CN215120097U - 一种短路保护电路和移动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种短路保护电路，该短路保护电路包括检测电路、开关控制电路以及控制器，检测电路分别与输出线材的第一接地端和控制器电性连接，开关控制电路的控制端与控制器电性连接，开关控制电路的第一输出端与第一接地端电性连接，第二输出端和移动电源的输出回路的第二接地端电性连接，检测电路可检测移动电源的输出回路，并得到检测信号，控制器根据该检测信号控制开关控制电路的工作状态，进而控制移动电源的输出回路的连通状态，若移动电源的输出回路发生短路，控制器可控制开关控制电路处于断开状态，继而使得移动电源的输出回路处于断路状态，移动电源无法输出充电电流，从而对负载实现短路保护，防止其因大电流充电而受到损坏。

Description

一种短路保护电路和移动电源

技术领域

本实用新型主要涉及移动电源领域，更具体地说是涉及一种短路保护电路和移动电源。

背景技术

随着电子技术的发展，移动智能设备需求的充电电流越来越大，目前市面出现了大量的移动电源租赁设备，用户可以用自己的智能电子设备扫描租赁设备上的二维码租借其内部保存的共享移动电源，这种方式可以随时让用户给自己的智能电子设备充电，为了方便的用户的使用，目前的共享移动电源都自带有输出线材，通过输出线材上的充电端口给电子设备充电，用户不需要另外准备充电线材。

但共享移动电源使用环境多变，通过输出线材的充电端口对智能设备进行充电，若输出线材的充电端口因异常(如充电端口进水或者受到盐雾腐蚀等等)而发生短路，则会引起移动智能设备过热，甚至直接烧坏的情况。

实用新型内容

本实用新型实施例旨在提供一种短路保护电路和移动电源，其能够对被充电的移动智能设备进行短路保护。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：

在第一方面，本实用新型实施例提供一种短路保护电路，应用于移动电源，所述短路保护电路包括：检测电路、开关控制电路以及控制器；

所述检测电路分别与所述输出线材的第一接地端和所述控制器电性连接，用于检测所述第一接地端，并得到检测信号；

所述开关控制电路的控制端与所述控制器电性连接，所述开关控制电路的输入端与输入电源电性连接，所述开关控制电路的第一输出端与所述第一接地端电性连接，所述开关控制电路的第二输出端与所述移动电源的输出回路的第二接地端电性连接，所述开关控制电路用于控制所述移动电源的输出回路的连通状态；以及

所述控制器用于根据所述检测信号控制所述开关控制电路的第一输出端和所述开关控制电路的第二输出端的导通状态。

可选地，所述检测电路包括分压电路，所述分压电路的第一端与所述第一接地端电性连接，所述分压电路的第二端与所述控制器电性连接，所述分压电路的第三端与所述第二接地端电性连接，所述分压电路用于将所述检测信号转换为分压信号。

可选地，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一接地端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端和所述控制器连接，所述第二电阻的另一端与所述第二接地端连接。

可选地

所述开关控制电路包括第一开关控制电路和第二开关控制电路；

所述第一开关控制电路的控制端与所述控制器电性连接，所述第一开关控制电路的第一端与所述输入电源电性连接，所述第一开关控制电路的第二端与所述第二开关控制电路的控制端电性连接，所述第一开关控制电路用于控制所述输入电源与所述第二开关控制电路的连接状态，以控制所述第二开关控制电路的导通状态；

所述第二开关控制电路的第一端与所述第一接地端电性连接，所述第二开关控制电路的第二端与所述第二接地端电性连接，所述第二开关控制电路用于控制所述第一接地端和所述第二接地端的连接状态，以控制所述移动电源的输出回路的连通状态。

可选地，所述输入电源的电压为所述移动电源的输出端电压。

可选地，所述第一开关控制电路包括触发电路和导通控制电路，所述触发电路的控制端与所述控制器电性连接，所述触发电路的第一端分别与所述输入电源和所述导通控制电路的控制端电性连接，所述触发电路用于控制所述导通控制电路的导通状态，所述触发电路的第二端与所述第二接地端电性连接；

所述导通控制电路的第一端与所述输入电源电性连接，所述导通控制电路的第二端与所述第二开关控制电路的控制端电性连接，所述导通控制电路用于控制所述输入电源与所述第二开关控制电路的控制端的连接状态，以控制所述第一接地端和所述第二接地端的连接状态。

可选地，所述触发电路包括三极管和第三电阻，所述导通控制电路包括单路PMOS管，所述三极管的基极与所述控制器连接，所述三极管的集电极分别与所述第三电阻的一端和所述单路PMOS管的栅极连接，所述三极管的发射极与所述第二接地端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述输入电源和所述单路PMOS管的源极连接，所述单路PMOS管的漏极与所述第二开关控制电路的控制端连接。

可选地，所述第二开关控制电路包括双路MOS管，所述双路MOS 管的第一栅极和第二栅极共同与所述第一开关控制电路的第二端连接，所述双路MOS管的第一漏极和所述双路MOS管的第二漏极连接，所述双路MOS管的第一源极与所述第一接地端连接，所述双路MOS管的第二源极与所述第二接地端连接。

可选地，所述双路MOS管为双路NMOS管，所述双路NMOS管呈对接状态。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种移动电源，包括移动电源本体和输出线材，所述移动电源还包括：

如上所述的短路保护电路。

基于上述技术方案，本实用新型实施例提供了一种短路保护电路，应用于移动电源，该短路保护电路包括检测电路、开关控制电路以及控制器，其中，检测电路分别与输出线材的第一接地端和控制器电性连接，开关控制电路的控制端与控制器电性连接，开关控制电路的第一输出端与第一接地端电性连接，开关控制电路的第二输出端和移动电源的输出回路的第二接地端电性连接，检测电路可检测移动电源的输出回路，并得到检测信号，控制器根据该检测信号控制开关控制电路的工作状态，进而控制移动电源的输出回路的连通状态，若移动电源的输出端口发生短路，控制器可控制开关控制电路处于断开状态，继而使得移动电源的输出回路处于断路状态，移动电源无法输出充电电流，从而对被充电的移动智能设备实现短路保护，防止其因大电流充电而受到损坏。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的其中一种短路保护电路应用场景结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的其中一种短路保护电路的电路结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的其中一种短路保护电路的电路结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的其中一种短路保护电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的移动电源可被构造成任意合适形状，并应用在任何合适的业务场所，例如，移动电源应用在任意租赁设备，用户可租赁移动电源为移动智能设备进行充电。如图1所示，在正常情况下，移动电源100可为移动智能设备进行充电，在本实施例中，该移动智能设备为手机，其中，移动电源100上包括输出线材10和移动电源本体30，输出线材10输出端连接各种类型的连接头，以适应移动智能设备各种类型的充电端，当需要对移动智能设备进行充电时，将输出线材10的连接头连接移动智能设备的充电端，移动电源100的接地端与输出线材10的接地端连接，使得移动电源100的输出回路构成完整的回路，进而使得移动电源100通过输出线材10的充电端口11对移动智能设备进行充电。

若移动电源100的输出线材10发生短路，则充电端口11将会严重发热，由于充电端口11直接与用户智能设备连接，则会导致移动智能设备因过热而损坏，因此，需对移动电源100的输出设置短路保护电路20，以对移动智能设备进行短路保护。

请参阅图2，图2是本实用新型实施例提供的一种短路保护电路的电路结构示意图，如图2所示，该短路保护电路20包括检测电路 21、开关控制电路22以及控制器23，其中，检测电路21分别与输出线材10的第一接地端AGND和控制器23电性连接，开关控制电路 22的控制端与控制器23电性连接，开关控制电路22的第一输出端与第一接地端AGND电性连接，其第二输出端和移动电源100的输出回路的第二接地端GND电性连接，所述第二接地端位于移动电源本体 30中。检测电路21可检测第一接地端AGND的短路信号，控制器23 根据该短路信号控制开关控制电路22的工作状态，进而控制移动电源100的输出回路的连通状态。

若输出线材10没有发生短路，正常工作的情况下，检测电路21 将检测信号传送至控制器23，由控制器23进行处理和分析，控制器 23分析到该移动电源100的输出线材10没有发生短路，则控制开关控制电路22处于导通状态，第一接地端AGND与第二接地端GND连接，继而使得移动电源100的输出回路构成连通回路，使其处于通路状态，移动电源100向移动智能设备正常输出充电电流，对其进行充电；

若输出线材10发生短路，检测电路21将检测信号传送至控制器 23，由控制器23进行处理和分析，控制器23分析到该移动电源100 的输出回路发生短路，则控制开关控制电路22处于断开状态，第一接地端AGND和第二接地端GND断开，继而使得移动电源100的输出回路无法构成连通回路，使其处于断路状态，移动电源100无法输出充电电流，从而对负载实现短路保护，防止其因大电流充电而受到损坏。

综上，该短路保护电路能够根据检测电路的检测信号，控制移动电源的输出回路的连通状态，若移动电源的输出线材发生短路，移动电源的输出回路被断开，移动电源无法输出充电电流，从而对移动智能设备实现短路保护，防止其因大电流充电而受到损坏。

在一些实施例中，控制器23可以为通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、单片机、 ARM(Acorn Risc Machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制器23还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。控制器 23也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。

在一些实施例中，检测电路21包括分压电路211，分压电路211 的第一端与第一接地端AGND电性连接，分压电路211的第二端与控制器23电性连接，分压电路211的第三端与第二接地端GND电性连接，分压电路211用于将检测信号转换为分压信号，并将分压信号传送至控制器23。

当输出线材10发生短路时，移动电源100的输出线材10的第一接地端AGND为高电平状态，该高电压经分压电路211分压以后，得到与该高电压呈一定比例的分压值，控制器23对该分压值进行处理和分析，分析到输出线材10短路异常。

当输出线材10没有发生短路时，移动电源100的输出线材10的第一接地端AGND为低电平状态，控制器23接收到该低电平状态分析出输出线材10正常。

在一些实施例中，开关控制电路22包括第一开关控制电路221 和第二开关控制电路222，第一开关控制电路221的控制端与控制器 23电性连接，第一开关控制电路221的第一端与输入电源电性连接，该输入电源可由单独的电源进行提供，也可以由移动电源100的输出回路的电源端Vout提供，在本实施例中，该输入电源由移动电源100 的输出回路的电源端Vout提供。第一开关控制电路221的第二端与第二开关控制电路222的控制端电性连接，第一开关控制电路221用于控制第二开关控制电路222的导通状态；

第二开关控制电路222的第一端与第一接地端AGND电性连接，第二开关控制电路222的第二端和第二接地端GND电性连接，其用于控制第一接地端AGND和第二接地端GND的连接状态，以控制移动电源100的输出回路的连通状态。若输出线材10未发生短路，控制器23控制第一开关控制电路221导通，输入电源提供的驱动电压Vout 加载于第二开关控制电路222的控制端，使得第二开关控制电路222 导通，进而使得第一接地端AGND和第二接地端GND建立连接，移动电源100的输出回路构成连通回路，为移动智能设备正常供电；

若输出线材10发生短路，控制器23控制第一开关控制电路221 截止，输入电源提供的驱动电压Vout无法加载于第二开关控制电路 222的控制端，使得第二开关控制电路222截止，进而使得第一接地端AGND和第二接地端GND处于断开状态，移动电源100的输出回路无法构成连通回路，不再输出充电电流，不再为移动智能设备充电。

在一些实施例中，第一开关控制电路221包括触发电路2211和导通控制电路2212，触发电路2211的控制端与控制器23电性连接，触发电路2211的第一端分别与输入电源和导通控制电路2212的控制端电性连接，触发电路2211的第二端与第二接地端GND连接，触发电路2211用于控制导通控制电路2212的工作状态；

导通控制电路2212的第一端与输入电源电性连接，导通控制电路2212的第二端与第二开关控制电路222的控制端电性连接，在本实施例中，该输入电源由移动电源100的输出回路的电源端Vout提供。第二开关控制电路的驱动电压Vout通过导通控制电路2212施加在第二开关控制电路的控制端。

若输出线材10未发生短路，控制器23控制触发电路2211导通，进而使得导通控制电路2212导通，导通控制电路2212导通则会导致第二开关控制电路222的驱动电压Vout通过导通控制电路2212施加在第二开关控制电路222的控制端，从而控制第二开关控制电路222 也导通；

若输出线材10发生短路，控制器23控制触发电路2211截止，进而使得导通控制电路2212截止，导通控制电路2212截止则会导致第二开关控制电路222的驱动电压Vout无法通过导通控制电路2212 施加在第二开关控制电路222的控制端，从而控制第二开关控制电路 222也截止。

综上，该短路保护电路能够根据检测电路的检测信号，控制移动电源的输出回路的连通状态，若移动电源的输出线材发生短路，移动电源的输出回路被断开，移动电源无法输出充电电流，从而对移动智能设备实现短路保护，防止其因大电流充电而受到损坏。

请参阅图4，图4是本实用新型实施例提供的一种短路保护电路的电路结构示意图，如图4所示，该输入电源的电压由移动电源输出端的电压Vout提供。

该分压电路211包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1 的一端与第一接地端AGND连接，第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端和控制器23连接，第二电阻R2的另一端与第二接地端 GND连接。

触发电路2211包括三极管Q2和第三电阻R3，导通控制电路2212 包括单路PMOS管Q1，容易理解的，触发电路2211的第一端为三极管Q2的集电极，第二端为三极管Q2的发射极，导通控制电路的第一端为PMOS管Q1的源极，第二端为PMOS管Q1的漏极。三极管Q2的基极与控制器23连接，三极管Q2的集电极分别与第三电阻R3的一端和单路PMOS管Q1的栅极连接，三极管Q2的发射极与第二接地端 GND连接，第三电阻R3的另一端分别与输入电源提供的驱动电压Vout 和单路PMOS管Q1的源极连接，单路PMOS管Q1的漏极与第二开关控制电路222的控制端连接。在本实施例中，三极管Q2为NPN三极管。

第二开关控制电路222包括双路MOS管Q3，双路MOS管Q3由两个MOS管组成，双路MOS管Q3的第一栅极和第二栅极共同与第一开关控制电路221的第二端连接，具体地，共同与单路MOS管Q1的漏极连接，双路MOS管Q3的第一漏极和第二漏极共同连接，双路MOS 管Q3的第一源极与第一接地端AGND连接，双路MOS管Q3的第二源极与第二接地端GND连接。当双路MOS管Q3截止时，第一接地端AGND 和第二接地端GND处于断开状态，当双路MOS管Q3导通时，第一接地端AGND和第二接地端GND建立连接。

在一些实施例中，双路MOS管Q3为双路NMOS管，该双路NMOS 管呈对接状态，预防双路NMOS管体内二极管的导通使保护电路失效。

结合图4，该短路保护电路20的工作原理可描述如下：

若输出线材10正常，没有发生短路，此时输出线材10地AGND 电平为0V，通过第一电阻R1与第二电阻R2的分压得到的检测信号 short_det信号也为0V，此信号被传送至控制器23的ADC脚，控制器23采集到short_det信号为0V，判断为输出线材10正常，通过另一个I/O信号out_en输出一个高电平，使三极管Q2导通，三极管 Q2导通使得其集电极电位被拉低，继而将单路MOS管Q1的栅极电位拉低，单路MOS管Q1导通，双路NMOS管Q3的驱动电压Vout加载在双路NMOS管Q3的基极，使双路NMOS管Q3导通，双路NMOS管Q3导通使得移动电源100PCBA(Printed Circuit Board Assembly)的第二接地端GND与输出线材10端的第一接地端AGND导通，进而使移动电源100的输出回路构成完整回路，给移动智能设备充电；

若输出线材10发生短路，即输出线材10的第一接地端AGND与移动电源100的输出正极短接，输出线材10的第一接地端AGND与移动电源100的输出正极电平一致，此时输出线材10的第一接地端AGND 的高电平通过第一电阻R1和第二电阻R2分压得到的检测信号short_det信号变成与输出电压一定比例的值，控制器23采集到此值，判断为输出线材10短路异常，则控制I/O信号out_en为低电平，三极管Q2关断，单路MOS管Q1的基极通过第三电阻R3上拉到Vout，单路MOS管Q1关断，单路MOS管Q1关断使移动电源100的驱动电压 Vout无法加载于双路NMOS管Q3，双路NMOS管Q3也关断，移动电源 100PCBA的第二接地端GND与输出线材10的第一接地端AGND没有连通，断开连接，移动电源100的输出回路无法构成连通回路，进而不能给移动智能设备充电，起到保护移动智能设备作用，防止其因过热而损坏。

综上，该短路保护电路能够根据检测电路的检测信号，控制移动电源的输出回路的连通状态，若移动电源的输出线材发生短路，移动电源的输出回路被断开，移动电源无法输出充电电流，从而对移动智能设备实现短路保护，防止其因大电流充电而受到损坏。

最后应说明的是：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；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种短路保护电路，应用于移动电源，所述移动电源包括移动电源本体和输出线材，其特征在于，所述短路保护电路包括：检测电路、开关控制电路以及控制器；

所述检测电路分别与所述输出线材的第一接地端和所述控制器电性连接，用于检测所述第一接地端，并得到检测信号；

所述开关控制电路的控制端与所述控制器电性连接，所述开关控制电路的输入端与输入电源电性连接，所述开关控制电路的第一输出端与所述第一接地端电性连接，所述开关控制电路的第二输出端与所述移动电源的输出回路的第二接地端电性连接，所述开关控制电路用于控制所述移动电源的输出回路的连通状态；以及

所述控制器用于根据所述检测信号控制所述开关控制电路的第一输出端和所述开关控制电路的第二输出端的导通状态。

2.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述检测电路包括分压电路，所述分压电路的第一端与所述第一接地端电性连接，所述分压电路的第二端与所述控制器电性连接，所述分压电路的第三端与所述第二接地端电性连接，所述分压电路用于将所述检测信号转换为分压信号。

3.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一接地端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端和所述控制器连接，所述第二电阻的另一端与所述第二接地端连接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的短路保护电路，其特征在于，所述开关控制电路包括第一开关控制电路和第二开关控制电路；

所述第一开关控制电路的控制端与所述控制器电性连接，所述第一开关控制电路的第一端与所述输入电源电性连接，所述第一开关控制电路的第二端与所述第二开关控制电路的控制端电性连接，所述第一开关控制电路用于控制所述输入电源与所述第二开关控制电路的连接状态，以控制所述第二开关控制电路的导通状态；

所述第二开关控制电路的第一端与所述第一接地端电性连接，所述第二开关控制电路的第二端与所述第二接地端电性连接，所述第二开关控制电路用于控制所述第一接地端和所述第二接地端的连接状态，以控制所述移动电源的输出回路的连通状态。

5.根据权利要求4所述的短路保护电路，其特征在于，所述输入电源的电压为所述移动电源的输出端电压。

6.根据权利要求4所述的短路保护电路，其特征在于，所述第一开关控制电路包括触发电路和导通控制电路，所述触发电路的控制端与所述控制器电性连接，所述触发电路的第一端分别与所述输入电源和所述导通控制电路的控制端电性连接，所述触发电路用于控制所述导通控制电路的导通状态，所述触发电路的第二端与所述第二接地端电性连接；

所述导通控制电路的第一端与所述输入电源电性连接，所述导通控制电路的第二端与所述第二开关控制电路的控制端电性连接，所述导通控制电路用于控制所述输入电源与所述第二开关控制电路的控制端的连接状态，以控制所述第一接地端和所述第二接地端的连接状态。

7.根据权利要求6所述的短路保护电路，其特征在于，所述触发电路包括三极管和第三电阻，所述导通控制电路包括单路PMOS管，所述三极管的基极与所述控制器连接，所述三极管的集电极分别与所述第三电阻的一端和所述单路PMOS管的栅极连接，所述三极管的发射极与所述第二接地端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述输入电源和所述单路PMOS管的源极连接，所述单路PMOS管的漏极与所述第二开关控制电路的控制端连接。

8.根据权利要求4所述的短路保护电路，其特征在于，所述第二开关控制电路包括双路MOS管，所述双路MOS管的第一栅极和第二栅极共同与所述第一开关控制电路的第二端连接，所述双路MOS管的第一漏极和所述双路MOS管的第二漏极连接，所述双路MOS管的第一源极与所述第一接地端连接，所述双路MOS管的第二源极与所述第二接地端连接。

9.根据权利要求8所述的短路保护电路，其特征在于，所述双路MOS管为双路NMOS管，所述双路NMOS管呈对接状态。

10.一种移动电源，包括移动电源本体和输出线材，其特征在于，所述移动电源还包括：如权利要求1-9任意一项所述的短路保护电路。

Images