CN216056302U - 一种具有短路保护的输出电路及其电源 - Google Patents

Abstract

本申请涉及供电设备技术领域，尤其是涉及一种具有短路保护的输出电路及其电源，一种具有短路保护的输出电路，包括：取样模块、放大转换模块、主处理模块和开关模块；放大转换模块包括信号放大子模块和信号转换子模块，信号放大子模块包括第二输入引脚和第二输出引脚，信号转换子模块包括第一接入引脚、第二接入引脚和转换控制引脚，取样模块包括采集端，主处理模块包括第三输入引脚和第三输出引脚，开关模块包括开关控制引脚。本申请的有益技术效果：当出现短路情况时，输出电路能够及时获知短路的相关信号，进而控制开关模块实施断路动作，中断对外供电，从而在发生短路情况时可以及时采取保护动作，有效防止短路造成损害，提高对外充电的安全性。

Description

一种具有短路保护的输出电路及其电源

技术领域

本申请涉及供电设备技术领域，尤其是涉及一种具有短路保护的输出电路及其电源。

背景技术

随着电子产品逐渐优化和普及，日常生活中人们大多使用到电子产品。人们使用电子产品的地方由室内到室外不等。其中，当人们所处位置并没有电网覆盖时，会对人们当前所使用的电子产品造成影响，具体为无法给电子产品进行充电，导致电子产品无法续航使用。

常规的方式是采用便携式的充电设备给电子产品进行充电，其中充电设备对电子产品中的电池进行充电的方式主要采用稳压充电。但在充电的过程中容易由于操作不当或者电路问题产生短路情况。而短路存在以下危害：会导致充电设备过热进而损坏，严重时还会引起爆炸、火灾等险情。

针对上述相关技术中存在的缺陷，发明人认为需要提供技术方案，其有助于减少充电时因短路所产生的危害。

发明内容

为克服现有技术的不足，本申请现提出一种具有短路保护的输出电路及电源，能够在短路发生时采取及时的保护动作，有效防止短路造成损坏，提高对外充电安全性。

第一方面，本申请提供一种具有短路保护的输出电路，包括：调压模块、所述调压模块包括调压芯片、电源输入端和负载输出端；所述调压芯片包括第一输入引脚和第一输出引脚，所述电源输入端与所述第一输入引脚耦接，所述负载输出端与所述第一输出引脚耦接；所述输出电路还包括：取样模块，用于对所述调压模块的电流信号进行采集；放大转换模块，用于对所述取样模块采集到的电流信号进行放大，若放大后的电流信号被转换为中断信号，则将中断信号发送至主处理模块；主处理模块，用于依据接收到的中断信号，向开关模块发送断路控制信号；开关模块，用于依据断路控制信号，对所述电源输入端和所述调压芯片之间进行断路；所述调压芯片还包括反馈引脚，所述取样模块耦接于所述反馈引脚和所述负载输出端之间，所述开关模块耦接于所述电源输入端和所述调压芯片之间；所述放大转换模块包括信号放大子模块和信号转换子模块，所述信号放大子模块包括第二输入引脚和第二输出引脚，所述信号转换子模块包括第一接入引脚、第二接入引脚和转换控制引脚，所述取样模块包括采集端，所述主处理模块包括第三输入引脚和第三输出引脚，所述开关模块包括开关控制引脚；所述采集端与所述第二输入引脚耦接，所述第二输出引脚与所述转换控制引脚耦接，所述第一接入引脚与所述第三输入引脚耦接，所述第二接入引脚接地，所述第三输出引脚与所述开关控制引脚耦接。

通过采用上述方案，当出现短路情况时，输出电路通过取样模块、放大转换模块、主处理模块能够及时获知短路的相关信号，进而控制开关模块实施断路动作，中断对外供电，从而在发生短路情况时可以及时采取保护动作，有效防止短路造成损害，提高对外充电的安全性。

可选的，所述取样模块包括若干个分流电阻，若干个所述分流电阻并联连接，若干个所述分流电阻的一端均连接，若干个所述分流电阻的一端的连接处作为分流接入端，若干个所述分流电阻的另一端均连接，若干个所述分流电阻的另一端的连接处作为分流接出端，所述分流接入端与所述反馈引脚耦接，所述分流接出端与所述负载输出端连接，所述采集端为其中一个分流电阻的另一端，所述其中一个分流电阻的另一端与所述第二输入引脚耦接。

通过采用上述方案，若干个分流电阻对来自于调压模块的电流信号进行分流，有助于防止过大的电流信号损坏信号放大子模块，起到保护的作用。

可选的，所述信号放大子模块包括LM385芯片，所述第二输入引脚为所述LM385芯片的第五引脚，所述第二输出引脚为所述LM385芯片的第七引脚，所述其中一个分流电阻的另一端与所述LM385芯片的第五引脚耦接；所述信号转换子模块包括三极管Q1，所述转换控制引脚为所述三极管Q1的基极，所述第一接入引脚为所述三极管Q1的集电极，所述第二接入引脚为所述三极管Q1的发射极，所述LM385芯片的第七引脚与所述三极管Q1的基极耦接，所述三极管Q1的集电极与所述第三输入引脚连接，所述三极管Q1的发射极接地。

通过采用上述方案，信号放大子模块用于对采集到的电流信号进行放大，信号转换子模块用于将电流信号转换成中断信号，从而让第三输入引脚依据中断信号判断当前为短路情况。

可选的，所述主处理模块包括单片机芯片，所述单片机芯片包括第一I/O引脚和第二I/O引脚，所述第一I/O引脚为所述第三输入引脚，所述第二I/O引脚为所述第三输出引脚。

通过采用上述方案，当出现短路情况时，单片机芯片依据依据接收到的中断信号，向所述开关模块发送断路控制信号，从而控制开关模块实施断路动作。

可选的，所述开关模块包括三极管Q2和若干个开关管，每一个所述开关管均包括第一开关接入端、第二开关接入端和开关控制端；若干个所述开关管并联连接，若干个所述第一开关接入端均连接，若干个所述第一开关接入端的连接处作为第一开关输入端，若干个所述第二开关接入端均连接，若干个所述第二开关接入端的连接处作为第二开关输出端；所述调压芯片采用XL4016芯片，所述第一输入引脚为所述XL4016芯片的第五引脚，所述电源输入端与所述第一开关输入端耦接，所述第二开关输出端与所述XL4016芯片的第五引脚耦接，所述第一输出引脚为所述XL4016芯片的第三引脚，所述负载输出端与所述XL4016芯片的第三引脚耦接；若干个所述开关控制端均与所述三极管Q2的集电极耦接，所述开关控制引脚为所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的基极与所述第二I/O引脚耦接，所述三极管Q2的发射极接地。

通过采用上述方案，开关模块的三极管Q2依据断路控制信号，对若干个开关管进行断开，实现开关模块断路动作的功能。

可选的，所述LM385芯片的第七引脚和所述三极管Q1的基极之间串联有第一二极管，所述第一二极管的正极与所述LM385芯片的第七引脚耦接。

通过采用上述方案，第一二极管起到保护LM385芯片的作用。

可选的，所述XL4016芯片的第五引脚和所述XL4016芯片的第一引脚之间并联有第一电容。

通过采用上述方案，第一电容具有消除噪音的功能。

可选的，所述XL4016芯片的第三引脚和所述XL4016芯片的第一引脚之间并联有第二电容。

通过采用上述方案，第二电容具有消除噪音的功能。

可选的，所述XL4016芯片的第三引脚和所述XL4016芯片的第一引脚之间并联有第二二极管，所述第二二极管的正极与所述XL4016芯片的第一引脚连接，所述第二二极管的负极与所述XL4016芯片的第三引脚连接。

通过采用上述方案，第二二极管起到保护XL4016芯片的作用。

第二方面，本申请一种电源，所述电源耦接有上述任一项具有短路保护的输出电路。

通过采用上述方案，当出现短路情况时，电源通过输出电路具有短路时及时进行中断供电的功能，提高对外充电的安全性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

本申请提供的一种具有短路保护的输出电路，可以配合外界的电源对负载进行供电，当出现短路情况时，输出电路通过取样模块、放大转换模块、主处理模块能够及时获知短路的相关信号，进而控制开关模块实施断路动作，中断对外供电，从而在发生短路情况时可以及时采取保护动作，有效防止短路造成损害，提高对外充电的安全性。

本申请提供一种包含具有短路保护的输出电路的电源，在对外界负载进行充电时，若发生短路情况可以及时进行断路保护，安全性高。

附图说明

图1为本申请所述一种具有短路保护的输出电路的模块框图。

图2为本申请实施例所述调压模块、取样模块和开关模块的电路原理图。

图3为本申请实施例所述放大转换模块的电路原理图。

图4为本申请实施例所述主处理模块的电路原理图。

附图标记：1、调压模块；11、调压芯片；12、电源输入端；13、负载输出端；2、取样模块；3、放大转换模块；31、信号放大子模块；32、信号转换子模块；4、主处理模块；5、开关模块；6、第一电容；7、第二电容；8、第二二极管。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

实施例1，如图1所示，本申请公开了一种具有短路保护的输出电路，包括：调压模块1、调压模块1包括调压芯片11、电源输入端12和负载输出端13；调压芯片11包括第一输入引脚和第一输出引脚，电源输入端12与第一输入引脚耦接，负载输出端13与第一输出引脚耦接。

输出电路还包括：

取样模块2，用于对调压模块1的电流信号进行采集。

放大转换模块3，用于对取样模块2采集到的电流信号进行放大，若放大后的电流信号被转换为中断信号，则将中断信号发送至主处理模块4。

主处理模块4，用于依据接收到的中断信号，向开关模块5发送断路控制信号。

开关模块5，用于依据断路控制信号，对电源输入端12和调压芯片11之间进行断路。

调压芯片11还包括反馈引脚，取样模块2耦接于反馈引脚和负载输出端13之间，

开关模块5耦接于电源输入端12和调压芯片11之间；放大转换模块3包括信号放大子模块31和信号转换子模块32，信号放大子模块包括第二输入引脚和第二输出引脚，信号转换子模块32包括第一接入引脚、第二接入引脚和转换控制引脚，取样模块2包括采集端，主处理模块4包括第三输入引脚和第三输出引脚，开关模块5包括开关控制引脚；采集端与第二输入引脚耦接，第二输出引脚与转换控制引脚耦接，第一接入引脚与第三输入引脚耦接，第二接入引脚接地，第三输出引脚与开关控制引脚耦接。

本申请耦接于外界的电源和外界的负载之间，其中，外界的电源经过电源输入端12，并利用调压模块1降压到规定的输出电压，经由负载输出端13输出到外界的负载处进行供电。

作为其中一种实施方式，调压模块1所包括的调压芯片11采用XL4016芯片，XL4016芯片作为降压驱动的芯片，具有大功率直流调压的功能，调压模块1作为降压模块，其输出电压范围为1.25V-36V，其中本申请的调压模块1可以稳定输出12V的输出电压，效率可以达到95%，具有稳压输出的效果。

在此过程中，取样模块2对降压模块中流经的电流作为电流信号进行采集，采集到的电流信号经由放大转换模块3进行放大。这样若出现短路的情况，放大转换模块3将短路的电流信号转换为中断信号，主处理模块4接收到中断信号获知当前出现短路情况，进而发送断路控制信号给开关模块5。由于开关模块5耦接于电源输入端12和调压芯片11之间，让开关模块5实施断路动作，从而让调压模块1中断对外供电，达到断路时对电源、本申请的电子元器件和负载进行保护的效果，短路保护触发及时，有助于在充电时，减少短路情况对电子元器件产生的危害，以及有助于防止电源、本申请的电子元器件和负载与因短路造成损害。

本实施例中，为了在取样电流信号的过程中，进一步对放大转换模块3进行保护。

参照图2，取样模块2包括若干个分流电阻，若干个分流电阻并联连接，若干个分流电阻的一端均连接，若干个分流电阻的一端的连接处作为分流接入端，若干个分流电阻的另一端均连接，若干个分流电阻的另一端的连接处作为分流接出端，分流接入端与反馈引脚耦接，分流接出端与负载输出端13连接，采集端为其中一个分流电阻的另一端，其中一个分流电阻的另一端与第二输入引脚耦接。

其中，若干个分流电阻并联连接，从而对采集到的来自于调压模块1的电流信号进行分流，有助于防止过大的电流信号直接输入到信号放大子模块31，造成信号放大子模块31损坏。进一步的，采集端串联有电阻，上述电阻起到限流的作用，采集端并联有电容后接地。上述电容起到滤波的效果。

参照图3，信号放大子模块31包括LM385芯片，第二输入引脚为LM385芯片的第五引脚，第二输出引脚为LM385芯片的第七引脚，其中一个分流电阻的另一端与LM385芯片的第五引脚耦接；信号转换子模块32包括三极管Q1，转换控制引脚为三极管Q1的基极，第一接入引脚为三极管Q1的集电极，第二接入引脚为三极管Q1的发射极，LM385芯片的第七引脚与三极管Q1的基极耦接，三极管Q1的集电极与第三输入引脚连接，三极管Q1的发射极接地。

具体地，经由采集得到的电流信号输入到LM385芯片的第五引脚，LM385芯片的第六引脚作为基准电压输入引脚外接5V电压，利用LM385芯片的运算放大器的特性，将采集后的电流信号进行放大。三极管Q1采用NPN型三极管，三极管Q1的基极接收来源于LM385芯片的第七引脚所输出的高电平后，三极管Q1导通，从而让第三输入引脚通过导通的三极管Q1接地，第三输入引脚接入低电平。上述完成了将采集到的电流信号转换为中断信号的步骤。

进一步的，为了防止电流反流入LM385芯片的第七引脚造成LM385芯片被损坏，LM385芯片的第七引脚和三极管Q1的基极之间串联有第一二极管，第一二极管的正极与LM385芯片的第七引脚耦接。第一二极管为图3中的二极管D33。

参阅图4，主处理模块4包括单片机芯片，单片机芯片包括第一I/O引脚和第二I/O引脚，第一I/O引脚为第三输入引脚，第二I/O引脚为第三输出引脚。

作为其中一种实施方式，单片机芯片采用STM32系列的芯片，其中单片机芯片的型号采用CS32F030C8T6，第一I/O引脚采用单片机芯片的第33引脚，第二I/O引脚采用单片机芯片的第32引脚。

这样当单片机芯片的第一I/O引脚接地即输入低电平后，单片机芯片判断当前存在短路情况，从而通过第二I/O引脚控制开关模块5进行断路动作。

回看图2，开关模块5包括三极管Q2和若干个开关管，每一个开关管均包括第一开关接入端、第二开关接入端和开关控制端；若干个开关管并联连接，若干个所述第一开关接入端均连接，若干个所述第一开关接入端的连接处作为第一开关输入端，若干个第二开关接入端均连接，若干个第二开关接入端的连接处作为第二开关输出端；调压芯片11采用XL4016芯片，第一输入引脚为XL4016芯片的第五引脚，电源输入端12与第一开关输入端耦接，第二开关输出端与XL4016芯片的第五引脚耦接，第一输出引脚为XL4016芯片的第三引脚，负载输出端13与XL4016芯片的第三引脚耦接；若干个开关控制端均与三极管Q2的集电极耦接，开关控制引脚为三极管Q2的基极，三极管Q2的基极与第二I/O引脚耦接，三极管Q2的发射极接地。

具体地，在单片机芯片判断目前为短路情况时，第二I/O引脚输出高电平到三极管Q2的基极，三极管Q2导通。若干个开关管均采用NMOS管芯片。当三极管Q2导通时，若干个开关管的栅极均接地进而断开，从而达到开关模块5实施断路动作的效果。若干个开关管的设置，用于有限地限制电源的输出电压接入调压模块1内。开关管的数量具体为三个。

回看图2，XL4016芯片的第五引脚和XL4016芯片的第一引脚之间并联有第一电容6，这样设置可以有效消除噪音。第一电容6具体数量为三个，第一电容6为电解电容。

回看图2，XL4016芯片的第三引脚和XL4016芯片的第一引脚之间并联有第二电容7，这样设置可以有效消除噪音。第二电容7具体数量为三个，第二电容7为电解电容。

回看图2，XL4016芯片的第三引脚和XL4016芯片的第一引脚之间并联有第二二极管8，第二二极管8的正极与XL4016芯片的第一引脚连接，第二二极管8的负极与XL4016芯片的第三引脚连接。

这样设置，起到保护XL4016芯片的作用，有助于防止在出现情况如短路时，XL4016芯片被反向击穿。第二二极管8具体的数量为二个。

本实施例中，负载输出端13耦接有输出接口。用于连接外界的负载，从而对负载进行充电。

实施例2，一种电源，电源耦接有上述任一项具有短路保护的输出电路。当出现短路情况时，电源通过输出电路具有短路时及时进行中断供电的功能，提高对外充电的安全性。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有短路保护的输出电路，包括：调压模块(1)、所述调压模块(1)包括调压芯片(11)、电源输入端(12)和负载输出端(13)；所述调压芯片(11)包括第一输入引脚和第一输出引脚，所述电源输入端(12)与所述第一输入引脚耦接，所述负载输出端(13)与所述第一输出引脚耦接；

其特征在于，所述输出电路还包括：

取样模块(2)，用于对所述调压模块(1)的电流信号进行采集；

放大转换模块(3)，用于对所述取样模块(2)采集到的电流信号进行放大，若放大后的电流信号被转换为中断信号，则将中断信号发送至主处理模块(4)；

主处理模块(4)，用于依据接收到的中断信号，向开关模块(5)发送断路控制信号；

开关模块(5)，用于依据断路控制信号，对所述电源输入端(12)和所述调压芯片(11)之间进行断路；

所述调压芯片(11)还包括反馈引脚，所述取样模块(2)耦接于所述反馈引脚和所述负载输出端(13)之间，

所述开关模块(5)耦接于所述电源输入端(12)和所述调压芯片(11)之间；

所述放大转换模块(3)包括信号放大子模块(31)和信号转换子模块(32)，所述信号放大子模块包括第二输入引脚和第二输出引脚，所述信号转换子模块(32)包括第一接入引脚、第二接入引脚和转换控制引脚，所述取样模块(2)包括采集端，所述主处理模块(4)包括第三输入引脚和第三输出引脚，所述开关模块(5)包括开关控制引脚；

所述采集端与所述第二输入引脚耦接，所述第二输出引脚与所述转换控制引脚耦接，所述第一接入引脚与所述第三输入引脚耦接，所述第二接入引脚接地，所述第三输出引脚与所述开关控制引脚耦接。

2.根据权利要求1所述的一种具有短路保护的输出电路，其特征在于，所述取样模块(2)包括若干个分流电阻，若干个所述分流电阻并联连接，若干个所述分流电阻的一端均连接，若干个所述分流电阻的一端的连接处作为分流接入端，若干个所述分流电阻的另一端均连接，若干个所述分流电阻的另一端的连接处作为分流接出端，

所述分流接入端与所述反馈引脚耦接，所述分流接出端与所述负载输出端(13)连接，所述采集端为其中一个分流电阻的另一端，所述其中一个分流电阻的另一端与所述第二输入引脚耦接。

3.根据权利要求2所述的一种具有短路保护的输出电路，其特征在于，所述信号放大子模块(31)包括LM385芯片，所述第二输入引脚为所述LM385芯片的第五引脚，所述第二输出引脚为所述LM385芯片的第七引脚，所述其中一个分流电阻的另一端与所述LM385芯片的第五引脚耦接；

所述信号转换子模块(32)包括三极管Q1，所述转换控制引脚为所述三极管Q1的基极，所述第一接入引脚为所述三极管Q1的集电极，所述第二接入引脚为所述三极管Q1的发射极，

所述LM385芯片的第七引脚与所述三极管Q1的基极耦接，所述三极管Q1的集电极与所述第三输入引脚连接，所述三极管Q1的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的一种具有短路保护的输出电路，其特征在于，所述主处理模块(4)包括单片机芯片，所述单片机芯片包括第一I/O引脚和第二I/O引脚，所述第一I/O引脚为所述第三输入引脚，所述第二I/O引脚为所述第三输出引脚。

5.根据权利要求4所述的一种具有短路保护的输出电路，其特征在于，所述开关模块(5)包括三极管Q2和若干个开关管，每一个所述开关管均包括第一开关接入端、第二开关接入端和开关控制端；

若干个所述开关管并联连接，若干个所述第一开关接入端均连接，若干个所述第一开关接入端的连接处作为第一开关输入端，若干个所述第二开关接入端均连接，若干个所述第二开关接入端的连接处作为第二开关输出端；

所述调压芯片(11)采用XL4016芯片，所述第一输入引脚为所述XL4016芯片的第五引脚，所述电源输入端(12)与所述第一开关输入端耦接，所述第二开关输出端与所述XL4016芯片的第五引脚耦接，所述第一输出引脚为所述XL4016芯片的第三引脚，所述负载输出端(13)与所述XL4016芯片的第三引脚耦接；

若干个所述开关控制端均与所述三极管Q2的集电极耦接，所述开关控制引脚为所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的基极与所述第二I/O引脚耦接，所述三极管Q2的发射极接地。

6.根据权利要求3所述的一种具有短路保护的输出电路，其特征在于，所述LM385芯片的第七引脚和所述三极管Q1的基极之间串联有第一二极管，所述第一二极管的正极与所述LM385芯片的第七引脚耦接。

7.根据权利要求5所述的一种具有短路保护的输出电路，其特征在于，所述XL4016芯片的第五引脚和所述XL4016芯片的第一引脚之间并联有第一电容(6)。

8.根据权利要求5所述的一种具有短路保护的输出电路，其特征在于，所述XL4016芯片的第三引脚和所述XL4016芯片的第一引脚之间并联有第二电容(7)。

9.根据权利要求5所述的一种具有短路保护的输出电路，其特征在于，所述XL4016芯片的第三引脚和所述XL4016芯片的第一引脚之间并联有第二二极管(8)，所述第二二极管(8)的正极与所述XL4016芯片的第一引脚连接，所述第二二极管(8)的负极与所述XL4016芯片的第三引脚连接。

10.一种电源，其特征在于，所述电源耦接有权利要求1-9任一项具有短路保护的输出电路。

Images