

6.根据权利要求1所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述比较模块包括信号放大模块和比较控制模块；所述信号放大模块与所述电压采样模块电连接，用于将外部电源输出的电压信号进行放大处理，输出电压放大信号；所述比较控制模块与所述信号放大模块电连接，用于比较所述电压放大信号与所述基准电压信号，并输出控制信号。

7.根据权利要求6所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述信号放大模块包括差分放大器、第一电阻及第二电阻，所述比较控制模块包括比较器；

所述差分放大器的第一输入端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与所述电压采样模块的第一输出端电连接，所述差分放大器的第二输入端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述电压采样模块的第二输出端电连接；

所述差分放大器的输出端与所述比较器的第一端的电连接，所述比较器的第二端与所述电压基准模块电连接；所述比较器的输出端与所述延时保持模块的输入端电连接。

8.根据权利要求7所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述信号放大模块还包括第三电阻及第四电阻，

所述第三电阻的第一端与所述差分放大器的第一输入端电连接，所述第三电阻的第二端与所述差分放大器的输出端电连接；

所述第四电阻的第一端与所述差分放大器的第二输入端电连接，所述第四电阻的第二端与所述差分放大器的接地端电连接。

9.根据权利要求7所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述比较控制模块还包括第五电阻及第六电阻，所述第五电阻的第一端与所述电压基准模块电连接，所述第五电阻的第二端与所述比较器的第二端电连接；所述第六电阻的第一端与所述差分放大器的输出端电连接，所述第六电阻的第二端与所述比较器的第一端电连接。

10.根据权利要求1所述的开关电源保护电路，其特征在于，所述主开关保护模块包括三极管、晶体管及继电器中任意一种。

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