CN206249131U - 电源保护电路及电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电源保护电路及电源装置，该电源保护电路包括电源输出延迟电路、热插拔保护电路、电源输出延迟电路的输入端与电源输入端连接，电源输出延迟电路的输出端与电源输出端连接；电源输出延迟电路，用于在电源输出端有负载接入信号时，将供电电源输出的电源电压进行由小到大调节处理后输出至负载；热插拔保护电路的检测端与电源输出端连接，热插拔保护电路的输出端与电源输出延迟电路的受控端连接；用于在检测到电源输出端反馈负载的热插拔信号时输出控制信号，控制电源输出延迟电路将供电电源输出的电源电压延时预设时间后，再输出至负载。本实用新型解决了直流电源与负载直接连接时，负载产生的瞬间大电流损坏直流电源的问题。

Description

电源保护电路及电源装置

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种电源保护电路及电源装置。

背景技术

在电源给各种负载供电的应用中，由于电源与负载是直接连通，在负载上电瞬间或者负载热插拔时，负载由于滤波电容的存在会产生瞬间大电流，并倒灌至电源，引起电源中的二极管、三极管、MOS管等半导体器件以及保险丝、滤波电容等元器件承受过电流或者过电压而损坏。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种电源保护电路及电源装置，旨在解决直流电源与负载直接连接时，负载产生的瞬间大电流损坏直流电源的问题，提高供电电源的防护能力。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电源保护电路，该电源保护电路包括电源输出延迟电路、热插拔保护电路、用于连接供电电源的电源输入端及用于连接负载的电源输出端；所述电源输出延迟电路的输入端与所述电源输入端连接，所述电源输出延迟电路的输出端与所述电源输出端连接；所述电源输出延迟电路，用于在所述电源输出端有负载接入信号时，将所述供电电源输出的电源电压进行由小到大调节处理后输出至所述负载；

所述热插拔保护电路的检测端经所述电源输出延迟电路与所述电源输出端连接，所述热插拔保护电路的输出端与所述电源输出延迟电路的受控端连接；所述热插拔保护电路，用于在检测到所述电源输出端反馈负载的热插拔信号时，输出控制信号，控制所述电源输出延迟电路将所述供电电源输出的电源电压延时预设时间后，再输出至所述负载。

优选地，所述电源输出延迟电路包括第一电子开关及储能延时电路，所述储能延时电路的输入端、所述第一电子开关的输入端分别与所述电源输入端连接，所述储能延时电路的输出端与所述第一电子开关的受控端连接；所述第一电子开关的输出端与所述电源输出端连接；所述储能延时电路用于在所述供电电源的电源输出端有负载接入时，输出由小到大渐变的电压信号，以控制所述第一电子开关的导通程度。

优选地，所述第一电子开关为P-MOS管，所述P-MOS管的源极为所述第一电子开关的输入端，所述P-MOS管的漏极为所述第一电子开关的输出端，所述P-MOS管的栅极为所述第一电子开关的受控端。

优选地，所述储能延时电路包括电容器、第一电阻及第二电阻，所述电容器的第一端与所述电源输入端、所述第一电阻的第一端及所述第一电子开关的输入端互连，所述电容器的第二端与所述第一电阻的第二端、所述第一电子开关的受控端及所述第二电阻的第二端互连；所述第二电阻的第二端接地。

优选地，所述热插拔保护电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻及第二电子开关，所述第三电阻的第一端为所述热插拔保护电路的检测端，并与所述第四电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第二电子开关的受控端连接；所述第四电阻的第二端与所述第二电子开关的输入端及所述电源输入端连接；所述第二电子开关的输出端经所述第五电阻与所述电源输出延迟电路的受控端连接。

优选地，所述第二电子开关为PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极为所述第二电子开关的受控端，所述PNP型三极管的发射极为所述第二电子开关的输入端，所述PNP型三极管的集电极为所述第二电子开关的输出端。

优选地，所述供电电源保护电路还包括稳压二极管，所述稳压二极管的阳极与所述热插拔保护电路的输出端连接，所述稳压二极管的阴极与所述所述热插拔保护电路的检测端连接。

优选地，所述供电电源保护电路还包括取样积分电路及过流保护电路，所述取样积分电路的检测端与所述负载连接，所述取样积分电路的反馈端与所述过流保护电路的接收端连接；所述过流保护电路的受控端与所述电源输出延迟电路的受控端连接；所述取样积分电路用于在检测到所述负载的电流超过预设的电流保护阈值时，将检测信号反馈至所述过流保护电路，以控制所述电源输出延迟电路停止电源电压输出。

本实用新型还提出一种电源装置，该电源装置包括上述电源保护电路，该电源保护电路包括电源输出延迟电路、热插拔保护电路、用于连接供电电源的电源输入端及用于连接负载的电源输出端；所述电源输出延迟电路的输入端与所述电源输入端连接，所述电源输出延迟电路的输出端与所述电源输出端连接；所述电源输出延迟电路，用于在所述电源输出端有负载接入信号时，将所述供电电源输出的电源电压进行由小到大调节处理后输出至所述负载；所述热插拔保护电路的检测端经所述电源输出延迟电路与所述电源输出端连接，所述热插拔保护电路的输出端与所述电源输出延迟电路的受控端连接；所述热插拔保护电路，用于在检测到所述电源输出端反馈负载的热插拔信号时，输出控制信号，控制所述电源输出延迟电路将所述供电电源输出的电源电压延时预设时间后，再输出至所述负载。

本实用新型电源保护电路通过设置电源输出延迟电路，当电源出端有负载接入时，将供电电源输出的电源电压进行由小到大调节处理后输出至负载同时还设置热插拔保护电路，在检测到电源输出端反馈负载的热插拔信号时，输出控制信号，控制所述电源输出延迟电路将供电电源输出的电源电压延时预设时间后，再输出至所述负载。这样即可避免负载在各种情况下产生的浪涌电流对直流电源的元器件造成冲击受损，本实用新型电源保护电路提高了直流电源的防护能力。

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电源保护电路应用于电源装置中的功能模块示意图；

图2为图1中电源保护电路的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	电源输出延迟电路	R1	第一电阻
20	热插拔保护电路	R2	第二电阻
				30	取样积分电路	R3	第三电阻
40	过流保护电路	R4	第四电阻
				12	第一电子开关	R5	第五电阻
11	储能延时电路	C0	电容器
				21	第二电子开关	D0	稳压二极管
Q1	P-MOS管	Q2	PNP型三极管

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种电源保护电路。

参照图1，在本实用新型一实施例中，该电源保护电路包括电源输出延迟电路10、热插拔保护电路20、用于连接供电电源的电源输入端(未标示)及用于连接负载的电源输出端(未标示)。

其中，所述电源输出延迟电路10的输入端与所述电源输入端连接，所述电源输出延迟电路10的输出端与所述电源输出端连接；所述电源输出延迟电路10用于在所述电源输出端有负载接入信号时，将所述供电电源输出的电源电压进行由小到大调节处理后输出至所述负载。

所述热插拔保护电路20的检测端经所述电源输出延迟电路10与所述电源输出端连接，所述热插拔保护电路20的输出端与所述电源输出延迟电路10的受控端连接；所述热插拔保护电路20用于在检测到所述电源输出端反馈负载的热插拔信号时输出控制信号，以控制所述电源输出延迟电路10将所述供电电源输出的电源电压延时预设时间后，再输出至所述负载。

本实施例中，在供电电源给负载供电时，供电电源与负载接通的瞬间由于负载上的滤波电容将产生很大的充电电流，也即浪涌电流，若供电电源与负载直接连接，该浪涌电流倒灌进供电电源，将致使供电电源中的元器件受到大电流的冲击而损坏。或者负载在带电的工作状态下，进行热插拔而产生尖峰电流，也将导致供电电源中的元器件受到大电流的冲击而损坏。为了避免元器件受到损坏，本实施例通过电源保护电路对电源输出的电压进行延迟，以减小负载尖峰电流也即浪涌电流的产生。

具体地，当电源保护电路的电源输出端有负载接入信号时，此时电源输出延迟电路10相当于一可变电阻，且可变电阻的阻值随负载接入供电电源的时间增大而减小直至为零，使得供电电源输出的电流由小增大直至等于供电电源的最大阈值电流，从而避免负载上的滤波电容由于在与供电电源接入的瞬间时产生很大的充电电流，在可变电阻的电阻降为零时，供电电源为负载提供工作电压，避免影响负载的正常工作。

当热插拔保护电路20检测到所述电源输出端反馈负载的热插拔信号时，输出控制信号，控制所述电源输出延迟电路10将所述供电电源输出的电源电压延时预设时间后，也即控制可变电阻的阻值调节为最大阈值后，再随时间的增大而减小直至为零，使得供电电源输出的电流由小增大直至等于供电电源的最大阈值电流，从而避免负载上的滤波电容产生很大的充电电流，在可变电阻的电阻降为零时，供电电源重新为负载提供工作电压，负载恢复正常工作。

本实用新型电源保护电路通过设置电源输出延迟电路10，当电源出端有负载接入时，将供电电源输出的电源电压进行由小到大调节处理后输出至负载，同时还设置热插拔保护电路20，在检测到电源输出端反馈负载的热插拔信号时，输出控制信号，控制所述电源输出延迟电路10将供电电源输出的电源电压延时预设时间后，再输出至所述负载。这样即可避免负载在各种情况下产生的浪涌电流对直流电源的元器件造成冲击受损，本实用新型电源保护电路提高了直流电源的防护能力。

可以理解的是，由于本实用新型电源保护电路的电路结构简单易于实现，本实用新型还可以避免负载在电机启动或者负载内部突然启停等各种情况下，产生浪涌电流对供电电源造成冲击。

参照图2，在一优选实施例中，所述电源输出延迟电路10包括储能延时电路11及第一电子开关12，所述储能延时电路11的输入端、所述第一电子开关12的输入端分别与所述电源输入端连接，所述储能延时电路11的输出端与所述第一电子开关12的受控端连接；所述第一电子开关12的输出端与所述电源输出端连接；所述储能延时电路11用于在所述供电电源的电源输出端有负载接入时，输出由小到大渐变的电压信号，以控制所述第一电子开关12的导通程度。

本实施例中，储能延时电路11用于控制第一电子开关12的工作状态，第一电子开关12用于实现供电电源与负载的电气连接。

进一步地，所述第一电子开关12优选为P-MOS管Q1，所述P-MOS管Q1的源极为所述第一电子开关12的输入端，所述P-MOS管Q1的漏极为所述第一电子开关12的输出端，所述P-MOS管Q1的栅极为所述第一电子开关12的受控端。

在其他实施例中，第一电子开关12还可以采用其他开关实现，在此不作限制。

进一步地，所述储能延时电路11优选采用电容器C0、第一电阻R1及第二电阻R2，所述电容器C0的第一端与所述电源输入端、所述第一电阻R1的第一端及所述P-MOS管Q1的源极互连，所述电容器C0的第二端与所述第一电阻R1的第二端、所述P-MOS管Q1的栅极及所述第二电阻R2的第一端互连；所述第二电阻R2的第二端接地。

本实施例中，储能延时电路11的时间常数由电容器C0的电容量及电阻R1、R2决定。具体地，根据电容器C0上电压不能突变的特性，当负载接入供电电源时，电容器C0上的电压为零，电容器C0相当于短路，电容器C0两端的电压等于供电电源的电压，此时P-MOS管Q1的栅极的电压最大，且P-MOS管Q1的栅源极间电压为零，P-MOS管Q1截止；随着电容器C0的充电电压上升，电容器C0两端的电压下降，P-MOS管Q1的栅极的电压减小，且P-MOS管Q1的栅源极间电压逐渐由正值转变为负值，P-MOS管Q1逐渐导通，此时输出至负载电流随P-MOS管Q1的导通程度的增大线性上升，当电容器C0充满时，由于电容器C0对直流电的隔离作用，使得电容器C0两端的电压降为零，此时P-MOS管Q1的栅极的电压最低，P-MOS管Q1进入饱和状态，输出至负载的电流等于供电电源输出的电流。

参照图2，在一优选实施例中，所述热插拔保护电路20包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5及第二电子开关21，所述第三电阻R3的第一端为所述热插拔保护电路20的检测端，并与所述第四电阻R4的第一端连接，所述第四电阻R4的第二端与所述第二电子开关21的受控端连接；所述第三电阻R3的第二端与所述第二电子开关21的输入端及所述电源输入端连接；所述第二电子开关21的输出端经所述第五电阻R5与所述电源输出延迟电路10的受控端连接。

进一步地，本实施例中，所述第二电子开关21优选为PNP型三极管Q2，所述PNP型三极管Q2的基极为所述第二电子开关21的受控端，所述PNP型三极管Q2的发射极为所述第二电子开关21的输入端，所述PNP型三极管Q2的集电极为所述第二电子开关21的输出端。

具体地，当供电电源给负载正常供电时，此时由于PNP型三极管Q2的偏置电压为零，PNP型三极管Q2是不导通的，当负载进行热插拔时，产生的浪涌电流使得第三电阻R3与第四电阻R4产生偏置电压而使得PNP型三极管Q2导通，此时PNP型三极管Q2、电阻R1、R2、R3与电容器C0组成放电回路使得供电电源通过第一电阻R1对电容器C0重新充电而使得P-MOS管Q1退出饱和状态重新进入放大状态，这样输出至负载的电流再次随P-MOS管Q1的导通程度的增大而线性上升，直至P-MOS管Q1进入饱和状态，输出至负载的电流再次等于供电电源输出的电流。

可以理解的是，第一电阻R1的阻值是足够大的，负载产生的浪涌电流由于第一电阻R1的阻碍作用，将被第一电阻R1消耗而不至于流入至供电电源中。

参照图2，基于上述实施例，所述供电电源保护电路还进一步包括稳压二极管D0，所述稳压二极管D0的阳极与所述热插拔保护电路20的输出端连接，所述稳压二极管D0的阴极与所述所述热插拔保护电路20的检测端连接。

本实施例中，稳压二极管D0用于避免供电电源的电压异常时，保护MOS管，避免MOS管受损。

参照图1，在一优选实施例中，所述供电电源保护电路还进一步包括取样积分电路30及过流保护电路40，所述取样积分电路30的检测端与所述负载连接，所述取样积分电路30的反馈端与所述过流保护电路40的接收端连接；所述过流保护电路40的受控端与所述电源输出延迟电路10的受控端连接；所述取样积分电路30用于在检测到所述负载的电流超过预设的电流保护阈值时，将检测信号反馈至所述过流保护电路40，以控制所述电源输出延迟电路10停止电源电压输出。

本实施例中，当取样积分电路在检测到负载的电流过大，且该过电流持续至预设时间时，取样积分电路30将检测信号反馈至所述过流保护电路40，过流保护电路40输出相应的控制信号以控制电源输出延迟电路10工作，进而断开供电电源与负载的电气连接，从而停止供电电源对负载的电源输出。

为了更好地说明本实用新型的思想，以下结合图1及图2对本实用新型的具体电路原理进行阐述：

当供电电源上有负载接入时，根据电容器C0上电压不能突变的特性，当负载接入供电电源时，电容器C0上的电压为零，而电容器C0两端的电压等于供电电源的电压，此时即P-MOS管Q1的栅极的电压最大，且P-MOS管Q1的栅源极间电压为零，P-MOS管Q1截止；随着电容器C0的充电电压上升，电容器C0两端的电压下降，P-MOS管Q1的栅极的电压减小，且P-MOS管Q1的栅源极间电压逐渐变负，P-MOS管Q1逐渐导通，此时输出至负载电流随P-MOS管Q1的导通程度的增大而线性上升，当电容器C0充满时，由于电容器C0对直流电的隔离作用，使得电容器C0两端的电压降为零，此时P-MOS管Q1的栅极的电压最低，P-MOS管Q1进入饱和状态，输出至负载的电流等于供电电源输出的电流。

当负载进行热插拔时，产生的浪涌电流使得第三电阻R3与第四电阻R4产生偏置电压而使得PNP型三极管Q2导通，此时PNP型三极管Q2、电阻R1、R2、R3与电容器C0组成放电回路使得电容器C0开始放电，在完全放电后再由供电电源对电容器C0重新充电而使得MOS管退出饱和状态重新进入放大状态，这样输出至负载电流再次随P-MOS管Q1的导通程度的增大而线性上升，直至P-MOS管Q1进入饱和状态，输出至负载的电流再次恢复正常的供电电源输出的电流值。

本实用新型电源保护电路避免了负载在各种情况下产生的浪涌电流对供电电源的元器件造成冲击而受损的问题，提高了供电电源的防护能力。

本实用新型还提出一种电源装置，该电源装置包括如上所述的电源保护电路。该电源保护电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型电器设备中使用了上述电源保护电路，因此，本实用新型电源装置的实施例包括上述电源保护电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

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，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电源保护电路，其特征在于，该电源保护电路包括电源输出延迟电路、热插拔保护电路、用于连接供电电源的电源输入端及用于连接负载的电源输出端；所述电源输出延迟电路的输入端与所述电源输入端连接，所述电源输出延迟电路的输出端与所述电源输出端连接；所述电源输出延迟电路，用于在所述电源输出端有负载接入信号时，将所述供电电源输出的电源电压进行由小到大调节处理后输出至所述负载；

所述热插拔保护电路的检测端经所述电源输出延迟电路与所述电源输出端连接，所述热插拔保护电路的输出端与所述电源输出延迟电路的受控端连接；所述热插拔保护电路，用于在检测到所述电源输出端反馈负载的热插拔信号时，输出控制信号，控制所述电源输出延迟电路将所述供电电源输出的电源电压延时预设时间后，再输出至所述负载。

2.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源输出延迟电路包括第一电子开关及储能延时电路，所述储能延时电路的输入端、所述第一电子开关的输入端分别与所述电源输入端连接，所述储能延时电路的输出端与所述第一电子开关的受控端连接；所述第一电子开关的输出端与所述电源输出端连接；所述储能延时电路用于在所述供电电源的电源输出端有负载接入时，输出由小到大渐变的电压信号，以控制所述第一电子开关的导通程度。

3.如权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述第一电子开关为P-MOS管，所述P-MOS管的源极为所述第一电子开关的输入端，所述P-MOS管的漏极为所述第一电子开关的输出端，所述P-MOS管的栅极为所述第一电子开关的受控端。

4.如权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述储能延时电路包括电容器、第一电阻及第二电阻，所述电容器的第一端与所述电源输入端、所述第一电阻的第一端及所述第一电子开关的输入端互连，所述电容器的第二端与所述第一电阻的第二端、所述第一电子开关的受控端及所述第二电阻的第一端互连；所述第二电阻的第二端接地。

5.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述热插拔保护电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻及第二电子开关，所述第三电阻的第一端为所述热插拔保护电路的检测端，并与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第二电子开关的受控端连接；所述第三电阻的第二端与所述第二电子开关的输入端及所述电源输入端连接；所述第二电子开关的输出端经所述第五电阻与所述电源输出延迟电路的受控端连接。

6.如权利要求5所述的电源保护电路，其特征在于，所述第二电子开关为PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极为所述第二电子开关的受控端，所述PNP型三极管的发射极为所述第二电子开关的输入端，所述PNP型三极管的集电极为所述第二电子开关的输出端。

7.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述供电电源保护电路还包括稳压二极管，所述稳压二极管的阳极与所述热插拔保护电路的输出端连接，所述稳压二极管的阴极与所述所述热插拔保护电路的检测端连接。

8.如权利要求1至7任意一项所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源保护电路还包括取样积分电路及过流保护电路，所述取样积分电路的检测端与所述负载连接，所述取样积分电路的反馈端与所述过流保护电路的接收端连接；所述过流保护电路的受控端与所述电源输出延迟电路的受控端连接；所述取样积分电路用于在检测到所述负载的电流超过预设的电流保护阈值时，将检测信号反馈至所述过流保护电路，以控制所述电源输出延迟电路停止电源电压输出。

9.一种电源装置，其特征在于，该电源装置包括如权利要求1至8任意一项所述的电源保护电路。