Pg电子平台：一种直流输入端的保护电路和电源模块
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(74)专利代理机构重庆中之信知识产权代理事务所(普通合伙)50213专利代理师黄妍
本实用新型提供一种直流输入端的保护电路和电源模块,所述电路包括,控制芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一MOS管和第二MOS管,第一电阻的第一端与直流输入端相连,第一电阻的第二端与所述控制芯片的欠压检测端相连,所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端相连,第一MOS管的栅极与所述控制芯片的栅极驱动端相连,第一MOS管的漏极与所述直流输入端相连,所述第一MOS管的源极与所述控制芯片的源极驱动端相连,解决了现有技术中的直流输入端的保护电路存在保护不完善和体积大的问题,可以同时对直流输入端进行过压、欠压、过流和反接保护,并且电路简单、集成度高、体积小和可靠性高,提高了保护电路的应用范围。
控制芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一MOS管和第二MOS管,
所述第一电阻的第一端与直流输入端相连,所述第一电阻的第二端与所述控制芯片的欠压检测端相连,所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端相连,所述第二电阻的第二端与所述控制芯片的过压检测端相连,所述第三电阻的第一端与所述第二电阻的第二端相连,所述第三电阻的第二端接地,
所述第一MOS管的栅极与所述控制芯片的栅极驱动端相连,所述第一MOS管的漏极与所述直流输入端相连,所述第一MOS管的源极与所述控制芯片的源极驱动端相连,所述第二MOS管的源极与所述第一MOS管的源极相连,所述第二MOS管的栅极与所述控制芯片的漏极驱动端相连,所述第二MOS管的漏极与所述控制芯片的过流检测端相连,所述第四电阻的第一端与所述控制芯片的过流检测端相连,所述第四电阻的第二端与所述控制芯片的输出端相连。
2.如权利要求1所述的直流输入端的保护电路,其特征在于,所述保护电路还包括,
所述第五电阻的第一端与所述控制芯片的输出端相连,所述第五电阻的第二端与所述控制芯片的反馈端相连,所述第六电阻的第一端与所述第五电阻的第一端相连,所述第六电阻的第二端接地,所述第一电容的第一端与所述控制芯片的下拉端相连,所述第一电容的第二端接地。
3.如权利要求1所述的直流输入端的保护电路,其特征在于,所述保护电路还包括,
所述第七电阻的第一端与所述直流输入端相连,所述第七电阻的第二端与所述控制芯片的电源端相连,所述第二电容的第一端与所述第七电阻的第二端相连,所述第二电容的第二端接地,所述第一二极管的阴极与所述第二电容的第一端相连,所述第一二极管的阳极与所述第二电容的第二端相连。
4.如权利要求1所述的直流输入端的保护电路,其特征在于,所述保护电路还包括,
所述第八电阻的第一端与所述第一MOS管的栅极相连,所述第八电阻的第二端与所述控制芯片的栅极驱动端相连,所述第九电阻的第一端与所述第二MOS管的栅极相连,所述第九电阻的第二端与所述控制芯片的漏极驱动端相连,所述第二二极管的阴极与所述第八电阻的第二端相连,所述第二二极管的杨家与所述控制芯片的源极驱动端相连,所述第三二极管的阴极与所述第九电阻的第二端相连,所述第三二极管的阳极与所述第二二极管的阳极相连。
5.如权利要求1‑4任一项所述的直流输入端的保护电路,其特征在于,所述保护电路还包括,
第三电容,所述第三电容的第一端与所述控制芯片的输出端相连,所述第三电容的第二端接地。
6.一种电源模块,其特征在于,所述电源模块包括权利要求1‑5任一项所述的直流输入端的保护电路。
所述稳压芯片的输入端与控制芯片的输出端相连,所述稳压芯片的输出端使用时与负载相连,所述第一电感的第一端与所述稳压芯片的第一控制端相连,所述第一电感的第二端与所述稳压芯片的第二控制端相连,
所述第十电阻的第一端与所述稳压芯片的输出端相连,所述第十电阻的第二端与所述稳压芯片的反馈端相连,所述第十一电阻的第一端与所述第十电阻的第二端相连,所述第十一电阻的第二端接地。
电阻调节单元,所述电阻调节单元的第一端与所述稳压芯片的输出端相连,所述电阻调节单元的第二端与所述第十电阻的第一端相连。
所述数字电位芯片的输入端与所述微控芯片的输出端相连,所述数字电位芯片的第一输出端与所述稳压芯片的输出端相连,所述数字电位芯片的第二输出端与所述第十电阻的第一端相连,用于根据所述微控芯片的触发信号,输出相对应的电阻值。
电阻连接器,所述电阻连接器的一端与所述稳压芯片的输出端相连,所述电阻连接器的第二端与所述第十电阻的第一端相连,用于使外部电阻与所述第十电阻串联。
[0001]本实用新型涉及保护电路技术领域,尤其涉及一种直流输入端的保护电路和电源模块。
[0002]目前,在电源领域上针对直流输入端的保护不够完善,基本上只会设计输入欠压保护,或者串接保险丝做过流保护。而传统的欠压保护为电压低于开关芯片的工作电压后无法正常工作,串接保险丝虽可以起到过流的保护作用,但熔断型保险丝为一次性,熔断之后需要维修更换,自恢复的保险丝大多只有3A,5A的保护能力,且体积较大。
[0003]可见,现有技术中的直流输入端的保护电路存在保护不完善和体积大的问题。
[0004]针对现有技术中所存在的不足,本实用新型的提供的一种直流输入端的保护电路和电源模块,其解决了现有技术中的直流输入端的保护电路存在保护不完善和体积大的问题,可以同时对直流输入端进行过压、欠压、过流和反接保护,并且电路简单、集成度高、体积小和可靠性高,提高了保护电路的应用范围。
[0005] 第一方面,本实用新型提供一种直流输入端的保护电路,所述保护电路包括,控制芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一MOS管和第二MOS管,所述第一电阻的第一端与直流输入端相连,所述第一电阻的第二端与所述控制芯片的欠压检测端相连,所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端相连,所述第二电阻的第二端与所述控制芯片的过压检测端相连,所述第三电阻的第一端与所述第二电阻的第二端相连,所述第三电阻的第二端接地,所述第一MOS管的栅极与所述控制芯片的栅极驱动端相连,所述第一MOS 管的漏极与所述直流输入端相连,所述第一MOS管的源极与所述控制芯片的源极驱动端相连,所述第二MOS管的源极与所述第一MOS管的源极相连,所述第二MOS管的栅极与所述控制芯片的漏极驱动端相连,所述第二MOS管的漏极与所述控制芯片的过流检测端相连,所述第四电阻的第一端与所述控制芯片的过流检测端相连,所述第四电阻的第二端与所述控制芯片的输出端相连。
[0006] 可选地,所述保护电路还包括,第五电阻、第六电阻和第一电容,所述第五电阻的第一端与所述控制芯片的输出端相连,所述第五电阻的第二端与所述控制芯片的反馈端相连,所述第六电阻的第一端与所述第五电阻的第一端相连,所述第六电阻的第二端接地,所述第一电容的第一端与所述控制芯片的下拉端相连,所述第一电容的第二端接地。
[0007] 可选地,所述保护电路还包括,第七电阻、第二电容和第一二极管,所述第七电阻的第一端与所述直流输入端相连,所述第七电阻的第二端与所述控制芯片的电源端相连,所述第二电容的第一端与所述第七电阻的第二端相连,所述第二电容的第二端接地,所述第一二极管的阴极与所述第二电容的第一端相连,所述第一二极管的阳极与所述第二电容的第二端相连。
[0008] 可选地,所述保护电路还包括,第八电阻、第九电阻、第二二极管和第三二极管,所述第八电阻的第一端与所述第一MOS管的栅极相连,所述第八电阻的第二端与所述控制芯片的栅极驱动端相连,所述第九电阻的第一端与所述第二MOS管的栅极相连,所述第九电阻的第二端与所述控制芯片的漏极驱动端相连,所述第二二极管的阴极与所述第八电阻的第二端相连,所述第二二极管的杨家与所述控制芯片的源极驱动端相连,所述第三二极管的阴极与所述第九电阻的第二端相连,所述第三二极管的阳极与所述第二二极管的阳极相连。
[0009] 可选地,所述保护电路还包括,第三电容,所述第三电容的第一端与所述控制芯片的输出端相连,所述第三电容的第二端接地。
[0010] 第二方面,本实用新型提供一种电源模块,所述电源模块包括所述的直流输入端的保护电路。
[001 1] 可选地,所述电源模块还包括,稳压芯片、第一电感、第十电阻和第十一电阻,所述稳压芯片的输入端与控制芯片的输出端相连,所述稳压芯片的输出端使用时与负载相连,所述第一电感的第一端与所述稳压芯片的第一控制端相连,所述第一电感的第二端与所述稳压芯片的第二控制端相连,所述第十电阻的第一端与所述稳压芯片的输出端相连,所述第十电阻的第二端与所述稳压芯片的反馈端相连,所述第十一电阻的第一端与所述第十电阻的第二端相连,所述第十一电阻的第二端接地。
[0012] 可选地,所述电源模块还包括,电阻调节单元,所述电阻调节单元的第一端与所述稳压芯片的输出端相连,所述电阻调节单元的第二端与所述第十电阻的第一端相连。
[0013] 可选地,所述电阻调节单元包括,数字电位芯片和微控芯片,所述数字电位芯片的输入端与所述微控芯片的输出端相连,所述数字电位芯片的第一输出端与所述稳压芯片的输出端相连,所述数字电位芯片的第二输出端与所述第十电阻的第一端相连,用于根据所述微控芯片的触发信号,输出相对应的电阻值。
[0014] 可选地,所述电阻调节单元包括,电阻连接器,所述电阻连接器的一端与所述稳压芯片的输出端相连,所述电阻连接器的第二端与所述第十电阻的第一端相连,用于使外部电阻与所述第十电阻串联。
[0016] 本实用新型通过第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一MOS管和控制芯片,实现直流输入端的过压和欠压保护,通过第一MOS管、第四电阻和控制芯片,实现直流输入端的过流保护,通过第二MOS管和控制芯片,实现直流输入端的反接保护,因此,本实用新型可以同时对直流输入端进行过压、欠压、过流和反接保护,并且电路简单、集成度高、体积小和可靠性高,提高了保护电路的应用范围。
[0017] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本实用新型的实施例,并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
[0018] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1所示为本实用新型实施例提供的一种直流输入端的保护电路的电路示意图,
[0020] 图2所示为本实用新型实施例提供的一种电源模块的电路示意图,
[0021] 图3所示为本实用新型实施例提供的另一种电源模块的电路示意图。
[0022] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0023] 本实用新型实例中相同标号的功能单元具有相同和相似的结构和功能。
[0025] 图1所示为本实用新型实施例提供的一种直流输入端的保护电路的电路示意图,如图1所示,本实施例提供的直流输入端的保护电路具体包括,
[0026] 控制芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一MOS管Q1和第二MOS管Q2,
[0027] 所述第一电阻R1的第一端与直流输入端相连,所述第一电阻R1的第二端与所述控制芯片U1的欠压检测端相连,所述第二电阻R2的第一端与所述第一电阻R1的第二端相连,所述第二电阻R2的第二端与所述控制芯片U1的过压检测端相连,所述第三电阻R3的第一端与所述第二电阻R2的第二端相连,所述第三电阻R3的第二端接地,
[0028] 所述第一MOS管Q1的栅极与所述控制芯片U1的栅极驱动端相连,所述第一MOS管Q1的漏极与所述直流输入端相连,所述第一MOS管Q1的源极与所述控制芯片U1的源极驱动端相连,所述第二MOS管Q2的源极与所述第一MOS管Q1的源极相连,所述第二MOS管Q2的栅极与所述控制芯片U1的漏极驱动端相连,所述第二MOS管Q2的漏极与所述控制芯片U1的过流检测端相连,所述第四电阻R4的第一端与所述控制芯片U1的过流检测端相连,所述第四电阻R4的第二端与所述控制芯片U1的输出端相连。
[0029] 需要说明的是,本实施例中LTC4364芯片的UV脚为控制芯片的欠压检测端,通过第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3对输入电压进行分压,当UV脚电压低于第一门限电压时,所述控制芯片的栅极驱动端HGATE脚电平拉至与控制芯片的源极驱动端SOURCE脚的电平相同,使第一MOS管Q1截止,从而阻断直流输入,实现欠压保护。
[0030] 在本实施例中,LTC4364芯片的OV脚为过压检测端,通过第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3对输入电压进行分压,当OV脚电压高于第二门限电压时,所述控制芯片的栅极驱动端HGATE脚电平拉至与控制芯片的源极驱动端SOURCE脚的电平相同,使第一MOS管Q1截止,从而阻断直流输入,实现过压保护。
[0031] 在本实施例中,第四电阻R4为电流取样,当第四电阻R4上有电流经过时,第四电阻R4两端会产生电压差,当第四电阻R4阻值一定时,通过欧姆定律U,I*R可得,第四电阻R4两端的电压U随电流I的增大而增大,控制芯片的过流检测端SENSE脚与输出端OUT脚分别检测第四电阻R4两端电压,当电压差超过电流阈值时,所述控制芯片的栅极驱动端HGATE脚电平拉至与控制芯片的源极驱动端SOURCE脚的电平相同,使第一MOS管Q1截止,从而阻断直流输入,实现过流保护。
[0032] 在本实施例中,当直流输入电压正负反接时,电流经过负载内部后从控制芯片的输出端OUT脚返回,当控制芯片的输出端OUT脚的电压高于过流检测端SENSE脚时,控制芯片的漏极驱动端DGATE脚电平拉至与源极驱动端SOURCE脚电平相同,则使第二MOS管Q2截止,电流阻断,无法形成回路,从而实现反接保护。
[0034] 本实用新型通过第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一MOS管和控制芯片,实现直流输入端的过压和欠压保护,通过第一MOS管、第四电阻和控制芯片,实现直流输入端的过流保护,通过第二MOS管和控制芯片,实现直流输入端的反接保护,因此,本实用新型可以同时对直流输入端进行过压、欠压、过流和反接保护,并且电路简单、集成度高、体积小和可靠性高,提高了保护电路的应用范围。
[0035] 如图1所示,所述保护电路还包括,第五电阻R5、第六电阻R6和第一电容C1 ,所述第五电阻R5的第一端与所述控制芯片U1的输出端相连,所述第五电阻R5的第二端与所述控制芯片U1的反馈端相连,所述第六电阻R6的第一端与所述第五电阻R5的第一端相连,所述第六电阻R6的第二端接地,所述第一电容C1的第一端与所述控制芯片U1的下拉端相连,所述第一电容C1的第二端接地。
[0036] 需要说明的是,第五电阻R5和第六电阻R6将控制芯片的输出端电压进行分压,若第六电阻R6取1K,第五电阻R5取30K,当控制芯片的反馈端FB脚达到1 .25V时,输出电压为
38.75V,此时控制芯片的输入电压即使超过38.75V,控制芯片的栅极驱动端HGATE脚会驱动第一MOS管Q1工作在可变电阻区,使输出电压被钳位在38.75V,从而实现浪涌保护,其中,第一电容C1可实现钳位时间的调节,以保护第一MOS管Q1不会因功率过大而损坏。
[0037] 在本实施例中,所述保护电路还包括,第七电阻R7、第二电容C2和第一二极管D1 ,所述第七电阻R7的第一端与所述直流输入端相连,所述第七电阻R7的第二端与所述控制芯片的电源端相连,所述第二电容C2的第一端与所述第七电阻R7的第二端相连,所述第二电容C2的第二端接地,所述第一二极管D1的阴极与所述第二电容C2的第一端相连,所述第一二极管D1的阳极与所述第二电容C2的第二端相连。
[0038] 需要说明的是,直流输入端的电压通过第七电阻和第一二极管为控制芯片提供工作电压,其中第七电阻起到限流作用,第二电容起到滤波作用,第一二极管为稳压管,保护控制芯片。
[0039] 在本实施例中,所述保护电路还包括,第八电阻R8、第九电阻R9、第二二极管D2和第三二极管D3,所述第八电阻R8的第一端与所述第一MOS管的栅极相连,所述第八电阻R8的第二端与所述控制芯片U1的栅极驱动端相连,所述第九电阻R9的第一端与所述第二MOS管的栅极相连,所述第九电阻R9的第二端与所述控制芯片U1的漏极驱动端相连,所述第二二极管D2的阴极与所述第八电阻R8的第二端相连,所述第二二极管D2的杨家与所述控制芯片U1的源极驱动端相连,所述第三二极管D3的阴极与所述第九电阻R9的第二端相连,所述第三二极管D3的阳极与所述第二二极管D2的阳极相连。
[0040] 在本实施例中,所述保护电路还包括,第三电容C3,所述第三电容C3的第一端与所述控制芯片U1的输出端相连,所述第三电容C3的第二端接地。
[0042] 图2所示为本实用新型实施例提供的一种电源模块的电路示意图,如图2所示,本
[0043] 稳压芯片U2、第一电感L1、第十电阻R10和第十一电阻R11,
[0044] 所述稳压芯片U2的输入端与控制芯片的输出端相连,所述稳压芯片U2的输出端使用时与负载相连,所述第一电感L1的第一端与所述稳压芯片U2的第一控制端相连,所述第一电感L1的第二端与所述稳压芯片U2的第二控制端相连,
[0045] 所述第十电阻R10的第一端与所述稳压芯片U2的输出端相连,所述第十电阻R10的第二端与所述稳压芯片U2的反馈端相连,所述第十一电阻R11的第一端与所述第十电阻R10的第二端相连,所述第十一电阻R11的第二端接地。
[0046] 需要说明的是,本实施例中将保护电路输出的电压通过稳压芯片U2的输入端和稳压芯片U2的第一控制端输入到第一电感L1中进行储存,再通过稳压芯片U2的第二控制端输入稳压芯片U2中进行电压转换,得到后级负载需要的目标电压,其中,通过调节第十电阻R10和第十一电阻R11的阻值,可以调节稳压芯片U2输出电压值。
[0048] 图3所示为本实用新型实施例提供的另一种电源模块的电路示意图,如图3所示,本实施例中的所述电源模块还包括,
[0049] 电阻调节单元,所述电阻调节单元的第一端与所述稳压芯片U2的输出端相连,所述电阻调节单元的第二端与所述第十电阻R10的第一端相连。
[0050] 在本实施例中,所述电阻调节单元包括,数字电位芯片U3和微控芯片U4,所述数字电位芯片U3的输入端与所述微控芯片U4的输出端相连,所述数字电位芯片U3的第一输出端与所述稳压芯片U2的输出端相连,所述数字电位芯片U3的第二输出端与所述第十电阻R10的第一端相连,用于根据所述微控芯片U4的触发信号,输出相对应的电阻值。
[0051] 需要说明的是,本实施例中的微控芯片根据当前负载的电压需求,发送目标控制信号到所述数字电位芯片中,使所述数字电位芯片输出目标电阻值,则所述目标电阻值、第十电阻和所述第十一电阻共同对稳压芯片的输出电压进行反馈调节,从而使所述稳压芯片输出目标电压到所述当前负载,满足当前负载的电压需求,本实施例通过微控芯片和数字电位芯片可以实现稳压芯片输出电压的实时调节,达到满足不同应用场景的不同电压需求。
[0052] 在本实施例中,所述电阻调节单元包括,电阻连接器,所述电阻连接器的一端与所述稳压芯片的输出端相连,所述电阻连接器的第二端与所述第十电阻的第一端相连,用于使外部电阻与所述第十电阻串联。
[0053] 在本实施例中,还可以通过在电阻连接器上设置不同阻值的外部电阻,实现稳压芯片输出电压的实时调节。
[0054] 需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0055] 以上所述仅是本实用新型的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
