CN218633310U - 一种用于防止电源短路的保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于防止电源短路的保护装置，包括P型开关器件、比较器和N型开关器件，P型开关器件的输入端分别通过第一电阻和第二电阻连接输出端和控制端，P型开关器件的控制端通过第一分压支路连接N型开关器件的控制端，第一分压支路的分压端连接比较器的输出端，N型开关器件的控制端通过第一电容接地，P型开关器件的输入端通过第二分压支路接地，第二分压支路的分压端连接比较器和N型开关器件的输入端，N型开关器件的输出端通过第三电阻接地，P型开关器件的输出端连接通过第四电阻连接比较器。在输出电压发生对地短路时可以快速断开电路，并在对地短路解除时输出电压快速恢复正常，缩短动作时间，提升电路安全性。

Description

一种用于防止电源短路的保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于防止电源短路的保护装置。

背景技术

现有的用于防止电源短路的保护装置大多采用串接自恢复保险丝，自恢复保险丝的额定工作电流和动作电流相差较大，而且当电流过载时，自恢复保险丝开始发热产生形变，当形变差异达到一定程度时，两个触点断开，从而关闭输出。自身发热和热形变需要一个时间过程，通常是秒级别的，使得自恢复保险丝一致性差，动作时间长，可能会因动作时间长不能及时关闭输出，而损坏电路中的其他器件。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于防止电源短路的保护装置，用于解决现有的电路保护方式的动作时间较长的技术问题。

一种用于防止电源短路的保护装置，包括：P型开关器件、比较器和N型开关器件，所述P型开关器件的输入端通过第一电阻连接所述P型开关器件的输出端，所述P型开关器件的输入端通过第二电阻连接所述P型开关器件的控制端；所述P型开关器件的控制端通过第一分压支路连接所述N型开关器件的控制端，所述第一分压支路的分压端连接所述比较器的输出端，所述N型开关器件的控制端通过第一电容接地；所述P型开关器件的输入端通过第二分压支路接地，所述第二分压支路的分压端连接所述比较器的同相输入端和所述N型开关器件的输入端，所述N型开关器件的输出端通过第三电阻接地；所述P型开关器件的输出端连接通过第四电阻连接所述比较器的反相输入端。

进一步地，所述保护装置还包括稳压管，所述P型开关器件的输入端通过所述稳压管连接所述第二分压支路。

进一步地，所述比较器的反相输入端通过第二电容接地。

进一步地，所述P型开关器件为PMOS管，所述N型开关器件为NMOS管。

本实用新型提供的用于防止电源短路的保护装置的有益效果包括：当系统上电，第一电容电压为0V且不能突变，P型开关器件导通，电源输出正常，比较器同相输入端小于反相输入端电压，比较器输出低电平，N型开关器件不导通；当输出电压对地短路时，P型开关器件断开，比较器同相输入端大于反相输入端电压，输出为高电平，N型开关器件导通；当输出电压对地短路解除时，由于第一电阻的存在使输出电压向上抬升，比较器同相输入端小于反相输入端电压，比较器输出低电平，P型开关器件导通对外供电，N型开关器件断开。因此，本实用新型提供的用于防止电源短路的保护装置通过纯硬件电路结构可以实现在输出电压发生对地短路时快速断开电路，并在对地短路解除时输出电压快速恢复正常，缩短动作时间，提升电路安全性。

附图说明

图1是用于防止电源短路的保护装置的电路图。

具体实施方式

本实施例提供一种用于防止电源短路的保护装置，包括：P型开关器件、比较器和N型开关器件。作为一个具体实施方式，P型开关器件为PMOS管，N型开关器件为NMOS管。PMOS管对应图1中的PMOS管Q1，具体型号为NCE60P09S；NMOS管对应图1中的NMOS管Q2，具体型号为A03402；比较器对应图1中的比较器U1。那么，P型开关器件的输入端为源极(图1中的PMOS管Q1的S极)，P型开关器件的输出端为漏极(图1中的PMOS管Q1的D极)，P型开关器件的控制端为栅极(图1中的PMOS管Q1的G极)。N型开关器件的输入端为漏极(图1中的NMOS管Q2的引脚3)，N型开关器件的输出端为源极(图1中的NMOS管Q2的引脚2)，N型开关器件的控制端为栅极(图1中的NMOS管Q2的引脚1)。应当理解，作为其他的实施方式，P型开关器件和N型开关器件还可以为其他类型的、具有相同功能的开关器件，比如三极管，那么，P型开关器件为P型三极管，N型开关器件为N型三极管。作为一个具体实施方式，比较器的型号为LM393，也可使用其他型号的比较器、运放达到同样效果，比如LM358。

如图1所示，PMOS管Q1的源极通过第一电阻(图1中的电阻R1)连接PMOS管Q1的漏极，PMOS管Q1的源极通过第二电阻(图1中的电阻R2)连接PMOS管Q1的栅极。PMOS管Q1的源极为电源输入端，用于输入电源VCC，电源VCC可以为其他相关控制器件的供电电源。PMOS管Q1的D极为电源输出端，用于输出电源VOUT。

PMOS管Q1的栅极通过第一分压支路连接NMOS管Q2的栅极，本实施例中，第一分压支路由电阻R3和电阻R4串联构成，第一分压支路的分压端为电阻R3和电阻R4的连接点。第一分压支路的分压端连接比较器U1的输出端，NMOS管Q2的栅极通过第一电容(图1中的电容C3)接地。

PMOS管Q1的源极通过第二分压支路接地，本实施例中，为了提升电源稳定性，保护装置还包括稳压管D1(型号为SS34)，PMOS管Q1的源极通过稳压管D1连接第二分压支路。本实施例中，稳压管D1与第二分压支路之间的电压为电压V1。本实施例中，第二分压支路由电阻R7和电阻R8串联构成，第二分压支路的分压端为电阻R7和电阻R8的连接点。本实施例中，电阻R7和电阻R8的连接点的电压为电压V4。第二分压支路的分压端连接比较器U1的同相输入端和NMOS管Q2的引脚3，NMOS管Q2的引脚2通过第三电阻(图1中的电阻R5)接地。

PMOS管Q1的D极连接通过第四电阻(图1中的电阻R6)连接比较器U1的反相输入端。作为一个具体实施方式，比较器U1的反相输入端通过第二电容(图1中的电容C6)接地，电容C6能够滤除输出电源线上的干扰信号，防止误动作。其中，比较器U1的反相输入端的电压为电压V2。

本实施例中，稳压管D1处的电压，即电压V1为比较器U1供电，如图1所示，比较器U1的正极电源端通过分别通过电容C1和电容C2接地，保证供电稳定性。

作为一个具体实施方式，图1给出了各个元器件的具体电气参数。应当理解，还可以根据实际控制需要相应调整各个元器件的电气参数。

当系统上电，由于电容C3的电压为0V且电容C3两端电压不能突变的特点，所以PMOS管Q1的栅极电压为2/3VCC，PMOS管Q1的栅极与源极之间电压为1/3VCC，达到PMOS导通条件，电源输出正常，VOUT电压接近电源VCC。比较器U1的同相输入端的电压为通过电阻R7和电阻R8分压配置的保护触发电压V3(V3电压可以设定为能够调节短路保护的触发电压)，比较器U1的反相输入端通过电阻R6连接PMOS管Q1的漏极上，电压为电源VCC，即VOUT。由于比较器U1的反相输入端电压大于同相输入端电压，所以比较器U1输出低电平信号，此时NMOS管Q2的栅极为低电平，NMOS管Q2不导通。PMOS管Q1的栅极电压为1/2VCC，PMOS管Q1的栅极与源极之间电压亦为1/2VCC，达到PMOS导通条件，电源输出正常。

当输出VOUT对地短路时，V2电压下降至V3电压以下时，比较器U1的同相输入端电压大于反相输入端电压，输出高电平信号，比较器U1的输出端接近电源VCC，PMOS管Q1的栅极与源极之间电压为0V，PMOS管Q1断开。NMOS管Q2的栅极为高电平，NMOS管Q2导通，由于电阻R5的存在，使得比较器U1的同相输入端电压V3下降(此电压点可以根据电阻R7和电阻R5配置)，为后续短路解除重新打开输出做准备。

当输出VOUT对地短路解除时，由于电阻R1的存在使输出VOUT电压向上抬升，高于V3电压后，比较器U1的反相输入端大于同相输入端，输出为低电平，PMOS管Q1的栅极与源极之间电压为1/2VCC，PMOS管Q1导通输出对外供电，NMOS管Q2的栅极为低电平，NMOS管Q2断开，比较器U1的同相输入端电压V3重新回到由电阻R7和电阻R8分压。

因此，当输出电压发生接地短路时，基于电压会骤降的原理，运用比较器检测输出电压，当电压低于设定值时，将关闭输出MOS管，当输出短路消除时，自动恢复对外输出电源。而且，本实施例提供的保护装置结构简单，只需要一个比较器、一个PMOS管、一个NMOS管、电阻若干、电容若干即可完美保护电路安全运行，具有成本低廉，运行安全可靠等特点，为系统安全运行提供有效支撑。

Claims (4)

1.一种用于防止电源短路的保护装置，其特征在于，包括：P型开关器件、比较器和N型开关器件，所述P型开关器件的输入端通过第一电阻连接所述P型开关器件的输出端，所述P型开关器件的输入端通过第二电阻连接所述P型开关器件的控制端；所述P型开关器件的控制端通过第一分压支路连接所述N型开关器件的控制端，所述第一分压支路的分压端连接所述比较器的输出端，所述N型开关器件的控制端通过第一电容接地；所述P型开关器件的输入端通过第二分压支路接地，所述第二分压支路的分压端连接所述比较器的同相输入端和所述N型开关器件的输入端，所述N型开关器件的输出端通过第三电阻接地；所述P型开关器件的输出端连接通过第四电阻连接所述比较器的反相输入端。

2.根据权利要求1所述的用于防止电源短路的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括稳压管，所述P型开关器件的输入端通过所述稳压管连接所述第二分压支路。

3.根据权利要求1所述的用于防止电源短路的保护装置，其特征在于，所述比较器的反相输入端通过第二电容接地。

4.根据权利要求1所述的用于防止电源短路的保护装置，其特征在于，所述P型开关器件为PMOS管，所述N型开关器件为NMOS管。

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