CN111934275A - 过流保护电路、控制电路、芯片及控制方法 - Google Patents

过流保护电路、控制电路、芯片及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种过流保护电路、控制电路、芯片及控制方法，过流保护电路开关模块用于导通或关闭供电模块与负载之间的通路；过流检测模块，用于将过流转换化为过流保护电路输出端的欠压；控制模块用于控制电路的导通或关闭；欠压检测模块用于采样欠压保护点处的电压；当过流保护电路输出端的输出电压大于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平高于预设高压最小值，以使电路处于正常输出状态；当电路输出端的输出电压小于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值，以使电路处于保护负载的保护状态。

Description

过流保护电路、控制电路、芯片及控制方法
技术领域
本发明属于电路应用技术领域，涉及一种电路，特别是涉及一种过流保护电路、控制电路、芯片及控制方法。
背景技术
现有STB(set top box)机顶盒需要对外部设备供电，在供电的同时需要提供过流或短路保护的电路应用技术，例如，T/T2天线供电电路，SMC(smart card)供电电路，DVB-SLNB 供电电路。
但是，面对机顶盒行业的成本压力，对每个单元电路做到尽可能的精简。以前的T2天线保护电路上，有的电路保护响应迅速和单个MCU PIN检测和控制的优势，但过流检测和自锁电路复杂，在BOM上处于劣势；有的电路，成本上稍有优势，但需要MCU用2个GPIO，分别用于检测和控制，并且存在响应速度慢的特点。
因此，如何提供一种过流保护电路、控制电路、芯片及控制方法，以解决现有技术若电路保护响应迅速和单个MCU PIN检测和控制的话，则导致电路复杂，在BOM上处于劣势等缺陷；若成本上稍有优势的话，则需要MCU采用2个GPIO，则导致响应速度慢等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种过流保护电路、控制电路、芯片及控制方法，用于解决现有技术若电路保护响应迅速和单个MCU PIN检测和控制的话，则导致电路复杂，在BOM上处于劣势；若成本上稍有优势的话，则需要MCU采用2个GPIO，则导致响应速度慢的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种过流保护电路，其输入端与供电模块电性连接，其输出端与一负载电性连接；所述过流保护电路包括：开关模块、过流检测模块、控制模块和/或欠压检测模块；其中，所述开关模块的第一端与所述供电模块电性连接，用于导通或关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；所述过流检测模块，设置于所述开关模块和所述过流保护电路的输出端之间，用于将过流转换化为过流保护电路输出端的欠压；所述过流检测模块的第二端和所述过流保护电路输出端之间设置有过流保护电路输出端的欠压保护点；所述控制模块的第一端与所述开关模块的第三端电性连接，用于控制所述过流保护电路的导通或关闭；所述欠压检测模块的第一端与所述控制模块的第二端电性连接，第二端与所述过流检测模块的第二端电性连接，所述欠压检测模块的第二端用于采样所述欠压保护点处的电压；当过流保护电路输出端的输出电压大于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平高于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于正常输出状态；当过流保护电路输出端的输出电压小于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于保护所述负载的保护状态。
于本发明的一实施例中，所述过流保护电路还包括：第一过滤模块，其一端与所述供电模块连接，另一端接地，用于过滤输入至所述过流保护电路输入端的电压纹波；第二过滤模块，其一端与过流保护电路输出端连接，另一端接地，用于过滤输入至所述过流保护电路输出端的电压纹波。
于本发明的一实施例中，所述第一过滤模块包括第一电容；所述第二过滤模块包括第二电容；其中，所述第一电容的一端与所述供电模块相连接，另一端接地；所述第二电容的一端与过流保护电路输出端相连接，另一端接地。
于本发明的一实施例中，所述欠压检测模块还用于当其第三端呈高阻态时，检测所述欠压保护点处的电压，以使所述欠压保护点处的电压低于所述开关模块的导通电压，关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；或所述欠压检测模块还用于检测所述过流保护电路的工作状态，其第三端用于与一通用输入/输出端端口电性连接，以使过流保护电路输出端的电压大于欠压保护点处的电压，通用输入/输出端的检测电平高于预设高压最小值，所述过流保护电路处于正常输出状态。
于本发明的一实施例中，所述过流检测模块的一端与所述开关模块的第二端电性连接，所述过流检测模块的第二端与过流保护电路输出端的欠压保护点电性连接，用于检测所述供电模块与所述负载间通路的电流，将过流转换化为过流保护电路输出端的欠压。
于本发明的一实施例中，所述过流检测模块包括第一电阻。
于本发明的一实施例中，所述开关模块包括具有开关功能的半导体器件；当所述开关模块包括第一晶体三极管；所述控制模块包括第二电阻和第二晶体三极管；所述第一晶体三极管的发射极与所述第一电容的一端相连接，所述第一晶体三极管的基极与所述第二电阻的一端相连接；所述第一晶体三极管的集电极与所述第一电阻的一端相连接；所述第一电阻的另一端与所述第二电容的一端相连接。
于本发明的一实施例中，所述欠压检测模块包括第三电阻、第四电阻及第五电阻；其中，所述第三电阻的一端与所述第四电阻的一端相连接，所述第三电阻的另一端与所述第一电阻的另一端相连接，所述第二晶体三极管的基极分别与所述第四电阻的另一端和所述第五电阻的一端相连接，所述第二晶体三极管的集电极与所述第二电阻的另一端相连接，所述第二晶体三极管的发射极接地，所述第五电阻的另一端接地。
于本发明的一实施例中，当所述开关模块包括MOS管，所述控制模块包括第二电阻和第二晶体三极管时；所述MOS管的源极与所述第一电容的一端相连接，所述MOS管的栅极与所述第二电阻的一端相连接；所述MOS管的漏极与所述第一电阻的一端相连接；所述第一电阻的另一端与所述第二电容的一端相连接；在所述MOS管的源极和栅极之间设置第六电阻R6。
本发明另一方面提供一种控制电路，其输入端与供电模块电性连接，其输出端与一负载电性连接；所述控制电路包括：开关模块、过流检测模块、控制模块、欠压检测模块和/或处理模块；所述开关模块、过流检测模块、控制模块、欠压检测模块组成过流保护电路；其中，所述开关模块的第一端与所述供电模块电性连接，第二端与过流保护电路输出端电性连接，用于导通或关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；所述过流检测模块，设置于所述开关模块和所述过流保护电路输出端之间，用于将过流转换化为过流保护电路输出端的欠压；所述过流检测模块的第二端和所述过流保护电路输出端之间设置有过流保护电路输出端的欠压保护点；所述控制模块的第一端与所述开关模块的第三端电性连接，用于控制所述过流保护电路的导通或关闭；所述欠压检测模块的第一端与所述控制模块的第二端电性连接，第二端与所述过流检测模块的第二端电性连接，第三端与所述处理模块电性连接，所述欠压检测模块的第二端用于采样所述欠压保护点处的电压；当过流保护电路输出端的输出电压大于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平高于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于正常输出状态；当过流保护电路输出端的输出电压小于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于保护所述负载的保护状态；所述欠压检测模块的第三端为所述处理模块提供电路工作状态信息，并作为所述处理模块的控制端口；所述处理模块与所述欠压检测模块的第三端电性连接，用于读取欠压检测模块的第三端的检测电平，根据检测电平，控制所述过流保护电路；当过流保护电路处在保护状态时，所述处理模块定时发出激励信号，一旦负载短路故障消除，过流保护电路自动恢复到正常工作状态。
于本发明的一实施例中，所述处理模块处于非工作状态，并且连接所需欠压检测模块第三端的通用输入/输出端口为高阻时，当所述过流保护电路进入保护状态，所述过流保护电路将一直维持在保护状态。
于本发明的一实施例中，所述处理模块将连接欠压检测模块第三端的通用输入/输出端口配置为通用输入端，读取欠压检测模块第三端的检测电平；当欠压检测模块第二端的检测电平低于预设高压最小值时，表示所述过流保护电路处于保护状态；当欠压检测模块第三端的检测电平高于等于预设高压最小值时，表示所述过流保护电路处于正常输出状态。
于本发明的一实施例中，当欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值时，所述处理模块将连接欠压检测模块第三端的通用输入/输出端口配置为输出端口，在一预设时间段内输出高电平脉冲；等待一预设等待时间后再读取欠压检测模块第三端的检测电平，若欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值，表示所述过流保护电路处于保护状态；且检测所述过流保护电路处于保护状态达到预设循环次数后，切断所述过流保护电路；或一直循环；一旦负载短路故障消除，所述过流保护电路从保护状态恢复到正常工作状态或被切断。
本发明另一方面还提供一种芯片，包括：所述过流保护电路。
本发明又一方面提供一种芯片，包括：所述控制电路。
本发明最后一方面提供一种控制方法，应用于包括过流保护电路及处理模块的控制电路；所述过流保护电路包括开关模块、控制模块、过流检测模块和欠压检测模块；其中，在所述过流检测模块和所述过流保护电路输出端之间设置有过流保护电路输出端的欠压保护点；所述控制方法包括：将欠压检测模块的第三端配置为通用输入端或通用输出端；读取欠压检测模块的第三端的检测电平，根据检测电平，控制所述过流保护电路；当过流保护电路处在保护状态时，所述处理模块定时发出激励信号，一旦负载短路故障消除，过流保护电路自动恢复到正常工作状态
如上所述，本发明所述的过流保护电路、控制电路、芯片及控制方法，具有以下有益效果：
本发明过流保护电路、控制电路、芯片及控制方法中保护电路通过将过流检测模块设置在开关管的输出端处，利用开关管和过流采样后的电源输出端的电压给控制模块提供自偏置，省掉了以往同类电路的自锁电路单元，简化了检测模块，从而简化了整体电路，达到减低成本的目的。且本发明的控制电路既有保护响应迅速，而且MCU只需一个GPIO同时用于检测和控制，又把电路简化到极致，BOM成本降至极致。
附图说明
图1显示为本发明的所述过流保护电路于一实施例中的原理结构示意图。
图2A显示为本发明的所述过流保护电路于一实施例中的电路示意图。
图2B显示为本发明的所述过流保护电路于另一实施例中的电路示意图。
图3A显示为本发明的控制电路于一实施例中的原理结构示意图。
图3B显示为本发明的控制电路于一实施例中的电路示意图。
图4显示为本发明的控制方法于一实施例中的流程示意图。
元件标号说明
1 过流保护电路
11 第一滤波模块
12 开关模块
13 过流检测模块
14 第二滤波模块
15 控制模块
16 欠压检测模块
3 控制电路
31 第一滤波模块
32 开关模块
33 过流检测模块
34 第二滤波模块
35 控制模块
36 欠压检测模块
37 处理模块
S41～S43 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种过流保护电路，其输入端与供电模块电性连接，其输出端与一负载电性连接；所述过流保护电路包括：开关模块、过流检测模块、控制模块和/或欠压检测模块；
其中，所述开关模块的第一端与所述供电模块电性连接，用于导通或关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；
所述过流检测模块，设置于所述开关模块和所述过流保护电路输出端之间，用于将过流转换化为过流保护电路输出端的欠压；所述过流检测模块的第二端和所述过流保护电路输出端之间设置有过流保护电路输出端的欠压保护点；
所述控制模块的第一端与所述开关模块的第三端电性连接，用于控制所述过流保护电路的导通或关闭；
所述欠压检测模块的第一端与所述控制模块的第二端电性连接，第二端与所述过流检测模块的第二端电性连接，用于采样所述欠压保护点处的电压；当过流保护电路输出端的输出电压大于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第二端的检测电平高于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于正常输出状态；当过流保护电路输出端的输出电压小于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第二端的检测电平低于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于保护所述负载的保护状态。
以下将结合图示对本实施例所提供的过流保护电路进行详细描述。本实施例所述过流保护电路可用于对与其连接的负载，例如，DVB-T/T2，STB(Set top box)SMC卡，DVB-S的 LNB等进行短路和过流保护。
请参阅图1、图2A和图2B，分别显示为过流保护电路于一实施例中的原理结构示意图、过流保护电路于一实施例中和另一实施例中的电路示意图。如图1和图2A所示，所述过流保护电路1包括第一滤波模块11、开关模块12、过流检测模块13、第二滤波模块14、控制模块15及欠压检测模块16。
在本实施例中，所述过流保护电路1的输入端Power_In与一供电模块(图中未示出)电性连接，其输出端Power_Out与一负载(图中未示出)电性连接。
所述第一过滤模块11的一端与所述供电模块连接，所述第一过滤模块11的另一端接地 (图中未示出)，所述第一过滤模块11用于过滤输入至所述过流保护电路输入端的电压纹波。如图2A所示，所述第一过滤模块11包括第一电容C1。
所述开关模块12的第一端与所述供电模块电性连接，所述开关模块12的第二端与过流检测模块13的第一端电性连接。所述开关模块12用于导通或关闭所述供电模块与所述负载之间的通路。如图2A所示，所述开关模块12包括第一晶体三极管Q1。在另一实施方式中，如图2B所示，所述开关模块12也可以包括MOS管。
所述过流检测模块13设置于所述开关模块12和所述过流保护电路的输出端Power_Out 之间，所述过流检测模块13的第一端与所述开关模块12的第二端电性连接，所述过流检测模块13的第二端与过流保护电路输出端之间设置有欠压保护点A，以检测所述供电模块与所述负载间通路的电流，并将过流转化为保护短路输出端的欠压。如图2A和图2B所示，所述过流检测模块13包括第一电阻R1。
所述第二滤波模块14的一端与过流保护电路输出端Power_Out连接，所述第二滤波模块 14的另一端接地(图中未示出)，用于过滤输入至所述过流保护电路输出端的电压纹波。如图2A和2B所示，所述第二过滤模块14包括第二电容C2。
所述控制模块15的第一端与所述开关模块12的第三端电性连接，所述控制模块15的另一端与欠压检测模块16的第一端电性连接。所述控制模块15用于控制所述过流保护电路的导通或关闭。如图2A和图2B所示，所述控制模块15包括第二电阻R2和第二晶体三极管Q2。
所述欠压检测模块16的第一端与所述控制模块的第二端电性连接，第二端与所述过流检测模块13的第二端电性连接，第三端用于与一通用输入/输出端端口(图中未示出)电性连接，所述欠压检测模块16的第三端设置为通用输入/输出端GPIO。在本实施例中，所述欠压检测模块16的第二端用于采样所述欠压保护点A处的电压；当过流保护电路输出端的输出电压大于等于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块16第三端的检测电平高于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于正常输出状态；当过流保护电路输出端的输出电压小于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于保护所述负载的保护状态。如图2A和图2B所示，所述欠压检测模块16包括第三电阻R3、第四电阻R4及第五电阻R5。在本实施例中，通过调整所述欠压检测模块16中 (R3+R4)与R5的阻值比值，以在所述欠压检测模块16第三端呈高阻态时，用于检测所述欠压保护点处的电压，并使所述欠压保护点处的电压低于所述开关模块12的导通电压，关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；或在第四电阻R4及第五电阻R5之和保持不变的情况下，通过调整所述欠压检测模块16中R4和R5的阻值比值，以调整所述通用输入/输出端的检测电平，以使过流保护电路输出端的电压大于等于欠压保护点A处的电压，通用输入/输出端GPIO的检测电平高于预设高压最小值Vhmin，所述过流保护电路1处于正常输出状态。
在一实施方式中，如图2A所示，所述过流保护电路1的电路连接关系如下：
所述第一电容C1的一端与所述供电模块相连接，另一端接地；所述第一晶体三极管Q1 的发射极E与所述第一电容C1的一端相连接，所述第一晶体三极管Q1的基极B与所述第二电阻R2的一端相连接；所述第一晶体三极管Q1的集电极C与所述第一电阻R1的一端相连接；所述第一电阻R1的另一端与所述第二电容C2的一端相连接(所述第二电容的一端也与过流保护电路输出端相连接)，另一端接地。所述第二电阻R2的另一端与所述第二晶体三极管Q2的集电极C相连接，所述第三电阻R3的一端与所述第四电阻R4的一端相连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第一电阻R1的另一端相连接，所述第二晶体三极管Q2的基极B分别与所述第四电阻R4的另一端和所述第五电阻R5的一端相连接，所述第二晶体三极管Q2的发射极E接地，所述第五电阻R5的另一端接地。
在另一实施方式中，如图2B所示，所述过流保护电路1的电路连接关系如下：
所述第一电容C1的一端与所述供电模块相连接，另一端接地；所述MOS管Q1的源极S与所述第一电容C1的一端相连接，所述MOS管Q1的栅极G与所述第二电阻R2的一端相连接；所述MOS管Q1的漏极D与所述第一电阻R1的一端相连接；所述第一电阻R1的另一端与所述第二电容C2的一端相连接(所述第二电容的一端也与过流保护电路输出端相连接)，另一端接地。所述第二电阻R2的另一端与所述第二晶体三极管Q2的集电极C相连接，所述第三电阻R3的一端与所述第四电阻R4的一端相连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第一电阻R1的另一端相连接，所述第二晶体三极管Q2的基极B分别与所述第四电阻 R4的另一端和所述第五电阻R5的一端相连接，所述第二晶体三极管Q2的发射极E接地，所述第五电阻R5的另一端接地。由于所述MOS管Q1是电压控制器件，所以为了平衡MOS 管Q1两端的电压，在所述MOS管Q1的源极S和栅极G之间设置第六电阻R6。
在本实施例中，当所述欠压检测模块16第三端(GPIO)呈高阻态，过流保护电路默认输出为0V。
当过流保护电路输出端Power_Out的电压大于等于欠压保护点A处的电压时，第二晶体二极管Q2导通，控制第一晶体二极管Q1或MOS管Q1导通，GPIO输出高电平约几个毫秒时间(于本实施例中，设置在2～5ms)过流保护电路恢复正常。
本实施例所述过流保护电路通过将过流检测模块设置在开关管的输出端处，利用开关管和过流采样后的电源输出端的电压给控制模块提供自偏置，省掉了以往同类电路的自锁电路单元，简化了检测模块，从而简化了整体电路，达到减低成本的目的。
实施例二
本实施例提供一种控制电路，其输入端与供电模块电性连接，其输出端与一负载电性连接；所述控制电路包括：开关模块、过流检测模块、控制模块、欠压检测模块和/或处理模块；所述开关模块、过流检测模块、控制模块、欠压检测模块组成过流保护电路；
其中，所述开关模块的第一端与所述供电模块电性连接，用于导通或关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；
所述过流检测模块，设置于所述开关模块和所述过流保护电路输出端之间，用于将过流转换化为过流保护电路输出端的欠压；所述过流检测模块的第二端和所述过流保护电路输出端之间设置有过流保护电路输出端的欠压保护点；
所述控制模块的第一端与所述开关模块的第三端电性连接，用于控制所述过流保护电路的导通或关闭；
所述欠压检测模块的第一端与所述控制模块的第二端电性连接，第二端与所述过流检测模块的第二端电性连接，第三端与所述处理模块电性连接，所述欠压检测模块的第二端用于采样所述欠压保护点处的电压；当过流保护电路输出端的输出电压大于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平高于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于正常输出状态；当过流保护电路输出端的输出电压小于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于保护所述负载的保护状态；所述欠压检测模块的第三端为所述处理模块提供电路工作状态信息，并作为所述处理模块的控制端口；
所述处理模块与所述欠压检测模块的第三端电性连接，用于读取欠压检测模块的第三端的检测电平，根据检测电平，控制所述过流保护电路；当过流保护电路处在保护状态时，所述处理模块定时发出激励信号，一旦负载短路故障消除，过流保护电路自动恢复到正常工作状态。
以下将结合图示对本实施例所述控制电路进行详细描述。请参阅图3A，显示为控制电路于一实施例中的原理结构示意图。如图3A所示，所述控制电路3包括第一滤波模块31、开关模块32、过流检测模块33、第二滤波模块34、控制模块35、欠压检测模块36及处理模块 37。在本实施例中，所述处理模块37采用微处理器(MCU)
在本实施例中，所述控制电路3的输入端Power_In与一供电模块(图中未示出)电性连接，其输出端Power_Out与一负载(图中未示出)电性连接。
所述第一过滤模块31的一端与所述供电模块连接，所述第一过滤模块31的另一端接地 (图中未示出)，所述第一过滤模块31用于过滤输入至所述过流保护电路输入端的电流。
所述开关模块32的第一端与所述供电模块电性连接，所述开关模块32的第二端与过流检测模块33的第一端电性连接，所述开关模块32用于导通或关闭所述供电模块与所述负载之间的通路。在本实施例中，所述开关模块32包括第一晶体三极管或MOS管。
所述过流检测模块33设置于所述开关模块32和所述过流保护电路的输出端Power_Out 之间，所述过流检测模块33的第一端与所述开关模块32的第二端电性连接，所述过流检测模块33的第二端与过流保护电路输出端Power_Out之间设置有欠压保护点A，以检测所述供电模块与所述负载间通路的电流，并将过流转化为保护短路输出端的欠压。
所述第二滤波模块34的一端与过流保护电路输出端Power_Out连接，所述第二滤波模块 34的另一端接地(图中未示出)，用于过滤输入至所述过流保护电路输出端的电流。
所述控制模块35的第一端与所述开关模块31的第三端电性连接，所述控制模块35的另一端与欠压检测模块36的第一端电性连接。所述控制模块35用于控制所述过流保护电路的导通或关闭。
所述欠压检测模块36的第一端与所述控制模块的第二端电性连接，第二端与所述过流检测模块33的第二端电性连接，第三端用于与所述处理模块37电性连接，所述欠压检测模块 36的第三端设置为通用输入/通用输出端GPIO，所述欠压检测模块36第二端用于采样所述欠压保护点处的电压；当过流保护电路输出端的输出电压大于等于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块36第三端的检测电平高于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于正常输出状态；当过流保护电路输出端的输出电压小于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于保护所述负载的保护状态。
请参阅图3B，显示为控制电路于一实施例中的电路示意图。如图3B所示，所述欠压检测模块36包括第三电阻R3、第四电阻R4及第五电阻R5。在本实施例中，通过调整所述欠压检测模块36中(R3+R4)与R5的阻值比值，以在所述欠压检测模块36第三端呈高阻态时，用于检测所述欠压保护点处的电压，并使所述欠压保护点处的电压低于所述开关模块32 的导通电压，关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；或在第四电阻R4及第五电阻R5之和保持不变的情况下，通过调整所述欠压检测模块36中R4和R5的阻值比值，以调整所述通用输入/输出端的检测电平，以使过流保护电路输出端的电压大于等于欠压保护点处的电压，通用输入/输出端GPIO的检测电平高于预设高压最小值Vhmin，所述过流保护电路处于正常输出状态。
在本实施例中，所述欠压检测模块36还用于当其第三端呈高阻态时，检测所述过流保护电路的工作状态，以使所述欠压保护点处的电压低于所述开关模块的导通电压，关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；或所述欠压检测模块36还用于检测所述通用输入/输出端的检测电平，以使过流保护电路输出端的电压大于欠压保护点处的电压，通用输入/输出端的检测电平高于预设高压最小值，所述过流保护电路处于正常输出状态。
在本实施例中，当所述欠压检测模块36第三端(GPIO)呈高阻态，过流保护电路默认输出为0V。
当过流保护电路输出端Power_Out的电压大于等于欠压保护点处的电压时，所述控制模块35导通，控制开关模块32导通，GPIO输出高电平约几个毫秒时间(于本实施例中，设置在2～5ms)过流保护电路恢复正常。
在本实施例中，所述控制电路3中处理模块37只将欠压检测模块的第三端配置为通用输入端或通用输出端GPIO用于短路检测和控制与所述处理模块37连接的过流保护电路。当所述过流保护电路处保护状态时，所述处理模块定时发出激励信号，一旦负载短路故障消除，过流保护电路自动恢复到正常工作状态。
与所述欠压检测模块36的第三端电性连接的所述处理模块37用于将欠压检测模块的第三端配置为通用输入端或通用输出端，并读取欠压检测模块的第二端的检测电平，根据检测电平，控制所述过流保护电路。在本实施例中，当欠压检测模块第二端的检测电平高于等于预设高压最小值时，即当读值为High，表示所述过流保护电路处于正常输出状态。
具体地，当所述过流保护电路输出端的输出电压为0时，所述处理模块37处于非工作状态，所述欠压检测模块的第二端呈高阻态。
当所述过流保护电路输出端的输出电压为0时，所述处理模块37处于非工作状态，且连接所述欠压检测模块的第三端的通用输入/输出端口呈高阻态时，当所述过流保护电路进入保护状态，所述过流保护电路将一直维持在保护状态。
所述控制电路上电，所述处理模块37在预设时间段内输出高电平脉冲(high)，则所述过流保护电路处于正常输出状态。
所述处理模块37将连接欠压检测模块第三端的通用输入/输出端口配置为通用输入端 input，读取欠压检测模块第三端的检测电平；当欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值时，即当读值为Low时，表示所述过流保护电路处于保护状态。当GPIO读取到Low 时，所述处理模块37将欠压检测模块第三端配置为通用输出端output，在一预设时间段(于本实施例中，所述预设时间段为2～5ms)内输出高电平脉冲；等待一预设等待时间后再读取欠压检测模块第三端的检测电平，且检测所述过流保护电路处于保护状态达到预设循环次数后，切断所述过流保护电路。
例如，在一预设时间段后，再将GPIO配置为通用输入端，等待1s再读取欠压检测模块第二端的检测电平，依次周而复始，或者预设循环次数达到3后，仍检测到短路，则切断所述过流保护电路。
本实施例所述控制电路既有保护响应迅速，而且MCU只需一个GPIO同时用于检测和控制，又把电路简化到极致，BOM成本降至极致。
实施例三
本实施例提供一种芯片，所述芯片包括实施例一所述的过流保护电路1或包括实施例二所述的控制电路3。
实施例四
本实施例提供一种控制方法，所述控制方法应用于包括过流保护电路及处理模块的控制电路；所述过流保护电路包括开关模块、控制模块、过流检测模块和欠压检测模块；其中，在所述过流检测模块和所述过流保护电路输出端之间设置有过流保护电路输出端的欠压保护点。
请参阅图4，显示为控制方法于一实施例中的流程示意图。如图4所示，所述控制方法包括：
S41，上电，待上电完成后，欠压检测模块的第三端在预设时间段内输出高电平，所述过流保护电路正常输出电压；
S42，将欠压检测模块的第三端配置为通用输入端或通用输出端GPIO。
S42，读取欠压检测模块的第三端的检测电平，根据检测电平，控制所述过流保护电路；当过流保护电路处在保护状态时，所述处理模块定时发出激励信号，一旦负载短路故障消除，过流保护电路自动恢复到正常工作状态。
具体地，将欠压检测模块第三端配置为通用输入端input，读取欠压检测模块第三端的检测电平；当欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值时，即当读值为Low时，表示所述过流保护电路处于保护状态；当GPIO读取到Low时，将欠压检测模块第三端配置为通用输出端output，在一预设时间段(于本实施例中，所述预设时间段为2～5ms)内输出高电平脉冲；等待一预设等待时间后再读取欠压检测模块第三端的检测电平，且检测所述过流保护电路处于保护状态达到预设循环次数后，切断所述过流保护电路。
例如，在一预设时间段后，再将GPIO配置为通用输入端input，等待1s再读取欠压检测模块第二端的检测电平，依次周而复始，或者预设循环次数达到3后，仍检测到短路，则切断所述过流保护电路。
综上所述，本发明过流保护电路、控制电路、芯片及控制方法中过流保护电路通过将过流检测模块设置在开关管的输出端处，利用开关管和过流采样后的电源输出端的电压给控制模块提供自偏置，省掉了以往同类电路的自锁电路单元，简化了检测单元，从而简化了整体电路，达到减低成本的目的。且本发明的控制电路既有保护响应迅速，而且MCU只需一个 GPIO同时用于检测和控制，又把电路简化到极致，BOM成本降至极致。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种过流保护电路，其特征在于，其输入端与供电模块电性连接，其输出端与一负载电性连接；所述过流保护电路包括：开关模块、过流检测模块、控制模块和/或欠压检测模块；
其中，所述开关模块的第一端与所述供电模块电性连接，用于导通或关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；
所述过流检测模块，设置于所述开关模块和所述过流保护电路的输出端之间，用于将过流转换化为过流保护电路输出端的欠压；所述过流检测模块的第二端和所述过流保护电路输出端之间设置有过流保护电路输出端的欠压保护点；
所述控制模块的第一端与所述开关模块的第三端电性连接，用于控制所述过流保护电路的导通或关闭；
所述欠压检测模块的第一端与所述控制模块的第二端电性连接，第二端与所述过流检测模块的第二端电性连接，所述欠压检测模块的第二端用于采样所述欠压保护点处的电压；当过流保护电路输出端的输出电压大于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平高于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于正常输出状态；当过流保护电路输出端的输出电压小于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于保护所述负载的保护状态。
2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于：所述过流保护电路还包括：
第一过滤模块，其一端与所述供电模块连接，另一端接地，用于过滤输入至所述过流保护电路输入端的电压纹波；
第二过滤模块，其一端与过流保护电路输出端连接，另一端接地，用于过滤输入至所述过流保护电路输出端的电压纹波。
3.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于：所述第一过滤模块包括第一电容；所述第二过滤模块包括第二电容；其中，所述第一电容的一端与所述供电模块相连接，另一端接地；所述第二电容的一端与过流保护电路输出端相连接，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于：
所述欠压检测模块还用于当其第三端呈高阻态时，检测所述欠压保护点处的电压，并使所述欠压保护点处的电压低于所述开关模块的导通电压，关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；或
所述欠压检测模块还用于检测所述过流保护电路的工作状态，其第三端用于与一通用输入/输出端端口电性连接，以使过流保护电路输出端的电压大于欠压保护点处的电压，通用输入/输出端的检测电平高于预设高压最小值，所述过流保护电路处于正常输出状态。
5.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于：
所述过流检测模块的一端与所述开关模块的第二端电性连接，所述过流检测模块的第二端与过流保护电路输出端的欠压保护点电性连接，用于检测所述供电模块与所述负载间通路的电流，将过流转换化为过流保护电路输出端的欠压。
6.根据权利要求5所述的过流保护电路，其特征在于：所述过流检测模块包括第一电阻。
7.根据权利要求6所述的过流保护电路，其特征在于：所述开关模块包括具有开关功能的半导体器件；当所述开关模块包括第一晶体三极管，所述控制模块包括第二电阻和第二晶体三极管；所述第一晶体三极管的发射极与所述第一电容的一端相连接，所述第一晶体三极管的基极与所述第二电阻的一端相连接；所述第一晶体三极管的集电极与所述第一电阻的一端相连接；所述第一电阻的另一端与所述第二电容的一端相连接。
8.根据权利要求7所述的过流保护电路，其特征在于：所述欠压检测模块包括第三电阻、第四电阻及第五电阻；其中，所述第三电阻的一端与所述第四电阻的一端相连接，所述第三电阻的另一端与所述第一电阻的另一端相连接，所述第二晶体三极管的基极分别与所述第四电阻的另一端和所述第五电阻的一端相连接，所述第二晶体三极管的集电极与所述第二电阻的另一端相连接，所述第二晶体三极管的发射极接地，所述第五电阻的另一端接地。
9.根据权利要求6所述的过流保护电路，其特征在于：当所述开关模块包括MOS管，所述控制模块包括第二电阻和第二晶体三极管时；所述MOS管的源极与所述第一电容的一端相连接，所述MOS管的栅极与所述第二电阻的一端相连接；所述MOS管的漏极与所述第一电阻的一端相连接；所述第一电阻的另一端与所述第二电容的一端相连接；在所述MOS管的源极和栅极之间设置第六电阻R6。
10.一种控制电路，其特征在于，其输入端与供电模块电性连接，其输出端与一负载电性连接；所述控制电路包括：开关模块、过流检测模块、控制模块、欠压检测模块和/或处理模块；所述开关模块、过流检测模块、控制模块、欠压检测模块组成过流保护电路；
其中，所述开关模块的第一端与所述供电模块电性连接，第二端与过流保护电路输出端电性连接，用于导通或关闭所述供电模块与所述负载之间的通路；
所述过流检测模块，设置于所述开关模块和所述过流保护电路输出端之间，用于将过流转换化为过流保护电路输出端的欠压；所述过流检测模块的第二端和所述过流保护电路输出端之间设置有过流保护电路输出端的欠压保护点；
所述控制模块的第一端与所述开关模块的第三端电性连接，用于控制所述过流保护电路的导通或关闭；
所述欠压检测模块的第一端与所述控制模块的第二端电性连接，第二端与所述过流检测模块的第二端电性连接，第三端与所述处理模块电性连接，所述欠压检测模块的第二端用于采样所述欠压保护点处的电压；当过流保护电路输出端的输出电压大于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平高于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于正常输出状态；当过流保护电路输出端的输出电压小于欠压保护点处的电压时，欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值，以使所述过流保护电路处于保护所述负载的保护状态；所述欠压检测模块的第三端为所述处理模块提供电路工作状态信息，并作为所述处理模块的控制端口；所述处理模块与所述欠压检测模块的第三端电性连接，用于读取欠压检测模块的第三端的检测电平，根据检测电平，控制所述过流保护电路；当过流保护电路处在保护状态时，所述处理模块定时发出激励信号，一旦负载短路故障消除，过流保护电路自动恢复到正常工作状态。
11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于：所述处理模块处于非工作状态，并且连接所述欠压检测模块第三端的通用输入/输出端口为高阻时，当所述过流保护电路进入保护状态，所述过流保护电路将一直维持在保护状态。
12.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于：所述处理模块将连接欠压检测模块第三端的通用输入/输出端口配置为通用输入端，读取欠压检测模块第二端的检测电平；当欠压检测模块第二端的检测电平低于预设高压最小值时，表示所述过流保护电路处于保护状态；当欠压检测模块第三端的检测电平高于等于预设高压最小值时，表示所述过流保护电路处于正常输出状态。
13.根据权利要求12所述的控制电路，其特征在于：当欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值时，所述处理模块将连接欠压检测模块第三端的通用输入/输出端口配置为输出端口，在一预设时间段内输出高电平脉冲；等待一预设等待时间后再读取欠压检测模块第三端的检测电平，若欠压检测模块第三端的检测电平低于预设高压最小值，表示所述过流保护电路处于保护状态；且检测所述过流保护电路处于保护状态达到预设循环次数后，切断所述过流保护电路；或一直循环；一旦负载短路故障消除，所述过流保护电路从保护状态恢复到正常工作状态或被切断。
14.一种芯片，其特征在于，包括：
如权利要求1至权利要求9任一项所述过流保护电路。
15.一种芯片，其特征在于，包括：
如权利要求10至权利要求13任一项所述控制电路。
16.一种控制方法，其特征在于，应用于包括过流保护电路及处理模块的控制电路；所述过流保护电路包括开关模块、控制模块、过流检测模块和欠压检测模块；其中，在所述过流检测模块和所述过流保护电路输出端之间设置有过流保护电路输出端的欠压保护点；
所述控制方法包括：
将欠压检测模块的第三端配置为通用输入端或通用输出端；
读取欠压检测模块的第三端的检测电平，根据检测电平，控制所述过流保护电路；当过流保护电路处在保护状态时，所述处理模块定时发出激励信号，一旦负载短路故障消除，过流保护电路自动恢复到正常工作状态。
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Denomination of invention: Overcurrent protection circuit, control circuit, chip and control method

Granted publication date: 20221111

Pledgee: Renlai Electronic Technology (Shanghai) Co.,Ltd.

Pledgor: Montage LZ Technologies (Chengdu) Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980016173