CN220556708U - 一种电源输出保护装置及电源系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电源输出保护装置及电源系统，电源输出保护装置包括：调压模块、开关模块、分压控制模块；调压模块的输入端连接至电源；开关模块的第一端连接至调压模块的输出端，开关模块的第二端用于连接负载；分压控制模块连接在电源与开关模块的控制端之间，分压控制模块被配置为在电源上电后切换至第一分压状态，以使开关模块的第一端和第二端导通，以及在电源下电后控制开关模块的第一端和第二端断开，并切换至第二分压状态，以调低开关模块的控制端的电压。上述方案，能够保持电源系统输出的单调性。

Description

一种电源输出保护装置及电源系统

技术领域

本申请的所公开实施例涉及电源技术领域，且更具体而言，涉及一种电源输出保护装置及电源系统。

背景技术

开关电源系统用于为负载提供稳定的电源输出，需要保持其输出的单调性与稳定性。

但是，为了使得开关电源系统快速启动，可能引入调压电路以减小启动时间，且母线电容在负载卸载后导致母线电压突然升高，调压电路再次工作，导致开关电源系统的输出不单调。

为此，如何保持开关电源系统输出的单调性成为亟待解决的问题。

实用新型内容

根据本申请的实施例，本申请提出一种电源输出保护装置及电源系统，以保持开关电源系统输出的单调性。

根据本申请的一方面，公开一种实例性的电源输出保护装置，包括：调压模块、开关模块、分压控制模块；所述调压模块的输入端连接至电源；所述开关模块的第一端连接至所述调压模块的输出端，所述开关模块的第二端用于连接负载；所述分压控制模块连接在所述电源与所述开关模块的控制端之间，所述分压控制模块被配置为在所述电源上电后切换至第一分压状态，以使所述开关模块的第一端和第二端导通，以及在所述电源下电后控制所述开关模块的第一端和第二端断开，并切换至第二分压状态，以调低所述开关模块的控制端的电压。

上述方案，开关模块能够在电源下电后及时检测到电源电压下降而断开，从而切断调压模块的输出端与负载之间的连接；分压控制模块在控制开关模块的第一端与第二端之间断开后切换至第二分压状态，调低了开关模块的控制端的电压，由于开关模块需要在控制端电压高于其导通电压后才能导通，因此调压控制端电压能够防止电源电压在负载突然卸载后升高导致开关模块重新导通，导致电源输出不单调；因此，上述方案能够保持电源系统输出的单调性。

附图说明

下面将结合附图及实施方式对本申请作进一步说明，附图中：

图1是本申请电源输出保护装置一实施例的结构示意图；

图2是本申请电源输出保护装置一实施例的电路示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请的技术方案做进一步详细描述。

在本申请中，术语“与...连接”或“连接至”可以用于表示电路元件之间直接进行连接，也可以表示电路元件之间间接连接；例如，元件A连接至元件B，可以表示元件A与元件B直接连接，也可以表示元件A与元件B通过元件C连接。

在电源系统中，为了缩短电源系统的启动时间，可能会加入降压芯片等以达到快速启动的目的，降压芯片通常具有一启动电压；当电源电压高于该启动电压后，降压芯片工作并产生输出电压，进而为负载供电；由于电源系统中的母线电容会在负载突卸后将母线电压升高，导致母线电压高于降压芯片的启动电压后，降压芯片又开始工作并产生输出电压，就会导致电源系统的输出电压不单调。

本申请提供了一种电源输出保护装置，以保持电源系统输出的单调性；请参照图1，图1是本申请电源输出保护装置一实施例的结构示意图；具体的，电源输出保护装置包括调压模块100、开关模块200、分压控制模块300；调压模块100的输入端连接至电源；开关模块200的第一端连接至调压模块100的输出端，开关模块200的第二端用于连接负载；分压控制模块300连接在电源与开关模块200的控制端之间，分压控制模块300被配置为在电源上电后切换至第一分压状态，以使开关模块200的第一端和第二端导通，以及在电源下电后控制开关模块200的第一端和第二端断开，并切换至第二分压状态，以调低开关模块200的控制端的电压。

上述方案，开关模块200能够在电源下电后及时检测到电源电压下降而断开，从而切断调压模块100的输出端与负载之间的连接；分压控制模块300在控制开关模块200的第一端与第二端之间断开后切换至第二分压状态，调低了开关模块200的控制端的电压，由于开关模块200需要在控制端电压高于其导通电压后才能导通，因此调压控制端电压能够防止电源电压在负载突然卸载后升高导致开关模块200重新导通，导致电源输出不单调；因此，上述方案能够保持开关电源系统输出的单调性。

在一些实施例中，调压模块100可以包括降压芯片，例如MP175等。

在一些实施例中，请参照图2，图2是本申请电源输出保护装置一实施例的电路示意图；具体的，电源输出保护装置的开关模块200包括第一开关Q1、第二开关Q2；第一开关Q1的第一端连接至调压模块100的输出端，第一开关Q1的第二端用于连接负载；第二开关Q2的第一端连接至第一开关Q1的控制端以及调压模块100的输出端，第二开关Q2的第二端接入第一控制电压，第二开关Q2的控制端连接至分压控制模块300；第一开关Q1被配置为，在第二开关Q2切换开关状态时，第一开关Q1切换开关状态。

在一些实施例中，请继续参照图2，第一开关Q1、第二开关Q2可以是可控半导体开关器件，例如可以是三极管、金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)等，在本实施例中，第一开关Q1为三极管，第二开关Q2为MOSFET，第一控制电压可以是地电压；当然，本领域技术人员可以根据实际需要，例如需要的开关频率、可关断电压等选择合适的器件，本申请对于第一开关Q1、第二开关Q2的器件选型不作限定；本申请仅以第一开关Q1为三极管、第二开关Q2为MOSFET为例对本申请所公开的技术方案进行示例性说明；可以将第一开关Q1的发射极与调压模块100的输出端连接，第一开关Q1的基极连接至第二开关Q2的漏极，第一开关Q1的集电极与负载连接，第二开关Q2的栅极经过分压控制模块300连接至电源，第二开关Q2的源极接地；当电源电压上电后，经过第二开关Q2的栅极电压超过其导通电压，则第二开关Q2导通，进而使得第一开关Q1的基极接入地电压，第一开关Q1满足其导通条件也导通，负载得电。

在一些实施例中，分压控制模块300包括第三开关Q3；第三开关Q3的控制端连接至第二开关Q2的第一端，以在第二开关Q2导通时接入第一控制电压，以及在第二开关Q2关断时接入调压模块100的输出电压；分压控制模块300被配置为在第三开关Q3关断时切换至第一分压状态，以及，在第三开关Q3导通时切换至第二分压状态。

第三开关Q3可以是可控开关器件，例如三极管、MOSFET、光耦开关等，本申请以第三开关Q3为MOSFET为例对本申请公开的技术方案进行示例性说明；当第三开关Q3为MOSFET时，将第三开关Q3的栅极连接至第二开关Q2的漏极，则当第二开关Q2导通时，第三开关Q3的栅极被接地，进而第三开关Q3关断；而当第二开关Q2关断时，第三开关Q3的栅极接入调压模块100的输出电压，进而第三开关Q3导通；分压控制模块300随着第三开关Q3的导通或关断能在第一分压状态或第二分压状态间切换。

在一些实施例中，分压控制模块300可以包括第一分压单元和第二分压单元；第一分压单元的第一端连接至电源的输出端，第一分压单元的第二端连接至第二开关Q2的控制端；第二分压单元的第一端连接至第二开关Q2的控制端，第二分压单元的第二端连接至第三开关Q3的第一端；第三开关Q3的第二端连接至第二开关Q2的第二端。

第一分压单元可以包括电阻R8～电阻R10，第二分压单元可以包括电阻R11，且电阻R11与第三开关Q3串联，且第三开关Q3的源极连接至第二开关Q2的源极，即当第三开关Q3断开时，第二分压单元被第三开关Q3断开，第二分压单元不接入电路，第二开关Q2的栅极仅通过第一分压单元接入电源电压，此时分压控制模块300为第一分压状态；电源下电后，第二开关Q2的栅极与第一分压单元分压后接入的电压小于其导通电压而关断，进而第一开关Q1关断；若负载突然卸载，在母线电容作用下电源电压被轻微抬升，若此时分压控制模块300仍然保持为第一分压状态，则可能导致第二开关Q2的栅极电压再次达到其导通电压而使得第二开关Q2再次导通，进而第一开关Q1再次导通，电源系统再次向外输出电压，将导致输出不单调；为避免电源电压被抬升后第一开关Q1重新导通，可以降低电源经过分压控制模块300输出至第二开关Q2的控制端的电压；因此，当电源下电第二开关Q2关断后，第三开关Q3的栅极接入调压模块100的输出电压，进而第三开关Q3导通，使得电阻R11并联在第二开关Q2的栅极与源极两端，则第三开关Q3的栅极源极电压变为电阻R11两端电压，从而降低了第二开关Q2的栅极电压，避免在电源电压升高后第二开关Q2导通。

在一些实施例中，分压控制模块300还可以包括第三分压单元；第三分压单元的第一端连接至第二开关Q2的控制端，第三分压单元的第二端连接至第二开关Q2的第二端。

请参照图2，第三分压单元可以包括电阻R12，且电阻R12并联在第二开关Q2的栅源两端上；因此，当第三开关Q3断开时，第二开关Q2的栅极电压为电阻R12两端电压，即分压控制模块300为第一分压状态；当第三开关Q3导通时，电阻R11与电阻R12并联，即分压控制模块300切换至第二分压状态，第二开关Q2的栅极电压为电阻R11与电阻R12的并联电压，由电阻并联和分压规律可知，分压控制模块300切换至第二分压状态后，即电阻R11与电阻R12并联，其两端分得的电压降低了，从而使得第二开关Q2的栅源电压无法达到导通电压而保持关断。

在一些实施例中，第一分压单元包括第一分压电阻；第二分压单元包括第二分压电阻；第三分压单元包括第三分压电阻。

第一分压电阻可以包括电阻R8～电阻R10，第二分压电阻可以包括电阻R11，第三分压电阻可以包括电阻R12，以上仅是示例，本领域技术人员可以根据需要搭配合适的电阻数量、型号、连接方式等，本申请不作限定。

在一些实施例中，装置还可以包括干扰抑制单元，连接在第二开关Q2的控制端与第二开关Q2的第二端之间。

在一些实施例中，干扰抑制单元包括稳压二极管D1、电容C1，稳压二极管D1负极连接至第二开关Q2的控制端，正极连接至第二开关Q2的第二端；电容C1与稳压二极管D1并联。

根据本申请的第二方面，提出一种电源系统，包括电源以及上述的电源输出保护装置。

上述方案，开关模块能够在电源下电后及时检测到电源电压下降而断开，从而切断调压模块的输出端与负载之间的连接；分压控制模块在控制开关模块的第一端与第二端之间断开后切换至第二分压状态，调低了开关模块的控制端的电压，由于开关模块需要在控制端电压高于其导通电压后才能导通，因此调压控制端电压能够防止电源电压在负载突然卸载后升高导致开关模块重新导通，导致电源输出不单调；因此，上述方案能够保持电源系统输出的单调性。

所属领域的技术人员易知，可在保持本申请的教示内容的同时对装置及方法作出诸多修改及变动。因此，以上公开内容应被视为仅受随附权利要求书的范围的限制。

Claims (10)

1.一种电源输出保护装置，其特征在于，包括：

调压模块，所述调压模块的输入端连接至电源；

开关模块，所述开关模块的第一端连接至所述调压模块的输出端，所述开关模块的第二端用于连接负载；

分压控制模块，所述分压控制模块连接在所述电源与所述开关模块的控制端之间，所述分压控制模块被配置为在所述电源上电后切换至第一分压状态，以使所述开关模块的第一端和第二端导通，以及在所述电源下电后控制所述开关模块的第一端和第二端断开，并切换至第二分压状态，以调低所述开关模块的控制端的电压。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关模块包括第一开关、第二开关；

所述第一开关的第一端连接至所述调压模块的输出端，所述第一开关的第二端用于连接负载；

所述第二开关的第一端连接至所述第一开关的控制端以及所述调压模块的输出端，所述第二开关的第二端接入第一控制电压，所述第二开关的控制端连接至所述分压控制模块；所述第一开关被配置为，在所述第二开关切换开关状态时，所述第一开关切换开关状态。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分压控制模块包括第三开关；

所述第三开关的控制端连接至所述第二开关的第一端，以在所述第二开关导通时接入所述第一控制电压，以及在所述第二开关关断时接入所述调压模块的输出电压；所述分压控制模块被配置为在所述第三开关关断时切换至所述第一分压状态，以及，在所述第三开关导通时切换至所述第二分压状态。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述分压控制模块包括第一分压单元和第二分压单元；

所述第一分压单元的第一端连接至所述电源的输出端，所述第一分压单元的第二端连接至所述第二开关的控制端；

所述第二分压单元的第一端连接至所述第二开关的控制端，所述第二分压单元的第二端连接至所述第三开关的第一端；

所述第三开关的第二端连接至所述第二开关的第二端。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述分压控制模块还包括第三分压单元；

所述第三分压单元的第一端连接至所述第二开关的控制端，所述第三分压单元的第二端连接至所述第二开关的第二端。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述第一分压单元包括第一分压电阻；所述第二分压单元包括第二分压电阻；所述第三分压单元包括第三分压电阻。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

干扰抑制单元，连接在所述第二开关的控制端与所述第二开关的第二端之间。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述干扰抑制单元包括：

稳压二极管，负极连接至所述第二开关的控制端，正极连接至所述第二开关的第二端；

电容，与所述稳压二极管并联。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二开关的第二端接入地电压。

10.一种电源系统，包括电源，其特征在于，还包括权利要求1～9中任一项所述的电源输出保护装置。