CN216926996U - 供电保护装置 - Google Patents

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

本实用新型提供一种供电保护装置，包括第一极性保护电路，用于接收第一电源电压以对目标电子部件供电；以及第一监测模块，配置为监测所述第一极性保护电路的输出电压，并且当所述第一极性保护电路的输出电压与所述第一电源电压的电压差小于一极性监测阈值时，输出指示所述第一极性保护电路故障的报警信号。

Description

供电保护装置
技术领域
本实用新型涉及电路的供电管理，尤其是涉及对电子器件的供电保护。
背景技术
在当前电路设计中通常存在着对特定电子器件进行双重供电的要求，同时，也为了避免电源输入错误对电子器件造成损坏，通常在供电电路中设置保护装置来适应双重供电并避免电源接线错误导致的损坏。图1示出具有常规的供护保护装置的电路系统示意图。如图所示，该电路系统采用二个电源Vss1与Vss2对电子器件EL进行供电，在该电路系统中采用二极管D1、D2及D3来实现供电保护。电源Vss1通过二极管D1连接到电子器件EL以对其供电，同时电源Vss2通过二极管D2连接到电子器件EL以对其供电，其中二极管D1与D2在共同的节点Node处连接至电子器件EL。在该电路系统中还可以包括其它的电子元件，例如可以是噪声滤波器等，这里统一以符号S1、S2、S3表示，元件或电路S1、S2、S3可以依据电路设计需要而存在或不存在。
依据图1所示的保护电路，当在节点Node上电压反接时，防止EL损坏，例如在VSS1/VSS2接到GND,GND接到供电电源时，二极管D1或D2将阻断VSS1/VSS2的电压进而防止EL的损坏。由于D1和D2在电路中不可检测，所以二极管D3进行另外一重保护，用于防止在D1或者D2短路，并且VSS1/VSS2和GND反接的情况，EL依然不会被损坏。因此由二极管D1、D2及D3构成的保护装置可以基本实现对电子器件EL的供电保护目的。
然而在该供电保护装置中由于采用二极管D3来实现限压保护，不可避免地造成占用电路布局空间，而且也会导致成本增加，同时这样的电路保护不能有效地预警电路故障。
发明内容
本实用新型提供一种供电保护装置，可以实时地监测供电线路故障，并在故障发生时发出报警信号，从而为维护电路提供支持。
根据本实用新型的一个方面，提供一种电一种电源保护电路，包括：第一极性保护电路，用于接收第一电源电压以对目标电子部件供电；第一监测模块，配置为监测所述第一极性保护电路的输出电压，并且当所述第一极性保护电路的输出电压与所述第一电源电压的电压差小于一极性监测阈值时，输出指示所述第一极性保护电路故障的报警信号。
在一个优选实施例中，电源保护电路还包括第二极性保护电路，用于接收第二电源电压以对所述目标电子部件供电，其中所述第一极性保护电路与第二极性保护电路的输出端连接在同一节点以提供所述输出电压对所述目标电子部件供电；所述第一监测模块配置为读取所述节点上的所述输出电压，当所述输出电压与所述第一电源电压与第二电源电压之一的电压差小于所述极性监测阈值时，输出指示所述第一极性保护电路或第二极性保护电路之一故障的报警信号。
附图说明
图1示出了现有技术的供电保护装置的示意图；
图2示出了按照一个示例的供电保护装置的示意图；
图3示出了按照另一个示例的供电保护装置的示意图；
图4示出了按照另一个示例的供电保护装置的示意图。
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用于说明本实用新型为目的，而非限制性的。
图2示出根据本实用新型的电路保护装置200的示意图，其中电源Vss1与Vss2通过电路保护装置200实现对电子器件EL的供电。如图所示，电路保护装置200包括第一极性保护电路PPC1与第二极性保护电路PPC2，保护电路PPC1与保护电路PPC2的输出端连接至共同的节点Node并通过该节点Node连接到电子器件EL，保护电路PPC1的输入端接收电源Vss1，保护电路PPC2的输入端接收电源Vss2，从而电源Vss1与Vss2通过各自连接的极性保护电路PPC1与PCC2在节点Node处实现对器件EL的供电。按照本实用新型，极性保护电路PPC1与PCC2可以采用能防止电源极性连接错误的任何电路或元件实现，例如图1所示的二极管D1或D2等。此外，由于极性保护电路PPC1与PCC2的固有设计原因，在导通以允许电源Vss1与Vss2对电子器件EL供电时，通常在极性保护电路PPC1与PCC2上会产生电压降ΔV，例如对于二极管D来说，其通常的电压降为0.7V。
此外，电路保护装置200还包括一个电压监测模块MB1，其连接到节点Node，用于读取该节点处的电压Vout，显然，由于极性保护电路PPC1或PCC2上的电压降ΔV原因，Vout才是电子器件EL的真实供电电压，即Vout＝Max(Vss1,Vss2)-ΔV。这里需要注意的是，极性保护电路PPC1或PCC2上的电压降ΔV可以相同或不同。在以下描述中,以极性保护电路PPC1或PCC2采用相同的部件实现并具有相同的电压降ΔV予以说明。例如在采用二极管D1与D 2实现时，二极管D2与D1的正向导通电压即电压降为ΔV＝0.7V。
电压监测模块MB1利用对节点Node上的输出电压Vout的监测可判定供电电路是否发生故障或是否存在电源输入错误。具体地，当电压监测模块MB1读取到节点Node上的输出电压Vout后，执行以下操作。
首先计算输出电压Vout与电源电压Vss1的电压差VDIFF1以及与电源电压Vss2的电压差VDIFF2，即VDIFF1＝Vss1-Vout，VDIFF2＝Vss2-Vout。然后，电压监测模块MB1将所计算的电压差的绝对值|VDIFF1|与|VDIFF2|分别与电压降ΔV进行比较。例如，如果|VDIFF1|<ΔV，则表明极性保护电路PPC1发生短路故障，因此电压监测模块MB1输出指示极性保护电路PPC1短路故障的报警信号Alert1。如果|VDIFF2|<ΔV，则代表极性保护电路PPC2发生短路故障，因此电压监测模块MB1输出指示极性保护电路PPC2短路故障的报警信号Alert2。在本实用新型中，ΔV也称为极性监测阈值。以电源Vss1＝3.5V以及Vss2＝5V并且采用二极管D1和D2来实现极性保护电路PPC1与PPC2为例，如果二极管D1被击穿，则输出端电压Vout基本为3.5伏，因此D1二端的电压差即VDIFF1接近于零，小于二极管的极性监测阈值0.7V，由此可判断二极管D1被击穿，因此电压监测模块MB1输出报警信号Alert1。而如果二极管D2被击穿，则输出端电压Vout基本为5伏，因此D2二端的电压差即VDIFF2接近于零，小于二极管的极性监测阈值0.7V，由此可判断二极管D2被击穿，因此电压监测模块MB1输出报警信号Alert2。
在上述示例中，针对极性保护电路PPC1与PPC2具有相同的极性监测阈值ΔV的情况予以说明，对于极性保护电路PPC1与PPC2具有不同的极性监测阈值ΔV1与ΔV2即极性保护电路PPC1与PPC2上的各自的电压降不同的情况，对极性保护电路的故障诊断方式类似，只是采用各自的极性监测阈值ΔV1或ΔV2即可。例如。如果|VDIFF1|<ΔV1，则代表极性保护电路PPC1发生短路故障，而如果|VDIFF2|<ΔV2，则代表极性保护电路PPC2发生短路故障。因此根据本示例方案可适用于不同类型的极性保护电路场景。
此外，在上述示例中，以采用二个电源Vss2与Vss1对电子器件EL供电为例予以说明，但显然本实用新型的方案还可以适用于单个电源供电或三个以上电源供电的情况，其中每条电源供电线路中均设置有极性保护电路PPC以及共同的电压监测模块MB1。
此外，上述实施例是针对第一电源电压Vss1与第二电源电压Vss2不同的情况，如果第一电源电压Vss2与第二电源电压Vss1的供电电压相同，则监测模块MB1可配置为当输出电压Vout与任一电源电压的电压差VDIFF小于极性监测阈值ΔV时，则输出指示极性保护电路PPC1或极性保护电路PPC2均可能发生故障的报警信号。
图3示出了供电保护装置200的一个示例性实现方式。如图所示，其中极性保护电路PPC2与PPC1分别由二极管D1与D2实现，而电压监测模块MB1可由模/数转换器A/D以及算术与逻辑单元ALU实现，其中模/数转换器A/D将从节点Node采集的输出电压Vout转换为数字信号以便由算术与逻辑单元ALU处理，由算术与逻辑单元ALU实现前文描述的在读取到输出电压Vout后所执行的操作，以判断极性保护电路PPC2与PPC1是否发生了短路故障。
按照本实用新型的另一个示例，还可设置另外的电压监测电路对电源端输出的电压Vss1与Vss2进行实时监测，并将监测到的电源输出电压提供给电压监测模块MB1。图4示出了根据该示例的供电保护装置400示意图。如图所示，除了极性保护电路PPC2与PPC1以及电压监测模块MB1之外，供电保护装置400还包括有第二电压监测模块MB2以及第三电压监测模块MB3，其中电压监测模块MB2监测电源Vss1的实际输出电压，以下以Vss1′表示，并将监测到的电压值Vss1′提供给电压监测模块MB1，而电压监测模块MB3监测电源Vss2的实际输出电压Vss2′，并将监测到的电压值Vss2′提供给电压监测模块MB1，电压监测模块MB1根据电压监测模块MB2与MB3提供的电源实际输出电压Vss1′与Vss2′以及从节点Node读取的输出电压Vout，按照前文所述的操作，判断极性保护电路PPC2与PPC1是否发生了短路故障。具体地，VDIFF1＝Vss1′-Vout，VDIFF2＝Vss2′-Vout。然后，电压监测模块MB1将所计算的电压差的绝对值|VDIFF1|与|VDIFF2|分别与电压降ΔV进行比较。如果|VDIFF1|<ΔV，则表明极性保护电路PPC1发生短路故障，因此电压监测模块MB1输出指示极性保护电路PPC1短路故障的报警信号Alert1。如果|VDIFF2|<ΔV，则代表极性保护电路PPC2发生短路故障，因此电压监测模块MB1输出指示极性保护电路PPC2短路故障的报警信号Alert2。由此按照本实例，可以避免由于电源输出电压发生波动时而发生误判。在一个优选示例中，电压监测模块MB1、MB3MB2与MB3可以集成在一个芯片或集成电路内，从而可以方便地对多路电源电压进行监测，因此可以极大地节省电路布局空间。
按照本实用新型的另一示例，电压监测模块MB1还可以通过监测节点Node上的输出电压Vout而确定是否存在电源连接错误。以图3所示为例，假定正常情况下电源Vss1提供的电压为3.5V，而电源Vss2提供的电压为5V。在二极管D1与D 2正常情况下节点Node上的输出电压为5V-0.7V＝4.3V，其中二极管D2与D1的正向导通电压为0.7V。因此正常情况下，输出电压Vout与电源Vss1的电压差Vout-Vss1＝4.3V-3.5V＝0.8V。
如果电源端Vss1发生错接，例如连接到地，则输出电压Vout与电源端Vss1的电压差Vout-Vss1＝4.3-0＝4.3V，远远大于正常情况下输出电压Vout与电源Vss1的电压差0.8V，因此可以判断电源Vss1发生接线错误。这里可以设置一个电源故障阈值VT来检验是否发生接线错误，例如，对于电源Vss1，可以设置其电源故障阈值VT1<Vss1，例如VT1＝2.5V，只要Vout-Vss1≥VT1,则表明电源vss1发生错误。类似地，为了检测电源Vss2是否发生接线错误，可以设置电源Vss2的电源故障VT2<5V，例如3.5V,即要Vout-Vss2≥VT2,则表明电源Vss2发生错误。在另一个示例中，电源Vss2与Vss1也可以设置相同的电源故障阈值VT，例如3V。
上文通过附图和优选实施例对本实用新型进行了详细展示和说明，然而本实用新型不限于这些已揭示的实施例，本领域人员在上述详细公开基础上可进行任何修改，包括特征的合并、替换、增加以及删除等，这些方案均应视为落入由所附的权利要求来限定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种供电保护装置，其特征在于包括：
第一极性保护电路，用于接收第一电源电压以对目标电子部件供电；
第一监测模块，配置为监测所述第一极性保护电路的输出电压，并且当所述第一极性保护电路的输出电压与所述第一电源电压的电压差小于一极性监测阈值时，输出指示所述第一极性保护电路故障的报警信号；
第二极性保护电路，用于接收第二电源电压以对所述目标电子部件供电，其中所述第一极性保护电路与第二极性保护电路的输出端连接在同一节点以提供所述输出电压对所述目标电子部件供电；
所述第一监测模块配置为读取所述节点上的所述输出电压，当所述输出电压与所述第一电源电压与第二电源电压之一的电压差小于所述极性监测阈值时，输出指示所述第一极性保护电路或第二极性保护电路之一故障的报警信号。
2.根据权利要求1所述的供电保护装置，其特征在于,
所述第一电源电压与第二电源电压不同，并且所述极性监测阈值包括第一极性监测阈值与第二极性监测阈值；
所述第一监测模块进一配置为：当所述输出电压与所述第一电源电压的电压差小于所述第一极性监测阈值时，则输出指示所述第一极性保护电路发生故障的报警信号；而当所述输出电压与所述第二电源电压的电压差小于所述第二极性监测阈值时，则输出指示所述第二极性保护电路发生故障的报警信号。
3.根据权利要求1所述的供电保护装置，其特征在于所述第一监测模块进一步配置为：
如果V1-V0≥ΔV且V0-V2≥VT，则判定提供所述第二电源电压的第二电源发生故障；
其中V1表示所述第一电源电压，V2表示所述第二电源电压，V0表示所述节点处的电压，而ΔV表示所述极性监测阈值，VT表示电源故障阈值。
4.根据权利要求3所述的供电保护装置，其特征在于所述电源故障阈值小于或等于所述第二电源电压值。
5.根据权利要求2所述的供电保护装置，其特征在于所述第一极性监测阈值与所述第二极性监测阈值的值相同或不同。
6.根据权利要求1-5之一所述的供电保护装置，其特征在于进一步包括：
第二监测模块，用于监测所述第一电源电压并提供给所述第一监测模块；以及
第三监测模块，用于监测所述第二电源电压并提供给所述第一监测模块。
7.根据权利要求6所述的供电保护装置，其特征在于所述第一监测模块、第二监测模块、第三监测模块集成在同一芯片内。
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