CN208707289U - 一种电源保护电路及车载电源保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电源保护电路及车载电源保护装置，电源保护电路包括电源开关模块、开关控制模块和短路检测模块，开关控制模块分别与电源开关模块和短路检测模块电连接，电源开关模块与短路模块电连接，开关控制模块接收控制信号或/和短路检测模块检测的短路信号控制电源开关模块的通断。本实用新型提供一种电源保护电路及车载电源保护装置，以实现电源的自动控制及短路保护功能。

Description

一种电源保护电路及车载电源保护装置

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，具体而言，涉及一种电源保护电路及车载电源保护装置。

背景技术

随着新能源及智能驾驶技术的发展，汽车中控***接入的设备越来越多，对***安全稳定性愈加严格，汽车厂针对车机电气性能安全性方面提出了更高的要求。对车机输出电源的保护主要采用安装保险丝进行电路安全保护，采用保险丝方式存在维修麻烦的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电源保护电路及车载电源保护装置，以实现电源的自动控制及短路保护功能。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种电源保护电路，电源保护电路包括电源开关模块、开关控制模块和短路检测模块，所述开关控制模块分别与所述电源开关模块和所述短路检测模块电连接，所述电源开关模块与所述短路模块电连接，所述开关控制模块接收控制信号和/或短路信号，以控制所述电源开关模块的通断，所述短路信号为所述短路检测模块输出的信号。

可选地，所述开关控制模块同时接收到所述控制信号和所述短路信号时，所述开关控制模块响应所述短路信号并屏蔽所述控制信号。

可选地，所述电源开关模块包括MOS管，所述MOS管的栅极与所述开关控制模块的输出端电连接，所述MOS管的源极和漏极其中一端作为所述电源开关模块的输入端，所述MOS管的源极和漏极另一端作为所述电源开关模块的输出端。

可选地，所述MOS管包括第一PMOS管，所述电源开关模块还包括第一电阻和第二电阻，所述第一PMOS管的源极与所述第一电阻的一端电连接并作为所述电源开关模块的输入端，所述第一PMOS管的漏极作为所述电源开关模块的输出端，所述第一PMOS管的栅极分别与所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的一端电连接，所述第二电阻的另一端与所述开关控制模块电连接。

可选地，所述电源开关模块还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第一PMOS管的源极电连接，所述第一电容的另一端与地电连接。

可选地，所述开关控制模块包括第三电阻和第一NPN型三极管，所述三电阻的一端作为所述开关控制模块的输入端，所述第三电阻的另一端与所述第一NPN型三极管的基极电连接，所述第一NPN型三极管的发射极与地电连接，所述第一NPN型三极管的集电极作为所述开关控制模块的输出端与所述第二电阻的另一端电连接。

可选地，所述开关控制模块还包括第四电阻，所述第四电阻一端与所述第一NPN型三极管的基极电连接，所述第四电阻另一端与地电连接。

可选地，所述短路检测模块包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第一NPN型三极管的基极电连接，所述第一二极管负极与所述第一PMOS管的漏极电连接。

可选地，所述电源保护电路还包括第一开关和第二二极管，所述第二二极管的正极与所述第一PMOS管的漏极电连接，所述第二二极管的负极与所述第一开关的一端电连接，所述第一开关的另一端与所述第一二极管的负极电连接。

本实用新型还提供一种车载电源保护装置，车载电源保护装置包括电源保护电路。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的一种电源保护电路及车载电源保护装置能够自动控制电源及具有短路保护功能。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

图1示出了本实用新型所提供的一种保护电路的结构示意图；

图2示出了本实用新型所提供的一种电源开关模块的电路图；

图3示出了本实用新型所提供的一种开关控制模块的电路图；

图4示出了本实用新型所提供的一种电源保护电路的电路图；

图5示出了本实用新型所提供的另一种电源保护电路的电路图。

主要符号说明：

100-电源保护电路；110-电源开关模块；120-开关控制模块；130-短路检测模块；

R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；Q1-第一PMOS管；Q2-第一NPN型三极管；D1-第一二极管；D2-第二二极管；F1-第一开关；

VCC-电源；Vin-控制信号；Vout-电压；GND-地。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

请参考图1，本实用新型提供一种受控制信号控制的电源保护电路100的实施例。本实用新型的电源保护电路100包括电源开关模块110、开关控制模块120和短路检测模块130，电源开关模块110输入端与电源VCC电连接，开关控制模块120分别与电源开关模块110和短路检测模块130电连接，电源开关模块110与短路检测模块130电连接，所述开关控制模块120接收控制信号和/或短路信号，以控制所述电源开关模块110的通断，所述短路信号为所述短路检测模块130输出的信号。

下面，对于该开关控制模块120接收控制信号和/或短路信号，以对电源开关模块110进行通断控制的三种场景进行说明。

场景一

开关控制模块120接收控制信号,以控制所述电源开关模块110的通断。在本场景中，电源开关模块110输入端与电源电连接，电源开关模块主要作用是保护电源输出电路的安全，采用控制电源输出的通断来保护电源输出。开关控制模块120正常工作下接收控制信号，并响应控制信号的控制去控制电源开关模块110的通断，如控制信号为低电平时，开关控制模块120控制电源开关模块110断开，具体如何根据控制信号去控制，这里不作限定。

场景二

开关控制模块120接收短路信号,以控制所述电源开关模块110的通断。在本场景中，电源开关模块110输入端与电源电连接，电源开关模块110主要作用是保护电源输出电路的安全。在异常情况下，开关控制模块120响应短路信号的控制，以控制电源开关模块110的通断，也即是开关控制模块120接收到短路检测模块130的短路信号时，此时，开关控制模块120响应短路信号，控制电源开关模块110断开，以此方式保护电源输出短路情况。短路检测模块130与电源开关模块110的输出端连接，也即是和负载端连接，出现短路情况时，短路检测模块130第一时间检测到短路信号，并将短路信号反馈给开关控制模块120，从而第一时间控制电源开关模块110断开，起到了短路保护的作用。

场景三

开关控制模块120同时接收控制信号和短路信号,以控制所述电源开关模块110的通断。在本实施例中，电源开关模块110输入端与电源电连接，电源开关模块110主要作用是保护电源输出电路的安全，采用控制电源输出的通断来保护电源输出。开关控制模块120正常工作下接受控制信号，并响应控制信号的控制去控制电源开关模块110的通断，在异常情况下，也即是开关控制模块120接收到短路检测模块的短路信号时，此时不管是否接收到控制信号，开关控制模块120响应短路信号，控制电源开关模块110断开，以此方式保护电源输出短路情况。短路检测模块130与电源开关模块110的输出端连接，也即是和负载端连接，出现短路情况时，短路检测模块130第一时间检测到短路信号，并将短路信号反馈给开关控制模块120，从而第一时间控制电源开关模块110断开，起到了短路保护的作用。

本实用新型提供一种短路时开关控制模块120控制实现电源保护电路100的实施例，具体地，开关控制模块120同时接收到控制信号Vin和短路信号时，开关控制模块120响应短路信号并屏蔽控制信号Vin。在本实施例中，在电源正常输出过程中，负载发生了短路，开关控制模块120同时检测到控制信号和短路信号时，此时，开关电路会屏蔽掉控制信号，响应短路信号，控制电源开关模块110断开，保护电路用电安全。开关控制模块120屏蔽控制信号的方式有很多，如采用多路输入，开关电路检测到短路信号时，不接收控制信号，或是短路信号电路和控制信号电路互相连通，短路信号能够直接将控制信号拉高或拉低。

本实用新型提供一种采用MOS管的电源开关模块110实施例，具体地，电源开关模块110包括MOS管，MOS管的栅极与开关控制模块120的输出端电连接，MOS管的源极和漏极其中一端作为电源开关模块110的输入端，连接至电源VCC，MOS管的源极和漏极另一端作为电源开关模块110的输出端输出电压Vout。

本实施例中，电源开关模块110使用MOS管来实现电路的通断，MOS管的源极和漏极作为输入端和输出端，在MOS管的栅极施加一个电压便可控制MOS管的通断，此处应该想到，使用三极管也能同样实现本通断功能，MOS管相对三极管更适合用于通断的控制，因MOS管主要用于电压控制，能够使用在MOS管用于高频高速电路，大电流情况，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的电路中且MOS管成本也较低。

本实用新型提供一种采用PMOS管的电源开关模块110实施例，请参照图2所示，具体地，电源开关模块110包括第一PMOS管Q1、第一电阻R1和第二电阻R2，第一PMOS管Q1的源极与第一电阻R1的一端电连接并作为电源开关模块110的输入端，连接至电源VCC，第一PMOS管Q1的漏极作为电源开关模块110的输出端输出电压Vout，第一PMOS管Q1的栅极分别与第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的一端电连接，第二电阻R2的另一端与开关控制模块120电连接。

本实施例中，开关控制模块120接收控制信号并输出低电平至第二电阻R2的一端，由于电源开关模块110的输入端与电源VCC电连接，第一电阻R1和第二电阻R2的分压，第一PMOS管Q1的栅极电压被拉低，因此第一PMOS管Q1导通，电源电路正常输出电压；开关控制模块120未接收控制信号呈现高阻态并输出至第二电阻R2的一端，此时由于第二电阻R2相当于下接了一个大电阻，使得第一PMOS管Q1的栅极电压约等于电源电压，第一PMOS管Q1不导通，电源电路无输出电压，从而实现控制电源电路输出。开关控制模块120接收短路信号时呈现高阻态并输出至第二电阻R2的一端，开关控制模块120控制第一PMOS管Q1不导通，电源电路无输出电压，从而实现控制电源电路输出。且使用MOS管成本也较低。

基于以上采用PMOS管的电源开关模块110实施例的基础上，本实用新型进一步提供一种采用PMOS管的电源开关模块110实施例，具体地，参照图4所示，电源开关模块110还包括第一电容C1，第一电容C1的一端与第一PMOS管Q1的源极电连接，第一电容C1的另一端与地GND电连接。在本实施例中，第一电容C1用于滤掉电路中干扰信号，具体地，第一电容C1和第一电阻R1组成滤波电路，在直流电路中，滤掉交流成分是十分重要的，防止干扰信号对后端负载产生危害，另外第一电容C1还起到稳定第一PMOS管Q1工作点的作用。使用三极管能进一步降低硬件成本。

本实用新型还提供一种开关控制模块110的实施例，请参照图3所示，具体地，开关控制模块120包括第三电阻R3和第一NPN型三极管Q2，第三电阻R3的一端作为开关控制模块120的输入端Vin，第三电阻R3的另一端与第一NPN型三极管Q2的基极电连接，第一NPN型三极管Q2的发射极与地GND电连接，第一NPN型三极管Q2的集电极作为开关控制模块120的输出端与第二电阻R2的另一端电连接。

在本实施例中，开关控制模块120通过其输入端Vin接收控制信号或/和短路信号输出，使用第一NPN型三极管Q2实现控制和输出，第一NPN型三极管Q2的基极串联电阻后作为输入端Vin接收控制信号，通过控制信号控制第一NPN型三极管Q2的导通和不导通，第三电阻R3的作用不但可以保护第一NPN型三极管Q2，防止输入的控制信号电流过大导致损坏第一NPN型三极管Q2，另一方面第三电阻R3将输入的控制信号和短路信号隔离开，短路信号相当于地信号，此处短路信号能够将第一NPN型三极管Q2的基极拉低，控制第一NPN型三极管Q2处于不导通状态，进而使得电源开关模块110断开电源电路输出，从而保护电路安全。

在以上开关控制模块120的实施例基础上，本实用新型进一步提供一种开关控制模块120的实施例，请参照图3所示，具体地，开关控制模块120还包括第四电阻R4，第四电阻R4一端与第一NPN型三极管Q2的基极电连接，第四电阻R4另一端与地GND电连接。在本实施例中，控制信号通过第三电阻R3和第四电阻R4分压提供给第一NPN型三极管Q2的基极控制信号，提供更稳定的三极管的基极电压，第四电阻R4与地连接，同时能够加强输入端的抗干扰能力。这里需要说明的是，使用MOS管也能实现三极管的作用，此处使用三极管的好处在于控制信号一般呈现低电压，适合使用三极管，采用三极管控制能够降低成本。

本实用新型提供一种电源保护电路100的实施例，请参照图4所示，具体地，该电源保护电路100包括短路检测模块130，短路检测模块130包括第一二极管D1，第一二极管D1的正极与第一NPN型三极管Q2的基极电连接，第一二极管D1负极与第一PMOS管Q1的漏极电连接。在本实施例中，短路检测模块130包括一个第一二极管D1，当电路正常工作时，由于电路输出端呈现高电压，也即使第一二极管D1的负极为高电压，正极为低电压，第一二极管D1不导通，因此无短路信号产生；当负载发生短路时，第一二极管D1的负极接地，正极为高电平，因此第一二极管D1导通，第一二极管D1相当于接地，反应到开关控制模块120的第一NPN型三极管Q2的基极信号为地信号，因此第一NPN型三极管Q2不导通，从而控制电源开关模块110断开，起到了短路保护的作用。

本实用新型提供一种短路检测模块130的实施例，请参照图5所示，本实用新型的电源保护电路100包括电源开关模块110、开关控制模块120和短路检测模块130，开关控制模块120分别与电源开关模块110和短路检测模块130电连接，电源开关模块110与短路检测模块130电连接，开关控制模块120接收控制信号Vin或/和短路检测模块130检测的短路信号控制电源开关模块110的通断。电源开关模块110包括第一PMOS管Q1、第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2，第一PMOS管Q1的源极与第一电阻R1的一端电连接并作为电源开关模块110的输入端，连接至电源VCC，第一PMOS管Q1的漏极作为电源开关模块110的输出端，第一PMOS管Q1的栅极分别与第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的一端电连接，第二电阻R2的另一端与开关控制模块120电连接，第一电容C1的一端与第一PMOS管Q1的源极电连接，第一电容C1的另一端与地GND电连接；开关控制模块120包括第三电阻R3、第四电阻R4和第一NPN型三极管Q2，第三电阻R3的一端作为开关控制模块120的输入端，第三电阻R3的另一端与第一NPN型三极管Q2的基极电连接，第一NPN型三极管Q2的发射极与地GND电连接，第一NPN型三极管Q2的集电极作为开关控制模块120的输出端与第二电阻R2的另一端电连接，第四电阻R4一端与第一NPN型三极管Q2的基极电连接，第四电阻R4另一端与地GND电连接；短路检测模块130包括第一二极管D1，第一二极管D1的正极与第一NPN型三极管Q2的基极电连接，第一二极管D1的负极极连接至电源输出端Vout；电源保护电路100还包括第一开关F1和第二二极管D2，第二二极管D2的正极与第一PMOS管Q1的漏极电连接，第二二极管D2的负极与第一开关F1的一端电连接，第一开关F1的另一端与第一二极管D1的负极和电源输出端Vout均电连接。

在本实施例中，控制信号和短路信号分别输入第一NPN型三极管Q2的基极，当负载短路时，第一二极管D1导通，第一NPN型三极管Q2的基极被拉为地，因此第一NPN型三极管Q2处于不导通状态，输出高态，第一PMOS管Q1的栅极电压接近电源电压，使得第一PMOS管Q1处于不导通，因此电路输出相当于断开，起到了保护短路的作用；当正常工作情况下，短路信号对第一NPN型三极管Q2的基极不产生作用，第一NPN型三级管Q2的基极接收控制信号控制第一NPN型三极管Q2导通或不导通，当导通状态，由于第一PMOS管Q1上的串联电阻分压，使得第一PMOS管Q1的栅极电压被拉低，因此第一PMOS管Q1导通，正常输出电压；当控制信号控制第一NPN型三极管Q2不导通时，相当于短路信号作用，第一PMOS管Q1的栅极电压相当电源电压，第一PMOS管Q1不导通，因此电源电路无输出电压。本实施方式在第一PMOS管Q1的输出端串联第二二极管D2和第一开关F1，一方面防止短路时候电流过大对电源保护电路的损坏，另一方面，通过第一开关F1可实现电源电路输出的硬关闭，起到双重保护的作用。使用第一PMOS管Q1和第一NPN型三级管Q2实现自动控制电源输出和短路保护。采用MOS管和三极管实现控制电路进一步降低了成本。

本实用新型的实施例还提供一种电源保护装置，电源保护装置包括电源保护电路100、防水电路和处理器，电源输出端经过与电源保护电路100电连接后与防水电路电连接，当发生水泄露下，防水电路输入信号给处理器，处理器根据输入的信号输出控制信号给电源电路保护装置，从而控制电源电路的输出。

综上，本实用新型提供的电源保护电路及车载电源保护装置，电源保护电路包括电源开关模块、开关控制模块和短路检测模块，开关控制模块分别与电源开关模块和短路检测模块电连接，电源开关模块与短路模块电连接，开关控制模块接收控制信号或/和短路检测模块检测的短路信号控制电源开关模块的通断。本实用新型提供一种电源保护电路及车载电源保护装置，实现了电源的自动控制及短路保护功能，同时降低了成本。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源保护电路，其特征在于，包括电源开关模块、开关控制模块和短路检测模块，所述开关控制模块分别与所述电源开关模块和所述短路检测模块电连接，所述电源开关模块与所述短路检测模块电连接；

所述开关控制模块接收控制信号和/或短路信号，以控制所述电源开关模块的通断，所述短路信号为所述短路检测模块输出的信号。

2.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述开关控制模块同时接收到所述控制信号和所述短路信号时，所述开关控制模块响应所述短路信号并屏蔽所述控制信号。

3.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源开关模块包括MOS管，所述MOS管的栅极与所述开关控制模块的输出端电连接，所述MOS管的源极和漏极其中一端作为所述电源开关模块的输入端，所述MOS管的源极和漏极另一端作为所述电源开关模块的输出端。

4.如权利要求3所述的电源保护电路，其特征在于，所述MOS管包括第一PMOS管，所述电源开关模块还包括第一电阻和第二电阻，所述第一PMOS管的源极与所述第一电阻的一端电连接并作为所述电源开关模块的输入端，所述第一PMOS管的漏极作为所述电源开关模块的输出端，所述第一PMOS管的栅极分别与所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的一端电连接，所述第二电阻的另一端与所述开关控制模块电连接。

5.如权利要求4所述的电源保护电路，其特征在于，所述电源开关模块还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第一PMOS管的源极电连接，所述第一电容的另一端接地。

6.如权利要求5所述的电源保护电路，其特征在于，所述开关控制模块包括第三电阻和第一NPN型三极管，所述第三电阻的一端作为所述开关控制模块的输入端，所述第三电阻的另一端与所述第一NPN型三极管的基极电连接，所述第一NPN型三极管的发射极接地，所述第一NPN型三极管的集电极作为所述开关控制模块的输出端与所述第二电阻的另一端电连接。

7.如权利要求6所述的电源保护电路，其特征在于，所述开关控制模块还包括第四电阻，所述第四电阻一端与所述第一NPN型三极管的基极电连接，所述第四电阻另一端接地。

8.如权利要求7所述的电源保护电路，其特征在于，所述短路检测模块包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第一NPN型三极管的基极电连接，所述第一二极管负极与所述第一PMOS管的漏极电连接。

9.如权利要求8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第一开关和第二二极管，所述第二二极管的正极与所述第一PMOS管的漏极电连接，所述第二二极管的负极与所述第一开关的一端电连接，所述第一开关的另一端与所述第一二极管的负极电连接。

10.一种车载电源保护装置，其特征在于，所述车载电源保护装置包括如权利要求1-9任意一项所述的电源保护电路。