CN203135390U - 过流保护电路及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种过流保护电路及电子设备，所述过流保护电路包括电源输入端、用于连接外部设备的电源输出端、开关控制电路、用于控制开关控制电路的导通与关断的反馈电路、用于根据所述外部设备的状态输出控制信号的主控芯片，以及用于根据所述控制信号控制所述开关控制电路恢复导通的输出恢复电路；所述开关控制电路连接于所述电源输入端和所述电源输出端之间，所述反馈电路连接于所述开关控制电路和所述电源输出端之间，所述主控芯片与所述开关控制电路连接，所述输出恢复电路分别与所述主控芯片和所述开关控制电路连接。本实用新型的电路简单，成本低，还可以对过流保护点进行灵活调整。

Description

过流保护电路及电子设备
技术领域
本实用新型涉及一种过流保护电路及电子设备。
背景技术
目前，在主机、笔记本、平板电脑等电子设备的USB/HDMI等输出接口都要使用专门的过流保护芯片，以保护在外接设备异常时（如过流或短路），上述电子设备不被烧坏。然而，上述过流保护芯片的价格较高，且过流点是固定的(一般为500MA、1A等)，不容易调整，导致不能对过流点进行精确控制。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种过流保护电路及电子设备，旨在利用简单的分立器件达到电子设备的过流保护和短路保护的目的，实现对过流保护点的精确控制。
为了达到上述目的，本实用新型提出一种过流保护电路，其包括电源输入端、用于连接外部设备的电源输出端、开关控制电路、用于控制开关控制电路的导通与关断的反馈电路、用于根据所述外部设备的状态输出控制信号的主控芯片，以及用于根据所述控制信号控制所述开关控制电路恢复导通的输出恢复电路；所述开关控制电路连接于所述电源输入端和所述电源输出端之间，所述反馈电路连接于所述开关控制电路和所述电源输出端之间，所述主控芯片与所述开关控制电路连接，所述输出恢复电路分别与所述主控芯片和所述开关控制电路连接。
优选地，所述开关控制电路包括电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关元件和第二开关元件；所述第一开关元件和所述第二开关元件分别是第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的发射极与所述电源输入端连接；所述第一三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接；所述第一三极管的集电极经所述第三电阻与所述电源输出端连接；所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极依次经所述电容和所述第二电阻与所述电源输入端连接；所述第一电阻连接于所述电源输入端和所述第一三极管的基极之间。
优选地，所述第一三极管为PNP型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管。
优选地，所述反馈电路包括第四电阻和第五电阻；所述第四电阻的一端与所述电源输出端连接，所述第四电阻的另一端连接第二三极管的基极，也经由所述第五电阻接地。
优选地，所述主控芯片包括与第一三极管的基极连接的检测输入端、控制输出端和用于侦测电压输出端所连接的外部设备是否更换的设备侦测模块，所述输出恢复电路包括第三开关元件，所述第三开关元件是第三三极管，所述第三三极管的基极与所述主控芯片的控制输出端连接，所述第三三极管的集电极经所述电容与所述第二三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极接地。
优选地，所述输出恢复电路还包括第六电阻和第七电阻；所述第六电阻连接于所述第三三极管的基极和所述主控芯片的控制输出端之间，所述第七电阻的一端与所述第三三极管的基极连接，另一端接地。
优选地，所述开关控制电路包括一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关元件和第二开关元件，所述第一开关元件是MOS管，所述第二开关元件是第一三极管；所述MOS管的源极与所述电源输入端连接；所述MOS管的栅极与所述第一三极管的集电极连接；所述MOS管的漏极经所述第三电阻与所述电源输出端连接；所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极依次经所述电容和所述第二电阻与所述电源输入端连接；所述第一电阻连接于所述电源输入端和所述MOS管的栅极之间。
优选地，所述反馈电路包括第四电阻和第五电阻；所述第四电阻的一端与所述电源输出端连接，所述第四电阻的另一端连接所述第一三极管的基极，也经由所述第五电阻接地。
优选地，所述主控芯片包括与所述MOS管的栅极连接的检测输入端、控制输出端和用于侦测所述电压输出端所连接的外部设备是否更换的设备侦测模块，所述输出恢复电路包括第三开关元件，所述第三开关元件是第二三极管；所述第二三极管的基极与所述主控芯片的控制输出端连接，所述第二三极管的集电极经所述电容与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地。
本实用新型还提供一种电子设备，其包括USB输出接口或HDMI输出接口，所述USB输出接口或HDMI输出接口包括过流保护电路，所述过流保护电流包括电源输入端、用于连接外部设备的电源输出端、开关控制电路、用于控制开关控制电路的导通与关断的反馈电路、用于根据所述外部设备的状态输出控制信号的主控芯片，以及用于根据所述控制信号控制所述开关控制电路恢复导通的输出恢复电路；所述开关控制电路连接于所述电源输入端和所述电源输出端之间，所述反馈电路连接于所述开关控制电路和所述电源输出端之间，所述主控芯片与所述开关控制电路连接，所述输出恢复电路分别与所述主控芯片和所述开关控制电路连接。
相较于现有技术，在本实用新型的过流保护电路中，通过简单的电阻、电容、开关管等元器件就可以构成本实用新型的开关控制电路、反馈电路和输出恢复电路，且过流保护电路应用于电子设备中时，主控芯片可以采用电子设备中自带的解码芯片或单片机，所以本实用新型的过流保护电路简单、成本较低。另外，本实用新型还可以根据电子设备的输出接口的不同输出要求调整电阻的阻值，从而对过流保护点进行灵活调整，实现对过流保护点的精确控制。
附图说明
图1为本实用新型过流保护电路较佳实施例的原理框图；
图2为本实用新型过流保护电路一实施例的电路结构示意图；
图3为本实用新型过流保护电路另一实施例的电路结构示意图。
本实用新型的目的、功能特点及优点的实现，将结合实施例，并参照附图作进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1，图1为本实用新型过流保护电路较佳实施例的原理框图。本实用新型过流保护电路包括电源输入端10、用于连接外部设备的电源输出端20、开关控制电路30、反馈电路40、用于根据所述外部设备的状态输出控制信号VEN的主控芯片50，以及用于根据所述控制信号VEN控制所述开关控制电路30恢复导通的输出恢复电路60。所述开关控制电路30连接于电源输入端10与电源输出端20之间，反馈电路40连接于开关控制电路30和电源输出端20之间，用于控制开关控制电路30的导通与关断，即电源输入端10是否向电源输出端20输出电压。
主控芯片50包括检测输入端FLAG、控制输出端EN和设备侦测模块(图未示)，检测输入端FLAG用于判断电源输出端20是否输出电压，设备侦测模块用于侦测电源输出端20所连接的外部设备是否更换，控制输出端EN用于在电源输出端20不输出电压，且外部设备已更换时，输出一控制信号VEN给输出恢复电路60。输出恢复电路60分别与主控芯片50的控制输出端EN和开关控制电路30连接，输出恢复电路60在接收上述控制信号VEN后，控制开关控制电路30恢复导通，即电源输入端10向电源输出端20输出电压。
结合图1和图2，其中图2为本实用新型过流保护电路一实施例的电路结构示意图。
本实施例中，开关控制电路30包括电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一开关元件和第二开关元件；所述第一开关元件和第二开关元件分别是第一三极管Q1和第二三极管Q2；在本实施例中第一三极管Q1为PNP型三极管，第二三极管Q2为NPN型三极管。电容C1的电容值可以选用4.7μF。
所述第一三极管Q1的发射极与电源输入端10连接；第一三极管Q1的基极与第二三极管Q2的集电极连接，且第一三极管Q1的基极与主控芯片50的检测输入端FLAG连接；第一三极管Q1的集电极通过第三电阻R3与电源输出端20连接。第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的基极依次通过电容C1和第二电阻R2与电源输入端10连接；第一电阻R1连接于电源输入端10和第一三极管Q1的基极之间。
本实施例中，反馈电路40包括第四电阻R4和第五电阻R5；第四电阻R4的一端连接电源输出端20，第四电阻R4的另一端连接第二三极管Q2的基极，也经由第五电阻R5接地。为了能够对过流保护电路的过流保护点进行精确控制，第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的阻值的精度要高，应选用精度为1%的精密电阻。
本实施例中，输出恢复电路60包括第三开关元件，所述第三开关元件是第三三极管Q3，第三三极管Q3为NPN型三极管；第三三极管Q3的基极与主控芯片50的控制输出端EN连接，第三三极管Q3的集电极经由电容C1连接第二三极管Q2的基极，第三三极管Q3的发射极接地。
具体地，输出恢复电路60还包括第六电阻R6和第七电阻R7；第六电阻R6连接于第三三极管Q3的基极和主控芯片50的控制输出端EN之间，第七电阻R7的一端与第三三极管Q3的基极连接，第七电阻R7的另一端接地。
上述过流保护电路的工作原理具体描述如下：
在电源启动瞬间，电源输入电压Vin从电源输入端10输入，电源输入电压Vin经第二电阻R2给电容C1充电，使第二三极管Q2的基极处于高电平，第二三极管Q2导通，此时第二三极管Q2的集电极接地，因此第一三极管Q1的基极也接地，从而第一三极管Q1导通，电源输入电压Vin经第一三极管Q1和第三电阻R3后以电源输出电压Vout从电源输出端20输出，本实施例中电源输出电压Vout为5V，由于第一三极管Q1的导通压降和第三电阻R3的阻值都很小，可认为电源输出电压Vout近似等于电源输入电压Vin。
当电源输出端20所连接的外部设备出现异常时，例如外部设备出现过流或者短路现象时，第一三极管Q1的内阻引起的导通压降增大，此时，电源输出端20的电压降低，第二三极管Q2的基极电压小于0.6V，第二三极管Q2截止，此时电源输入电压Vin经第一电阻R1加在第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的基极为高电平，使得第一三极管Q1也截止，切断电压输出，实现过流保护电路的过流保护和短路保护。
由于主控芯片50的检测输入端FLAG与第一三极管Q1的基极连接，主控芯片50通过检测其检测输入端FLAG的电平状态，就可以检测外部设备是否出现异常，电源输出端20是否有电源输出电压Vout输出。若主控芯片50检测到检测输入端FLAG为低电平，则说明第一三极管Q1导通，确认此时有电源输出电压Vout输出，外部设备输出正常；若主控芯片50检测到检测输入端FLAG为高电平，则说明第一三极管Q1截止，确认此时没有电源输出电压Vout输出，外部设备出现异常。主控芯片50的检测输入端FLAG为高电平时，即没有电源输出电压Vout时，主控芯片50的设备侦测模块侦测外部设备是否更换，如果已更换，则主控芯片50通过其控制输出端EN输出一控制信号VEN，该控制信号VEN为一100ms的高电平脉冲，控制信号VEN加在第三三极管Q3的基极，使得第三三极管Q3导通，使得电容C1放电之后，电源输入电压Vin重新为电容C1充电，进而使得第二三极管Q2恢复导通，第一三极管Q1恢复导通，电源输出端20恢复电压输出。
参照图3，图3为本实用新型过流保护电路另一实施例的电路结构示意图。本实施例的过流保护电路与前一实施例的过流保护电路大致相同，其区别之处在于：第一开关元件是MOS管，第二开关元件和第三开关元件分别是第一三极管Q121和第二三极管Q122。如图3所示，所述MOS管Q11的源极与电源输入端10连接；MOS管Q11的栅极与第一三极管Q121的集电极连接，且与主控芯片50的检测输入端FLAG连接；MOS管Q11的漏极经第三电阻R3与电源输出端20连接；第一三极管Q121的发射极接地，第一三极管Q121的基极依次经电容C1和第二电阻R2与电源输入端10连接；第一电阻R1连接于电源输入端10和MOS管Q11的栅极之间。
第二三极管Q122的基极经由第六电阻R6与主控芯片50的控制输出端EN连接，第二三极管Q122的集电极经电容C1与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q122的发射极经由第七电阻接地。
本实用新型还提出一种电子设备，其包括USB输出接口或者HDMI输出接口，该USB输出接口或HDMI输出接口包括上述过流保护电路。上述过流保护电路中的主控芯片是电子设备中的单片机或解码芯片。
相较于现有技术，在本实用新型的过流保护电路中，通过简单的电阻、电容、开关管等元器件就可以构成本实用新型的开关控制电路、反馈电路和输出恢复电路，且过流保护电路应用于电子设备中时，主控芯片可以采用电子设备中自带的解码芯片或单片机等，所以本实用新型的过流保护电路结构简单、成本较低。另外，本实用新型还可以根据电子设备的输出接口的不同输出要求调整第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的阻值，从而对过流保护点进行灵活调整，实现对过流保护点的精确控制。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种过流保护电路，其特征在于，所述过流保护电路包括电源输入端、用于连接外部设备的电源输出端、开关控制电路、用于控制开关控制电路的导通与关断的反馈电路、用于根据所述外部设备的状态输出控制信号的主控芯片，以及用于根据所述控制信号控制所述开关控制电路恢复导通的输出恢复电路；所述开关控制电路连接于所述电源输入端和所述电源输出端之间，所述反馈电路连接于所述开关控制电路和所述电源输出端之间，所述主控芯片与所述开关控制电路连接，所述输出恢复电路分别与所述主控芯片和所述开关控制电路连接。
2.如权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述开关控制电路包括电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关元件和第二开关元件；所述第一开关元件和所述第二开关元件分别是第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的发射极与所述电源输入端连接；所述第一三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接；所述第一三极管的集电极经所述第三电阻与所述电源输出端连接；所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极依次经所述电容和所述第二电阻与所述电源输入端连接；所述第一电阻连接于所述电源输入端和所述第一三极管的基极之间。
3.如权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，所述第一三极管为PNP型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管。
4.如权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，所述反馈电路包括第四电阻和第五电阻；所述第四电阻的一端与所述电源输出端连接，所述第四电阻的另一端连接第二三极管的基极，也经由所述第五电阻接地。
5.如权利要求4所述的过流保护电路，其特征在于，所述主控芯片包括与第一三极管的基极连接的检测输入端、控制输出端和用于侦测电压输出端所连接的外部设备是否更换的设备侦测模块，所述输出恢复电路包括第三开关元件，所述第三开关元件是第三三极管，所述第三三极管的基极与所述主控芯片的控制输出端连接，所述第三三极管的集电极经所述电容与所述第二三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极接地。
6.如权利要求5所述的过流保护电路，其特征在于，所述输出恢复电路还包括第六电阻和第七电阻；所述第六电阻连接于所述第三三极管的基极和所述主控芯片的控制输出端之间，所述第七电阻的一端与所述第三三极管的基极连接，另一端接地。
7.如权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述开关控制电路包括一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关元件和第二开关元件，所述第一开关元件是MOS管，所述第二开关元件是第一三极管；所述MOS管的源极与所述电源输入端连接；所述MOS管的栅极与所述第一三极管的集电极连接；所述MOS管的漏极经所述第三电阻与所述电源输出端连接；所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极依次经所述电容和所述第二电阻与所述电源输入端连接；所述第一电阻连接于所述电源输入端和所述MOS管的栅极之间。
8.如权利要求7所述的过流保护电路，其特征在于，所述反馈电路包括第四电阻和第五电阻；所述第四电阻的一端与所述电源输出端连接，所述第四电阻的另一端连接所述第一三极管的基极，也经由所述第五电阻接地。
9.如权利要求8所述的过流保护电路，其特征在于，所述主控芯片包括与所述MOS管的栅极连接的检测输入端、控制输出端和用于侦测所述电压输出端所连接的外部设备是否更换的设备侦测模块，所述输出恢复电路包括第三开关元件，所述第三开关元件是第二三极管；所述第二三极管的基极与所述主控芯片的控制输出端连接，所述第二三极管的集电极经所述电容与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地。
10.一种电子设备，其包括USB输出接口或HDMI输出接口，其特征在于，所述USB输出接口或HDMI输出接口包括如权利要求1至9中任一项所述的过流保护电路。
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