CN219801877U - 一种带过压保护电源电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带过压保护电源电路及电子设备。包括：电源输入单元、第一开关单元、触发电平生成单元、驱动电平生成单元、第二开关单元和电源转换单元；电源输入单元连接外部电源输入；第一开关单元连接电源输入单元和电源转换单元；电源转换单元在第一开关单元导通时工作；触发电平生成单元连接电源输入单元，在电源输入单元的输出电压超出预设值时生成触发电平；驱动电平生成单元连接触发电平生成单元和电源输入单元，接收触发电平生成驱动电平；第二开关单元连接驱动电平生成单元、电源输入单元和第一开关单元，在接收驱动电平时导通，第一开关单元在第二开关单元导通时关断。实施本实用新型能够有效的实现电源转换过程中的过压保护。

Description

一种带过压保护电源电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，更具体地说，涉及一种带过压保护电源电路及电子设备。

背景技术

电源电路中通常需要通过电源转换芯片及其外围电路对外部供电电压进行电压转换得到需要的输出电压。其中，电源输入电压的不稳定性对电源电路的可靠性会造成影响，其在一些情况下，容易出现电源电压过大损坏电源转换芯片等电源电路中的工作芯片。当前一些电源转换芯片例如DCDC电路控制芯片会设有保护功能。但是对应没有过压保护功能的DCDC控制芯片，其在工作时可能会被过高的冲击电压损坏，使得电源电路工作存在风险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种带过压保护电源电路及电子设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带过压保护电源电路，包括：电源输入单元、第一开关单元、触发电平生成单元、驱动电平生成单元、第二开关单元和电源转换单元；

所述电源输入单元用于连接外部电源输入；

所述第一开关单元连接所述电源输入单元和所述电源转换单元，用于导通或关断所述电源输入单元与所述电源转换单元；其中，所述电源转换单元用于在所述第一开关单元导通时进行电源转换并提供电源输出；

所述触发电平生成单元连接所述电源输入单元，用于在所述电源输入单元的输出电压超出预设值时生成触发电平；

所述驱动电平生成单元连接所述触发电平生成单元和所述电源输入单元，用于在接收所述触发电平时生成驱动电平；

所述第二开关单元连接所述驱动电平生成单元、所述电源输入单元和所述第一开关单元，用于在接收所述驱动电平时导通，其中，所述第一开关单元在所述第二开关单元导通时关断。

优选地，在本实用新型所述的带过压保护电源电路中，所述触发电平生成单元包括第一稳压管；

所述第一稳压管的阴极连接所述电源输入单元的电源端，所述第一稳压管的阳极连接所述驱动电平生成单元的输入端。

优选地，在本实用新型所述的带过压保护电源电路中，所述驱动电平生成单元包括第一子开关电路和第二子开关电路；

所述第一子开关电路的控制端连接所述触发电平生成单元的输出端，所述第一子开关电路的第一端连接所述第二子开关电路的控制端，所述第一子开关电路的第二端连接所述电源输入单元的电源端，所述第一子开关电路的第三端连接所述电源输入单元的地；

所述第二子开关电路的第一端连接所述电源输入单元的电源端，所述第二子开关电路的第二端连接所述第二开关单元，所述第二子开关电路的第三端连接所述触发电平生成单元的输出端。

优选地，在本实用新型所述的带过压保护电源电路中，所述第一子开关电路包括第一开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一开关管的第一端连接所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述电源输入单元的电源端，所述第二电阻的第二端连接所述第二子开关电路的控制端；

所述第一开关管的控制端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第二子开关电路的第三端、所述第四电阻的第一端和所述触发电平生成单元的输出端；

所述第四电阻的第二端和所述第一开关管的第二端连接所述电源输入单元的地。

优选地，在本实用新型所述的带过压保护电源电路中，所述第二子开关电路包括第二开关管、第五电阻和第六电阻；

所述第二开关管的控制端连接所述第二电阻的第二端，所述第二开关管的第一端连接所述电源输入单元的输入端，所述第二开关管的第二端连接所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第二开关单元的控制端，所述第六电阻的第二端连接所述触发电平生成单元的输出端。

优选地，在本实用新型所述的带过压保护电源电路中，所述电源输入单元包括第七电阻和第二稳压管；

所述第七电阻的第一端连接所述电源输入单元的电源端，所述第七电阻的第二端连接所述第一开关单元的控制端和所述第二稳压管的阴极，所述第二稳压管的阴极和所述第一开关单元的第一端连接所述电源输入单元的地，所述第一开关单元的第二端连接所述电源转换单元的地。

优选地，在本实用新型所述的带过压保护电源电路中，所述第一开关单元包括第三开关管；

所述第三开关管的控制端连接所述第七电阻的第一端和所述第二稳压管的阴极；

所述第三开关管的第一端和所述第二稳压管的阳极连接所述电源输入单元的地，所述第三开关管的第二端连接所述电源转换单元的地。

优选地，在本实用新型所述的带过压保护电源电路中，所述第二开关单元包括第四开关管；

所述第四开关管的控制端连接所述驱动电平生成单元的输出端，所述第四开关管的第一端连接所述第三开关管的控制端，所述第四开关管的第二端连接所述第三开关管的第一端。

优选地，在本实用新型所述的带过压保护电源电路中，所述电源输入单元包括连接器和滤波电路；

所述滤波电路的第一端连接所述电源输入单元的地，所述滤波电路的第二端为所述电源输入单元的电源端，所述滤波电路的第三端连接所述连接器的第一输入端，所述滤波电路的第四端连接所述连接器的第二输入端；

其中，所述连接器用于连接外部电源输入。

优选地，在本实用新型所述的带过压保护电源电路中，所述滤波电路包括共模电感、第一电容和第二电容；

所述共模电感的第一端、所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端连接所述电源输入单元的地，所述共模电感的第二端、所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端连接所述电源输入单元的电源端；

所述共模电感的第三端连接所述连接器的第一输入端，所述共模电感的第四端连接所述连接器的第二输入端。

优选地，在本实用新型所述的带过压保护电源电路中，所述电源转换单元包括电源转换芯片、第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感、第八电阻和第九电阻；

所述电源转换芯片的输入端经所述第一电感连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接所述电源输入单元的电源端；

所述电源转换芯片的输出端连接所述第二二极管的阳极和所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述第八电阻的第一端，且所述第二电感的第二端作为所述电源转换单元的输出端；

所述第八电阻的第二端连接所述第九电阻的第一端和所述电源转换芯片的反馈信号输入端，所述第九电阻的第二端和所述第二二极管的阳极连接所述电源转换单元的地。

本实用新型还构造一种电子设备，包括如上面任意一项所述带过压保护电源电路。

实施本实用新型的一种带过压保护电源电路及电子设备，具有以下有益效果：能够有效的实现电源转换过程中的过压保护。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种带过压包括电源电路一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一种带过压包括电源电路一实施例的电路原理图；

图3是本实用新型一种带过压包括电源电路另一实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，在本实用新型的一种带过压保护电源电路第一实施例中，包括：电源输入单元110、第一开关单元120、触发电平生成单元160、驱动电平生成单元150、第二开关单元130和电源转换单元140；电源输入单元110用于连接外部电源输入；第一开关单元120连接电源输入单元110和电源转换单元140，用于导通或关断电源输入单元110与电源转换单元140；其中，电源转换单元140用于在第一开关单元120导通时进行电源转换并提供电源输出；触发电平生成单元160连接电源输入单元110，用于在电源输入单元110的输出电压超出预设值时生成触发电平；驱动电平生成单元150连接触发电平生成单元160和电源输入单元110，用于在接收触发电平时生成驱动电平；第二开关单元130连接驱动电平生成单元150、电源输入单元110和第一开关单元120，用于在接收驱动电平时导通，其中，第一开关单元120在第二开关单元130导通时关断。具体的，电源输入单元110用于连接外部电源输入。在外部电源输入电压正常时，触发电平生成单元160不被触发，此时相当于触发电平生成单元160属于关断状态不生成触发电平，第一开关单元120可以根据电源输入单元110的外部电源输入触发导通。在第一开关单元120导通时，电源转换单元140的供电与电源输入单元110形成回路，电源转换单元140上电工作，电源转换单元140进行电压转换以得到电源输出。在电源输入单元110的输入电压过压超出门限值时，其电源端输出电压超出预设值触发电平生成单元160被触发输出触发电平，驱动电平生成单元150通过该触发电平触发工作输出驱动电平。第二开关单元130接收驱动电平生成单元150输出的驱动电平导通。第二开关单元130导通时，使得第一开关单元120的控制端的输入电平被旁路，即第一开关单元120被旁路关断，电源转换单元140的供电回路被断开，电源转换单元140下电关断，电源转换单元140进入保护状态。

可选的，如图2所示，触发电平生成单元160包括第一稳压管；第一稳压管的阴极连接电源输入单元110的电源端，第一稳压管的阳极连接驱动电平生成单元150的输入端。具体的，第一稳压管可以包括稳压管DZ1，稳压管DZ1的阴极连接电源输入单元110的电源端，在电源输入单元110的电源端的输出电压不大于预设值时，稳压管DZ1维持关断状态。在电源输入单元110的电源端的输出电压大于预设值时，稳压管DZ1导通，此时稳压管DZ1的阳极在驱动电平生成单元150的控制端生成高电平即触发电平，驱动电平生成单元150工作输出驱动电平。

可选的，如图3所示，驱动电平生成单元150包括第一子开关电路和第二子开关电路；第一子开关电路的控制端连接触发电平生成单元160的输出端，第一子开关电路的第一端连接第二子开关电路的控制端，第一子开关电路的第二端连接电源输入单元110的电源端，第一子开关电路的第三端连接电源输入单元110的地；第二子开关电路的第一端连接电源输入单元110的电源端，第二子开关电路的第二端连接第二开关单元130，第二子开关电路的第三端连接触发电平生成单元160的输出端。具体的，触发电平生成单元160的输出端输出的触发电平驱动第一子开关电路导通，在第一子开关电路导通时，第一子开关电路的第一端生成对应电平例如低电平驱动第二子开关电路导通。在第二子开关电路导通时，第二子开关电路的第二端输出对应的电平例如高电平以驱动第二开关单元130动作。

可选的，第一子开关电路包括第一开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；第一开关管的第一端连接第一电阻的第一端和第二电阻的第一端，第一电阻的第二端连接电源输入单元110的电源端，第二电阻的第二端连接第二子开关电路的控制端；第一开关管的控制端连接第三电阻的第一端，第三电阻的第二端连接第二子开关电路的第三端、第四电阻的第一端和触发电平生成单元160的输出端；第四电阻的第二端和第一开关管的第二端连接电源输入单元110的地。具体的，第一子开关电路中，第一电阻可以包括电阻R1，第二电阻可以包括电阻R2，第三电阻可以包括电阻R3，第四电阻可以包括电阻R4，第一开关管可以包括三极管Q1。触发电平生成单元160输出的触发电平经电阻R3输入至三极管Q1的基极，使得三极管Q1导通。三极管Q1的集电极电平被拉低，在电阻R2的第二端输出对应的电平例如低电平触发第二子开关电路导通。在一实施例中，三极管Q1也可以用其他的开关管进行替换。

可选的，第二子开关电路包括第二开关管、第五电阻和第六电阻；第二开关管的控制端连接第二电阻的第二端，第二开关管的第一端连接电源输入单元110的输入端，第二开关管的第二端连接第五电阻的第一端和第六电阻的第一端，第五电阻的第二端连接第二开关单元130的控制端，第六电阻的第二端连接触发电平生成单元160的输出端。具体的，在第二子开关电路中，第五电阻可以包括电阻R5，第六电阻可以包括电阻R6，第二开关管可以包括三极管Q2。在三极管Q2导通时，电源输入单元110的电源端输出抬高电阻R6的第一端和电阻R5的第一端的电压，继而在电阻R5的第二端输出对应的电平例如高电平驱动第二开关单元130导通。其中三极管Q2可以用其他的开关管进行替换。

在电源输入单元110的电源端电压VIN恢复正常，触发电平生成单元160关断触发电平，此时电阻R4上的电压由电阻R6和电阻R4分压得到，电阻R4上的电压只要能使得三极管Q1继续导通，那么三极管Q2就会继续导通，使得第二开关单元维持关断状态，整个回路就会继续处于保护状态。只有电源输入单元110的电源端电压VIN降到其在电阻R4上的分压不足以使三极管Q1开通，整个保护才会结束。通过调整R6和R4的阻值便可以设定不同的保护恢复电压值。

可选的，电源输入单元110包括第七电阻和第二稳压管；第七电阻的第一端连接电源输入单元110的电源端，第七电阻的第二端连接第一开关单元120的控制端和第二稳压管的阴极，第二稳压管的阴极和第一开关单元120的第一端连接电源输入单元110的地，第一开关单元120的第二端连接电源转换单元140的地。具体的，在电源输入单元110中，第七电阻可以包括电阻R7，第二稳压管可以包括稳压管DZ1。其中稳压管DZ1可以用来对电源输单元的电源端的输出电压进行稳压，其同时可以保护MOS管Q3不会由于栅极电压过大而损坏。电阻R7可以用来对该电源端的输出电流进行限流。

可选的，第一开关单元120包括第三开关管；第三开关管的控制端连接第七电阻的第一端和第二稳压管的阴极；第三开关管的第一端和第二稳压管的阳极连接电源输入单元110的地，第三开关管的第二端连接电源转换单元140的地。具体的，在第一开关单元120中，第三开关管可以包括MOS管Q3。其中MOS管Q3的栅极经电阻R7连接至电源输入单元110的电源端。在电源输入端单元的电源端有电源输入时，MOS管Q3导通，此时MOS管Q3的源极和漏极导通使得电源输入单元110的地与电源转换单元140的地导通连接，此时电源转换单元140才会根据电源输入单元110的电源端的电源输出上电工作。而在第二开关单元130导通时，MOS管Q3的栅极直接被拉低，MOS管Q3关断，此时MOS管Q3的源极和漏极关断使得电源输入单元110的地与电源转换单元140的地断开，此时，即使电源输入单元110的电源端即使有电源输入，但是电源转换单元140不能构成供电回路，电源转换单元140下电。即此时电源转换单元140被关断，而不会出现过压损坏。

可选的，第二开关单元130包括第四开关管；第四开关管的控制端连接驱动电平生成单元150的输出端，第四开关管的第一端连接第三开关管的控制端，第四开关管的第二端连接第三开关管的第一端。具体的，在第二开关单元130中，第四开关管可以包括三极管Q4。三极管Q4的基极接收驱动电平生成单元150生成的驱动电平导通。此时，三极管Q4的集电极和发射极导通，MOS管Q4的栅极和源极连接，MOS管Q4的栅极电平被拉低，MOS管Q4关断。

可选的，电源输入单元110包括连接器和滤波电路；滤波电路的第一端连接电源输入单元110的地，滤波电路的第二端为电源输入单元110的电源端，滤波电路的第三端连接连接器的第一输入端，滤波电路的第四端连接连接器的第二输入端；其中，连接器用于连接外部电源输入。具体的，电源输入单元110中，连接器可以包括2PIN连接器CN1，连接器CN1用来连接外部电源输入，该外部电源输入经滤波电路后，在滤波电路的第二端形成电源输出，启动滤波电路的第一端作为该电源输入的地，通过连接器CN1与外部电源输入的地连接。

可选的，滤波电路包括共模电感、第一电容和第二电容；共模电感的第一端、第一电容的第一端和第二电容的第一端连接电源输入单元110的地，共模电感的第二端、第一电容的第二端和第二电容的第二端连接电源输入单元110的电源端；共模电感的第三端连接连接器的第一输入端，共模电感的第四端连接连接器的第二输入端。具体的，滤波电路中，共模电感包括工模电感LF1，第一电容包括电容EC1，第二电容包括电容C1。连接器CN1输入的外部电源经共模电感LF1滤波后经电容EC1和电容C1进一步滤波后连接至电源输入单元110的电源端通过该电源端提供电源输出。通过该滤波电路可以有效的降低该电源电路的EMI干扰。

可选的，如图3所示，电源转换单元140包括电源转换芯片、第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感、第八电阻和第九电阻；电源转换芯片的输入端经第一电感连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接电源输入单元110的电源端；电源转换芯片的输出端连接第二二极管的阳极和第二电感的第一端，第二电感的第二端连接第八电阻的第一端，且第二电感的第二端作为电源转换单元140的输出端；第八电阻的第二端连接第九电阻的第一端和电源转换芯片的反馈信号输入端，第九电阻的第二端和第二二极管的阳极连接电源转换单元140的地。具体的，电源转换单元140中，包括电源转换U1及其外围电路，其中芯片U1用来进行电源转换。第一二极管包括二极管D1，第一电感包括电感L1，第二二极管包括二极管D2，第二电感包括电感L2，第八电阻包括电阻R8，第九电阻包括电阻R9。其中二极管D2和电感L2组成BUCK降压电路输出一个低电压，该电阻经电阻R8和电阻R9分压反馈后输入至电源转换芯片U1，使得电源转换芯片U1的输出端输出对应工作电压。其中二极管D1用来进行反向隔离。

另，本实用新型的一种电子设备中，包括如上面任意一项带过压保护电源电路。即通过上述的电源电路给该电子设备中的工作电路进行供电。

通过上述电源电路可以实现宽电源电压输入和电压输入，提高电源电路的带载能力。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种带过压保护电源电路，其特征在于，包括：电源输入单元、第一开关单元、触发电平生成单元、驱动电平生成单元、第二开关单元和电源转换单元；

所述电源输入单元用于连接外部电源输入；

所述第一开关单元连接所述电源输入单元和所述电源转换单元，用于导通或关断所述电源输入单元与所述电源转换单元；其中，所述电源转换单元用于在所述第一开关单元导通时进行电源转换并提供电源输出；

所述触发电平生成单元连接所述电源输入单元，用于在所述电源输入单元的输出电压超出预设值时生成触发电平；

所述驱动电平生成单元连接所述触发电平生成单元和所述电源输入单元，用于在接收所述触发电平时生成驱动电平；

所述第二开关单元连接所述驱动电平生成单元、所述电源输入单元和所述第一开关单元，用于在接收所述驱动电平时导通，其中，所述第一开关单元在所述第二开关单元导通时关断。

2.根据权利要求1所述的带过压保护电源电路，其特征在于，所述触发电平生成单元包括第一稳压管；

所述第一稳压管的阴极连接所述电源输入单元的电源端，所述第一稳压管的阳极连接所述驱动电平生成单元的输入端。

3.根据权利要求1所述的带过压保护电源电路，其特征在于，所述驱动电平生成单元包括第一子开关电路和第二子开关电路；

所述第一子开关电路的控制端连接所述触发电平生成单元的输出端，所述第一子开关电路的第一端连接所述第二子开关电路的控制端，所述第一子开关电路的第二端连接所述电源输入单元的电源端，所述第一子开关电路的第三端连接所述电源输入单元的地；

所述第二子开关电路的第一端连接所述电源输入单元的电源端，所述第二子开关电路的第二端连接所述第二开关单元，所述第二子开关电路的第三端连接所述触发电平生成单元的输出端。

4.根据权利要求3所述的带过压保护电源电路，其特征在于，所述第一子开关电路包括第一开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一开关管的第一端连接所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述电源输入单元的电源端，所述第二电阻的第二端连接所述第二子开关电路的控制端；

所述第一开关管的控制端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第二子开关电路的第三端、所述第四电阻的第一端和所述触发电平生成单元的输出端；

所述第四电阻的第二端和所述第一开关管的第二端连接所述电源输入单元的地。

5.根据权利要求4所述的带过压保护电源电路，其特征在于，所述第二子开关电路包括第二开关管、第五电阻和第六电阻；

所述第二开关管的控制端连接所述第二电阻的第二端，所述第二开关管的第一端连接所述电源输入单元的输入端，所述第二开关管的第二端连接所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第二开关单元的控制端，所述第六电阻的第二端连接所述触发电平生成单元的输出端。

6.根据权利要求1所述的带过压保护电源电路，其特征在于，所述电源输入单元包括第七电阻和第二稳压管；

所述第七电阻的第一端连接所述电源输入单元的电源端，所述第七电阻的第二端连接所述第一开关单元的控制端和所述第二稳压管的阴极，所述第二稳压管的阴极和所述第一开关单元的第一端连接所述电源输入单元的地，所述第一开关单元的第二端连接所述电源转换单元的地。

7.根据权利要求6所述的带过压保护电源电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第三开关管；

所述第三开关管的控制端连接所述第七电阻的第一端和所述第二稳压管的阴极；

所述第三开关管的第一端和所述第二稳压管的阳极连接所述电源输入单元的地，所述第三开关管的第二端连接所述电源转换单元的地。

8.根据权利要求7所述的带过压保护电源电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第四开关管；

所述第四开关管的控制端连接所述驱动电平生成单元的输出端，所述第四开关管的第一端连接所述第三开关管的控制端，所述第四开关管的第二端连接所述第三开关管的第一端。

9.根据权利要求1所述的带过压保护电源电路，其特征在于，所述电源输入单元包括连接器和滤波电路；

所述滤波电路的第一端连接所述电源输入单元的地，所述滤波电路的第二端为所述电源输入单元的电源端，所述滤波电路的第三端连接所述连接器的第一输入端，所述滤波电路的第四端连接所述连接器的第二输入端；

其中，所述连接器用于连接外部电源输入。

10.根据权利要求9所述的带过压保护电源电路，其特征在于，所述滤波电路包括共模电感、第一电容和第二电容；

所述共模电感的第一端、所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端连接所述电源输入单元的地，所述共模电感的第二端、所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端连接所述电源输入单元的电源端；

所述共模电感的第三端连接所述连接器的第一输入端，所述共模电感的第四端连接所述连接器的第二输入端。

11.根据权利要求1所述的带过压保护电源电路，其特征在于，所述电源转换单元包括电源转换芯片、第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感、第八电阻和第九电阻；

所述电源转换芯片的输入端经所述第一电感连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接所述电源输入单元的电源端；

所述电源转换芯片的输出端连接所述第二二极管的阳极和所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述第八电阻的第一端，且所述第二电感的第二端作为所述电源转换单元的输出端；

所述第八电阻的第二端连接所述第九电阻的第一端和所述电源转换芯片的反馈信号输入端，所述第九电阻的第二端和所述第二二极管的阳极连接所述电源转换单元的地。

12.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至11任意一项所述带过压保护电源电路。