CN111342423B - 电源硬件自锁保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源硬件自锁保护电路，包括：电源模块、电流采样模块、电压采样模块、电压比较器和自锁电路，其中，电源模块用于提供电流信号；电流采样模块用于采样电流信号，并将电流信号转位为电压信号；电压采样模块用于采用电阻分压采样电压信号，得到时间电压；电压比较器用于将时间电压与预设保护上限电压进行比较，输出高电平或低电平；自锁电路用于根据高电平或低电平判断电源模块输出是否正常，若不正常则断开电源模块，锁存信号。由此，相比软件保护电路可有效避免因Bug而导致保护功能失效，并且保护响应速度快，能更有效的保护负载；且通过自锁电路可避免因软件***侦错周期长而导致的重复性伤害，可有效保护负载及电源。

Description

电源硬件自锁保护电路

技术领域

本发明涉及电源保护电路技术领域，特别涉及一种电源硬件自锁保护电路。

背景技术

自动化生产中，产品点灯测试时需自动压接，自动压接时出现错Pin 上电后，异常电压电流断电响应慢，易发生压接异常，进而给产品上电易损坏产品，易造成过流损伤产品。

如图1所示，相关技术针对于上述问题提出了一种采用MCU扫描输出电压的方式进行监控保护电路，但采用MCU扫面方式占用MCU资源，响应速度慢，当MCU资源被占用时保护将失效，另外，当MCU程序出现Bug时，保护机制将会失效。

因此，亟待一种能够在不占用MCU资源，且不会因一些Bug使保护机制失效下的保护电路。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种电源硬件自锁保护电路。

为达到上述目的，本发明实施例提出了电源硬件自锁保护电路，包括：电源模块、电流采样模块、电压采样模块、电压比较器和自锁电路，其中，所述电源模块用于提供电流信号；所述电流采样模块用于采样所述电流信号，并将所述电流信号转位为电压信号；所述电压采样模块用于采用电阻分压采样所述电压信号，得到时间电压；所述电压比较器用于将所述时间电压与预设保护上限电压进行比较，输出高电平或低电平；所述自锁电路用于根据所述高电平或所述低电平判断所述电源模块输出是否正常，若不正常则断开所述电源模块，锁存信号。

本发明实施例的电源硬件自锁保护电路，通过减少电源保护电路的响应时间（即伤害持续时间），达到减少异常能量输出的效果，从而解决电源异常导致的负载或电源的损坏问题；还通过设计硬件自锁，达到断电状态保持效果，从而解决因硬件断开后无电流、电压输出导致***误以为异常已经排除，再次自动输出造成的二次伤害。

根据本发明的一个实施例，所述电源模块分别与所述电流采样模块和所述自锁电路连接，所述电源模块的输出电压连接负载电压；所述电流采样模块包括电流采样电阻，所述电流采样电阻与所述电压采样模块连接；所述电压采样模块包括第一电压采样电阻和第二电压采样电阻，所述第一电压采样电阻与所述电流采样电阻连接，所述第二电压采样电阻连接地线；所述电压比较器包括正输入端、负输入端和输出端，其中，所述负输入端与所述电压采样模块连接，所述正输入端与预设输出电压模块连接，所述输出端与所述自锁电路连接。

根据本发明的一个实施例，在所述电压比较器中，所述正输入端通过软件输入所述预设保护上限电压，所述负输入端输入所述时间电压，当所述预设保护上限电压大于所述时间电压时，所述输出端输出高电压，则所述电源模型正常输出，当所述预设保护上限电压小于所述时间电压时，所述输出端输出低电压，则所述电源模型断开。

根据本发明的一个实施例，所述自锁电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管。

根据本发明的一个实施例，所述自锁电路包括锁存功能和解锁功能，当所述电压比较器输出端输出低电压时，所述电源模型断开，通过所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管和所述第四MOS管锁存信号。

根据本发明的一个实施例，锁存信号后，对所述电源模型进行调整，以将异常排除，排除后解锁信号。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的基于MCU的软件电源保护电路结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的电源硬件自锁保护电路结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的电源硬件自锁保护电路。

图2是本发明一个实施例的电源硬件自锁保护电路的结构示意图。如图2所示，该电源硬件自锁保护电路包括：电源模块100、电流采样模块200、电压采样模块300、电压比较器400和自锁电路500。

其中，电源模块100用于提供电流信号，该电源模块100适用DC-DC电源模块（含LDO、开关电源）。电流采样模块200用于采样电流信号，并将电流信号转位为电压信号，也可按此电路对大电流进行保护。电压采样模块300用于采用电阻分压采样电压信号，得到时间电压。

电压比较器400用于将时间电压与预设保护上限电压进行比较，输出高电平或低电平。

具体地，在电压比较器400包括正输入端401、负输入端402和输出端403，其中，正输入端401通过软件输入预设保护上限电压，负输入端402输入时间电压，当预设保护上限电压大于时间电压时，输出端403输出高电压，则电源模型正常输出，当预设保护上限电压小于时间电压时，输出端输出低电压，则电源模型断开。

需要说明的是，预设输出电压模块可通过软件输出进行保护上限设定，使该电路更灵活，适用性更广。

自锁电路500用于根据高电平或低电平判断电源模块输出是否正常，若不正常则断开电源模块，锁存信号。

进一步地，自锁电路500主要包括第一MOS管501、第二MOS管502、第三MOS管503和第四MOS管504，通过四个MOS实现信号锁存，并带有解锁控制，其中，自锁电路500简单可对其进行集成设计，也可与运放一起集成设计成芯片，使其体积更小应用更灵活。

具体而言，本发明实施的例电源硬件自锁保护电路的连接关系为：电源模块100分别与电流采样模块200和自锁电路500连接，电源模块100的输出电压连接负载电压；电流采样模块200包括电流采样电阻201，电流采样电阻201与电压采样模块300连接；电压采样模块300包括第一电压采样电阻301和第二电压采样电阻302，第一电压采样电阻301与电流采样电阻201连接，第二电压采样电阻302连接地线；电压比较器400包负输入端402与电压采样模块300连接，正输入端401与预设输出电压模块连接，输出端403与自锁电路500连接。

进一步地，本发明实施的例电源硬件自锁保护电路的实现过程为：电流采集模块200利用电流采集电阻采集DC-DC电源模块100提供的电流信号，并将电流信号转为电压信号，电压采样模块300利用电压采集电阻采集电压信号，得到时间电压，电压比较器的负输入端输入时间电压，电压比较器的正输入端通过软件输入预设保护上限电压（当保护电流时，为电流输出上限保护电流），判断预设保护上限电压是否大于时间电压，若大于，则电压比较器的输出端输出高电压，则电源模型正常输出，若小于，则输出端输出低电压（电源输出异常），电源模型断开，自锁电路通过四个MOS管对电源开关信号进行锁存，调整电源模型输出的电流大小，重新进行比较，若新的时间电压小于预设保护上限电压，即异常排除，则解锁异常锁定（解锁电源开关信号）。

根据本发明实施例提出的电源硬件自锁保护电路，硬件监控响应速度快，可有效避免能量累积，避免负载或电源元件损坏；不占用MCU资源，实时响应，更加可靠；带有自锁功能和解锁功能的电路，避免异常的二次伤害，应用更加灵活，无需冷启动，即可解除异常锁定状态。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种电源硬件自锁保护电路，其特征在于，包括：电源模块、电流采样模块、电压采样模块、电压比较器和自锁电路，其中，

所述电源模块用于提供电流信号；

所述电流采样模块用于采样所述电流信号，并将所述电流信号转位为电压信号；

所述电压采样模块用于采用电阻分压采样所述电压信号，得到时间电压；

所述电压比较器用于将所述时间电压与预设保护上限电压进行比较，输出高电平或低电平；

所述自锁电路用于根据所述高电平或所述低电平判断所述电源模块输出是否正常，若不正常则断开所述电源模块，锁存电源开关信号；所述自锁电路包括锁存功能和解锁功能，锁存信号后，对所述电源模块进行调整，以将异常排除，排除后解锁电源开关信号；

所述自锁电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，其中，

所述第一MOS管的第一端用于输入解锁信号，所述第一MOS管的第二端接地，且所述第一MOS管的第二端与所述第一MOS管的第三端之间并联有电阻R7；

所述第二MOS管的第一端与所述电压比较器相连，所述第二MOS管的第一端还通过电阻R4与电源Vdd相连，所述第二MOS管的第二端与所述第一MOS管的第三端相连，所述第二MOS管的第三端通过电阻R5与所述电源Vdd相连；

所述第三MOS管的第一端与所述电源开关信号相连，所述第三MOS管的第一端还通过电阻R6与所述电源Vdd相连，所述第三MOS管的第二端与所述第一MOS管的第三端相连，所述第三MOS管的第三端与所述第二MOS管的第三端相连，

所述第四MOS管的第一端与所述第一MOS管的第三端相连，所述第四MOS管的第二端接地，所述第四MOS管的第三端与所述第三MOS管的第一端相连。

2.根据权利要求1所述的电源硬件自锁保护电路，其特征在于，

所述电源模块分别与所述电流采样模块和所述自锁电路连接，所述电源模块的输出电压连接负载电压；

所述电流采样模块包括电流采样电阻，所述电流采样电阻与所述电压采样模块连接；

所述电压采样模块包括第一电压采样电阻和第二电压采样电阻，所述第一电压采样电阻与所述电流采样电阻连接，所述第二电压采样电阻连接地线；

所述电压比较器包括正输入端、负输入端和输出端，其中，所述负输入端与所述电压采样模块连接，所述正输入端与预设输出电压模块连接，所述输出端与所述自锁电路连接。

3.根据权利要求2所述的电源硬件自锁保护电路，其特征在于，

在所述电压比较器中，所述正输入端通过软件输入所述预设保护上限电压，所述负输入端输入所述时间电压，当所述预设保护上限电压大于所述时间电压时，所述输出端输出高电压，则电源模块正常输出，当所述预设保护上限电压小于所述时间电压时，所述输出端输出低电压，则所述电源模块断开。

4.根据权利要求1所述的电源硬件自锁保护电路，其特征在于，当所述电压比较器输出端输出低电压时，所述电源模块断开，通过所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管和所述第四MOS管锁存电源开关信号。

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