CN214045009U - 多路电源输入保护电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多路电源输入保护电路及装置，所述电路包括输入保护模块、电压调整模块以及多个输入接口；每个输入接口的输出端均与输入保护模块的输入端连接，输入保护模块的输出端通过电压调整模块负载连接；每个输入接口的输入端，用于与其对应的适配电源连接，以接收对应的适配电源输出的适配电源电压；输入保护模块，用于在适配电源电压过大时将适配电源与电压调整模块断开；电压调整模块，用于将适配电源电压调整为负载的工作电压，并将输出电流限制为不超过预设最大电流阈值。本实用新型能够分别接入多路电源为负载供电，并在多路电源供电过程中实现过压过流保护，提升负载设备使用的便利性和安全性。

Description

多路电源输入保护电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电路电子领域，尤其涉及多路电源输入保护电路及装置。

背景技术

目前，随着智能设备的不断发展，需要进行供电的设备也在不断增加。对于某个智能设备，通常仅能够支持单一的电源电压进行供电，即仅能够适配一种电源适配器进行充电，从而导致负载设备需要特定的适配器进行供电，限制了负载设备的使用便利性。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种多路电源输入保护电路及装置，旨在解决设备供电电源较为单一的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种多路电源输入保护电路，包括输入保护模块、电压调整模块以及多个输入接口；

每个输入接口的输出端均与所述输入保护模块的输入端连接，所述输入保护模块的输出端与所述电压调整模块的输入端连接，所述电压调整模块的输出端与负载连接；

每个输入接口的输入端，用于与其对应的适配电源连接，以接收对应的适配电源输出的适配电源电压；

所述输入保护模块，用于在适配电源电压过大时将适配电源与所述电压调整模块断开；

所述电压调整模块，用于将适配电源电压调整为负载的工作电压，并将输出电流限制为不超过预设最大电流阈值。

可选地，所述输入保护模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管及第一MOS管；

所述第一电阻的第一端与每个输入接口的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一三极管的基极与所述第二电阻的第一端连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第一电阻的第一端和所述第一MOS管的源极连接，所述第一三极管的集电极与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的漏极与所述电压调整模块的输入端连接，所述第一MOS管的源极通过所述第三电阻与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的栅极通过所述第四电阻接地。

可选地，所述多路电源输入保护电路还包括多个防倒灌保护模块，每个输入接口的输出端分别通过对应的防倒灌保护模块与所述输入保护模块的输入端连接。

可选地，每个所述防倒灌保护模块包括第五电阻、第六电阻及第二MOS管，所述第二MOS管的漏极与对应的输入接口的输出端连接，所述第二MOS管的源极与所述第一电阻的第一端连接，所述第二MOS管的漏极通过所述第五电阻与所述第二MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的栅极通过所述第六电阻接地。

可选地，所述电压调整模块包括电压调整芯片及第一电感；

所述电压调整芯片的电压输入端与所述第一MOS管的漏极连接，所述电压调整芯片的第一节点交换端与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述电压调整芯片的第二节点交换端连接，所述电压调整芯片的输出端与负载连接；

所述电压调整芯片，用于与所述第一电感组成升压电路或降压电路，以将电压输入端接收到的电压调整为负载的工作电压。

可选地，所述电压调整模块还包括第七电阻；

所述电压调整芯片的输出端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与负载连接，所述第七电阻的第二端还与所述电压调整芯片的电流阈值检测端连接；

所述电压调整芯片，还用于通过所述第七电阻调整预设最大电流阈值，并将输出电流限制为不超过预设最大电流阈值。

可选地，所述电压调整模块还包括第八电阻和第九电阻，所述第七电阻的第二端通过所述第八电阻和第九电阻接地，所述第八电阻和所述第九电阻的公共端还与所述电压调整芯片的反馈端连接。

可选地，所述电压调整芯片为SY9329C型升降压芯片，所述第一MOS管和所述第二MOS管为LT4485型P沟道MOS管。

可选地，所述多个输入接口包括USB接口和DC适配器接口。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种多路电源输入保护装置，所述多路电源输入保护装置包括负载以及与所述负载连接的多路电源输入保护电路，所述多路电源输入保护电路被配置为如上所述的多路电源输入保护电路。

本实用新型通过设置输入保护模块、电压调整模块和多个输入接口，能够分别接入多路不同的适配电源并对电压进行升降压调整以为负载进行供电。在接收适配电源输出的电源电压时，可以对该电源电压进行过压保护，在电压过大时将适配电源与负载断开，避免负载过压损坏。在供电过程中还能够将输出至负载的电流大小进行限制，避免电流过大，从而实现多路电源供电过程中的过压过流保护，提升负载设备使用的便利性和安全性。

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为本实用新型多路电源输入保护电路一实施例的模块示意图；

图2为图1实施例的电路结构示意图。

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。

附图标号说明：

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“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，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。

本实用新型提供一种多路电源输入保护电路，应用于多路电源输入保护装置中，该多路电源输入保护装置可以接入不同的适配电源，并接收不同的电源电压以为负载进行供电。

参见图1，在一实施例中，多路电源输入保护电路包括输入保护模块10、电压调整模块20以及多个输入接口30。每个输入接口30的输出端均与输入保护模块10的输入端连接，输入保护模块10的输出端与电压调整模块20的输入端连接，电压调整模块20的输出端与负载40连接。

每个输入接口30的输出端可以与其对应的适配电源50连接，以接收该对应的适配电源50所输出的适配电源电压。在多个输入接口30中的任意一个接口与对应的适配电源50连接时，即可为负载40进行供电。例如，输入接口30可以为USB接口或DC适配器接口，在USB接口与带有USB插槽的主机连接以获得5V电源电压或者DC适配器接口通过接入交流电的DC适配器获得12V直流电源电压时，均能够实现负载40供电。

输入保护模块10可以对接入的适配电源电压进行过压检测保护，在检测到适配电源电压过大时，可以将适配电源50与电压调整模块20断开，即将适配电源50与负载40断开，以避免电压过大而导致负载40损坏。

电压调整模块20可以将适配电源电压进行升压或降压处理，以调整为负载40的工作电压，并且电压调整模块20还可以对输出电流的大小进行调整，以使输出电流不超过预设的最大电流阈值，避免电流过大而损坏负载40。

在本实施例中，通过设置输入保护模块10、电压调整模块20和多个输入接口30，能够分别接入多路不同的适配电源50并对电压进行升降压调整以为负载40进行供电。在接收适配电源50输出的电源电压时，可以对该电源电压进行过压保护，在电压过大时将适配电源50与负载40断开，避免负载40过压损坏。在供电过程中还能够将输出至负载40的电流大小进行限制，避免电流过大，从而实现多路电源供电过程中的过压过流保护，提升负载40设备使用的便利性和安全性。

一并参照图1和图2，上述输入保护模块10可以包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管Q1及第一MOS管Q2。第一电阻R1的第一端与每个输入接口30的输出端连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端接地，第一三极管Q1的基极与第二电阻R2的第一端连接，第一三极管Q1的发射极分别与第一电阻R1的第一端和第一MOS管Q2的源极连接，第一三极管Q1的集电极与第一MOS管Q2的栅极连接，第一MOS管Q2的漏极与电压调整模块20的输入端连接，第一MOS管Q2的源极通过第三电阻R3与第一MOS管Q2的栅极连接，第一MOS管Q2的栅极通过第四电阻R4接地。

第一三极管Q1为PNP型三极管，基极低电平导通，高电平截止。第一电阻R1与第二电阻R2构成一个分压电路，在所有输入接口30均未与适配电源50连接时，第一三极管Q1的基极信号为低电平信号，第一三极管Q1导通，将第三电阻R3短路，此时第一MOS管Q2的栅极和源极通过第一三极管Q1导通连接，且第一MOS管Q2的栅极和源极均接收到低电平，第一MOS管Q2为截止状态。在存在有至少一个输入接口30与适配电源50连接时，该适配电源电压为高电平信号，在经过第一电阻R1和第二电阻R2分压后，第一三极管Q1的基极接收到高电平信号而截止。此时第一MOS管Q2的栅极通过第三电阻R3与源极连接，第三电阻R3与第四电阻R4构成另一个分压电路。将第三电阻R3设置为远大于第四电阻R4，则第四电阻R4分压后的电压远小于适配电源电压，即第一MOS管Q2栅极为低电平，源极为高电平，且电压差大于第一MOS管Q2的导通电压Vgs(th)，此时第一MOS管Q2导通，该适配电源50输出的适配电源电压可以为负载40进行供电。

需要说明的是，第一MOS管Q2的导通电压Vgs(th)通常为2.5V，则在适配电源电压过大而导致第三电阻R3和第四电阻R4分压后第一MOS管Q2栅极上的电平变为大于导通电压Vgs(th)的高电平时，第一MOS管Q2由导通状态变为截止状态，将适配电源50与负载40断开，从而实现负载40的过压保护。

上述多路电源输入保护电路还可以包括多个防倒灌保护模块60，每个输入接口30的输出端分别通过对应的防倒灌保护模块60与所述输入保护模块10的输入端连接。

每个防倒灌保护模块60包括第五电阻R5、第六电阻R6及第二MOS管Q3，第二MOS管Q3的漏极与对应的输入接口30的输出端连接，第二MOS管Q3的源极与第一电阻R1的第一端连接，第二MOS管Q3的漏极通过第五电阻R5与第二MOS管Q3的栅极连接，第二MOS管Q3的栅极通过第六电阻R6接地。

在每个防倒灌模块对应的输入接口30未与适配电源50连接时，第二MOS管Q3为截止状态，在对应的输入接口30接入适配电源50时，第二MOS管Q3导通。而在对应的输入接口30与适配电源50断开的瞬间，第一MOS管Q2和第二MOS管Q3构成防倒灌电路，能够避免输入接口30出现电压。其中，第一MOS管Q2和第二MOS管Q3可以为LT4485型P沟道MOS管。

可以理解的是，通过设置第五电阻R5和第六电阻R6的阻值，第二MOS管Q3同样能够实现输入电压过大时由导通状态变为截止状态，从而实现过压关断保护。

上述电压调整模块20可以包括电压调整芯片U1及第一电感L1。电压调整芯片U1的电压输入端与第一MOS管Q2的漏极连接，电压调整芯片U1的第一节点交换端与第一电感L1的第一端连接，第一电感L1的第二端与电压调整芯片U1的第二节点交换端连接，电压调整芯片U1的输出端与负载40连接。

电压调整芯片U1通过两个节点交换端改变与第一电感L1的连接关系，能够与第一电感L1组成BOOST升压电路或BUCK降压电路，以实现输入电压的升压或降压。在输入的电压低于负载40的工作电压时，可以对输入电压进行升压；而在输入的电压高于负载40的工作电压时，可以对输入电压进行降压。通过电压调整芯片U1，能够对不同的适配电源50所输入的不同的适配电源电压进行适应升降压处理，以将多路不同适配电源50输入的电压转换为负载40所需的工作电压。

上述电压调整模块20还可以包括第七电阻R7。电压调整芯片U1的输出端与第七电阻R7的第一端连接，第七电阻R7的第二端与负载40连接，第七电阻R7的第二端还与电压调整芯片U1的电流阈值检测端连接。

电压调整芯片U1的电流阈值检测端可以检测电压调整模块20的输出电流，并对输出电流的大小进行限制。例如，电压调整芯片U1可以为SY9329C型升降压芯片，其电流阈值检测端为ISEN引脚，ISEN引脚能够根据第七电阻R7的阻值限制输出电流的最大阈值。第七电阻R7的阻值为8mΩ时，则输出电流的最大电流阈值Ilimt_out＝30/0.008＝3.75A。通过设置第七电阻R7的阻值即可调整输出电流的最大电流阈值，从而避免输出电流过大而损坏负载40或后级电路。

上述电压调整模块20还可以包括第八电阻R8和第九电阻R9，所述第七电阻R7的第二端通过所述第八电阻R8和第九电阻R9接地，所述第八电阻R8和所述第九电阻R9的公共端还与所述电压调整芯片U1的反馈端连接。

第八电阻R8和第九电阻R9构成分压电路，电压调整芯片U1的反馈端通过检测第八电阻R8和第九电阻R9的公共端电压，可以对输出电压进行反馈调整。通过调整第八电阻R8和第九电阻R9的阻值即可调整电压调整芯片U1输出的电压。例如，在第八电阻R8为560KΩ，第九电阻R9为51KΩ时，输出电压Vout＝1*(560+51)/51＝12V。

进一步地，上述第一MOS管Q2与电压调整芯片U1之间可以设置多个相互并联的滤波电容，以对适配电源电压中的交流噪声信号进行过滤，避免交流分量对电压调整芯片U1造成干扰。同样地，电压调整芯片U1与负载40之间也可以多个相互并联的滤波电容，以对电压调整模块20输出的直流电压中的交流噪声信号进行过滤，从而输出稳定的工作电压为负载40供电。可以理解的是，第一MOS管Q2与电压调整芯片U1之间的滤波电容可以与电压调整芯片U1与负载40之间的滤波电容互不相同。

本实用新型还提供一种多路电源输入保护装置，该多路电源输入保护装置包括负载以及与所述负载连接的多路电源输入保护电路，该多路电源输入保护电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的多路电源输入保护装置采用了上述多路电源输入保护电路的技术方案，因此该多路电源输入保护装置具有上述多路电源输入保护电路所有的有益效果。

以上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，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多路电源输入保护电路，其特征在于，包括输入保护模块、电压调整模块以及多个输入接口；

每个输入接口的输出端均与所述输入保护模块的输入端连接，所述输入保护模块的输出端与所述电压调整模块的输入端连接，所述电压调整模块的输出端与负载连接；

每个输入接口的输入端，用于与其对应的适配电源连接，以接收对应的适配电源输出的适配电源电压；

所述输入保护模块，用于在适配电源电压过大时将适配电源与所述电压调整模块断开；

所述电压调整模块，用于将适配电源电压调整为负载的工作电压，并将输出电流限制为不超过预设最大电流阈值。

2.如权利要求1所述的多路电源输入保护电路，其特征在于，所述输入保护模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管及第一MOS管；

所述第一电阻的第一端与每个输入接口的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一三极管的基极与所述第二电阻的第一端连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第一电阻的第一端和所述第一MOS管的源极连接，所述第一三极管的集电极与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的漏极与所述电压调整模块的输入端连接，所述第一MOS管的源极通过所述第三电阻与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的栅极通过所述第四电阻接地。

3.如权利要求2所述的多路电源输入保护电路，其特征在于，所述多路电源输入保护电路还包括多个防倒灌保护模块，每个输入接口的输出端分别通过对应的防倒灌保护模块与所述输入保护模块的输入端连接。

4.如权利要求3所述的多路电源输入保护电路，其特征在于，每个所述防倒灌保护模块包括第五电阻、第六电阻及第二MOS管，所述第二MOS管的漏极与对应的输入接口的输出端连接，所述第二MOS管的源极与所述第一电阻的第一端连接，所述第二MOS管的漏极通过所述第五电阻与所述第二MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的栅极通过所述第六电阻接地。

5.如权利要求4所述的多路电源输入保护电路，其特征在于，所述电压调整模块包括电压调整芯片及第一电感；

所述电压调整芯片的电压输入端与所述第一MOS管的漏极连接，所述电压调整芯片的第一节点交换端与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述电压调整芯片的第二节点交换端连接，所述电压调整芯片的输出端与负载连接；

所述电压调整芯片，用于与所述第一电感组成升压电路或降压电路，以将电压输入端接收到的电压调整为负载的工作电压。

6.如权利要求5所述的多路电源输入保护电路，其特征在于，所述电压调整模块还包括第七电阻；

所述电压调整芯片的输出端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与负载连接，所述第七电阻的第二端还与所述电压调整芯片的电流阈值检测端连接；

所述电压调整芯片，还用于通过所述第七电阻调整预设最大电流阈值，并将输出电流限制为不超过预设最大电流阈值。

7.如权利要求6所述的多路电源输入保护电路，其特征在于，所述电压调整模块还包括第八电阻和第九电阻，所述第七电阻的第二端通过所述第八电阻和第九电阻接地，所述第八电阻和所述第九电阻的公共端还与所述电压调整芯片的反馈端连接。

8.如权利要求7所述的多路电源输入保护电路，其特征在于，所述电压调整芯片为SY9329C型升降压芯片，所述第一MOS管和所述第二MOS管为LT4485型P沟道MOS管。

9.如权利要求1～8中任一项所述的多路电源输入保护电路，其特征在于，所述多个输入接口包括USB接口和DC适配器接口。

10.一种多路电源输入保护装置，其特征在于，所述多路电源输入保护装置包括负载以及与所述负载连接的多路电源输入保护电路，所述多路电源输入保护电路被配置为如权利要求1～9任一项所述的多路电源输入保护电路。

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