TW201306411A - 過壓過流保護電路 - Google Patents

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Abstract

一種過壓過流保護電路，包括：一連接埠用於接入一電源給一負載進行供電；一過壓保護開關及一過流保護開關，用於分別導通或截止該連接埠與該負載的連接；一參考電壓模組，用於輸出一參考電壓值；一過壓過流偵測模組，用於即時檢測路徑電流及負載電壓；一比較模組，用於比較該負載電壓和該參考電壓值，當大於時，控制該過壓保護開關斷開該連接埠與該負載的連接；當小於時，導通該連接埠與該負載的連接；一電流控制模組，用於根據該過壓過流偵測模組偵測的路徑電流控制該過流保護開關來斷開或導通該連接埠與該負載的連接。

Description

過壓過流保護電路
本發明涉及一種電路，特別涉及一種過壓過流保護電路。
目前，一般的消費類電子產品在電源啟動或運行中容易產生瞬間過壓，或者負載短路或超載情況下會產生過大的電流，從而對電子產品電路造成損害，因此有必要在電路中增加一種過壓過流保護電路來增加電路的安全性。
有鑒於此，提供一種過壓過流保護電路，能夠防止在過壓過流對負載造成損壞。
一種過壓過流保護電路，包括：一連接埠用於接入一電源給一負載進行供電；該過壓過流保護電路還包括:一過壓保護開關，用於導通或截止該連接埠與該負載的連接；一過流保護開關，用於導通或截止該連接埠與該負載的連接；一參考電壓模組，用於輸出一參考電壓值；一過壓過流偵測模組，位於該過流保護開關與地之間，用於即時檢測輸出路徑中的路徑電流及輸出至負載的負載電壓；一比較模組，與該參考電壓模組、該過壓過流偵測模組以及該過壓保護開關均相連，用於比較該過壓過流偵測模組輸出的負載電壓和該參考電壓模組輸出的參考電壓值，當該過壓過流偵測模組輸出的負載電壓大於該參考電壓值時，輸出一限壓信號，控制該過壓保護開關斷開該連接埠與該負載的連接；當該過壓過流偵測模組輸出的負載電壓小於該參考電壓值時，輸出一平穩信號，導通該連接埠與該負載的連接；一電流控制模組，與該過壓過流偵測模組以及該過流保護開關均相連，用於根據該過壓過流偵測模組偵測的路徑電流控制該過流保護開關來斷開或導通該連接埠與該負載的連接。
當過壓時，即該過壓過流偵測模組輸出的負載電壓大於該參考電壓值時，控制該過壓保護開關斷開該連接埠與該負載的連接。當過流時，即該過壓過流偵測模組輸出的路徑電流過大時，控制該過流保護開關斷開該連接埠與該負載的連接。從而能夠防止在過壓過流對負載造成損壞。
請參閱圖1，為過壓過流保護電路1較佳實施方式的模組架構圖。該過壓過流保護電路1包括一連接埠10、一參考電壓模組20、一過壓過流偵測模組30、一比較模組40、一過壓保護開關50、一電流控制模組60、一過流保護開關70及一負載80。該連接埠10用於接入一電源90。該過壓保護開關50及該過流保護開關70位於該連接埠10與負載80之間，用於導通或截止連接埠10與負載80的連接。
該參考電壓模組20與該比較模組40連接，用於提供一參考電壓至該比較模組40。該過壓過流偵測模組30與該比較模組40以及該電流控制模組60均連接，用於檢測輸出路徑中的電流（以下稱為：路徑電流）及輸出至負載的電壓（以下稱為：負載電壓），並將該檢測的負載電壓輸出至比較模組40，將檢測的路徑電流輸出至電流控制模組60。
該比較模組40用於比較該負載電壓與該參考電壓模組20提供的參考電壓，並根據該比較結果輸出一限壓信號或一平穩信號控制該過壓保護開關50的截止或導通，斷開或導通連接埠10與負載80的連接，從而斷開或導通電源90與負載80的連接。該電流控制模組60還與該過流保護開關70連接，用於根據該路徑電流，控制該過流保護開關70的截止或導通，從而斷開或導通電源90與負載80的連接。從而，實現過流和過壓保護。
請參閱圖2，為過壓過流保護電路1較佳實施方式的具體電路圖。該連接埠10包括正極接入端101以及負極接入端102，用於分別連接電源90的正負極。該參考電壓模組20包括一三端穩壓器TL431、一電阻R1以及一電阻R2。該三端穩壓器TL431的參考極1藉由該電阻R1與該連接埠10的正極接入端101及該比較模組40相連，並藉由該電阻R2接地，陽極2接地，陰極3與該連接埠10的正極接入端101相連，本實施方式中，參考極1的電壓穩定為2.5V，設該電阻R1的電阻值為R1，該電阻R2的電阻值為R2，設該電阻R1遠離該TL431的參考極的一端為參考電壓提供端REF，設該參考電壓提供端REF的電壓為VREF，則該參考電壓提供端REF的電壓VREF的電壓值為VT1*(R1+R2)/R2，即為2.5*(R1+R2)/R2。
該過壓過流偵測模組30位於地與該過流保護開關70之間。該過壓過流偵測模組包括一電阻R3和一電阻R4，該電阻R3與該電阻R4串接於過流保護開關70和地之間，且電阻R4靠近地。該電阻R4與該負載80並聯。該過壓過流偵測模組30偵測的路徑電流為流過該電阻R3的電流。該過壓過流偵測模組30偵測的負載電壓為該電阻R4的電壓。其中，設電阻R3遠離電阻R4的一端為節點A，電阻R3靠近電阻R4的一端為節點B，則該負載電壓為節點B的電壓。
該比較模組40為一比較器401，該比較器401的正相輸入端與該節點B連接，該比較器401的負相輸入端與該參考電壓提供端REF連接，該比較器401的輸出端與該過壓保護開關50相連。
該過壓保護開關50為一低電平導通開關501。在本實施方式中，該低電平導通開關501為一PMOS管Q1。該PMOS管Q1的源極與該連接埠10的正極接入端101相連，該PMOS管Q1的漏極與該過流保護開關70相連，該PMOS管Q1的柵極與該比較器401的輸出端相連。
該過流保護開關70包括一電阻R5以及一高電平導通開關701。在本實施方式中，該高電平導通開關701為一NMOS管Q2。該電阻R5連接於該NMOS管Q2的柵極與漏極之間。該NMOS管Q2的柵極還與該電流控制模組60連接。該NMOS管Q2的漏極還與該PMOS管Q1的漏極相連，該NMOS管Q2的源極與該節點A連接。
該電流控制模組60包括一第一高電平導通開關601和一第二高電平導通開關602。在本實施方式中，該第一高電平導通開關601為一NMOS管Q3，該第二高電平導通開關602為一NPN三極管Q4。該NMOS管Q3的柵極與該節點B連接，該NMOS管Q3的漏極與該節點A和該NMOS管Q2的源極連接，即電阻R3連接於該NMOS管Q3的漏極與柵極之間。該NMOS管Q3的源極與該NPN三極管Q4的基極連接，並藉由一電阻R6接地。該NPN三極管Q4的發射極接地，該NPN三極管Q4的集電極與該NMOS管Q2的柵極連接。
在接通電路時，當電路處於正常工作時，即沒有過流或過壓時。該比較器401比較該過壓過流偵測模組30偵測的負載電壓小於該參考電壓，從而輸出一低電平的平穩信號至該PMOS管Q1的柵極，從而使得該PMOS管Q1導通。同時，在沒有過流時，流過電阻R3的電流小於一預定值，從而電阻R3兩端的電壓不足以使得該NMOS管Q3導通，從而NPN三極管Q4的基極藉由該電阻R6接地而獲得一低電平，從而該NPN三極管Q4截止。該NMOS管Q2的柵極藉由該電阻R5及該導通的PMOS管Q1與連接埠10的正極接入端101連接，從而該NMOS管Q2的柵極為高電位，該NMOS管Q2導通。
當該電路過壓時，即，當該比較器401比較該過壓過流偵測模組30偵測的負載電壓大於該參考電壓模組20輸出的參考電壓VREF時，產生一高電平的限壓信號至PMOS管Q1的柵極，從而PMOS管Q1截止，從而斷開該電源90與該負載80之間的連接，防止了過壓對負載80的損壞。
在電流過流時，流過電阻R3的電流超過一預定值，從而使得該電阻R3兩端的電壓高於該預定值，而使得轉換的電壓過大，使得該NMOS管Q3導通，從而，該NPN三極管Q4的基極藉由該導通的NMOS管Q3與節點A連接而處於高電位，該NPN三極管Q4導通，該NMOS管Q2的柵極藉由該導通的NPN三極管Q4接地，從而獲得一低電平，則該NMOS管Q2截止，從而斷開該電源90與該負載80之間的連接，防止了過流對負載80的損壞。
從而，本發明藉由該過壓保護開關50在電壓過大時，斷開該連接埠10與負載80的連接，從而斷開電源90與負載80的連接，該過流保護開關70在電流過大時，斷開電源90與負載80的連接，從而防止過流過壓對負載80造成的損壞。
1．．．過壓過流保護電路
10．．．連接埠
20．．．參考電壓模組
30．．．過壓過流偵測模組
40．．．比較模組
50．．．過壓保護開關
60．．．電流控制模組
70．．．過流保護開關
80．．．負載
90．．．電源
101．．．正極接入端
102．．．負極接入端
401．．．比較器
501．．．低電平導通開關
701．．．高電平導通開關
601．．．第一高電平導通開關
602．．．第二高電平導通開關
圖1為過壓過流保護電路較佳實施方式之模組架構圖。
圖2為過壓過流保護電路較佳實施方式之具體電路圖。
1．．．過壓過流保護電路
10．．．連接埠
20．．．參考電壓模組
30．．．過壓過流偵測模組
40．．．比較模組
50．．．過壓保護開關
60．．．電流控制模組
70．．．過流保護開關
80．．．負載
90．．．電源

Claims (12)

  1. 一種過壓過流保護電路，包括一連接埠用於接入一電源給一負載進行供電；其改良在於，該過壓過流保護電路還包括:
    一過壓保護開關，用於導通或截止該連接埠與該負載的連接；
    一過流保護開關，用於導通或截止該連接埠與該負載的連接；
    一參考電壓模組，用於輸出一參考電壓值；
    一過壓過流偵測模組，位於該過流保護開關與地之間，用於即時檢測輸出路徑中的路徑電流及輸出至負載的負載電壓；
    一比較模組，與該參考電壓模組、該過壓過流偵測模組以及該過壓保護開關均相連，用於比較該過壓過流偵測模組輸出的負載電壓和該參考電壓模組輸出的參考電壓值，當該過壓過流偵測模組輸出的負載電壓大於該參考電壓值時，輸出一限壓信號，控制該過壓保護開關斷開該連接埠與該負載的連接；當該過壓過流偵測模組輸出的負載電壓小於該參考電壓值時，輸出一平穩信號，導通該連接埠與該負載的連接；
    一電流控制模組，與該過壓過流偵測模組以及該過流保護開關均相連，用於根據該過壓過流偵測模組偵測的路徑電流控制該過流保護開關來斷開或導通該連接埠與該負載的連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之過壓過流保護電路，其中，該參考電壓模組為一三端穩壓器、一第一電阻及一第二電阻，該三端穩壓器的參考極藉由該第一電阻與該電源正極及該比較模組連接，藉由該第二電阻接地，該三端穩壓器的陰極與該電源正極連接，該三端穩壓器的陽極接地，該參考電壓模組輸出一參考電壓值至該比較器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之過壓過流保護電路，其中，該過壓過流偵測模組包括一第一電阻及一第二電阻，該第一電阻與該第二電阻串接於該過流保護開關和地之間，該第二電阻與地連接，且與負載並聯，該過壓過流偵測模組檢測路徑電流為流過該第一電阻的電流，偵測的負載電壓為第二電阻的電壓，該過壓過流偵測模組分別傳送該負載電壓及該路徑電流至比較模組及該電流控制模組。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之過壓過流保護電路，其中，該比較模組為一比較器，該比較器的正相輸入端與該過壓過流偵測模組連接，該比較器的負相輸入端與該參考電壓模組連接，該比較器的輸出端與該電壓控制模組連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之過壓過流保護電路，其中，當該過壓過流偵測模組輸出的負載電壓大於該參考電壓模組接入的參考電壓值時，該比較模組輸出一高電平的限壓信號至該電壓保護開關。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之過壓過流保護電路，其中，當該過壓過流偵測模組輸出的負載電壓小於該參考電壓模組接入的參考電壓值時，該比較模組輸出一低電平的平穩信號至該電壓保護開關。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之過壓過流保護電路，其中，該過壓保護開關包括一低電平導通開關，該低電平導通開關與該比較模組、負載及電源連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之過壓過流保護電路，其中，當該比較模組輸出一高電平的限壓信號至該過壓保護開關時，該低電平導通開關截止，斷開電源與該負載的連接。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之過壓過流保護電路，其中，該電流控制模組包括一第一高電平導通開關和一第二高電平導通開關，該第一高電平導通開關分別與該過流保護開關、該過流過壓偵測模組及該第二高電平導通開關連接，該第二高電平導通開關分別與該低電平導通開關、該過壓保護開關以及地連接。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之過壓過流保護電路，其中，當該過壓過流偵測模組偵測的路徑電流過大時，該第一高電平導通開關導通，該第二高電平導通開關導通，該電流控制模組輸出一低電平至該過流保護開關。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之過壓過流保護電路，其中，該過流保護開關包括一電阻以及一高電平導通開關，該電阻與該高電平導通開關並聯，該高電平導通開關與該過壓保護開關及該過流過壓偵測模組連接。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之過壓過流保護電路，其中，當該電流控制模組輸出一低電平給該高電平導通開關時，該高電平導通開關截止，流過該負載的電壓為零。
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