CN215185859U

CN215185859U - 保护电路及保护装置

Info

Publication number: CN215185859U
Application number: CN202120921258.0U
Authority: CN
Inventors: 余泽辉; 黎云兵
Original assignee: Shenzhen Saimai Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Saimai Technology Co ltd
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2031-04-29

Abstract

本实用新型提供一种保护电路及保护装置，该保护电路包括电源输入端、电源输出端、控制电路、自举电路、第一开关电路和第二开关电路；所述自举电路的第一端与所述控制电路的脉冲信号输出端连接，所述自举电路的第二端与所述电源输入端连接，所述自举电路的第三端与所述第一开关电路的受控端连接；所述第一开关电路的输入端与所述电源输入端连接，所述第一开关电路的输出端与所述第二开关电路的输入端连接；所述第二开关电路的受控端与所述控制电路的第一电平信号输出端连接，所述第二开关电路的输出端与所述电源输出端连接。本实用新型的技术方案，能够避免由于电源反接、错接而损坏元器件和负载。

Description

保护电路及保护装置

技术领域

本实用新型涉及车载技术领域，特别涉及一种保护电路及保护装置。

背景技术

目前，应用于车载的DC/DC(高压直流电源变换为低压直流电源)降压电源，其主要通过在电源输入端串接防反接二极管来避免电源反接引起的故障，但是，防反接二极管存在正向压降大、正向工作电流小，电源转换效率低的问题。并且，一旦出现电源错接的情况，则会导致电源元器件和负载被损坏。

实用新型内容

本实用新型提出一种保护电路及保护装置，旨在避免由于电源反接、错接而损坏电源元器件和负载。

为实现上述目的，本实用新型提供一种保护电路，所述保护电路包括电源输入端、电源输出端、控制电路、自举电路、第一开关电路和第二开关电路；

所述自举电路的第一端与所述控制电路的脉冲信号输出端连接，所述自举电路的第二端与所述电源输入端连接，所述自举电路的第三端与所述第一开关电路的受控端连接；

所述第一开关电路的输入端与所述电源输入端连接，所述第一开关电路的输出端与所述第二开关电路的输入端连接；

所述第二开关电路的受控端与所述控制电路的第一电平信号输出端连接，所述第二开关电路的输出端与所述电源输出端连接。

可选的，所述自举电路包括第一电阻、第一电容和二极管；

所述第一电容的第一端及所述二极管的负极与所述控制电路的脉冲信号输出端连接；

所述二极管的正极及所述第一电阻的第一端与所述电源输入端连接；所述第一电容的第二端及所述第一电阻的第二端与所述第一开关电路的受控端连接。

可选的，所述第一开关电路包括第一晶体管；

所述第一晶体管的受控端与所述第一电容的第二端及所述第一电阻的第二端连接；所述第一晶体管的输入端与所述电源输入端连接，所述第一晶体管的输出端与所述第二开关电路的输入端连接。

可选的，所述第一晶体管为N型场效应晶体管。

可选的，所述第二开关电路包括第二晶体管、电感和第二电容；

所述第二晶体管的受控端与所述控制电路的第一电平信号输出端连接，所述第二晶体管的输入端与所述第一开关电路的输出端连接，所述第二晶体管的输出端与所述电感的第一端连接；

所述电感的第二端与所述第二电容的第一端及所述电源输出端连接，所述第二电容的第二端接地。

可选的，所述第二晶体管为N型场效应晶体管。

可选的，所述第二开关电路还包括第三晶体管；

所述第三晶体管的受控端与所述控制电路的第二电平信号输出端连接，所述第三晶体管的输入端与所述第二晶体管的输出端连接，所述第三晶体管的输出端接地。

可选的，所述第三晶体管为N型场效应晶体管。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种保护装置，所述保护装置包括如上任一项所述的保护电路。

本实用新型的技术方案，在电源反接时，利用电源反接来触发第一开关电路截止，以使电路停止运行；在电源错接时，利用电源错接来触发第二开关电路截止，以使电路停止运行；如此设置，使得不论电源是反接还是错接，都不会损坏电源元器件和负载。

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为本实用新型保护电路一实施例的结构框图；

图2为本实用新型保护电路一实施例的电路结构示意图；

图3为本实用新型保护电路另一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

10	控制电路	20	自举电路
				30	第一开关电路	40	第二开关电路
T1	第一晶体管	T2	第二晶体管
				T3	第三晶体管	R1	第一电阻
C1	第一电容	C2	第二电容
				D1	二极管	L1	电感
GND	地端	PWM	脉冲信号输出端
				DH	第一电平信号输出端	DL	第二电平信号输出端

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，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。

图1为本实用新型保护电路一实施例的结构框图。

参照图1，该保护电路应用于车载DC/DC降压电源，该保护电路包括电源输入端VIN、电源输出端OUT、控制电路10、自举电路20、第一开关电路30和第二开关电路40；其中，

该自举电路20的第一端与控制电路10的脉冲信号输出端PWM连接，该自举电路20的第二端与该电源输入端VIN连接，该自举电路20的第三端与第一开关电路30的受控端连接；该第一开关电路30的输入端与电源输入端VIN连接，该第一开关电路30的输出端与该第二开关电路40的输入端连接；该第二开关电路40的受控端与控制电路10的第一电平信号输出端DH连接，该第二开关电路40的输出端与该电源输出端OUT连接。

该控制电路10，可以是单片机、DSP、FPGA等微处理器。

该自举电路20，可以由自举电容、电阻等元器件组成。

该第一开关电路30，具有截止和导通两种状态，可以采用各种晶体管组成电路实现，例如绝缘栅型场效应管、三极管、以及其他由多个晶体管组成的复合型开关电路，此处不限。

该第二开关电路40，具有截止和导通两种状态，可以采用各种晶体管组成电路实现，例如绝缘栅型场效应管、三极管、以及其他由多个晶体管组成的复合型开关电路，此处不限。

该电路的具体工作原理如下：

控制电路10的脉冲信号输出端默认输出PWM脉冲信号至自举电路20，设定此时电源输入端VIN连接外部电源正极，电源输出端OUT外接负载，那么，自举电路20中的自举电容在控制电路10的脉冲信号的作用下，实现抬升电压，使得第一开关电路30导通。而控制电路10的第一电平信号输出端DH默认输出高电平的电信号至第二开关电路40，使得第二开关电路40也导通。此时，电源输入端VIN输入的电压经导通的第一开关电路30和第二开关电路40，由电源输出端OUT输出至负载，为负载供电。

然而，一旦出现电源反接的情况，即电源输入端VIN接外部电源的电源负极，外部电源的电源正极接地，那么，该情况会触发第一开关电路30中的晶体管关断，使得第一开关电路30截止。此时，整个电路停止运行。

而一旦出现电源错接的情况，例如电源输入端VIN外接负载，电源输出端OUT接外部电源，那么，该情况会触发第二开关电路40中的晶体管关断，使得第二开关电路40截止，进而使得整个电路停止运行，达到保护电路的目的。

本实用新型的技术方案，在电源反接时，利用电源反接来触发第一开关电路30截止，以使电路停止运行；在电源错接时，利用电源错接来触发第二开关电路40截止，以使电路停止运行；如此设置，使得不论电源是反接还是错接，都不会损坏电源元器件和负载。

可选的，参照图2，在一实施例中，该自举电路20包括第一电阻R1、第一电容C1和二极管D1；该第一电容C1的第一端及二极管D1的负极均与控制电路10的脉冲信号输出端PWM连接；该二极管D1的正极及第一电阻R1的第一端均与该电源输入端VIN连接；该第一电容C1的第二端及第一电阻R1的第二端均与第一开关电路30的受控端连接。

该第一电容C1，可选为贴片磁介电容，具有体积小、耐压值高、等效串联电阻小，低温工作正常的特点。该第一电容C1，具有电容升压作用，该第一电容C1能够根据控制电路10提供的PWM脉冲信号抬升第一开关电路30的受控端的电压，以触发第一开关电路30导通。

可选的，参照图2，在一实施例中，该第一开关电路30包括第一晶体管；其中，该第一晶体管T1的受控端与第一电容C1的第二端及第一电阻R1的第二端连接；而第一晶体管T1的输入端与电源输入端VIN连接，该第一晶体管T1的输出端与该第二开关电路40的输入端连接。

本实施例中，该第一晶体管可选为N型场效应晶体管。在电源接线正确时，第一晶体管T1在自举电路20中的自举电容的升压作用下导通，使得电源输入端VIN输入的电压可以经导通的第一晶体管T1和第二开关电路40，由电源输出端OUT输出至负载，为负载供电。而一旦出现电源反接的情况，则会导致第一晶体管T1的两个电极电位相等，使得第一晶体管T1关断，进而使得整个电路停止运行，从而达到保护电源元器件和负载的目的。其中，N型场效应晶体管具有耐高压，低内阻、正向电流大的特性，在电路中起到防反接的作用，即在电源输入端VIN接外部电源的电源负极，外部电源的电源正极接地时，通过N型场效应晶体管的关断使整个电路停止运行。

可选的，参照图2，在一实施例中，该第二开关电路40包括第二晶体管T2、电感L1和第二电容C2；其中，第二晶体管T2的受控端与该控制电路10的第一电平信号输出端DH连接，该第二晶体管T2的输入端与该第一开关电路30的输出端连接，该第二晶体管T2的输出端与电感L1的第一端连接；该电感L1的第二端与该第二电容C2的第一端及电源输出端OUT连接，该第二电容C2的第二端接地。

本实施例中，该第二晶体管T2可选为N型场效应晶体管。该第二开关电路40的工作原理如下：

设定电源接线正确，即电源输入端VIN接外部电源的正极，电源输出端OUT外接负载。该情况下，第二晶体管T2根据控制电路10输出的高电平的电信号导通，电源输入端VIN输入的电压可以经导通的第一开关电路30和第二晶体管T2，由电源输出端OUT输出至负载，为负载供电。而一旦出现电源错接的情况，即电源输入端VIN接负载，电源输出端OUT外接电源，此时，第二晶体管T2由导通状态转为关断状态，使得整个电路停止运行，从而可以避免由于电源错接而导致电源元器件和负载被损坏。

其中，N型场效应晶体管具有耐高压，低内阻、正向电流大的特性，在电路中起到防错接的作用，即在电源输入端VIN接负载，电源输出端OUT接电源时，通过N型场效应晶体管的关断使整个电路停止运行。

可选的，参照图3，在一实施例中，该第二开关电路40还包括第三晶体管T3；其中，第三晶体管T3的受控端与该控制电路10的第二电平信号输出端DL连接，该第三晶体管T3的输入端与第二晶体管T2的输出端连接，而第三晶体管T3的输出端接地。

该第三晶体管T3，用于增加负载的驱动能力。具体而言，在负载为轻载的情况下，控制电路10控制第三晶体管T3关断。在负载为重载的情况下，控制电路10控制第二晶体管T2和第三晶体管T3交替导通，利用第二晶体管T2和第三晶体管T3的同步整流作用来增大负载的驱动能力。

可选的，该第三晶体管T3为N型场效应晶体管。

本实用新型还提供一种保护装置，包括如上所述的保护电路，该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，由于在本实用新型的保护装置中使用了上述保护电路，因此，本实用新型的保护装置的实施例包括上述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

1.一种保护电路，其特征在于，所述保护电路包括电源输入端、电源输出端、控制电路、自举电路、第一开关电路和第二开关电路；

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述自举电路包括第一电阻、第一电容和二极管；

3.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述第一开关电路包括第一晶体管；

4.如权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述第一晶体管为N型场效应晶体管。

5.如权利要求1-4任一项所述的保护电路，其特征在于，所述第二开关电路包括第二晶体管、电感和第二电容；

6.如权利要求5所述的保护电路，其特征在于，所述第二晶体管为N型场效应晶体管。

7.如权利要求5所述的保护电路，其特征在于，所述第二开关电路还包括第三晶体管；

8.如权利要求7所述的保护电路，其特征在于，所述第三晶体管为N型场效应晶体管。

9.一种保护装置，其特征在于，所述保护装置包括如权利要求1-8任一项所述的保护电路。