CN207691425U - 一种直流供电的保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流供电的保护电路，包括接口、反插保护模块、开关模块和过压保护模块。反插保护模块在接口与适配器接反时断开，在接口与适配器正常连接时导通；从而实现防插反，提高负载的安全。过压保护模块在接口输入的直流电电压高于预设值时，将开关模块断开，从而实现过压保护，成本低。

Description

一种直流供电的保护电路

技术领域

本实用新型涉及电路保护领域，具体涉及一种直流供电的保护电路。

背景技术

对于需要大电流供电输入的高功耗主板，目前业内主要通过DC插座的结构防呆去避免插头插反，电路保护部分缺失。现有产品依靠DC插座结构防呆，不同厂家的模具精度差和磨损因素，造成批次性物料无法防呆。过压保护最接近的方案是使用LM393等型号的比较器电路，然而使用LM393比较器可以单独实现过压保护，但本身有被电源插反烧毁的危险。浪涌保护最相近的方案是使用分立器件，如高电压规格的TVS，然而高规格TVS价格昂贵，大批量使用成本上升，降低产品的竞争力。

因此，现有技术有待改进和提高。

实用新型内容

本申请提供一种直流供电的保护电路，可防插反并提供过压保护，成本低。

根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供一种直流供电的保护电路，包括：

接口，用于与外部的适配器连接，接收适配器输出的直流电；

反插保护模块，用于在接口与适配器接反时断开，在接口与适配器正常连接时导通；

开关模块；

过压保护模块，用于在接口输入的直流电电压高于预设值时，将开关模块断开；

所述过压保护模块的输出端连接开关模块的控制端；

所述接口通过反插保护模块连接开关模块的一端，所述开关模块的另一端连接负载；或者，所述接口通过开关模块连接反插保护模块的输入端，所述反插保护模块的输出端连接负载。

所述的直流供电的保护电路，其中，还包括用于提供浪涌保护和降低瞬间电流冲击的缓冲模块，所述缓冲模块的输入端连接反插保护模块的输出端，所述缓冲模块的输出端连接开关模块的控制端。

所述的直流供电的保护电路，其中，所述反插保护模块包括第一PMOS管；所述第一PMOS管的漏极为反插保护模块的输入端，连接所述接口；所述第一PMOS管的源极为反插保护模块的输出端，连接开关模块的一端；所述第一PMOS管的栅极接地。

所述的直流供电的保护电路，其中，所述过压保护模块包括可控精密稳压源、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端为过压保护模块的输入端，连接反插保护模块的输出端；所述第一电阻的另一端连接可控精密稳压源的输入端，并通过第二电阻接地；所述可控精密稳压源的输出端为过压保护模块的输出端，连接开关模块的控制端。

所述的直流供电的保护电路，其中，所述缓冲模块包括第一电容、第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的一端为缓冲模块的输入端，连接反插保护模块的输出端；所述第三电阻的另一端连接第四电阻的一端、第一电容的一端和开关模块的控制端；所述第四电阻的另一端和第一电容的另一端均接地。

所述的直流供电的保护电路，其中，所述开关模块包括第一晶体管、第二晶体管和第五电阻；所述第一晶体管的第一极为开关模块的一端，连接反插保护模块的输出端；所述第一晶体管的第二极为开关模块的另一端，连接负载；所述第一晶体管的控制极通过第五电阻连接第二晶体管的第二极；所述第二晶体管的控制极为开关模块的控制端，连接过压保护模块的输出端和第一电容的一端；所述第二晶体管的第一极接地。

所述的直流供电的保护电路，其中，所述缓冲模块还包括第二电容和第六电阻；所述第二电容的一端连接第三电阻的一端和第六电阻的一端；所述第二电容的另一端连接第一晶体管的控制极和第六电阻的另一端。

所述的直流供电的保护电路，其中，所述第一晶体管为第二PMOS管，所述第二PMOS管的源极为第一晶体管的第一极，所述第二PMOS管的漏极为第一晶体管的第二极，所述第二PMOS管的栅极为第一晶体管的控制极。

所述的直流供电的保护电路，其中，所述第二晶体管为NMOS管，所述NMOS管的源极为第二晶体管的第一极，所述NMOS管的栅极为第二晶体管的控制极，所述NMOS管的漏极为第二晶体管的第二极。

所述的直流供电的保护电路，其中，所述可控精密稳压源的型号为TL431。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种直流供电的保护电路，包括接口、反插保护模块、开关模块和过压保护模块。反插保护模块在接口与适配器接反时断开，在接口与适配器正常连接时导通；从而实现防插反，提高负载的安全。过压保护模块在接口输入的直流电电压高于预设值时，将开关模块断开，从而实现过压保护，成本低。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例提供的直流供电的保护电路的结构框图；

图2为本实用新型一种实施例提供的直流供电的保护电路的电路图。

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。

本实用新型提供一种直流供电的保护电路，请参阅图1，所述保护电路包括：接口10、反插保护模块20、过压保护模块30、缓冲模块40、开关模块50和滤波模块60。所述保护电路至少有两种连接方式，一种为接口10通过反插保护模块20连接开关模块50的一端，所述开关模块50的另一端连接负载，如图1所示。另一种为接口10通过开关模块50连接反插保护模块20的输入端，所述反插保护模块20的输出端连接负载。所述过压保护模块30的输出端和缓冲模块40的输出端连接开关模块50的控制端。

所述接口10，用于与外部的适配器连接，接收适配器输出的直流电。

所述反插保护模块20，用于在接口10与适配器接反(反插)时断开，在接口与适配器正常连接时导通。现有的DC适配器由于没有防呆设计或者制造粗糙时，用户容易将DC适配器插头插反,正负极颠倒造成主板后端器件损坏。本实用新型通过反插保护模块20在适配器插反时断开电路，对主板(负载)进行保护。

所述开关模块50，用于在过压保护模块30、缓冲模块40的控制下导通或关断电路。

所述过压保护模块30，用于在接口输入的直流电电压高于预设值时，将开关模块50断开；从而实现过压保护。

所述缓冲模块40，用于提供浪涌保护和降低瞬间电流冲击。

所述滤波模块60，用于对保护电路输出的直流电进行滤波。

请参阅图2，所述接口10连接正常时，从外部DC适配器获取直流电+V_{DC_IN}。所述反插保护模块20包括第一PMOS管Q1和第七电阻R7；所述第一PMOS管Q1的漏极为反插保护模块20的输入端，连接所述接口10；所述第一PMOS管Q1的源极为反插保护模块20的输出端，连接开关模块50的一端；所述第一PMOS管Q1的栅极通过第七电阻R7接地。外部DC适配器正常***接口10时,第一PMOS管Q1的栅极(G极)为低电平，第一PMOS管Q1的源极(S极)由第一PMOS管Q1的寄生二极管产生+V_{DC_IN}-0.6V电压，G极S极之间的电压V_GS大于第一PMOS管Q1的阀值开启电压，第一PMOS管Q1完全开启给主板供电。DC适配器错误反插时，G极电压和S极电压都为+V_{DC_IN}，V_GS＝0V,小于第一PMOS管Q1阀值开启电压，第一PMOS管Q1关断，同时其寄生二极管反向不导通将整个回路隔离。本实施例只需设置一个PMOS管即可自动进行插反识别并断开电路，结构简单成本低。

所述过压保护模块30包括可控精密稳压源U1、第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻R1的一端为过压保护模块30的输入端，连接第一PMOS管Q1的源极；所述第一电阻R1的另一端连接可控精密稳压源U1的输入端1，并通过第二电阻R2接地；所述可控精密稳压源U1的输出端2为过压保护模块30的输出端，连接开关模块50的控制端。本实施例中，只需设置第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，即可利用可控精密稳压源U1的单输入比较特性，进行过压保护。所述可控精密稳压源U1的型号为TL431。

计算需要的过压值如下：

+V_{DC_IN}*R2/(R1+R2)小于2.5V时，可控精密稳压源U1的输出端2电平(VOUT电平)为+V_{DC_IN}*R4/(R3+R4)，从而控制开关模块50导通，主板正常供电。

+V_{DC_IN}*R2/(R1+R2)大于2.5V时，可控精密稳压源U1的输出端2电平(VOUT电平)＝0.74V，从而控制开关模块50关断，保护电路的输出电压+VDC＝0V，从而实现了过压保护。

所述开关模块50包括第一晶体管Q2、第二晶体管Q3和第五电阻R5；所述第一晶体管Q2的第一极为开关模块50的一端，连接第一PMOS管的源极；所述第一晶体管Q2的第二极为开关模块50的另一端，通过滤波模块60连接负载；所述第一晶体管Q2的控制极通过第五电阻R5连接第二晶体管Q3的第二极；所述第二晶体管Q3的控制极为开关模块50的控制端，连接可控精密稳压源U1的输出端2；所述第二晶体管Q3的第一极接地。

所述缓冲模块40包括第一电容C1、第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4和第六电阻R6；所述第三电阻R3的一端为缓冲模块40的输入端，连接第一PMOS管的源极、第二电容C2的一端和第六电阻R6的一端；所述第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端、第一电容C1的一端和第二开关管Q3的控制极；所述第四电阻R4的另一端和第一电容C1的另一端均接地。所述第二电容C2的另一端连接第一晶体管Q2的控制极和第六电阻R6的另一端。

本实施例中，所述第一晶体管Q2为第二PMOS管，所述第二PMOS管的源极为第一晶体管Q2的第一极，所述第二PMOS管的漏极为第一晶体管Q2的第二极，所述第二PMOS管的栅极为第一晶体管Q2的控制极。所述第二晶体管Q3为NMOS管，所述NMOS管的源极为第二晶体管Q3的第一极，所述NMOS管的栅极为第二晶体管Q3的控制极，所述NMOS管的漏极为第二晶体管Q3的第二极。

当接口10***DC适配器时，第三电阻R3与第一电容C1形成RC延时，去控制第二晶体管Q3的开启，+VDC缓慢上升，可以降低外部进入的微秒和毫秒级的浪涌电压值和电流值。第二电容C2能够吸收一部分第一晶体管Q2的G极和S极寄生电容引起的高频电流震荡，对第一晶体管Q2起保护作用。第六电阻R6、第三电阻R3和第四电阻R4形成对地通路，防止第一晶体管Q2的G极悬空电荷累积容易受ESD击穿。

所述滤波模块60包括至少一个电容，滤波模块60的一端与第一晶体管Q2的第二极连接，滤波模块60的另一端接地。

所述接口10与反插保护模块20之间还设置有用于滤波的至少一个电容；反插保护模块20的输出端与开关模块50的一端之间同样设置有用于滤波的至少一个电容。

所述接口10与反插保护模块20之间还串联有保险丝F，以提供过流保护。

综上所述，本实用新型提供的保护电路可避免因用户错误操作而造成的产品损坏，采用防插反、过压保护、浪涌保护和降低瞬间电流冲击等多重保护以提高安全性。该电路使用合理的电路逻辑和常用元器件，可适用于所有使用DC适配器的产品，适用范围广，也极大的降低了成本。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种直流供电的保护电路，其特征在于，包括：

接口，用于与外部的适配器连接，接收适配器输出的直流电；

反插保护模块，用于在接口与适配器接反时断开，在接口与适配器正常连接时导通；

开关模块；

过压保护模块，用于在接口输入的直流电电压高于预设值时，将开关模块断开；

所述过压保护模块的输出端连接开关模块的控制端；

所述接口通过反插保护模块连接开关模块的一端，所述开关模块的另一端连接负载；或者，所述接口通过开关模块连接反插保护模块的输入端，所述反插保护模块的输出端连接负载。

2.如权利要求1所述的直流供电的保护电路，其特征在于，还包括用于提供浪涌保护和降低瞬间电流冲击的缓冲模块，所述缓冲模块的输入端连接反插保护模块的输出端，所述缓冲模块的输出端连接开关模块的控制端。

3.如权利要求1所述的直流供电的保护电路，其特征在于，所述反插保护模块包括第一PMOS管；所述第一PMOS管的漏极为反插保护模块的输入端，连接所述接口；所述第一PMOS管的源极为反插保护模块的输出端，连接开关模块的一端；所述第一PMOS管的栅极接地。

4.如权利要求1所述的直流供电的保护电路，其特征在于，所述过压保护模块包括可控精密稳压源、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端为过压保护模块的输入端，连接反插保护模块的输出端；所述第一电阻的另一端连接可控精密稳压源的输入端，并通过第二电阻接地；所述可控精密稳压源的输出端为过压保护模块的输出端，连接开关模块的控制端。

5.如权利要求2所述的直流供电的保护电路，其特征在于，所述缓冲模块包括第一电容、第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的一端为缓冲模块的输入端，连接反插保护模块的输出端；所述第三电阻的另一端连接第四电阻的一端、第一电容的一端和开关模块的控制端；所述第四电阻的另一端和第一电容的另一端均接地。

6.如权利要求5所述的直流供电的保护电路，其特征在于，所述开关模块包括第一晶体管、第二晶体管和第五电阻；所述第一晶体管的源极为开关模块的一端，连接反插保护模块的输出端；所述第一晶体管的漏极为开关模块的另一端，连接负载；所述第一晶体管的栅极通过第五电阻连接第二晶体管的漏极；所述第二晶体管的栅极为开关模块的控制端，连接过压保护模块的输出端和第一电容的一端；所述第二晶体管的源极接地。

7.如权利要求6所述的直流供电的保护电路，其特征在于，所述缓冲模块还包括第二电容和第六电阻；所述第二电容的一端连接第三电阻的一端和第六电阻的一端；所述第二电容的另一端连接第一晶体管的控制极和第六电阻的另一端。

8.如权利要求6所述的直流供电的保护电路，其特征在于，所述第一晶体管为第二PMOS管。

9.如权利要求6所述的直流供电的保护电路，其特征在于，所述第二晶体管为NMOS管。

10.如权利要求4所述的直流供电的保护电路，其特征在于，所述可控精密稳压源的型号为TL431。