CN215733443U - 一种过电压及过电流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过电压及过电流保护电路，包括电路输入端、过流检测模块、过压检测模块、第一开关模块、第二开关模块和电路输出端；电路输入端用于连接第一供电电源；电路输出端用于连接受电系统的电源输入端；过流检测模块的输入端与电路输入端连接，输出端与第二开关模块的输入端连接；过压检测模块的输入端与过流检测模块的输出端连接，第一输出端与第一开关模块的控制端连接，第二输出端接地；第一开关模块的输入端与过流检测模块的输出端连接，输出端与第二开关模块的控制端连接；第二开关模块的输出端与电路输出端连接。采用本实用新型能够有效避免因过电压及过电流而导致芯片损坏，从而提高芯片系统的可靠性，延长芯片寿命。

Description

一种过电压及过电流保护电路

技术领域

本实用新型涉及电路保护技术领域，特别是涉及一种过电压及过电流保护电路。

背景技术

芯片在使用时一般需要供电电源提供一定的电压才能够正常工作，但是，在实际供电过程中，经常会出现过电压/过电流的情况，而过电压/过电流可能会导致芯片损坏，对于芯片系统可靠性和芯片寿命影响很大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种过电压及过电流保护电路，能够有效避免因过电压及过电流而导致芯片损坏，从而提高芯片系统的可靠性，延长芯片寿命。

为了实现以上目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：提供一种过电压及过电流保护电路，包括电路输入端、过流检测模块、过压检测模块、第一开关模块、第二开关模块和电路输出端；其中，

所述电路输入端用于连接第一供电电源；所述电路输出端用于连接受电系统的电源输入端；

所述过流检测模块的输入端与所述电路输入端连接，所述过流检测模块的输出端与所述第二开关模块的输入端连接；

所述过压检测模块的输入端与所述过流检测模块的输出端连接，所述过压检测模块的第一输出端与所述第一开关模块的控制端连接，所述过压检测模块的第二输出端接地；

所述第一开关模块的输入端与所述过流检测模块的输出端连接，所述第一开关模块的输出端与所述第二开关模块的控制端连接；

所述第二开关模块的输出端与所述电路输出端连接。

作为优选方案，所述过流检测模块包括热敏电阻；

所述热敏电阻的第一端与所述过流检测模块的输入端连接，所述热敏电阻的第二端与所述过流检测模块的输出端连接。

作为优选方案，所述过压检测模块包括第一电阻和稳压管；

所述第一电阻的第一端与所述过压检测模块的输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述过压检测模块的第一输出端连接；

所述稳压管的阴极与所述过压检测模块的第一输出端连接，所述稳压管的阳极与所述过压检测模块的第二输出端连接。

作为优选方案，所述第一开关模块包括第二电阻和第一开关管；

所述第二电阻的第一端与所述第一开关模块的控制端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一开关管的控制端连接；

所述第一开关管的输入端与所述第一开关模块的输入端连接，所述第一开关管的输出端与所述第一开关模块的输出端连接。

作为优选方案，所述第二开关模块包括第三电阻和第二开关管；

所述第三电阻的第一端与所述第二开关模块的控制端连接，所述第三电阻的第二端接地；

所述第二开关管的控制端与所述第二开关模块的控制端连接，所述第二开关管的输入端与所述第二开关模块的输入端连接，所述第二开关管的输出端与所述第二开关模块的输出端连接。

作为优选方案，所述过压检测模块的第三输出端用于向所述受电系统输出第一电压信号，所述过压检测模块的第四输出端用于向所述受电系统输出第二电压信号；其中，所述受电系统用于根据所述第一电压信号和所述第二电压信号生成相应的报警控制信号。

作为优选方案，所述保护电路还包括电阻模块；

所述电阻模块的第一输入端与所述过压检测模块的第三输出端连接，所述电阻模块的第二输入端与所述过压检测模块的第四输出端连接，所述电阻模块的第一输出端用于向所述受电系统输出第一电压信号，所述电阻模块的第二输出端用于向所述受电系统输出第二电压信号。

作为优选方案，所述电阻模块包括第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的第一端与所述电阻模块的第一输入端连接，所述第四电阻的第二端与所述电阻模块的第一输出端连接；

所述第五电阻的第一端与所述电阻模块的第二输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述电阻模块的第二输出端连接。

作为优选方案，所述保护电路还包括报警指示模块；

所述报警指示模块的第一端用于接收所述报警控制信号，所述报警指示模块的第二端用于连接第二供电电源。

作为优选方案，所述报警指示模块包括第六电阻和发光二极管；

所述第六电阻的第一端与所述报警指示模块的第一端连接，所述第六电阻的第二端与所述发光二极管的阴极连接，所述发光二极管的阳极与所述报警指示模块的第二端连接。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供了一种过电压及过电流保护电路，包括电路输入端、过流检测模块、过压检测模块、第一开关模块、第二开关模块和电路输出端；其中，所述电路输入端用于连接第一供电电源；所述电路输出端用于连接受电系统的电源输入端；所述过流检测模块的输入端与所述电路输入端连接，所述过流检测模块的输出端与所述第二开关模块的输入端连接；所述过压检测模块的输入端与所述过流检测模块的输出端连接，所述过压检测模块的第一输出端与所述第一开关模块的控制端连接，所述过压检测模块的第二输出端接地；所述第一开关模块的输入端与所述过流检测模块的输出端连接，所述第一开关模块的输出端与所述第二开关模块的控制端连接；所述第二开关模块的输出端与所述电路输出端连接；使用该保护电路能够有效避免因过电压及过电流而导致受电系统的芯片损坏，从而提高芯片系统的可靠性，延长芯片寿命。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种过电压及过电流保护电路的一个优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种过电压及过电流保护电路的一个优选实施例的电路原理图；

图3是本实用新型提供的一种过电压及过电流保护电路的另一个优选实施例的结构示意图；

图4是本实用新型提供的一种过电压及过电流保护电路的报警指示模块的一个优选实施例的电路原理图。

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，本技术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。

本实用新型实施例提供了一种过电压及过电流保护电路，参见图1所示，是本实用新型提供的一种过电压及过电流保护电路的一个优选实施例的结构示意图，所述保护电路包括电路输入端V_IN、过流检测模块100、过压检测模块200、第一开关模块300、第二开关模块400和电路输出端V_OUT；其中，

所述电路输入端V_IN用于连接第一供电电源；所述电路输出端V_OUT用于连接受电系统的电源输入端；

所述过流检测模块100的输入端与所述电路输入端V_IN连接，所述过流检测模块100的输出端与所述第二开关模块400的输入端连接；

所述过压检测模块200的输入端与所述过流检测模块100的输出端连接，所述过压检测模块200的第一输出端与所述第一开关模块300的控制端连接，所述过压检测模块200的第二输出端接地；

所述第一开关模块300的输入端与所述过流检测模块100的输出端连接，所述第一开关模块300的输出端与所述第二开关模块400的控制端连接；

所述第二开关模块400的输出端与所述电路输出端V_OUT连接。

具体的，该保护电路主要由电路输入端V_IN、过流检测模块100、过压检测模块200、第一开关模块300、第二开关模块400和电路输出端V_OUT组成，在实际应用时，该保护电路通过电路输入端V_IN与第一供电电源的输出端连接，以获取第一供电电源，通过过流检测模块100、过压检测模块200、第一开关模块300和第二开关模块400对获得的第一供电电源进行过电压及过电流检测，并进行相应的过电压及过电流保护处理，通过电路输出端V_OUT与受电系统的电源输入端连接，以为受电系统提供经过过电压及过电流保护处理后的第一供电电源。

该保护电路的过电压保护的工作原理具体如下：电路输入端V_IN从第一供电电源获取第一供电电压，在第一供电电压正常的情况下，过压检测模块200检测到未出现过压情况，通过过压检测模块200的作用使得第一开关模块300处于断开状态，进而使得第二开关模块400处于闭合状态，以连通从电路输入端V_IN到电路输出端V_OUT的供电通路，为受电系统提供正常的供电电压；当发生异常导致第一供电电源的输出电压(即第一供电电压)过大时，过压检测模块200检测到出现过压情况，通过过压检测模块200的作用使得第一开关模块300处于闭合状态，进而使得第二开关模块400处于断开状态，以断开从电路输入端V_IN到电路输出端V_OUT的供电通路，从而实现对受电系统的过电压保护。

该保护电路的过电流保护的工作原理具体如下：电路输入端V_IN从第一供电电源获取第一供电电流，在第一供电电流正常的情况下，过流检测模块100检测到未出现过流情况，过流检测模块100处于正常工作状态，为受电系统提供正常的供电电流；当发生异常导致第一供电电源的输出电流(即第一供电电流)过大时，过流检测模块100检测到出现过流情况，过流检测模块100进入电流保护工作状态，通过过流检测模块100的作用限制了第一供电电流的大小，从而实现对受电系统的过电流保护。

需要说明的是，在描述该保护电路的过电压保护的工作原理时，默认第一供电电流正常，在描述该保护电路的过电流保护的工作原理时，默认第一供电电压正常；当同时出现第一供电电压过大且第一供电电流过大的情况时，通过过压检测模块200的作用使得第一开关模块300处于闭合状态，进而使得第二开关模块400处于断开状态，以断开从电路输入端V_IN到电路输出端V_OUT的供电通路，通过过流检测模块100的作用限制第一供电电流的大小，从而实现对受电系统的过电压保护以及过电流保护。

本实用新型实施例所提供的一种过电压及过电流保护电路，通过将过电压及过电流保护电路连接在第一供电电源和受电系统之间，当第一供电电源出现过电压/过电流情况时，该保护电路进入过电压/过电流保护工作状态，实现对受电系统的过电压保护/过电流保护，从而能够有效避免因过电压及过电流而导致受电系统的受电芯片损坏，提高芯片所在的受电系统的可靠性，并延长芯片寿命。

结合图2所示，是本实用新型提供的一种过电压及过电流保护电路的一个优选实施例的电路原理图，在另一个优选实施例中，所述过流检测模块100包括热敏电阻TR1；

所述热敏电阻TR1的第一端与所述过流检测模块100的输入端连接，所述热敏电阻TR1的第二端与所述过流检测模块100的输出端连接。

具体的，结合上述实施例，过流检测模块100主要由热敏电阻TR1组成，相应的，过电流检测及保护功能主要由热敏电阻TR1进行实现，电路输入端V_IN从第一供电电源DCSource获取第一供电电流，在第一供电电流正常的情况下，流过热敏电阻TR1的电流所产生的热量不足以让热敏电阻TR1的温度超过一定的值(居里温度)，热敏电阻TR1处于正常工作状态，即热敏电阻TR1的阻值为最小值，为受电系统提供正常的供电电流；当发生异常导致第一供电电流过大时，流过热敏电阻TR1的电流所产生的热量过大，使得热敏电阻TR1的温度超过一定的值，热敏电阻TR1进入电流保护工作状态，即热敏电阻TR1的阻值快速增大，发热增加，能够有效限制第一供电电流的大小，从而实现对受电系统的过电流保护。

优选地，热敏电阻TR1的选型可以为PTC_1.5A，本实用新型实施例不作具体限定。

结合图2所示，在又一个优选实施例中，所述过压检测模块200包括第一电阻R1和稳压管ZD1；

所述第一电阻R1的第一端与所述过压检测模块200的输入端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述过压检测模块200的第一输出端连接；

所述稳压管ZD1的阴极与所述过压检测模块200的第一输出端连接，所述稳压管ZD1的阳极与所述过压检测模块200的第二输出端连接。

具体的，结合上述实施例，过压检测模块200主要由第一电阻R1和稳压管ZD1组成，相应的，过电压检测功能主要由稳压管ZD1进行实现，电路输入端V_IN从第一供电电源DCSource获取第一供电电压，在第一供电电压正常的情况下，稳压管ZD1未被击穿，第一电阻R1的第二端为高电压，使得第一开关模块300处于断开状态，进而使得第二开关模块400处于闭合状态，为受电系统提供正常的供电电压DC Source1；当发生异常导致第一供电电压过大时，稳压管ZD1被反向击穿，拉低第一电阻R1第二端的电压，使得第一开关模块300处于闭合状态，进而使得第二开关模块400处于断开状态，以断开从电路输入端V_IN到电路输出端V_OUT的供电通路，从而实现对受电系统的过电压保护。

优选地，第一电阻R1的阻值可以为47kΩ，稳压管ZD1可以选择3.3V的稳压管，本实用新型实施例不作具体限定。

结合图2所示，在又一个优选实施例中，所述第一开关模块300包括第二电阻R2和第一开关管Q1；

所述第二电阻R2的第一端与所述第一开关模块300的控制端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第一开关管300的控制端连接；

所述第一开关管Q1的输入端与所述第一开关模块300的输入端连接，所述第一开关管Q1的输出端与所述第一开关模块300的输出端连接。

具体的，结合上述实施例，第一开关模块300主要由第二电阻R2和第一开关管Q1组成，相应的，当第一电阻R1的第二端为高电压时，第一开关管Q1关断，使得第一开关模块300处于断开状态；当第一电阻R1的第二端为低电压时，第一开关管Q1导通，使得第一开关模块300处于闭合状态。

其中，图2所示的第一开关管Q1为PNP型三极管，第一开关管Q1的控制端为PNP型三极管的基极，第一开关管Q1的输入端为PNP型三极管的发射极，第一开关管Q1的输出端为PNP型三极管的集电极。

优选地，第二电阻R2的阻值可以为4.7kΩ，本实用新型实施例不作具体限定。

需要说明的是，本实用新型实施例仅以PNP型三极管为例对该保护电路的工作原理进行示例性说明，其他类型的具有相同功能的开关管同样适用，这里不再赘述。

结合图2所示，在又一个优选实施例中，所述第二开关模块400包括第三电阻R3和第二开关管Q2；

所述第三电阻R3的第一端与所述第二开关模块400的控制端连接，所述第三电阻R3的第二端接地；

所述第二开关管Q2的控制端与所述第二开关模块400的控制端连接，所述第二开关管Q2的输入端与所述第二开关模块400的输入端连接，所述第二开关管Q2的输出端与所述第二开关模块400的输出端连接。

具体的，结合上述实施例，第二开关模块400主要由第三电阻R3和第二开关管Q2组成，相应的，当第一电阻R1的第二端为高电压时，第一开关管Q1关断，第二开关管Q2导通，使得第二开关模块400处于闭合状态；当第一电阻R1的第二端为低电压时，第一开关管Q1导通，第二开关管Q2关断，使得第二开关模块400处于断开状态。

其中，图2所示的第二开关管Q2为N沟道MOS管，第二开关管Q2的控制端为N沟道MOS管的栅极，第二开关管Q2的输入端为N沟道MOS管的漏极，第二开关管Q2的输出端为N沟道MOS管的源极。

优选地，第三电阻R3的阻值可以为15kΩ，本实用新型实施例不作具体限定。

需要说明的是，本实用新型实施例仅以N沟道MOS管为例对该保护电路的工作原理进行示例性说明，其他类型的具有相同功能的开关管同样适用，这里不再赘述。

结合图2所示，在又一个优选实施例中，所述过压检测模块200的第三输出端用于向所述受电系统输出第一电压信号SDCH，所述过压检测模块200的第四输出端用于向所述受电系统输出第二电压信号SDCL；其中，所述受电系统用于根据所述第一电压信号SDCH和所述第二电压信号SDCL生成相应的报警控制信号。

具体的，结合上述实施例，过压检测模块200的第三输出端和第四输出端输出的实际上是稳压管ZD1两端的电压信号，当出现过电压的情况时，稳压管ZD1被反向击穿，此时稳压管ZD1两端的电压信号发生变化，即第一电压信号SDCH和第二电压信号SDCL发生变化，并且反馈到受电系统，使得受电系统在接收到第一电压信号SDCH和第二电压信号SDCL后，生成相应的报警控制信号，以进行报警提示。

需要说明的是，由于直接采集第一供电电源DC Source的第一供电电压不便于控制精度，容易引起报警误触发，本实用新型实施例通过采集稳压管ZD1两端的电压信号，通过第一电压信号SDCH和第二电压信号SDCL之间的电压差来体现第一供电电压的变化情况，并判断是否需要进行报警提示，从而能够避免干扰引起的误触发。

结合图3所示，是本实用新型提供的一种过电压及过电流保护电路的另一个优选实施例的结构示意图，在又一个优选实施例中，所述保护电路还包括电阻模块500；

所述电阻模块500的第一输入端与所述过压检测模块200的第三输出端连接，所述电阻模块500的第二输入端与所述过压检测模块200的第四输出端连接，所述电阻模块500的第一输出端用于向所述受电系统输出第一电压信号SDCH，所述电阻模块500的第二输出端用于向所述受电系统输出第二电压信号SDCL。

具体的，结合上述实施例，该保护电路还包括电阻模块500，与过压检测模块200连接，并且电阻模块500的第一输出端向受电系统反馈第一电压信号SDCH，电阻模块500的第二输出端向受电系统反馈第二电压信号SDCL，使得受电系统在接收到第一电压信号SDCH和第二电压信号SDCL后，生成相应的报警控制信号，以进行报警提示。

结合图2所示，在又一个优选实施例中，所述电阻模块500包括第四电阻R4和第五电阻R5；

所述第四电阻R4的第一端与所述电阻模块500的第一输入端连接，所述第四电阻R4的第二端与所述电阻模块500的第一输出端连接；

所述第五电阻R5的第一端与所述电阻模块500的第二输入端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述电阻模块500的第二输出端连接。

具体的，结合上述实施例，电阻模块500主要由第四电阻R4和第五电阻R5组成，第四电阻R4与过压检测模块200的第三输出端连接，第五电阻R5与过压检测模块200的第四输出端连接。

需要说明的是，第四电阻R4和第五电阻R5的阻值可以是0，即过压检测模块200的第三输出端和第四输出端可以直接连接到受电系统的相关端口。

结合图4所示，是本实用新型提供的一种过电压及过电流保护电路的报警指示模块的一个优选实施例的电路原理图，在又一个优选实施例中，所述保护电路还包括报警指示模块；

所述报警指示模块的第一端用于接收所述报警控制信号Alarm_LED，所述报警指示模块的第二端用于连接第二供电电源VCC。

具体的，结合上述实施例，该保护电路还包括报警指示模块，当受电系统根据接收到的第一电压信号SDCH和第二电压信号SDCL生成相应的报警控制信号Alarm_LED后，可以将生成的报警控制信号Alarm_LED反馈至该保护电路的报警指示模块，报警指示模块根据接收到的报警控制信号Alarm_LED进行相应的报警提示。

结合图4所示，在又一个优选实施例中，所述报警指示模块包括第六电阻R6和发光二极管LED1；

所述第六电阻R6的第一端与所述报警指示模块的第一端连接，所述第六电阻R6的第二端与所述发光二极管LED1的阴极连接，所述发光二极管LED1的阳极与所述报警指示模块的第二端连接。

具体的，结合上述实施例，报警指示模块主要由第六电阻R6和发光二极管LED1组成，发光二极管LED1的阳极连接第二供电电源VCC，发光二极管LED1的阴极通过第六电阻R6连接报警控制信号Alarm_LED，相应的，报警控制信号Alarm_LED可以是受电系统的GPIO输出的高低电平信号，当报警控制信号Alarm_LED为高电平时，发光二极管LED1灭；当报警控制信号Alarm_LED为低电平时，发光二极管LED1亮，以提示用户出现过电压情况。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种过电压及过电流保护电路，其特征在于，包括电路输入端、过流检测模块、过压检测模块、第一开关模块、第二开关模块和电路输出端；其中，

所述电路输入端用于连接第一供电电源；所述电路输出端用于连接受电系统的电源输入端；

所述过流检测模块的输入端与所述电路输入端连接，所述过流检测模块的输出端与所述第二开关模块的输入端连接；

所述过压检测模块的输入端与所述过流检测模块的输出端连接，所述过压检测模块的第一输出端与所述第一开关模块的控制端连接，所述过压检测模块的第二输出端接地；

所述第一开关模块的输入端与所述过流检测模块的输出端连接，所述第一开关模块的输出端与所述第二开关模块的控制端连接；

所述第二开关模块的输出端与所述电路输出端连接。

2.如权利要求1所述的过电压及过电流保护电路，其特征在于，所述过流检测模块包括热敏电阻；

所述热敏电阻的第一端与所述过流检测模块的输入端连接，所述热敏电阻的第二端与所述过流检测模块的输出端连接。

3.如权利要求1所述的过电压及过电流保护电路，其特征在于，所述过压检测模块包括第一电阻和稳压管；

所述第一电阻的第一端与所述过压检测模块的输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述过压检测模块的第一输出端连接；

所述稳压管的阴极与所述过压检测模块的第一输出端连接，所述稳压管的阳极与所述过压检测模块的第二输出端连接。

4.如权利要求1所述的过电压及过电流保护电路，其特征在于，所述第一开关模块包括第二电阻和第一开关管；

所述第二电阻的第一端与所述第一开关模块的控制端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一开关管的控制端连接；

所述第一开关管的输入端与所述第一开关模块的输入端连接，所述第一开关管的输出端与所述第一开关模块的输出端连接。

5.如权利要求1所述的过电压及过电流保护电路，其特征在于，所述第二开关模块包括第三电阻和第二开关管；

所述第三电阻的第一端与所述第二开关模块的控制端连接，所述第三电阻的第二端接地；

所述第二开关管的控制端与所述第二开关模块的控制端连接，所述第二开关管的输入端与所述第二开关模块的输入端连接，所述第二开关管的输出端与所述第二开关模块的输出端连接。

6.如权利要求1～5任一项所述的过电压及过电流保护电路，其特征在于，所述过压检测模块的第三输出端用于向所述受电系统输出第一电压信号，所述过压检测模块的第四输出端用于向所述受电系统输出第二电压信号；其中，所述受电系统用于根据所述第一电压信号和所述第二电压信号生成相应的报警控制信号。

7.如权利要求1～5任一项所述的过电压及过电流保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括电阻模块；

所述电阻模块的第一输入端与所述过压检测模块的第三输出端连接，所述电阻模块的第二输入端与所述过压检测模块的第四输出端连接，所述电阻模块的第一输出端用于向所述受电系统输出第一电压信号，所述电阻模块的第二输出端用于向所述受电系统输出第二电压信号。

8.如权利要求7所述的过电压及过电流保护电路，其特征在于，所述电阻模块包括第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的第一端与所述电阻模块的第一输入端连接，所述第四电阻的第二端与所述电阻模块的第一输出端连接；

所述第五电阻的第一端与所述电阻模块的第二输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述电阻模块的第二输出端连接。

9.如权利要求6所述的过电压及过电流保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括报警指示模块；

所述报警指示模块的第一端用于接收所述报警控制信号，所述报警指示模块的第二端用于连接第二供电电源。

10.如权利要求9所述的过电压及过电流保护电路，其特征在于，所述报警指示模块包括第六电阻和发光二极管；

所述第六电阻的第一端与所述报警指示模块的第一端连接，所述第六电阻的第二端与所述发光二极管的阴极连接，所述发光二极管的阳极与所述报警指示模块的第二端连接。

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