CN216819369U - 保护电路、供电电路以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种保护电路、供电电路以及电子设备，其中保护电路包括：自恢复过温保护电路，设置在电源与负载之间，用于进行过流保护和过温保护；比较电路，被配置为在环境温度高于预设保护温度时输出关断控制信号，在环境温度低于预设恢复温度时输出开通控制信号，其中，环境温度与自恢复过温保护电路的温度正相关，预设保护温度大于预设恢复温度且预设保护温度大于或等于自恢复过温保护电路的保护温度；开关电路，设置在电源与负载之间并与比较电路连接，开关电路被配置为根据关断控制信号控制电源与负载之间的连接断开，根据开通控制信号控制电源与负载之间的连接导通。本申请能够实现可复式保险丝的自动恢复。

Description

保护电路、供电电路以及电子设备

技术领域

本申请属于电子电路技术领域，尤其涉及保护电路、供电电路以及电子设备。

背景技术

PPTC(Polymeric Positive Temperature Coefficient，即高分子聚合物正系数温度元件)常作为可复式保险丝(Resettable Fuse)或聚合物保险丝(Polyfuse)，被广泛应用于过电流保护领域。

目前，传统的使用了PPTC的保护电路中，PPTC在过流、过温保护后，PPTC会变成高阻态，但此时仍然会有较大的漏电流(几十到几百mA)流过，这个漏电流会在PPTC两端产生较大功耗，从而持续产生热量，使得PPTC的温度不能降低到恢复温度点，导致PPTC一直处于过温保护状态，不能自动恢复低阻态，也即无法在过流保护或者过温保护后实现自恢复。

实用新型内容

本申请的目的在于提供保护电路、供电电路以及电子设备，旨在解决传统的使用了PPTC的电路中存在的PPTC无法自动恢复低阻态的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种保护电路，包括：自恢复过温保护电路，设置在电源与负载之间，用于进行过流保护和过温保护；比较电路，被配置为在环境温度高于预设保护温度时输出关断控制信号，在环境温度低于预设恢复温度时输出开通控制信号，其中，所述环境温度与所述自恢复过温保护电路的温度正相关，所述预设保护温度大于所述预设恢复温度且所述预设保护温度大于或等于所述自恢复过温保护电路的保护温度；开关电路，设置在所述电源与所述负载之间并与所述比较电路连接，所述开关电路被配置为根据所述关断控制信号断开所述电源与所述负载之间的连接，根据所述开通控制信号导通所述电源与所述负载之间的连接。

其中一实施例中，所述自恢复过温保护电路包括可复式保险丝；所述可复式保险丝和所述开关电路中的其中一个串联在所述电源的正极和所述负载的正极之间，所述可复式保险丝和所述开关电路中的另一个串联在所述电源的负极和所述负载的负极之间。

其中一实施例中，所述比较电路包括比较器、第一分压电路、第二分压电路和滞回电路；所述第一分压电路与所述比较器的反相输入端连接，所述第一分压电路用于向所述比较器输出随环境温度变化的比较电压；所述第二分压电路与所述比较器的同相输入端连接，所述第二分压电路用于向输出第一基准电压至所述比较器的同相输入端；所述滞回电路串联在所述比较器的输出端与所述比较器的同相输入端之间，用于在所述比较器输出所述关断控制信号时，与所述第二分压电路组成第三分压电路，以输出第二基准电压至所述比较器的同相输入端；所述比较器的输出端与所述开关电路连接；所述第一基准电压与所述预设保护温度对应，所述第二基准电压与所述预设恢复温度对应；所述比较器用于在所述反相输入端的电压小于所述同相输入端的电压时，输出所述开通控制信号，在所述反相输入端的电压大于或等于所述同相输入端的电压时，输出所述关断控制信号。

其中一实施例中，所述第一分压电路包括负温度系数热敏电阻和第三分压电阻，所述热敏电阻的第一端连接工作电压端，所述热敏电阻的另一端与所述比较器的反相输入端连接；所述第三分压电阻的第一端与所述比较器的反相输入端连接，所述第三分压电阻的另一端连接所述电源的负极；和/或所述第二分压电路包括第四分压电阻和第五分压电阻，所述第四分压电阻的第一端与所述工作电压端连接，所述第四分压电阻的另一端与所述比较器的同相输入端连接；所述第五分压电阻的第一端与所述比较器的同相输入端连接，所述第五分压电阻的另一端连接所述电源的负极。

其中一实施例中，所述开关电路包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的控制端连接于所述电源和所述自恢复过温保护电路之间，所述第一开关管串联在所述电源的正极和所述负载的正极之间或者串联在所述电源的负极和所述负载的负极之间；所述第二开关管的控制端与所述比较电路的输出端连接，所述第二开关管的第一导通端与所述第一开关管的控制端连接，所述第二开关管的第二导通端与所述电源的负极连接，所述第二开关管用于根据所述关断控制信号导通以使所述第一开关管截止，并用于根据开通控制信号截止以使所述第一开关管导通。

其中一实施例中，所述开关电路还包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一开关管的控制端通过所述第一分压电阻与所述电源的正极连接，所述第一开关管的控制端还通过所述第二分压电阻与所述电源的负极连接，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻用于控制所述第一开关管的控制端的导通电压。

其中一实施例中，还包括第四分压电路，所述第四分压电路串联在所述第二开关管的控制端与所述电源的正极之间，所述第四分压电路用于在所述比较电路未输出所述关断控制信号时，提供开通控制信号以确保所述开关电路导通所述电源与所述负载之间的连接。

其中一实施例中，所述滞回电路包括滞回电阻，所述滞回电阻的第一端连接所述比较器的输出端，所述滞回电阻的输出端连接所述比较器的同相输入端。

本申请实施例的第二方面提供了一种供电电路，包括电压转换电路和如上述的保护电路，所述电压转换电路包括电压转换芯片、第一稳压电容和第二稳压电容，所述电压转换芯片的接地端接地，所述电压转换芯片的输入端与电源的正极连接并通过所述第一稳压电容与所述电源的负极连接；所述电压转换芯片的输出端与所述保护电路的比较电路连接并通过所述第二稳压电容与所述电源的负极连接，所述电压转换芯片的输出端为所述工作电压端。

本申请实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括如上述的供电电路。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：自恢复过温保护电路触发过流保护和过温保护后会变为高阻态，此时漏电流流经自恢复过温保护电路会产生热量，导致环境温度持续上升，自恢复过温保护电路无法自行变为低阻态。本申请通过比较电路检测自恢复过温保护电路所处的环境温度，当环境温度超过预设保护温度时，即可确定自恢复过温保护电路变为了高阻态，比较电路可以输出对应的关断控制信号控制开关电路断开电源与负载的连接。电源与负载断开后，流经自恢复过温保护电路的漏电流消失使自恢复过温保护电路的温度的降低，自恢复过温保护电路将恢复低阻态，此时，当比较电路检测到环境温度低于预设恢复温度后，输出开通控制信号，通过控制开关电路使电源与负载恢复导通。本申请实施例通过比较电路和开关电路控制电源与负载之间的连接实现了自恢复过温保护电路的自动恢复。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的保护电路的原理框图；

图2为本申请第一实施例提供的保护电路的电路示意图；

图3为本申请第二实施例提供的保护电路的电路示意图；

图4为本申请第三实施例提供的供电电路的原理框图；

图5为本申请第三实施例提供的供电电路的电路示意图。

上述附图说明：10、电源；20、负载；100、自恢复过温保护电路；200、比较电路；300、开关电路；400、电压转换电路。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1示出了本申请第一实施例提供的保护电路的原理框图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分：

一种保护电路包括：自恢复过温保护电路100、比较电路200和开关电路300。

其中，自恢复过温保护电路100设置在电源10与负载20之间，用于进行过流保护和过温保护。自恢复过温保护电路100能够在检测到过流或者过温时对电路进行过流保护或者过温保护，并在环境温度降低后自动恢复电路的正常工作，也即解除过流保护或者过温保护的状态。

比较电路200被配置为在环境温度高于预设保护温度时输出关断控制信号，在环境温度低于预设恢复温度时输出开通控制信号，其中，环境温度与自恢复过温保护电路100的温度正相关，预设保护温度大于预设恢复温度且预设保护温度大于或等于自恢复过温保护电路100的保护温度。

开关电路300设置在电源10与负载20之间并与比较电路200连接，开关电路300被配置为根据关断控制信号断开电源10与负载20之间的连接，根据开通控制信号导通电源10与负载20之间的连接。

需要说明的是，当自恢复过温保护电路100的温度超过自恢复过温保护电路100的保护温度时，自恢复过温保护电路100将触发过流保护和过温保护，变为高阻态。此时仍有一定的漏电流存在从而持续产生热量，导致环境温度也会随之升高。比较电路200可以通过检测环境温度来对自恢复过温保护电路100的温度进行检测，当比较电路200检测到环境温度超过预设保护温度时，比较电路200将输出关断控制信号以控制开关电路300断开电源10与负载20之间的连接，以确保在自恢复过温保护电路100处于高阻态时不会存在漏电流，从而不会继续有热量产生，实现对电路的保护。自恢复过温保护电路100断电之后，其温度会持续降低，环境温度也会随之降低。

当比较电路200检测到环境温度低于预设恢复温度时，即自恢复过温保护电路100的温度降低且自恢复过温保护电路100变为低阻态，比较电路200将输出开通控制信号以控制开关电路300导通电源10与负载20之间的连接，使得电路恢复正常工作，实现自恢复过温保护电路100的自动恢复。

如图2所示，本实施例中，自恢复过温保护电路100包括可复式保险丝PPTC。可复式保险丝PPTC串联在电源10的正极V+和可用于连接负载20的输出端的正极OUT+之间，开关电路300串联在电源10的负极V-和可用于连接负载20的输出端的负极OUT-之间。本实施例中，电源10的负极V-接地。负载20可以是设备自身的用电器件，也可以是外接于设备的其他用电器件。在其他的实施例中，在PPTC和用于连接负载20的输出端之间还可以设置有电压变换电路，用于将电源电压转换为负载20所需要的目标电压。

本实施例中，开关电路300包括第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1的控制端连接于电源10和自恢复过温保护电路100之间，第一开关管Q1串联在电源10的负极V-和输出端的负极OUT-之间，具体地，第一开关管Q1的第一导通端与电源10的负极V-连接，第一开关管Q1的第二导通端与输出端的负极OUT-连接。

第二开关管Q2的控制端与比较电路200的输出端连接，第二开关管Q2的第一导通端与第一开关管Q1的控制端连接，第二开关管Q2的第二导通端与电源10的负极V-连接。第二开关管Q2用于根据关断控制信号导通以使第一开关管Q1截止，并用于根据开通控制信号截止以使第一开关管Q1导通。

其中，第一开关管Q1为NMOS管，第一开关管Q1的第一导通端为NMOS管的源极，第一开关管Q1的第二导通端为NMOS管的漏极，第一开关管Q1的控制端为NMOS管的栅极。第二开关管Q2为PNP三极管，第二开关管Q2的第一导通端为PNP三极管的发射极，第二开关管Q2的第二导通端为PNP三极管的集电极，第二开关管Q2的控制端为PNP三极管的基极。

本实施例中，开关电路300还包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，第一开关管Q1的控制端通过第一分压电阻R1与电源10的正极V+连接，第一开关管Q1的控制端还通过第二分压电阻R2与电源10的负极V-连接，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2用于控制第一开关管Q1的控制端的导通电压，避免电源10的电压过大，使第一开关管Q1产生不必要的损耗，同时使得当第二开关管Q2未导通时，使第一开关管Q1保持导通状态。

本实施例中，比较电路200包括比较器U1、第一分压电路、第二分压电路和滞回电路；第一分压电路与比较器U1的反相输入端INT-连接，第一分压电路用于向比较器U1输出随环境温度变化的比较电压，本实施例中，比较电压与环境温度正相关，也即与PPTC上的温度正相关；第二分压电路与比较器U1的同相输入端INT+连接，第二分压电路用于向比较器U1输出第一基准电压；比较器U1被配置为根据反相输入端INT-的电压和同相输入端INT+的电压，输出关断控制信号或开通控制信号。滞回电路串联在比较器U1的输出端OUT与比较器U1的同相输入端INT+之间，滞回电路用于在比较器U1输出低电平的关断控制信号时，与第二分压电路组成第三分压电路，第三分压电路用于向比较器U1的同相输入端INT+输出第二基准电压，第二基准电压与预设恢复温度对应。

本实施例中，滞回电路包括滞回电阻R7，滞回电阻R7串联在比较器U1的输出端OUT与比较器U1的同相输入端INT+之间。

具体地，本实施例中，当反相输入端INT-的电压小于同相输入端INT+的电压，比较器U1输出高电平信号，即输出开通控制信号；当反相输入端INT-的电压大于或等于同相输入端INT+的电压，比较器U1输出低电平信号，即输出关断控制信号。

其中，第一分压电路包括热敏电阻RT和阻值固定的第三分压电阻R3，热敏电阻RT为负温度系数热敏电阻，热敏电阻RT的第一端连接工作电压端VCC，热敏电阻RT的另一端与比较器U1的反相输入端INT-连接；第三分压电阻R3的第一端与比较器U1的反相输入端INT-连接，第三分压电阻R3的另一端连接电源10的负极V-。第二分压电路包括阻值固定的第四分压电阻R4和阻值固定的第五分压电阻R5，第四分压电阻R4的第一端与工作电压端VCC连接，第四分压电阻R4的另一端与比较器U1的同相输入端INT+连接；第五分压电阻R5的第一端与比较器U1的同相输入端INT+连接，第五分压电阻R5的另一端连接电源10的负极V-。

需要说明的是，比较电压等于施加到第三分压电阻R3上的电压，第一基准电压等于施加到第五分压电阻R5上的电压，第一基准电压与预设保护温度对应。当环境温度升高，而热敏电阻RT的阻值会变小，使得施加到第三分压电阻R3上的电压变大，即比较电压会变大。

在电路启动时，同相输入端INT+的电压等于第一基准电压，此时预设保护温度对应的电压为第一基准电压。而通过滞回电路可以改变同相输入端INT+的电压，可以使得比较器U1的同相输入端INT+的电压由第一基准电压变为第二基准电压中。其中，第一基准电压大于第二基准电压，第一基准电压与预设保护温度对应，第二基准电压与预设恢复温度对应，预设保护温度大于预设恢复温度。

需要说明的是，在PPTC未启动过温或者过流保护时，或者温度低于预设保护温度时，比较电压小于第一基准电压，此时比较器U1输出高电平信号(开通控制信号)，此时第二开关管Q2断开，第一开关管Q1导通，电源10与负载20之间的连接导通；当比较电压从小于第一基准电压变为大于或等于第一基准电压时，即当环境温度达到预设保护温度时，比较器U1由输出高电平信号(开通控制信号)变为输出低电平信号(关断控制信号)，此时第二开关管Q2导通，第一开关管Q1关断，电源10与负载20之间的连接断开。同时，由于第二开关管Q2为PNP三极管，第二开关管Q2导通时，其基极与集电极也相当于导通，滞回电阻R7与第五分压电阻R5组成并联电路，使得第五分压电阻R5两端的电压进一步降低，即使得同相输入端INT+的电压进一步降低，变为第二基准电压。

此时，当比较电压从大于第二基准电压变为小于第二基准电压时，即当环境温度小于预设恢复温度时，比较器U1由输出低电平信号(关断控制信号)变为输出高电平信号(开通控制信号)，使得电源10与负载20之间的连接导通，且同相输入端INT+的电压变为第一基准电压。

通过滞回电路配置预设恢复温度的对应的第二基准电压，可以提供电路自恢复所需要的参考电压，从而在温度低于或等于预设恢复温度时，使得电路进入正常工作状态，实现整个电路的自恢复。同时也可以避免当环境温度波动导致比较电压在第一基准电压上下波动时，比较电路200反复控制开关电路300的导通与关断。可见滞回电路可以提高保护电路的稳定性。

本实施例中，保护电路还包括第四分压电路，第四分压电路包括第六分压电阻R6，第六分压电阻R6串联在第二开关管Q2的控制端与电源10的正极V+之间，以用于当比较器U1未输出低电平信号(关断控制信号)之前，保持第二开关管Q2的控制端为高电平，使得第二开关管Q2关断，以确保开关电路300导通电源10与负载20之间的连接。

图3示出了本申请第二实施例提供的保护电路的电路示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分：

与上述实施例不同的是，开关电路300串联在电源10的正极V+和输出端的正极OUT+之间，可复式保险丝PPTC串联在电源10的负极V-和输出端的负极OUT-之间。具体地，第一开关管Q1的第一导通端连接输出端的正极OUT+，第一开关管Q1的第二导通端连接电源10的正极V+，第一开关管Q1的控制端通过第一分压电阻R1与电源10的正极V+连接，并通过第二分压电阻R2与电源10的负极V-连接。

图4示出了本申请第三实施例提供的供电电路的原理框图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分：

如图4、图5所示，一种供电电路，包括电压转换电路400和如上述实施例的保护电路，电压转换电路400包括电压转换芯片U2、第一稳压电容C1和第二稳压电容C2，电压转换芯片U2的接地端接地，电压转换芯片U2的输入端与电源10的正极V+连接并通过第一稳压电容C1与电源10的负极V-连接；电压转换芯片U2的输出端与保护电路的比较电路200连接并通过第二稳压电容C2与电源10的负极V-连接，电压转换芯片U2的输出端为工作电压端VCC。电压转换芯片U2用于提供工作电压。

本申请第四实施例提供了一种电子设备，包括如上述实施例的供电电路。

本实施例公开的电子设备可以是储能装置或者其他具有储能结构的电子设备，本申请实施例不限制电子设备的具体种类。

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)

1.一种保护电路，其特征在于，包括：

自恢复过温保护电路，设置在电源与负载之间，用于进行过流保护和过温保护；

比较电路，被配置为在环境温度高于预设保护温度时输出关断控制信号，在环境温度低于预设恢复温度时输出开通控制信号，其中，所述环境温度与所述自恢复过温保护电路的温度正相关，所述预设保护温度大于所述预设恢复温度且所述预设保护温度大于或等于所述自恢复过温保护电路的保护温度；

开关电路，设置在所述电源与所述负载之间并与所述比较电路连接，所述开关电路被配置为根据所述关断控制信号断开所述电源与所述负载之间的连接，根据所述开通控制信号导通所述电源与所述负载之间的连接。

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述自恢复过温保护电路包括可复式保险丝；所述可复式保险丝和所述开关电路中的其中一个串联在所述电源的正极和所述负载的正极之间，所述可复式保险丝和所述开关电路中的另一个串联在所述电源的负极和所述负载的负极之间。

3.如权利要求1或2所述的保护电路，其特征在于，所述比较电路包括比较器、第一分压电路、第二分压电路和滞回电路；所述第一分压电路与所述比较器的反相输入端连接，所述第一分压电路用于向所述比较器输出随环境温度变化的比较电压；所述第二分压电路与所述比较器的同相输入端连接，所述第二分压电路用于向输出第一基准电压至所述比较器的同相输入端；所述滞回电路串联在所述比较器的输出端与所述比较器的同相输入端之间，用于在所述比较器输出所述关断控制信号时，与所述第二分压电路组成第三分压电路，以输出第二基准电压至所述比较器的同相输入端；所述比较器的输出端与所述开关电路连接；所述第一基准电压与所述预设保护温度对应，所述第二基准电压与所述预设恢复温度对应；

所述比较器用于在所述反相输入端的电压小于所述同相输入端的电压时，输出所述开通控制信号，在所述反相输入端的电压大于或等于所述同相输入端的电压时，输出所述关断控制信号。

4.如权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述第一分压电路包括负温度系数热敏电阻和第三分压电阻，所述热敏电阻的第一端连接工作电压端，所述热敏电阻的另一端与所述比较器的反相输入端连接；所述第三分压电阻的第一端与所述比较器的反相输入端连接，所述第三分压电阻的另一端连接所述电源的负极；和/或

所述第二分压电路包括第四分压电阻和第五分压电阻，所述第四分压电阻的第一端与所述工作电压端连接，所述第四分压电阻的另一端与所述比较器的同相输入端连接；所述第五分压电阻的第一端与所述比较器的同相输入端连接，所述第五分压电阻的另一端连接所述电源的负极。

5.如权利要求1或2所述的保护电路，其特征在于，所述开关电路包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的控制端连接于所述电源和所述自恢复过温保护电路之间，所述第一开关管串联在所述电源的正极和所述负载的正极之间或者串联在所述电源的负极和所述负载的负极之间；

所述第二开关管的控制端与所述比较电路的输出端连接，所述第二开关管的第一导通端与所述第一开关管的控制端连接，所述第二开关管的第二导通端与所述电源的负极连接，所述第二开关管用于根据所述关断控制信号导通以使所述第一开关管截止，并用于根据开通控制信号截止以使所述第一开关管导通。

6.如权利要求5所述的保护电路，其特征在于，所述开关电路还包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一开关管的控制端通过所述第一分压电阻与所述电源的正极连接，所述第一开关管的控制端还通过所述第二分压电阻与所述电源的负极连接，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻用于控制所述第一开关管的控制端的导通电压。

7.如权利要求5所述的保护电路，其特征在于，还包括第四分压电路，所述第四分压电路串联在所述第二开关管的控制端与所述电源的正极之间，所述第四分压电路用于在所述比较电路未输出所述关断控制信号时，提供开通控制信号以确保所述开关电路导通所述电源与所述负载之间的连接。

8.如权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述滞回电路包括滞回电阻，所述滞回电阻的第一端连接所述比较器的输出端，所述滞回电阻的输出端连接所述比较器的同相输入端。

9.一种供电电路，其特征在于，包括电压转换电路和如权利要求1-8任一项所述的保护电路，所述电压转换电路包括电压转换芯片、第一稳压电容和第二稳压电容，所述电压转换芯片的接地端接地，所述电压转换芯片的输入端与电源的正极连接并通过所述第一稳压电容与所述电源的负极连接；所述电压转换芯片的输出端与所述保护电路的比较电路连接并通过所述第二稳压电容与所述电源的负极连接，所述电压转换芯片的输出端为工作电压端。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的供电电路。

Images