TWI514707B - 過流保護電路及具有該過流保護電路的電子裝置 - Google Patents

Description

過流保護電路及具有該過流保護電路的電子裝置

本發明涉及一種過流保護電路。

目前，各種電子裝置已經逐漸普及，例如手機、數碼相機等已經十分普及了，在電子裝置工作過程中，往往需要對工作電流進行即時偵測，並在工作電流過大時進行保護，防止電子裝置的損壞。然而，目前的過流保護電路往往通過集成晶片的形式，成本過高，結構較複雜。

有鑒於此，有必要提供一種過流保護電路，以解決上述問題。

本發明提供一種具有過流保護電路電子裝置及其過流保護電路，可通過簡單的結構，在電子裝置的工作電路過流時進行及時保護。

一種具有過流保護電路的電子裝置，包括一用於連接供電電源的輸入埠、工作電路以及該過流保護電路，該過流保護電路包括一路徑開關、一第一控制模組、一導通開關、一第二控制模組以及一電流偵測模組。該路徑開關位於該工作電路與輸入埠形成的回路中。該電流偵測模組位於該工作電路與輸入埠形成的回路中， 用於偵測該回路中的電流大小，並在偵測到該電流大於一預定電流值時，發送第一控制信號至該第一控制模組。其中，該第一控制模組接收該第一控制信號後控制該導通開關截止，該第二控制模組回應該導通開關的截止狀態，控制該路徑開關截止，從而斷開該工作電路與輸入埠的回路。

本發明還保護一種上述的過流保護電路。

本發明的過流保護電路及具有該過流保護電路的電子裝置，可通過簡單的結構，在電子裝置的工作電路過流時進行及時保護。

1‧‧‧電子裝置

2‧‧‧供電電源

10‧‧‧輸入埠

20‧‧‧過流保護電路

30‧‧‧工作電路

201‧‧‧路徑開關

202‧‧‧電流偵測模組

203‧‧‧第一控制模組

204‧‧‧導通開關

205‧‧‧第二控制模組

P+‧‧‧正極輸入端

P-‧‧‧負極輸入端

Q1‧‧‧PMOS管

Q2‧‧‧NPN電晶體

R1、R3、R4、R5‧‧‧電阻

R2‧‧‧偵測電阻

230‧‧‧第一光耦合開關

250‧‧‧第二光耦合開關

Vcc1、Vcc2‧‧‧電壓端

231、251‧‧‧第一輸入端

232、252‧‧‧第二輸入端

233、253‧‧‧第一輸出端

234、254‧‧‧第二輸出端

C1‧‧‧電容

圖1為本發明第一實施方式中具有過流保護電路的電子裝置的模組示意圖。

圖2為本發明第一實施方式中具有過流保護電路的電子裝置的具體電路圖。

請參閱圖1，為具有過流保護電路的電子裝置1的框圖。該電子裝置1包括輸入埠10、過流保護電路20以及工作電路30。該輸入埠10用於與一供電電源2連接。該過流保護電路20連接於該輸入埠10以及工作電路30之間，用於偵測工作電路30的工作電流並在偵測工作電路30的工作電流小於預定電流值時，導通輸入埠10與工作電路30的連接，在偵測到工作電路30的工作電流大於該預定電流值時，斷開輸入埠10與工作電路30的連接。

該過流保護電路20包括路徑開關201、電流偵測模組202、第一控制模組203、導通開關204以及第二控制模組205。該路徑開關201 以及該電流偵測模組202位於該工作電路30與輸入埠10形成的回路中，該電流偵測模組202用於偵測該回路中的電流大小，並在偵測到該電流大於該預定電流值時，發送第一控制信號至該第一控制模組203，該第一控制模組203接收該第一控制信號後，控制該導通開關204截止，該第二控制模組205回應該導通開關204的截止狀態，控制該路徑開關201截止，從而斷開該工作電路30與輸入埠10的回路。其中，該電流偵測模組202偵測到回路電流小於預定電流值時，發送第二控制信號至該第一控制模組203，該第一控制模組203接收到該第二控制信號後，控制該導通開關204導通，該第二控制模組205回應該導通開關204的導通狀態，控制該路徑開關導通，從而導通工作電路30與輸入埠10的回路。

其中，該電子裝置1可為手機、數碼相機等掌上型電子裝置，該供電電源2相應的可為電子裝置1的內置電池或電源適配器等。在其他實施方式中，該電子裝置1可為電話機、數據機等需要與交換機連接的工控設備，該輸入埠10從該交換機獲得電源。

請參閱圖2，為具有過流保護電路10的電子裝置1的具體電路圖。在本實施方式中，該輸入埠10包括正極輸入端P+以及負極輸入端P-，該路徑開關201包括一PMOS管Q1，該PMOS管Q1的源極與該正極輸入端P+連接，漏極與工作電路30的正極端301連接，柵極通過一電阻R1也與該正極輸入端P+連接。該電流偵測模組202包括一偵測電阻R2，該偵測電阻R2連接於該工作電路30的負極端302與輸入埠10的負極輸入端P-之間。該第一控制模組203包括一第一光耦合開關230、一電壓端Vcc1以及電阻R3、R4。該第一光耦合開關230包括第一輸入端231、第二輸入端232、第一輸出端233 以及第二輸出端234。該第一輸入端231與該偵測電阻R2靠近該工作電路30的負極端302的一端連接，該第二輸入端232與該偵測電阻R2靠近該負極輸入端P-的一端連接。該第一輸出端233通過該電阻R3與該電壓端Vcc1連接，該第二輸出端234接地，該第一輸出端233還通過電阻R4與該導通開關204連接。

在本實施方式中，該導通開關204為一NPN電晶體Q2，該第二控制模組205包括一第二光耦合開關250、一電壓端Vcc2以及一電阻R5。該第二光耦合開關250包括第一輸入端251、第二輸入端252、第一輸出端253以及第二輸出端254。該第一輸入端251通過該電阻R5與該電壓端Vcc2連接，該第二輸入端252與NPN電晶體Q2的集電極連接。該第一輸出端253與該PMOS管Q1的柵極連接，該第二輸出端254與該負極輸入端P-連接。其中，該NPN電晶體Q2的發射極接地，基極通過該電阻R4與該第一光耦合開關230的第一輸出端233連接。在本實施方式中，該第一電壓端Vcc1以及第二電壓端Vcc2可與該電子裝置1的內置電池(圖中未示)的正極端連接而處於高電準位，例如5V。

其中，當該第一光耦合開關230的第一輸入端231與該第二輸入端232的電勢差超過一預定電壓值(例如2V)時，該第一光耦合開關230導通，否則截止。在本實施方式中，該偵測電阻R2的阻值設定滿足條件：當流過該偵測電阻R2的電流為該預定電流值時，該偵測電阻R2兩端的電壓為該預定電壓值。同樣的，當該第二光耦合開關250的第一輸入端251與該第二輸入端252的電勢差超過一預定電壓值(例如2V)時，該第二光耦合開關250導通，否則截止。其中，在其他實施方式中，該PMOS管Q1可由PNP電晶體或 其他合適的開關電路替代，該NPN電晶體Q2可由NMOS管或其他合適的開關電路替代。

以下將介紹本過流保護電路20的工作過程。

當輸入埠10未與供電電源2連接或與供電電源2連接後流過該偵測電阻R2的電流小於該預定電流值時，如前所述，該第一光耦合開關230截止，該第一光耦合開關230截止時，該光耦合開光230的第一輸出端233與第二輸出端234截止。該NPN電晶體Q2的基極通過電阻R3、R4與該第一電壓端Vcc1連接而獲得一高電準位，從而NPN電晶體Q2導通。從而該第二光耦合開關250的第二輸入端252通過該導通的NPN電晶體Q2接地，而第二光耦合開關250的第一輸入端251通過電阻R5與第二電壓端Vcc2連接而處於高電準位，從而該第二光耦合開關250的第一輸入端251與該第二輸入端252具有一電勢差而使得該第二光耦合開關250導通。該第二光耦合開關250導通時，該第一輸出端253與該第二輸出端254之間導通，該PMOS管Q1的柵極通過該導通的第二光耦合開關250與該負極輸入端P-連接，由於PMOS管Q1的源極與該負極輸入端P-連接，從而該PMOS管Q1的源極與柵極具有一電勢差，該PMOS管Q1導通。從而，該輸入埠10與該工作電路30的回路導通。

當流過該偵測電阻R2的電流大於該預定電流值時，如前所述，該偵測電阻R2兩端的電壓大於該預定電壓值，從而該第一光耦合開關230導通，該NPN電晶體Q2的基極通過電阻R4以及該導通的第一光耦合開關230接地，從而該NPN電晶體Q2截止。當該NPN電晶體Q2截止時，該第二光耦合開關250的第一輸入端251至第二輸入端252的電流回路被截斷，從而該第二光耦合開關250截止。從而， 該PMOS管Q1的柵極通過該電阻R1與源極短接，PMOS管Q1截止，從而斷開輸入埠10與工作電路30的回路。

在本實施方式中，該電流偵測模組202還包括一與該偵測電阻R2並聯於該第一光耦合開關230的第一輸入端231以及第二輸入端232之間的電容C1，在輸入埠10與工作電路30的回路斷開後，由於該電容C1的儲能作用，該電容C1放電使得該第一光耦合開關230持續導通一段時間，從而使得該PMOS管Q1持續截止一段時間，即使得該輸入埠10與工作電路30的回路持續斷開一段時間。

在本實施方式中，該第二控制模組205的電壓端Vcc2與電阻R5之間還具有一發光二極體L1，當該第二光耦合開關250導通時，該發光二極體L1發光，提示用戶該電流回路的電流處於正常範圍。

本發明的電子裝置，可通過簡單的結構在其工作電路過流時進行保護。

1‧‧‧電子裝置

2‧‧‧供電電源

10‧‧‧輸入埠

20‧‧‧過流保護電路

30‧‧‧工作電路

201‧‧‧路徑開關

202‧‧‧電流偵測模組

203‧‧‧第一控制模組

204‧‧‧導通開關

205‧‧‧第二控制模組

P+‧‧‧正極輸入端

P-‧‧‧負極輸入端

Claims (8)

1. 一種具有過流保護電路的電子裝置，包括一用於連接供電電源的輸入埠、工作電路以及該過流保護電路，其中，該輸入埠包括正極輸入端以及負極輸入端，其改良在於，該過流保護電路包括：一路徑開關，位於該工作電路與輸入埠形成的回路中，該路徑開關包括一PMOS管，該PMOS管的源極與該正極輸入端連接，漏極與工作電路的正極端連接，柵極通過一第一電阻也與該正極輸入端連接；一第一控制模組，包括一第一光耦合開關、一第一電壓端、第二電阻以及第三電阻，該第一光耦合開關包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，該第一輸出端通過該第二電阻與該第一電壓端連接，該第二輸出端接地；一導通開關，該第一光耦合開關的該第一輸出端還通過該第三電阻與該導通開關連接；一第二控制模組；以及一電流偵測模組，位於該工作電路與輸入埠形成的回路中，用於偵測該回路中的電流大小，並在偵測到該電流大於一預定電流值時，發送第一控制信號至該第一控制模組，其中，該電流偵測模組包括一偵測電阻，該偵測電阻連接於該工作電路的負極端與輸入埠的負極輸入端之間；該第一光耦合開關的第一輸入端與該偵測電阻靠近工作電路負極端的一端連接，該第一光耦合開關的第二輸入端與該偵測電阻靠近該輸入埠負極輸入端的一端連接；其中，該第一控制模組接收該第一控制信號後控制該導通開關截止，該第二控制模組回應該導通開關的截止狀態，控制該路徑開關截止，從而 斷開該工作電路與輸入埠的回路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有過流保護電路的電子裝置，其中該電流偵測模組偵測到回路電流小於預定電流值時，發送第二控制信號至該第一控制模組，該第一控制模組接收到該第二控制信號後，控制該導通開關導通，該第二控制模組回應該導通開關的導通狀態，控制該路徑開關導通，從而導通工作電路與輸入埠的回路。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有過流保護電路的電子裝置，其中該導通開關為一NPN電晶體，該第二控制模組包括一第二光耦合開關、一第二電壓端以及一第四電阻，該第二光耦合開關包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，該第二光耦合開關的第一輸入端通過該第四電阻與該第二電壓端連接，該第二光耦合開關的第二輸入端與NPN電晶體的集電極連接，該第二光耦合開關的第一輸出端與該PMOS管的柵極連接，該第二光耦合開關的第二輸出端與該輸入埠的負極輸入端連接，該NPN電晶體的發射極接地，基極通過該第三電阻與該第一光耦合開關的第一輸出端連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具有過流保護電路的電子裝置，其中當該工作電路與輸入埠形成的回路中的電流大於預定電流值時，該偵測電阻兩端的電壓高於一預定電壓值而使得該第一光耦合開關導通，該NPN電晶體的基極通過該導通的第一光耦合開關接地，從而該NPN電晶體截止，該第二光耦合開關斷開，該PMOS管的柵極通過該第一電阻與其源極短接，從而該PMOS管截止，斷開工作電路與輸入埠的回路。
5. 如申請專利範圍第3項所述之具有過流保護電路的電子裝置，其中當該工作電路與輸入埠形成的回路中的電流小於預定電流值時，該偵測電阻兩端的電壓小於一預定電壓值而使得該第一光耦合開關截止，該NPN電晶體的基極通過第二電阻、第三電阻與該第一電壓端連接而獲得一高電準位 ，從而該NPN電晶體導通，該第二光耦合開關第二輸入端通過該導通的NPN電晶體接地，從而該第二光耦合開關第一輸入端以及第二輸入端之間具有一電勢差而使得該第二光耦合開關導通，該PMOS管的柵極通過該導通的第二光耦合開關與該輸入埠負極輸入端電連接而獲得一低電準位，從而該PMOS管導通而導通該輸入埠與工作電路的電流回路。
6. 如申請專利範圍第4項所述之具有過流保護電路的電子裝置，其中該電流偵測模組還包括一電容，該電容與該偵測電阻並聯於該第一光耦合開關的第一輸入端以及第二輸入端之間，在工作電路與輸入埠的回路斷開後，該電容放電使得該第一光耦合開關持續導通一段時間，從而在一段時間維持該輸入埠與工作電路的回路斷開狀態。
7. 一種過流保護電路，用於保護一電子裝置中的工作電路，該工作電路通過輸入埠與供電電源連接而獲得工作電壓，其中，該輸入埠包括正極輸入端與負極輸入端，其改良在於，該過流保護電路包括：一路徑開關，位於該工作電路與輸入埠形成的回路中，該路徑開關包括一PMOS管，該PMOS管的源極與該正極輸入端連接，漏極與工作電路的正極端連接，柵極通過一第一電阻也與該正極輸入端連接；一第一控制模組，包括一第一光耦合開關、一第一電壓端、第二電阻以及第三電阻，該第一光耦合開關包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，該第一輸出端通過該第二電阻與該第一電壓端連接，該第二輸出端接地；一導通開關，該第一光耦合開關的該第一輸出端還通過該第三電阻與該導通開關連接；一第二控制模組；以及一電流偵測模組，位於該工作電路與輸入埠形成的回路中，用於偵測該回路中的電流大小，並在偵測到該電流大於一預定電流值時，發送第一 控制信號至該第一控制模組，其中，該電流偵測模組包括一偵測電阻，該偵測電阻連接於該工作電路的負極端與輸入埠的負極輸入端之間；該第一光耦合開關的第一輸入端與該偵測電阻靠近工作電路負極端的一端連接，該第一光耦合開關的第二輸入端與該偵測電阻靠近該輸入埠負極輸入端的一端連接；其中，該第一控制模組接收該第一控制信號後控制該導通開關截止，該第二控制模組回應該導通開關的截止狀態，控制該路徑開關截止，從而斷開該工作電路與輸入埠的回路。
8. 如申請專利範圍第7項所述之過流保護電路，其中該導通開關為一NPN電晶體，該第二控制模組包括一第二光耦合開關、一第二電壓端以及一第四電阻，該第二光耦合開關包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，該第二光耦合開關的第一輸入端通過該第四電阻與該第二電壓端連接，該第二光耦合開關的第二輸入端與NPN電晶體的集電極連接，該第二光耦合開關的第一輸出端與該PMOS管的柵極連接，該第二光耦合開關的第二輸出端與該輸入埠的負極輸入端連接，該NPN電晶體的發射極接地，基極通過該第三電阻與該第一光耦合開關的第一輸出端連接。