CN102820638B - 一种过流保护装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于过流保护电路设计领域，提供了一种过流保护装置及电子设备。其中的过流保护装置包括：开关单元，用于通过闭合/断开状态控制被保护负载电路通电/不通电；过电流检测单元，用于检测被保护负载电路的供电通路上的过电流；开关控制单元，用于当过电流检测单元未检测到过电流时，保持开关单元处于闭合状态，当过电流检测单元检测到过电流时，控制开关单元断开。本发明提供的过流保护装置及电子设备中，开关控制单元可根据外部瞬时触发或内部控制而控制开关单元闭合，之后自动保持开关单元处于闭合状态，具有状态锁存功能，而无需通过外部触发来保持开关单元的闭合状态，因而可保证过流保护装置的稳定性及可靠性。

Description

一种过流保护装置及电子设备

技术领域

本发明属于过流保护电路设计领域，尤其涉及一种过流保护装置及电子设备。

背景技术

随着电子设备在人们工作生活中日益广泛的应用，人们对电子设备的安全性及可靠性要求越来越高。一般地，电子设备都有一额定电流，若供电电流超过该额定电流，则容易造成电子设备的损坏，为保证电子设备的安全运行，目前的电子设备、特别是在开关电源中，都设置有过流保护装置，其作用是保证当输入电子设备的供电电流超过一定值时，自动切断供电，以保护后续电路不被损坏。

如图1示出了现有技术提供的过流保护装置的典型电路，其包括电阻R1、电阻R2和PNP型三极管Q1构成的过流检测电路，开关管Q2构成的开关电路，以及电阻R3、电阻R4、电阻R5、NPN型三极管Q3构成的开关控制电路。当被保护负载的供电通路上未出现过流时，PNP型三极管Q1由于其发射极和基极之间的电压未达到开启电压而关闭，用户将POWER_CTRL引脚置为高电平，NPN型三极管Q3导通，进而开关管Q2导通，该电路通过输出引脚Vout向被保护负载正常供电；而当供电通路上出现过流时，PNP型三极管Q1由于其发射极和基极之间的电压达到开启电压而开启，进而关断开关管Q2，以保证被保护负载的安全。

由于现有技术提供的该过流保护装置在被保护负载的供电通路未出现过流时，需始终由外部向POWER_CTRL引脚输入高电平，而无法锁存状态，增加了该过流保护装置的不稳定因素，从而降低了该过流保护装置的运行可靠性。

在本背景技术本部分所公开的上述信息仅仅用于增加对本发明背景技术的理解，因此其可能包括不构成对该国的本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种过流保护装置，旨在解决现有技术提供的过流保护装置由于无法锁存状态，使得其运行稳定性和可靠性低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种过流保护装置，所述过流保护装置包括：

开关单元，用于通过闭合/断开状态控制被保护负载电路通电/不通电；

过电流检测单元，用于检测所述被保护负载电路的供电通路上的过电流；

开关控制单元，用于当所述过电流检测单元未检测到所述被保护负载电路的供电通路上的过电流时，保持所述开关单元处于闭合状态，当所述过电流检测单元检测到所述被保护负载电路的供电通路上的过电流时，控制所述开关单元断开。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电子设备，包括被保护负载电路，以及一连接在所述被保护负载电路的供电通路上的过流保护装置，所述过流保护装置是如上所述的过流保护装置。

本发明实施例提供的过流保护装置及电子设备中，开关控制单元可根据外部瞬时触发或内部控制而控制开关单元闭合，之后自动保持开关单元处于闭合状态，具有状态锁存功能，而无需通过外部触发来保持开关单元的闭合状态，因而可保证过流保护装置的稳定性及可靠性。

附图说明

图1是现有技术提供的过流保护装置的典型电路图；

图2是本发明实施例提供的过流保护装置的原理图；

图3是图2的一种电路图；

图4是图2的另一种电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有过流保护装置存在的问题，本发明实施例提供的过流保护装置采用了具有状态锁存功能的开关控制单元。

图2示出了本发明实施例提供的过流保护装置的原理，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本发明实施例提供的过流保护装置包括：开关单元12，用于通过闭合/断开状态控制被保护负载电路通电/不通电；过电流检测单元11，用于检测被保护负载电路的供电通路上的过电流；开关控制单元13，用于当过电流检测单元11未检测到被保护负载电路的供电通路上的过电流时，保持开关单元12处于闭合状态，以控制被保护负载电路通电，而当过电流检测单元11检测到被保护负载电路的供电通路上的过电流时，控制开关单元12断开，以控制被保护负载电路不通电。

相对于现有技术而言，本发明实施例提供的过流保护装置中，开关控制单元13可根据外部瞬时触发或内部控制而控制开关单元12闭合，之后自动保持开关单元12处于闭合状态，具有状态锁存功能，而无需通过外部触发来保持开关单元12的闭合状态，因而可保证过流保护装置的稳定性及可靠性。

当然，开关控制单元13还可用于当过电流检测单元11未检测到被保护负载电路的供电通路上的过电流时，根据外部的开关控制信号控制开关单元12断开，以控制被保护负载电路不通电，在起到状态锁存功能的同时，还起到了开关控制的作用。

另外，为了在出现过电流时提示现场人员，本发明实施例中，开关控制单元13还用于当过电流检测单元11检测到或未检测到被保护负载电路的供电通路上的过电流时，控制外部提示电路或显示器发出提示信息，该提示信息可以是语音信号、光信号或文字信号。

图3示出了图2的一种电路。

过电流检测单元11可以包括：电阻R6、电阻R7、PNP型三极管Q4。电阻R6的一端连接外部直流电VCC，电阻R6的另一端连接开关单元12；PNP型三极管Q4的发射极连接电阻R6的一端，PNP型三极管Q4的集电极连接开关控制单元13，PNP型三极管Q4的基极通过电阻R7连接电阻R6的另一端。

开关单元12可以包括一P沟道增强型场效应管Q5，该P沟道增强型场效应管Q5的源极连接过电流检测单元11，即连接电阻R6的另一端，该P沟道增强型场效应管Q5的漏极连接被保护负载电路，该P沟道增强型场效应管Q5的栅极连接开关控制单元13。

开关控制单元13可以包括：电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、N沟道增强型场效应管Q7、NPN型三极管Q6，以及控制及检测模块131。N沟道增强型场效应管Q7的栅极通过电阻R8连接过电流检测单元11，即连接PNP型三极管Q4的集电极，N沟道增强型场效应管Q7的源极接地，N沟道增强型场效应管Q7的漏极通过电阻R12和电阻R13连接NPN型三极管Q6的基极；NPN型三极管Q6的发射极接地，NPN型三极管Q6的集电极连接开关单元12，即连接P沟道增强型场效应管Q5的栅极；电阻R9连接在过电流检测单元11与NPN型三极管Q6的集电极之间，即连接在PNP型三极管Q4的集电极与NPN型三极管Q6的集电极之间；电阻R11的一端连接在过电流检测单元11与开关单元12之间的供电线路上，电阻R11的另一端连接NPN型三极管Q6的集电极；电阻R10的一端连接在过电流检测单元11与开关单元12之间的供电线路上，电阻R10的另一端连接N沟道增强型场效应管Q7的漏极；控制及检测模块131连接在电阻R12与电阻R13连接的一端，控制及检测模块131可以是硬件实现或软件实现，优选地，控制及检测模块131为软件实现，以提高***的可靠性。

当过电流检测单元11、开关单元12和开关控制单元13均采用如上所述的电路时，假设PNP型三极管Q4的基极-发射极的开启电压为Von、被保护负载电路的供电通路上的限流为I_lim，则有I_lim=Von/R6，而在开启电压Von一定的条件下，通过合理的选取电阻R6的大小，即可调节I_lim的大小，例如，当开启电压Von=0.7V，电阻R6=0.5欧姆，则限流I_lim=0.7/0.5=1.4A。该过流保护装置的工作过程如下：

在该过流保护装置的电路开始上电工作后，首先由控制及检测模块131输出一瞬时的3.3V的高电平，以使得NPN型三极管Q6导通，将P沟道增强型场效应管Q5的栅极拉低，从而使得P沟道增强型场效应管Q5导通，同时，在未出现过流的情况下，即被保护负载电路的供电通路上的电流未达到限流I_lim时，PNP型三极管Q4处于截止状态，N沟道增强型场效应管Q7处于截止状态，此时该过流保护装置输出给被保护负载电路的电压等于外部直流电VCC的大小，该外部直流电VCC的大小为大于3.3V的任一值。若过流保护装置还具有过流提示功能，则控制及检测模块131在此时进入输入检测状态，检测f点的电平。

之后，在该过流保护装置的电路的工作期间，若被保护负载电路的供电通路上的电流未出现过流，则利用电阻R10、电阻R12、电阻R13的分压作用，在f点产生一分压电压Vf，以维持NPN型三极管Q6自动处于导通状态。此时，控制及检测模块131检测到的f点的电平为高电平。

之后，在该过流保护装置的电路的工作期间，若在被保护负载电路的供电通路上的电流出现过流时，即被保护负载电路的供电通路上的电流达到或超过限流I_lim，则PNP型三极管Q4导通，使得N沟道增强型场效应管Q7导通，进而拉低了f点的电压Vf，使得NPN型三极管Q6截止，而P沟道增强型场效应管Q5的栅极电压由于电阻R9和电阻R11被拉高到外部直流电VCC，从而使得P沟道增强型场效应管Q5截止，即关断了被保护负载电路的供电通路，起到了过流保护的作用。同时，控制及检测模块131检测到的f点的电平为低电平，控制与控制及检测模块131连接的外部提示电路或显示器发出提示信息。

当然，在被保护负载电路的供电通路上的电流未出现过流时，控制及检测模块131也可根据外部输入的开关控制信号，设置f点的电平为低电平而使得P沟道增强型场效应管Q5截止，关断被保护负载电路的供电通路，起到了软件开关的作用。

图4是图2的另一种电路。

与图3所示不同，此时的开关控制单元13不包括控制及检测模块131，而是增加了电容C1，电容C1的一端连接在电阻R12与电阻R13连接的一端，电容C1的另一端接地。该过流保护装置其它部分的元器件组成及连接关系图3所示，在此不再赘述。

此时的过流保护装置的工作过程如下：在该过流保护装置的电路开始上电工作后，外部直流电VCC通过电阻R6、电阻R10、电阻R12向电容C1充电，并当电容C1的极板电压达到3.3V的高电平时，NPN型三极管Q6导通，将P沟道增强型场效应管Q5的栅极拉低，从而使得P沟道增强型场效应管Q5导通，同时，在未出现过流的情况下，即被保护负载电路的供电通路上的电流未达到限流I_lim时，PNP型三极管Q4处于截止状态，N沟道增强型场效应管Q7处于截止状态，此时该过流保护装置输出给被保护负载电路的电压等于外部直流电VCC的大小，该外部直流电VCC的大小为大于3.3V的任一值。

之后，在该过流保护装置的电路的工作期间，若被保护负载电路的供电通路上的电流未出现过流，则利用电阻R10、电阻R12、电阻R13的分压作用，在f点产生一分压电压Vf，以维持NPN型三极管Q6自动处于导通状态。

之后，在该过流保护装置的电路的工作期间，若在被保护负载电路的供电通路上的电流出现过流时，即被保护负载电路的供电通路上的电流达到或超过限流I_lim，则PNP型三极管Q4导通，使得N沟道增强型场效应管Q7导通，电容C1通过电阻R12和N沟道增强型场效应管Q7放电，f点的电压被逐渐拉低，并使得NPN型三极管Q6截止，而P沟道增强型场效应管Q5的栅极电压由于电阻R9和电阻R11被拉高到外部直流电VCC，从而使得P沟道增强型场效应管Q5截止，即关断了被保护负载电路的供电通路，起到了过流保护的作用。此时，通过选取电容C1的时间常数τ=R12*C1，可以调节容许的过流持续时间，在容许的过流持续时间内，P沟道增强型场效应管Q5不截止，该过流保护装置的电路不进入过流保护状态。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括被保护负载电路，以及一连接在被保护负载电路的供电通路上的过流保护装置，该过流保护装置是如上所述的过流保护装置。

本发明实施例提供的过流保护装置及电子设备中，开关控制单元13可根据外部瞬时触发或内部控制而控制开关单元12闭合，之后自动保持开关单元12处于闭合状态，具有状态锁存功能，而无需通过外部触发来保持开关单元12的闭合状态，因而可保证过流保护装置的稳定性及可靠性。再有，开关控制单元13还可在未出现过流时，根据外部的开关控制信号控制开关单元12断开，在实现状态锁存功能的同时，还实现了开关功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种过流保护装置，其特征在于，所述过流保护装置包括：

开关单元，用于通过闭合/断开状态控制被保护负载电路通电/不通电；

过电流检测单元，用于检测所述被保护负载电路的供电通路上的过电流；

开关控制单元，用于当所述过电流检测单元未检测到所述被保护负载电路的供电通路上的过电流时，保持所述开关单元处于闭合状态，当所述过电流检测单元检测到所述被保护负载电路的供电通路上的过电流时，控制所述开关单元断开；

所述开关控制单元包括：电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、N沟道增强型场效应管Q7、NPN型三极管Q6，以及电容C1；

所述N沟道增强型场效应管Q7的栅极通过所述电阻R8连接所述过电流检测单元，所述N沟道增强型场效应管Q7的源极接地，所述N沟道增强型场效应管Q7的漏极通过所述电阻R12和所述电阻R13连接所述NPN型三极管Q6的基极；所述NPN型三极管Q6的发射极接地，所述NPN型三极管Q6的集电极连接所述开关单元；所述电阻R9连接在所述过电流检测单元与所述NPN型三极管Q6的集电极之间；所述电阻R11的一端连接在所述过电流检测单元与所述开关单元之间的供电线路上，所述电阻R11的另一端连接所述NPN型三极管Q6的集电极；所述电阻R10的一端连接在所述过电流检测单元与所述开关单元之间的供电线路上，所述电阻R10的另一端连接所述N沟道增强型场效应管Q7的漏极；所述电容C1的一端连接在所述电阻R12与所述电阻R13连接的一端，所述电容C1的另一端接地。

2.一种过流保护装置，其特征在于，所述过流保护装置包括：

开关单元，用于通过闭合/断开状态控制被保护负载电路通电/不通电；

过电流检测单元，用于检测所述被保护负载电路的供电通路上的过电流；

开关控制单元，用于当所述过电流检测单元未检测到所述被保护负载电路的供电通路上的过电流时，保持所述开关单元处于闭合状态，当所述过电流检测单元检测到所述被保护负载电路的供电通路上的过电流时，控制所述开关单元断开；还用于当所述过电流检测单元未检测到所述被保护负载电路的供电通路上的过电流时，根据外部的开关控制信号控制所述开关单元断开；

所述开关控制单元包括：电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、N沟道增强型场效应管Q7、NPN型三极管Q6，以及控制及检测模块；

所述N沟道增强型场效应管Q7的栅极通过所述电阻R8连接所述过电流检测单元，所述N沟道增强型场效应管Q7的源极接地，所述N沟道增强型场效应管Q7的漏极通过所述电阻R12和所述电阻R13连接所述NPN型三极管Q6的基极；所述NPN型三极管Q6的发射极接地，所述NPN型三极管Q6的集电极连接所述开关单元；所述电阻R9连接在所述过电流检测单元与所述NPN型三极管Q6的集电极之间；所述电阻R11的一端连接在所述过电流检测单元与所述开关单元之间的供电线路上，所述电阻R11的另一端连接所述NPN型三极管Q6的集电极；所述电阻R10的一端连接在所述过电流检测单元与所述开关单元之间的供电线路上，所述电阻R10的另一端连接所述N沟道增强型场效应管Q7的漏极；所述控制及检测模块连接在所述电阻R12与所述电阻R13连接的一端。

3.一种过流保护装置，其特征在于，所述过流保护装置包括：

开关单元，用于通过闭合/断开状态控制被保护负载电路通电/不通电；

过电流检测单元，用于检测所述被保护负载电路的供电通路上的过电流；

开关控制单元，用于当所述过电流检测单元未检测到所述被保护负载电路的供电通路上的过电流时，保持所述开关单元处于闭合状态，当所述过电流检测单元检测到所述被保护负载电路的供电通路上的过电流时，控制所述开关单元断开；还用于当所述过电流检测单元检测到或未检测到所述被保护负载电路的供电通路上的过电流时，控制外部提示电路或显示器发出提示信息；

所述开关控制单元包括：电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、N沟道增强型场效应管Q7、NPN型三极管Q6，以及控制及检测模块；

所述N沟道增强型场效应管Q7的栅极通过所述电阻R8连接所述过电流检测单元，所述N沟道增强型场效应管Q7的源极接地，所述N沟道增强型场效应管Q7的漏极通过所述电阻R12和所述电阻R13连接所述NPN型三极管Q6的基极；所述NPN型三极管Q6的发射极接地，所述NPN型三极管Q6的集电极连接所述开关单元；所述电阻R9连接在所述过电流检测单元与所述NPN型三极管Q6的集电极之间；所述电阻R11的一端连接在所述过电流检测单元与所述开关单元之间的供电线路上，所述电阻R11的另一端连接所述NPN型三极管Q6的集电极；所述电阻R10的一端连接在所述过电流检测单元与所述开关单元之间的供电线路上，所述电阻R10的另一端连接所述N沟道增强型场效应管Q7的漏极；所述控制及检测模块连接在所述电阻R12与所述电阻R13连接的一端，所述控制及检测模块同时连接所述外部提示电路或显示器。

4.如权利要求1、2或3所述的过流保护装置，其特征在于，所述过电流检测单元包括：电阻R6、电阻R7、PNP型三极管Q 4；

所述电阻R6的一端连接一外部直流电，所述电阻R6的另一端连接所述开关单元；所述PNP型三极管Q4的发射极连接所述电阻R6的一端，所述PNP型三极管Q4的集电极连接所述开关控制单元，所述PNP型三极管Q4的基极通过所述电阻R7连接所述电阻R6的另一端。

5.如权利要求1、2或3所述的过流保护装置，其特征在于，所述开关单元包括一P沟道增强型场效应管Q5，所述P沟道增强型场效应管Q5的源极连接所述过电流检测单元，所述P沟道增强型场效应管Q5的漏极连接所述被保护负载电路，所述P沟道增强型场效应管Q5的栅极连接所述开关控制单元。

6.一种电子设备，包括被保护负载电路，以及一连接在所述被保护负载电路的供电通路上的过流保护装置，其特征在于，所述过流保护装置是如权利要求1至5任一项所述的过流保护装置。