CN215185836U - 一种电源保护电路及电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电源保护电路及电源电路，该电源保护电路包括：电流检测电路，所述电流检测电路的检测端与所述电源处理电路的输入端连接，用于检测电源处理电路的电流值，并输出电流检测信号；限流保护电路，限流保护电路输入端与所述电源输入端连接，限流保护电路控制端与电源处理电路受控端连接，限流保护电路的检测端与电流检测电路连接；用于接收电流检测电路输出的电流检测信号，并根据电流检测信号确定所述电源处理电路的电流值达到预设值时，控制电源处理电路停止输出；本实用新型的电源电路可以有效地起到限流保护的作用，提高了电源可靠性和使用寿命。

Description

一种电源保护电路及电源电路

技术领域

本实用新型涉及电源电路技术领域，特别涉及一种电源保护电路及电源电路。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC、场效应管、续流二极管、电感构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。

随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源。目前，开关电源以体积小、重量轻和效率高的特点被广泛应用于所有的电子设备，如程控交换机、通讯、电子检测设备、控制设备等，开关电源已然成为当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

对于像开关电源管理的设计而言，如何降低功耗提高效率最大限度地延长电池的工作寿命成为当前亟待要解决的问题。而限流电路的应用，能够防止电源内部的器件承受过大的电流冲击，避免电器设备烧毁，可以有效的保护电源。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种电源保护电路及电源电路，旨在提高限流保护的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电源保护电路，所述电源保护电路包括：

电流检测电路，所述电流检测电路的检测端与所述电源处理电路的输入端连接，用于检测流经所述电源处理电路的电流值，并输出电流检测信号；

限流保护电路，所述限流保护电路的检测端与所述电流检测电路的输出端连接，所述限流保护电路的控制端与所述电源处理电路的受控端连接；所述限流保护电路，用于接收所述电流检测电路输出的电流检测信号，并根据所述电流检测信号确定所述电源处理电路的电流值达到第一预设值时，控制所述电源处理电路停止输出。

优选地，所述电流检测电路包括第一电阻与电容；所述第一电阻的第一端与所述电源处理电路的输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端接地，所述电容的第一端还与所述限流保护电路的检测端连接。

优选地，所述电源保护电路还包括检测开关电路，所述检测开关电路的受控端与所述限流保护电路的控制端连接，所述检测开关电路的输入端与所述电流检测电路连接，所述检测开关电路的输出端接地；

所述限流保护电路还用于根据所述电流检测信号确定所述电源处理电路的电流值达到第一预设值时，控制所述检测开关电路开启，以使所述第一电阻经所述检测开关电路接地。

优选地，所述电源保护电路还包括充放电回路，用于对所述电容进行充放电；

所述限流保护电路还用于在检测到所述电容的电压值下降到第二预设值时，控制所述电源处理电路恢复输出，并控制所述检测开关电路关断，以使所述工作电源经所述第一电阻对所述电容进行充电。

优选地，所述充放电回路包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述电容的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地；

优选地，所述检测开关电路包括：

第二开关，所述第二开关的受控端与所述限流保护电路的控制端连接，所述第二开关的输入端与第二电源连接，所述第二开关的输出端接地；

第三开关，所述第三开关的受控端与所述第二开关的输入端连接，所述第三开关的输入端与所述第一电阻的第二端连接，所述第三开关的输出端接地。

优选地，所述限流保护电路包括PWM控制器，所述PWM控制器的电源端与所述电源处理电路的输入端连接，所述PWM控制器的检测端与所述电流检测电路的输出端连接，所述PWM控制器的控制端与所述电源处理电路的受控端连接。

本实用新型还提出一种电源电路，所述电源电路包括上述的电源保护电路；以及

电源输入端，用于接入工作电源；

电源输出端，用于输出负载电源；

电源处理电路，串联设置于所述电源输入端与所述电源输出端之间，用于将所述工作电源转换成所述负载电源后向负载供电。

优选地，所述电源处理电路为BOOST电路，BUCK电路，BUCK-BOOST电路，FLYBACK电路中的任意一种。

优选地，所述电源处理电路包括电感及第一开关，所述电感的第一端与所述电源输入端连接，所述电感的第二端与所述第一开关的输入端连接，所述第一开关的输出端接地，所述第一开关的受控端与所述电源保护电路的控制端连接；

所述电源保护电路在检测到所述电源处理电路的电流值达到第一预设值时，控制所述第一开关断开，从而使所述电源处理电路停止输出，保护负载设备不受损坏。

本实用新型的技术通过设置电流检测电路以及限流保护电路，以及通过电流检测电路检测电源处理电路的电流值，并输出对应的电流检测信号至限流保护电路，实现限流保护电路根据电流检测信号确定电源处理电路的电流值达到第一预设值时，控制电源处理电路停止输出，避免其过流对电路及负载造成损坏，以达到限流保护的目的，提高了限流保护的可靠性，延长了电源的使用寿命。

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为本实用新型一种电源保护电路一实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型一种电源保护电路另一实施例的电路结构示意图；

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	电源处理电路	L	电感
20	电流检测电路	C	电容
				30	限流保护电路	R1	第一电阻
40	检测开关电路	R2	第二电阻
				50	放电电路	Q1	第一开关
31	PWM控制器	Q2	第二开关
				VIN	工作电源	Q3	第三开关
VCC	第二电源

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，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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“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。

本实用新型提出一种电源保护电路，所述电源保护电路，应用于电源电路中，所述电源电路包括电源处理电路10，其中，所述电源处理电路10为BOOST电路，BUCK电路，BUCK-BOOST电路，FLYBACK电路中的任意一种。

对于开关电源而言，过流是电路中常见的故障，过流时电源内部的器件容易损坏，因此限流功能已成为电路中必不可少的保护措施。

为解决上述问题，参照图1与图2，在本实施例中，所述电源保护电路包括：

电流检测电路20，所述电流检测电路20的检测端与所述电源处理电路10的输入端连接，用于检测流经所述电源处理电路10的电流值，并输出电流检测信号；

限流保护电路30，所述限流保护电路30的检测端与所述电流检测电路20的输出端连接，所述限流保护电路30的控制端与所述电源处理电路10的受控端连接；所述限流保护电路30，用于接收所述电流检测电路20输出的电流检测信号，并根据所述电流检测信号确定所述电源处理电路10的电流值达到第一预设值时，控制所述电源处理电路10停止输出。

在本实施例中，电流检测电路20与电源处理电路10采用并联的方式连接，当电源处理电路10中电流增大时，电流检测电路20的电流也会同比增大，因此，可以通过电流检测电路20的电压值获取电源处理电路10中对应的电流值；由于电流的冲击，很容易对负载及电源内部的器件造成损坏，因此，可以将电源处理电路10电流的最大峰值定为第一预设值，当电流检测电路20检测到电源处理电路10的电流值达到第一预设值时，设置限流保护电路30对电源处理电路10进行限流保护，从而起到保护电路及负载的作用。

在本实施例中，电源电路正常工作时，电源处理电路10将工作电源转换成所需的负载电源，电流检测电路20周期性采集电源处理电路10的电流值并输出对应的电流检测信号，限流保护电路30周期性接收电流检测电路20所输出的电流检测信号，并将采集到的电流值与第一预设值进行比较，当限流保护电路30接收到的电流值达到第一预设值时，限流保护电路30控制电源处理电路10停止输出，电源处理电路10停止输出后不再对负载供电，如此可以限制电源处理电路10的最大峰值电流，进而限制输出最大功率，避免其过流对电路及负载造成损坏，延长了电源的使用寿命。在实际应用中，第一预设值可以根据实际需要进行调节，具有限制电流值可调节的优点，提高了电源限流保护的可靠性。

参照图1与图2，在本实施例中，所述电源处理电路10包括电感L与第一开关Q1，所述电感L的第一端与所述电源输入端连接，所述电感L的第二端与所述第一开关Q1的输入端连接，所述第一开关Q1的输出端接地，所述第一开关Q1的受控端与所述电源保护电路的控制端连接；

所述电源保护电路在检测到所述电源处理电路的电流值达到第一预设值时，控制所述第一开关Q1断开，从而使所述电源处理电路10停止输出，保护负载设备不受损坏；

参照图1与图2，在本实施例中，所述电流检测电路20包括第一电阻R1及电容C；所述第一电阻R1的第一端与所述电源处理电路10的输入端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述电容C的第一端连接，所述电容C的第二端接地，所述电容的第一端还与所述限流保护电路30的检测端连接。

在本实施例中，第一开关Q1可以选用电源处理电路10中含有的开关管，用于控制电源处理电路10的工作状态，电源处理电路10在正常工作时，电源处理电路10内含有的控制器输出一定占空比的PWM信号，以控制第一开关Q1周期性通断，也即第一开关Q1的正常工作状态，使得电源处理电路10将工作电源转换成所需的负载电源。在本实施例中，第一开关Q1为场效应管；电感L为平面线圈电感，平面线圈电感拥有体积小，散热好，电感量大，饱和电流大等优点；第一电阻用于限制电容C的充电时间和充电电压，从而限制了平面电感的电流，可以实现输出过载限流保护；电流检测电路10利用电容C充电速度等于电感L电流增加速度来检测电源处理电路10的电流值。

在本实施例中，电流检测电路20的检测端与电源处理电路10的输入端连接，电容C的第二端与第一开关Q1的输出端均接地，因此，电流检测电路20与电源处理电路10实际为并联，即电流检测电路20两端的电压与电源处理电路10两端的电压相同。当电源处理电路10正常工作时，第一开关Q1处于正常工作状态，电流检测电流20中的电容C开始充电，由于电流检测电路20两端的电压与电源处理电路10两端的电压相同，此时电容C的充电速度等于流经电感L电流的增长速度，即电容C的电压值正比于电源处理电路10中流经电感L的电流值；如此，可以将电源处理电路10的最大峰值电流对应的电容C的电压值设为第一预设值，当限流保护电路30检测到电容C的电压值达到第一预设值时，限流保护电路30控制第一开关Q1断开，即保持截止状态，以使电源处理电路10停止输出。根据本实施例，可以实现通过电阻给电容C充电的速度等于电感L电流增长速度，来限制电源处理电路10的最大峰值电流，进而限制输出最大功率，起到了限流保护的作用，提高了限流保护的可靠性，延长了电源的使用寿命。

参照图1与图2，在本实施例中，所述电源保护电路还包括检测开关电路40，所述检测开关电路40的受控端与所述限流保护电路30的控制端连接，所述检测开关电路40的输入端与所述电流检测电路20连接，所述检测开关电路40的输出端接地；

所述限流保护电路30还用于根据所述电流检测信号确定所述电源处理电路的电流值达到第一预设值时，控制所述检测开关电路40开启，以使所述第一电阻R1通过所述检测开关电路40接地。

在本实施例中，限流保护电路30周期性检测电容C的电压值，当限流保护电路30检测到电容C的电压值达到第一预设值时，控制电源处理电路10停止输出，同时控制检测开关电路40开启，以使第一电阻R1通过检测开关电路40接地，此时工作电源VIN停止对电容C充电，即电流检测电路30停止输出。

参照图1与图2，在本实施例中，所述电源保护电路还包括充放电回路50，用于对所述电容C进行充放电；

所述限流保护电路30还用于在检测到所述电容的电压值下降到第二预设值时，控制所述电源处理电路10恢复输出，并控制所述检测开关电路40导通，以使所述工作电源VIN经所述第一电阻R1对所述电容C进行充电。

在本实施例中，当限流保护电路30控制检测开关电路40导通时，工作电源VIN通过第一电阻R1接地，停止对电容C充电，电容C与充放电回路50形成回路，此时电容C通过充放电回路50开始放电。在本实施例中，可以将电容C放电完全时的电压值设为第二预设值，当限流保护电路30检测到电容C电压值下降到第二预设值时，控制第一开关Q1恢复正常工作(按照PWM控制器输出的PWM控制信号导通/截止)，以使电源处理电路10恢复输出，同时控制检测开关电路40截止，以使电容C重新开始充电，即电流检测电路20恢复输出。在本实施例中，将电容C放电完全时的电压值设为第二预设值，从而使得电源处理电路10与电流检测电路20正常工作时，电容C的电压值达到第一预设值时电源处理电路10的电流也同时达到最大峰值。

在另一实施例中，可以将第一预设值设置为大于0.7V，将第二预设值设置为小于0.7V，当电容C电压小于0.7V时，电源处理电路10正常工作，电容C处于充电状态，电压开始上升，当电压升至大于0.7V时，限流保护电路30控制电源处理电路10停止输出，同时控制检测开关电路40导通，电容C开始放电；当电压下降至0.7V时，限流保护电路30控制电源处理电路10恢复正常工作，同时控制检测开关电路40截止，电容C重新开始充电，如此，通过控制电容C的充放电，并根据电容两端的电压变换，周期性地控制电源处理电路10的工作状态，以将电源处理电路10的电流限位至最大峰值。

参照图1与图2，在本实施例中，所述充放电回路50包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的第一端与所述电容C的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地。

在本实施例中，第二电阻R2与电容C形成充放电回路，电容C通过第二电阻R2放电，当电容C放电完全后，限流保护电路30控制电源处理电路10恢复输出，因此，电容C放电完全所用的时间可视为电源处理电路10限流后自启动所需的时间。电容C的放电速度与电容C的容值以及第二电阻R2的阻值有关，具体而言，第二电阻R2的阻值越大，电容C的放电速度越慢，通过调整第二电阻R2的阻值可以调节电容C的放电速度，从而改变电源处理电路10限流后自启动所需的时间。在本实施例中，通过设置第二预设值，使得电源处理电路10能在限流后一定时间内自启动。

参照图1与图2，在本实施例中，所述检测开关电路包括：

第二开关Q2，所述第二开关Q2的受控端与所述限流保护电路30的控制端连接，所述第二开关Q2的输入端与第二电源VCC连接，所述第二开关Q2的输出端接地；

第三开关Q3，所述第三开关Q3的受控端与所述第二开关Q2的输入端连接，所述第三开关Q3的输入端与所述第一电阻的第二端连接，所述第三开关Q3的输出端接地。

在本实施例中，第二电源VCC可采用常用电源，也可以是其他工作电路的电压输出端。

第二开关Q2以及第三开关Q3可为场效应管。在本实施例中，第二开关Q2以及第三开关Q3为场效应管且封装在同一芯片内，第二开关Q2以及第三开关Q3为高电平导通；限流保护电路30检测到电容C电压值达到第一预设值时输出控制第二开关Q2截止，第二开关Q2截止后，第三开关Q3的控制端与第二电源连接变为高电平，第三开关Q3导通，第三开关Q3导通后工作电源VIN通过第一电阻R1接地，电容C开始放电，从而使电容两端的电压开始下降，当电容C放电使电压值降到第二预设值时，限流保护电路30控制第二开关Q2导通，第二开关Q2导通后，第三开关Q3的控制端接地变为低电平，第三开关Q3截止，工作电源VIN通过第一电阻R1对电容C开始充电。在本实施例中，通过设置第一开关Q1，第二开关Q2以及第三开关Q3，同步控制电源处理电路10与电流检测电路20的工作状态，提高了限流保护的可靠性。

参照图1与图2，在本实施例中，所述限流保护电路包括PWM控制器，所述PWM控制器的电源端与所述电源处理电路的输入端连接，所述PWM控制器的检测端与所述电流检测电路的输出端连接，所述PWM控制器的控制端与所述电源处理电路的受控端连接。

在本实施例中，限流保护电路30可采用常用控制器来实现，如51系列单片机、PWM控制器等，也可以使用电源处理电路10中含有的控制器；在本实施例中，限流保护电路30选用PWM控制器31，用于检测电容C的电压值，当电容C的电压值上升到第一预设值时，PWM控制器输出低电平控制第一开关Q1截止，以使电源处理电路10停止输出，以及控制第二开关Q2截止，以使电容C放电；当电容C放电使电压值下降到第二预设值时，PWM控制器31输出高电平控制第一开关Q1恢复正常工作，以使电源处理电路10恢复输出，以及控制第二开关Q2导通使电容C开始充电。

本实用新型还提出一种电源电路，所述电源电路包括：

电源输入端，用于接入工作电源VIN；

电源输出端，用于输出负载电源；

电源处理电路10，串联设置于所述电源输入端与所述电源输出端之间，用于将所述工作电源VIN转换成所述负载电源后输出；

以及上述的电源保护电路，该电源保护电路的具体结构参照上述实施例，由于本电源电路采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

其中，电源处理电路10的输入端与电流检测电路20的检测端连接，电源处理电路10的受控端与限流保护电路30的控制端连接。当限流保护电路30检测到电源处理电路10输入端电流达到第一预设值时，限流保护电路30控制电源处理电路10停止输出，当限流保护电路30检测到电容C的电压值下降到第二预设值时，限流保护电路30控制电源处理电路10恢复输出。

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 (10)

1.一种电源保护电路，应用于电源电路中，所述电源电路包括电源处理电路，其特征在于，包括：

电流检测电路，所述电流检测电路的检测端与所述电源处理电路的输入端连接，用于检测流经所述电源处理电路的电流值，并输出电流检测信号；

限流保护电路，所述限流保护电路的检测端与所述电流检测电路的输出端连接，所述限流保护电路的控制端与所述电源处理电路的受控端连接；所述限流保护电路，用于接收所述电流检测电路输出的电流检测信号，并根据所述电流检测信号确定所述电源处理电路的电流值达到第一预设值时，控制所述电源处理电路停止输出。

2.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述电流检测电路包括第一电阻与电容；所述第一电阻的第一端与所述电源处理电路的输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端接地，所述电容的第一端还与所述限流保护电路的检测端连接。

3.如权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源保护电路还包括检测开关电路，所述检测开关电路的受控端与所述限流保护电路的控制端连接，所述检测开关电路的输入端与所述电流检测电路连接，所述检测开关电路的输出端接地；

所述限流保护电路还用于根据所述电流检测信号确定所述电源处理电路的电流值达到第一预设值时，控制所述检测开关电路开启，以使所述第一电阻通过所述检测开关电路接地。

4.如权利要求3所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源保护电路还包括充放电回路，用于对所述电容进行充放电；

所述限流保护电路还用于在检测到所述电容的电压值下降到第二预设值时，控制所述电源处理电路恢复输出，并控制所述检测开关电路关断，以使所述工作电源经所述第一电阻对所述电容进行充电。

5.如权利要求4所述的电源保护电路，其特征在于，所述充放电回路包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述电容的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。

6.如权利要求3所述的电源保护电路，其特征在于，所述检测开关电路包括：

第二开关，所述第二开关的受控端与所述限流保护电路的控制端连接，所述第二开关的输入端与第二电源连接，所述第二开关的输出端接地；

第三开关，所述第三开关的受控端与所述第二开关的输入端连接，所述第三开关的输入端与所述第一电阻的第二端连接，所述第三开关的输出端接地。

7.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述限流保护电路包括PWM控制器，所述PWM控制器的电源端与所述电源处理电路的输入端连接，所述PWM控制器的检测端与所述电流检测电路的输出端连接，所述PWM控制器的控制端与所述电源处理电路的受控端连接。

8.一种电源电路，其特征在于，所述电源电路包括如权利要求1-7任意一项所述的电源保护电路；以及

电源输入端，用于接入工作电源；

电源输出端，用于输出负载电源；

电源处理电路，串联设置于所述电源输入端与所述电源输出端之间，用于将所述工作电源转换成所述负载电源后向负载供电。

9.如权利要求8所述的电源电路，其特征在于，所述电源处理电路为BOOST电路，BUCK电路，BUCK-BOOST电路，FLYBACK电路中的任意一种。

10.如权利要求8所述的电源电路，其特征在于，所述电源处理电路包括电感及第一开关，所述电感的第一端与所述电源输入端连接，所述电感的第二端与所述第一开关的输入端连接，所述第一开关的输出端接地，所述第一开关的受控端与所述电源保护电路的控制端连接；

所述电源保护电路在检测到所述电源处理电路的电流值达到第一预设值时，控制所述第一开关断开，从而使所述电源处理电路停止输出，保护负载设备不受损坏。

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