CN219576629U - 过流自关断自恢复电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及过流自关断自恢复电路，包括电流检测及电流限制电路、过流通知电路、输出控制电路，电流检测及电流限制电路的输入端与VIN电压电连接，电流检测及电流限制电路的输出端与输出控制电路的输入端电连接，电流检测及电流限制电路与过流通知电路共有一个V1网络，过流通知电路的输出通知SHORT与MCU芯片的短路检测接口电连接，输出控制电路的输出端与VOUT电压电连接，输出控制电路的ON_OFF网络与MCU芯片的供电控制接口电连接。本方案既能检测电源过载进行关断，又能实现电源通断的灵活控制、以及进行外设短路恢复的再检测多种功能，电路简单、成本低、性能稳定可靠、使用灵活，适用于小电源供电的电子产品中。

Description

过流自关断自恢复电路

技术领域

本实用新型涉及小型电子产品技术领域，尤其涉及过流自关断自恢复电路。

背景技术

对于主电子产品配有外设接口时，在外设接口短路时会造成外设备或主电子产品的损坏。如果电路上只做限流保护，主电子产品会因外设备过流而增加不必要的功耗，且外设备也会因长期的短路过流造成不确定的损坏。现有的用于外设接口过流保护的电路，不具备过流或短路关断后灵活开启的功能。

为了克服上述不足，本方案提出过流自关断自恢复电路。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于现有的用于外设接口过流保护的电路，存在不具备过流或短路关断后灵活开启的问题。其具体解决方案如下：

过流自关断自恢复电路，包括分立元器件组成的电流检测及电流限制电路、过流通知电路、输出控制电路，所述电流检测及电流限制电路的输入端与VIN电压电连接，电流检测及电流限制电路的输出端与所述输出控制电路的输入端电连接，电流检测及电流限制电路的内部与所述过流通知电路的内部共有一个V1网络，过流通知电路的输出通知SHORT与MCU芯片的短路检测接口电连接，输出控制电路的输出端与VOUT电压电连接，输出控制电路的ON_OFF网络与MCU芯片的供电控制接口电连接。

进一步地，所述电流检测及电流限制电路包括：同时与VIN电压电连接的电阻R29的一端、三极管Q6的发射极，电阻R29的另一端同时与MOS管Q5的源极、电阻R31的一端电连接，电阻R31的另一端与三极管Q6的基极电连接，三极管Q6的集电极、MOS管Q5的栅极与V1网络电连接，MOS管Q5的漏极与5V_B网路电连接。

进一步地，所述过流通知电路包括：电容C24的一端、电阻R38的一端与V1网络电连接，电阻R38的另一端同时与电阻R41的一端、三极管Q16的基极电连接，三极管Q16的集电极、电阻R36的一端共为输出通知SHORT，电阻R36的另一端与VIN电压电连接，三极管Q16的发射极、电阻R41的另一端、电容C24的另一端电连接地。

进一步地，所述输出控制电路包括：电阻R32的一端、MOS管Q17的源极同时与5V_B网路电连接，电阻R32的另一端、MOS管Q17的栅极同时与三极管Q18的集电极电连接，三极管Q18的基极与电阻R35的一端、电阻R37的一端同时电连接，三极管Q18的发射极、电阻R37的另一端同时电连接地，电阻R35的另一端电连接ON_OFF网络。

进一步地，所述MCU芯片为IC1，IC1的引脚25为短路检测接口，IC1的引脚37为供电控制接口。

进一步地，所述MCU芯片型号为GD32F303RCT6。

进一步地，所述三极管Q6为PNP管。

进一步地，所述三极管Q16、三极管Q18均为NPN管。

进一步地，所述MOS管Q5、MOS管Q17均为P沟道MOS管。P沟道MOS管的型号为SE2305。

综上所述，采用本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本方案通过分立元器件组成的电流检测及电流限制电路、过流通知电路、输出控制电路，再加上一个MCU芯片，实现了既能检测电源过载进行关断，又能实现电源通断的灵活控制、以及进行外设短路恢复的再检测多种功能，而且电路简单、成本低、性能稳定可靠、使用灵活，适用于各种小电源供电的电子产品中。电流检测及电流限制电路通过其具体参数的设置，能按照预设目标允许一个波动范围，且该电路本身就能自动进行调节适应，过流通知电路的输出通知SHORT能随时传送(正常、异常的状态)给MCU芯片，MCU芯片根据掌握的正常、异常的状态情况对输出控制电路进行相应的控制，正常时使用输出控制电路输出供电，异常(比如外设接口短路)时关断控制电路输出供电同时报警，避免了过流后仅执行限流，但外设接口仍未关断，长时间通电造成不必要的电量消耗及设备故障。特别的外设接口短路恢复的再检测，体现在MCU芯片刚收到异常时，只是短时关断控制电路输出供电，等待外设接口的故障排除，此时MCU芯片延迟T秒打开控制电路输出供电、并检测通知SHORT，若用户排除了外设接口的故障，则维持打开控制电路输出供电，若用户未排除外设接口故障，则循环执行关断、打开控制电路输出供电，反复N次后，仍然是未排除外设接口故障，则进行常关断或者延长电路输出供电，减少外设接口过流仍或者短路与主电子产品连接的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型过流自关断自恢复电路的方框图；

图2为本实用新型过流自关断自恢复电路的电路图。

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。

如图1、2所示，过流自关断自恢复电路，包括分立元器件组成的电流检测及电流限制电路、过流通知电路、输出控制电路，电流检测及电流限制电路的输入端与VIN电压电连接，电流检测及电流限制电路的输出端与输出控制电路的输入端电连接，电流检测及电流限制电路的内部与过流通知电路的内部共有一个V1网络，过流通知电路的输出通知SHORT与MCU芯片的短路检测接口电连接，输出控制电路的输出端与VOUT电压电连接，输出控制电路的ON_OFF网络与MCU芯片的供电控制接口电连接。

具体地，电流检测及电流限制电路包括：同时与VIN电压电连接的电阻R29的一端、三极管Q6的发射极，电阻R29的另一端同时与MOS管Q5的源极、电阻R31的一端电连接，电阻R31的另一端与三极管Q6的基极电连接，三极管Q6的集电极、MOS管Q5的栅极与V1网络电连接，MOS管Q5的漏极与5V_B网路电连接。

具体地，过流通知电路包括：电容C24的一端、电阻R38的一端与V1网络电连接，电阻R38的另一端同时与电阻R41的一端、三极管Q16的基极电连接，三极管Q16的集电极、电阻R36的一端共为输出通知SHORT，电阻R36的另一端与VIN电压电连接，三极管Q16的发射极、电阻R41的另一端、电容C24的另一端电连接地。

具体地，输出控制电路包括：电阻R32的一端、MOS管Q17的源极同时与5V_B网路电连接，电阻R32的另一端、MOS管Q17的栅极同时与三极管Q18的集电极电连接，三极管Q18的基极与电阻R35的一端、电阻R37的一端同时电连接，三极管Q18的发射极、电阻R37的另一端同时电连接地，电阻R35的另一端电连接ON_OFF网络。

具体地，MCU芯片为IC1，IC1的引脚25为短路检测接口，IC1的引脚37为供电控制接口，MCU芯片型号为GD32F303RCT6或者为其他替代型号。MCU芯片中现有技术，其工作原理在此不作详述。

具体地，三极管Q6为PNP管(比如：可选9015型号或者其他替代型号)。三极管Q16、三极管Q18均为NPN管(比如：可选9014型号或者其他替代型号)。

可选地，MOS管Q5、MOS管Q17均为P沟道MOS管，P沟道MOS管的型号为SE2305或者为其他替代型号。

本方案的工作过程简述如下：

电流检测及电流限制电路，当VOUT电流过大(超过500mA)时，在R29两端将产生超过0.5V的电压，此时Q6导通，V1网络电压升高；Q5因V1网络电压升高，Q5的R_DS内阻增大，起到VOUT负载(指外设接口设备)的限流作用，此时VOUT电流下降，在R29两端的电压也下降到低于0.5V，此时Q6内阻增大，V1网络电压下降，Q5内阻减小，最终受此负反馈循环，Q6与Q5始终处于半导通的状态，并将VOUT的电流限制在约500mA；

由于过流时Q5是处于半导通的状态，可以计算出VOUT过流时的V1网络电压为VIN-V(R29)-VGS(th)。假设VIN＝5V；Q5(SE2305的PMOS管)的VGS(th)＝1V；V(R29)＝0.5V；则V1网络电压＝3.5V。

过流通知电路受V1网络电压在过流与不过流之间电压变化(过流时V1＝3.5V,不过流时V1＝0V)的影响，输出通知SHORT(以输出高低电平)来通知MCU芯片，进而通过其供电控制接口控制输出控制电路的ON_OFF网络，最终控制输出控制电路是否进行VOUT电压的关断或打开的操作。

实际应用：利用SHORT网络与过流保护之间的逻辑关系(过流时SHORT为低电平，正常时SHORT为高电平)，可通过MCU检测SHORT网络(MCU的输入IO口即25脚)的电平，对ON_OFF网络(MCU的输出IO口即37脚)通过Q18、Q17对VOUT输出灵活控制。做到外设过流时VOUT关断，外设恢复时VOUT亦恢复的效果。比如：当检测到SHORT＝L(过流)，则执行ON_OFF＝L(关断输出)，并通过MCU控制蜂鸣器或指示灯闪烁等方式来通知用户外设连接异常。(此时实现的是过流关断操作，可以避免过流后仅执行限流，但外设仍未关断，长时间通电造成不必要的电量消耗及设备故障)

延迟10秒，执行ON_OFF＝H(打开输出,并检测SHORT)，此时再次打开输出，可以让MCU再次检测SHORT网络的电平(输出是否仍过流)；若用户在接收到外设连接异常的信息后，恢复了外设的连接，此时检测到的SHORT＝H(正常连接)，则维持ON_OFF＝H(打开输出,并检测SHORT)的状态；

若外设持续处于过流未恢复的状态，在以上检测与控制的逻辑上，SHORT＝L(过流)→ON_OFF＝L(关断输出)→延迟N秒→ON_OFF＝H(打开输出,并检测SHORT)→SHORT＝L(过流)……进行循环N次，若检测N次后仍是过流，则可以对输出进行常关断或延长执行SHORT＝L(关断输出)的时间，来减少外设过流仍与主电子产品连接的时间。

综上所述，采用本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本方案通过分立元器件组成的电流检测及电流限制电路、过流通知电路、输出控制电路，再加上一个MCU芯片，实现了既能检测电源过载进行关断，又能实现电源通断的灵活控制、以及进行外设短路恢复的再检测多种功能，而且电路简单、成本低、性能稳定可靠、使用灵活，适用于各种小电源供电的电子产品中。电流检测及电流限制电路通过其具体参数的设置，能按照预设目标允许一个波动范围，且该电路本身就能自动进行调节适应，过流通知电路的输出通知SHORT能随时传送(正常、异常的状态)给MCU芯片，MCU芯片根据掌握的正常、异常的状态情况对输出控制电路进行相应的控制，正常时使用输出控制电路输出供电，异常(比如外设接口短路)时关断控制电路输出供电同时报警，避免了过流后仅执行限流，但外设接口仍未关断，长时间通电造成不必要的电量消耗及设备故障。特别的外设接口短路恢复的再检测，体现在MCU芯片刚收到异常时，只是短时关断控制电路输出供电，等待外设接口的故障排除，此时MCU芯片延迟T秒(比如10秒)打开控制电路输出供电、并检测通知SHORT，若用户排除了外设接口的故障，则维持打开控制电路输出供电，若用户未排除外设接口故障，则循环执行关断、打开控制电路输出供电，反复N次后，仍然是未排除外设接口故障，则进行常关断或者延长电路输出供电，减少外设接口过流仍或者短路与主电子产品连接的时间。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种过流自关断自恢复电路，其特征在于：包括分立元器件组成的电流检测及电流限制电路、过流通知电路、输出控制电路，所述电流检测及电流限制电路的输入端与VIN电压电连接，电流检测及电流限制电路的输出端与所述输出控制电路的输入端电连接，电流检测及电流限制电路的内部与所述过流通知电路的内部共有一个V1网络，过流通知电路的输出通知SHORT与MCU芯片的短路检测接口电连接，输出控制电路的输出端与VOUT电压电连接，输出控制电路的ON_OFF网络与MCU芯片的供电控制接口电连接。

2.根据权利要求1所述过流自关断自恢复电路，其特征在于，所述电流检测及电流限制电路包括：同时与VIN电压电连接的电阻R29的一端、三极管Q6的发射极，电阻R29的另一端同时与MOS管Q5的源极、电阻R31的一端电连接，电阻R31的另一端与三极管Q6的基极电连接，三极管Q6的集电极、MOS管Q5的栅极与V1网络电连接，MOS管Q5的漏极与5V_B网路电连接。

3.根据权利要求2所述过流自关断自恢复电路，其特征在于，所述过流通知电路包括：电容C24的一端、电阻R38的一端与V1网络电连接，电阻R38的另一端同时与电阻R41的一端、三极管Q16的基极电连接，三极管Q16的集电极、电阻R36的一端共为输出通知SHORT，电阻R36的另一端与VIN电压电连接，三极管Q16的发射极、电阻R41的另一端、电容C24的另一端电连接地。

4.根据权利要求3所述过流自关断自恢复电路，其特征在于，所述输出控制电路包括：电阻R32的一端、MOS管Q17的源极同时与5V_B网路电连接，电阻R32的另一端、MOS管Q17的栅极同时与三极管Q18的集电极电连接，三极管Q18的基极与电阻R35的一端、电阻R37的一端同时电连接，三极管Q18的发射极、电阻R37的另一端同时电连接地，电阻R35的另一端电连接ON_OFF网络。

5.根据权利要求4所述过流自关断自恢复电路，其特征在于：所述MCU芯片为IC1，IC1的引脚25为短路检测接口，IC1的引脚37为供电控制接口。

6.根据权利要求5所述过流自关断自恢复电路，其特征在于：所述MCU芯片型号为GD32F303RCT6。

7.根据权利要求4所述过流自关断自恢复电路，其特征在于：所述三极管Q6为PNP管。

8.根据权利要求4所述过流自关断自恢复电路，其特征在于：所述三极管Q16、三极管Q18均为NPN管。

9.根据权利要求4所述过流自关断自恢复电路，其特征在于：所述MOS管Q5、MOS管Q17均为P沟道MOS管。

10.根据权利要求9所述过流自关断自恢复电路，其特征在于：所述P沟道MOS管的型号为SE2305。