CN212137267U - 过压保护电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种过压保护电路和电子设备，所述电路包括：过压保护控制器，用于根据输入电压及参考电压的比较结果，输出控制信号；开关组件，独立于所述过压保护控制器，且与所述过压保护控制器连接，用于在所述控制信号的控制下导通并输出电压，或者，在所述控制信号的控制下断开停止电压输出。

Description

过压保护电路和电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种过压保护电路和电子设备。

背景技术

为了满足手机终端的充电需求，手机终端上配置了通用的充电接口，不同的充电设备采用统一相似的接口，比如安卓手机采用统一的微型通用串行总线(Micro USB，MicroUniversal Serial Bus)或类型C(Type C)的USB接口。

同时，充电环境变得非常复杂，例如，常用的充电器有车充、太阳能充电器和墙充等，手机终端被设计成可以使用不同的充电器进行充电。而不同的充电器可能具有不同的输出电压，手机终端会因为输入过高的电压造成电源管理单元(PMU，Power ManagementUnit)或者充电集成电路芯片(IC，Integrated Circuit Chip)等的损伤。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种过压保护电路和电子设备。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种过压保护电路，包括：

过压保护控制器，用于根据输入电压及参考电压的比较结果，输出控制信号；

开关组件，独立于所述过压保护控制器，且与所述过压保护控制器连接，用于在所述控制信号的控制下导通并输出电压，或者，在所述控制信号的控制下断开停止电压输出。

在一个实施例中，所述电路还包括：用于与输入电源连接的电源输入端、用于输出电压的电源输出端和稳压组件，其中，

所述稳压组件，用于产生所述参考电压；

所述过压保护控制器，分别与所述电源输入端，以及所述稳压组件连接；

所述开关组件，连接在所述电源输入端和所述电源输出端之间。

在一个实施例中，所述稳压组件包括：第一电阻和稳压元件，其中，

所述第一电阻及所述稳压元件依次串联在所述电源输入端和参考地之间；所述稳压元件，在所述输入电压作用下被施加的电压为所述参考电压。

在一个实施例中，所述稳压元件包括：稳压二极管。

在一个实施例中，所述过压保护控制器包括：

第二电阻、第三电阻和第一开关元件，其中，

所述第一开关元件的控制端通过串联的所述第二电阻与所述稳压组件连接，接收所述参考电压；

所述第一开关元件的输入端与所述电源输入端连接；

所述第一开关元件的输出端通过第三电阻与参考地连接；

所述第一开关元件，用于根据所述电源输入端的所述输入电压及所述参考电压的比较结果，导通所述第一开关元件的输入端和所述第一开关元件的输出端，并输出第一控制子信号；或断开所述第一开关元件的输入端和所述第一开关元件的输出端并输出第二控制子信号；其中，所述第一控制子信号断开所述开关组件；所述第二控制子信号导通所述开关组件。

在一个实施例中，所述第一开关元件包括：PNP三极管；

其中，

所述PNP三极管的基极为所述第一开关元件的控制端；

所述PNP三极管的发射极为所述第一开关元件的输入端；

所述PNP三极管的集电极为所述第一开关元件的输出端。

在一个实施例中，所述开关组件包括：第二开关元件，其中，

所述第二开关元件的输入端与所述电源输入端连接；

所述第二开关元件的输出端与所述电源输出端连接，用于输出电压；

所述第二开关元件的控制端与过压保护控制器连接，响应于接收到第一控制子信号，断开所述第二开关元件的输入端与所述第二开关元件的输出端，或响应于接收到第二控制子信号，导通所述第二开关元件的输入端与第二开关元件的输出端。

在一个实施例中，所述第二开关元件包括：P沟道场效应管；

所述P沟道场效应管的源极为所述第二开关元件的输入端；

所述P沟道场效应管的漏极为所述第二开关元件的输出端；

所述P沟道场效应管的栅极为所述第二开关元件的控制端。

在一个实施例中，所述电路还包括：第四电阻，

所述P沟道场效应管的漏极通过所述第四电阻连接与参考地连接，所述第四电阻，用于释放所述漏极和所述栅极之间寄生电容存储的电能。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种电子设备，其中，所述电子设备包括：负载电路和第一方面所述的过压保护电路；其中，所述负载电路与所述过压保护电路连接，接收所述过压保护电路输出的电压。

在一个实施例中，所述电子设备包括：瞬态电压抑制器；其中，

所述瞬态电压抑制器设置于输入电源和所述过压保护电路之间，并与参考地连接。

本实用新型实施例提供的过压保护电路和电子设备，过压保护电路包括：过压保护控制器，用于根据输入电压及参考电压的比较结果，输出控制信号；开关组件，独立于所述过压保护控制器，且与所述过压保护控制器连接，用于在所述控制信号的控制下导通并输出电压，或者，在所述控制信号的控制下断开停止电压输出。一方面，过压保护控制器基于参考电压控制开关组件的导通与关断，提高过压保护准确程度。另一方面，开关组件独立于过压保护控制器，可以提高开关组件选择的灵活性，进而可以针对不同的需求选择适合当前应用场景的开关组件，提高开关组件针对应用场景的适应性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型实施例。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是相关技术过压保护电路组成示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种过压保护电路组成示结构意图；

图3是根据一示例性实施例示出的另一种过压保护电路组成结构示意图；

图4根据一示例性实施例示出的又一种过压保护电路组成结构示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的再一种过压保护电路组成结构示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的再一种过压保护电路组成结构示意图；

图7是根据一示例性实施例示出的再一种过压保护电路组成结构示意图；

图8是根据一示例性实施例示出的一种电子设备组成结构示意图；

图9是根据一示例性实施例示出的另一种电子设备组成结构示意图；

图10是根据一示例性实施例示出的过压保护触发时序图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

所以手机终端陆续加入了集成过压保护(OVP，Over Voltage Protection)电路，但集成的OVP电路导通阻抗大，响应时间容易受到***电路影响而变长，且成本较高。

手机终端采用的集成OVP过压保护电路如图1所示，过压保护电路由OVP IC U5400和***的电容和电阻构成。通过分压电阻R5401、R5402、R5404可以设定OVP IC过压保护的电压值，同时通过***电容C5415、C5418、C5419、C5412、C5433保证整个充电回路的电压稳定和降低电源噪声。

集成OVP IC导通阻抗大，并且***电容影响OVP IC的响应时间，导致OVP的反应时间较长。

图2是根据一示例性实施例示出的一种过压保护电路100的框图。参照图2，过压保护电路100包括但不限于：

过压保护控制器110，用于根据输入电压及参考电压的比较结果，输出控制信号；

开关组件120，独立于所述过压保护控制器110，且与所述过压保护控制器110连接，用于在所述控制信号的控制下导通并输出电压，或者，在所述控制信号的控制下断开停止电压输出。

这里，过压保护电路100可以应用于手机终端等电子设备中。过压保护电路100在电子设备内，针对充电器或电源适配器等输入电源的供电向手电子设备提供过压保护。

过压保护电路100可以与电子设备的电源接口连接，输入电源可以通过过压保护电路100向电子设备中的PMU或充电IC等内部电路供电。

输入电压可以是输入电源输入到电子设备的电压。参考电压可以根据电子设备内部电路可以承受的电压进行设置，例如，可以设置参考电压低于电子设备内部电路可以承受的电压。

过压保护控制器110可以采用电压比较器、具有数字/模拟(A/D)转换功能的处理芯片或分立元件等实现。通过比较输入电压及参考电压，输出控制信号控制开关组件120输出电压或停止电压输出。

示例性的，过压保护控制器110可以比较输入电压及参考电压，当输入电压小于或等于参考电压时输出控制信号控制开关组件120输出电压，当输入电压大于参考电压时输出控制信号控制开关组件120停止电压输出；也可以设置电压阈值，当输入电压大于参考电压，并且输入电压与参考电压的差值小于等于电压阈值时，输出控制信号控制开关组件120输出电压，当输入电压大于参考电压，并且输入电压与参考电压的差值大于电压阈值时，输出控制信号控制开关组件120停止电压输出。

开关组件120可以是独立于过压保护控制器110的分立元件或集成开关电路等。可以根据电子设备内部电子线路的实际需求，选择不同导通电阻、和/或不同导通响应时间、和/或不同关断时间的开关组件120。

示例性的，可以选择导通电阻较小的开关组件120，可以降低在开关组件120的压降，进而减少在开关组件120的电能消耗，提高电子设备的供电效率。

如此，一方面，过压保护控制器110基于参考电压控制开关组件120的导通与关断，提高过压保护准确程度。另一方面，开关组件120独立于过压保护控制器110，可以提高开关组件120选择的灵活性，进而可以针对不同的需求选择适合当前应用场景的开关组件120，提高开关组件120针对应用场景的适应性。

在一个实施例中，如图3所示，所述电路还包括：用于与输入电源连接的电源输入端130、用于输出电压的电源输出端140和稳压组件150，其中，

所述稳压组件150，用于产生所述参考电压；

所述过压保护控制器110，分别与所述电源输入端130，以及所述稳压组件150连接；

所述开关组件120，连接在所述电源输入端130和所述电源输出端140之间。

这里，电源输入端130可以是电子设备用于连接输入电源的接口，也可以是电路板上的线路或者电子元件的引脚等。输入电源通过电源输入端130接入过压保护电路100。

电源输出端140可以是电路板上的线路或者电子元件的引脚等，过压保护电路100通过电源输出端140向电子设备内部电路输出电压。

稳压组件150可以与电源输入端130连接，通过输入电源供电产生参考电压。稳压组件150可以是宽输入电压器件，可以适应不同的输入电压。

例如，稳压组件150可以是通过低压差稳压器(LDO，Low dropout regulator)等实现，LDO可以提供一个比输入电源的电压低的恒定的参考电压。

过压保护控制器110可以与电源输入端130和稳压组件150连接，接收输入电源的输入电压和稳压组件150产生的参考电压，通过比较输入电压和参考电压产生控制信号。

在一个实施例中，如图4所示，所述稳压组件150包括：第一电阻151和稳压元件152，其中，

所述第一电阻151及所述稳压元件152依次串联在所述电源输入端130和参考地之间；所述稳压元件152，在所述输入电压作用下被施加的电压为所述参考电压。

这里，第一电阻151可以起限流左右，稳压元件152可以基于输入电压产生参考电压。

稳压元件152可以基于施加在稳压元件152上的电压产生参考电压。

示例性的，稳压元件152可以是一个分压电阻，过压保护控制器110可以通过比较输入电压和分压电阻上的电压，即在第一电阻151两端的压差，来评估输入电压的电压值，进而产生控制信号。

在一个实施例中，所述稳压元件152包括：稳压二极管。

当输入电源电压比稳压二极管的稳定电压高时，稳压二极管被反向电压击穿，此时流过稳压二极管的电流急剧增加，稳压二极管的输出电压就是稳压二极管的标称稳定电压，即参考电压。其中，第一电阻151是稳压二极管的限流电阻，能够使稳压二极管进入稳压状态。

示例性的，针对手机终端等电子设备，可以选择标称稳定电压为5.1V的稳压二极管，选择10K欧姆的第一电阻151。

在一个实施例中，如图5所示，所述过压保护控制器110包括：

第二电阻111、第三电阻112和第一开关元件113，其中，

所述第一开关元件113的控制端通过串联的所述第二电阻111与所述稳压组件150连接，接收所述参考电压；

所述第一开关元件113的输入端与所述电源输入端130连接；

所述第一开关元件113的输出端通过第三电阻112与参考地连接；

所述第一开关元件113，用于根据所述电源输入端130的所述输入电压及所述参考电压的比较结果，导通所述第一开关元件113的输入端和所述第一开关元件113的输出端，并输出第一控制子信号；或断开所述第一开关元件113的输入端和所述第一开关元件113的输出端并输出第二控制子信号；其中，所述第一控制子信号断开所述开关组件120；所述第二控制子信号导通所述开关组件120。

这里，第二电阻111可以用于对控制端进行限流；

第一开关元件113可以在输入电压与参考电压之差大于电压阈值时导通第一开关元件113的输入端和第一开关元件113的输出端。如图5所示，当第一开关元件113的输入端和第一开关元件113的输出端导通时，由于第三电阻112的存在，在第一开关元件113的输出端产生等于输入电压相同电压值的第一控制子信号。此时，参考电压与电压阈值之和为过压保护的过压保护电压值，即在输入电压大于过压保护电压值时，过压保护电路会切断输入电压的输入。

当第一开关元件113的输入端和第一开关元件113的输出端断开时，由于第三电阻112的没有电流流过，在第一开关元件113的输出端产生与参考地相同电压值的第二控制子信号。

第一控制子信号和第二控制子信号具有不同的信号状态，如第一控制子信号可以是高电平信号，第二控制子信号可以是低电平信号，如此，第一控制子信号和第二控制子信号可以分别用于控制开关组件120的断开和导通两种状态。

在一个实施例中，如图6所示，所述第一开关元件113包括：PNP三极管1131；其中，

所述PNP三极管1131的基极为所述第一开关元件113的控制端；所述PNP三极管1131的发射极为所述第一开关元件113的输入端；所述PNP三极管1131的集电极为所述第一开关元件113的输出端。

根据PNP三极管1131特性，当发射极电压与基极电压之差，大于PNP三极管1131be结电压时，PNP三极管1131可以处于饱和导通状态，由于第三电阻112的存在，在集电极产生高电平，即输出第一控制子信号。即当输入电压与参考电压之差，大于PNP三极管1131be结电压之和时，输出第一控制子信号。参考电压与PNP三极管1131be结电压之和即为过压保护电压值。

当发射极电压与基极电压之差，小于或等于PNP三极管1131be结电压时，PNP三极管1131特性可以处于截止状态，由于集电极通过第三电阻112接地，因此在集电极产生低电平。即当输入电压与参考电压之差，小于或等于PNP三极管1131be结电压之和时，输出第二控制子信号。

PNP三极管1131的导通和截止时间为纳秒级，即通过PNP三极管1131针对不同输入电压产生控制信号的响应时间为纳秒级。而通过集成电路等实现的控制信号的产生时间通常为微秒级。

如此，利用PNP三极管1131导通特性，基于输入电压和参考电压产生控制信号，提高控制信号产生的速度，减小由于采用集成电路产生控制信号的时间延迟，进而提高过压保护响应速度。

在一个实施例中，所述开关组件120包括：第二开关元件，其中，

所述第二开关元件的输入端与所述电源输入端130连接；

所述第二开关元件的输出端与所述电源输出端140连接，用于输出电压；

所述第二开关元件的控制端与过压保护控制器110连接，响应于接收到第一控制子信号，断开所述第二开关元件的输入端与所述第二开关元件的输出端，或响应于接收到第二控制子信号，导通所述第二开关元件的输入端与第二开关元件的输出端。

第二开关元件可以由专用集成电路实现，也可以由分立电子元件实现，还可以通过继电器等实现。第二开关元件可以基于第一控制子信号的控制断开所述第二开关元件的输入端与所述第二开关元件的输出端，即在输入电压高于过压保护电压值时，断开输入电压，保护电子设备的电子线路。第二开关元件还可以基于第二控制子信号的控制导通所述第二开关元件的输入端与所述第二开关元件的输出端，即在输入电压不高于过压保护电压值时，导通输入电压，使电子设备的获取输入电源。

在一个实施例中，如图7所示，所述第二开关元件包括：P沟道场效应管121；

所述P沟道场效应管121的源极为所述第二开关元件的输入端；

所述P沟道场效应管121的漏极为所述第二开关元件的输出端；

所述P沟道场效应管121的栅极为所述第二开关元件的控制端。

当输入电压与参考电压之差，大于PNP三极管1131be结电压之和时，PNP三极管1131可以处于饱和导通，在集电极产生高电平，使P沟道场效应管121截止，即在输入电压高于过压保护电压值时，切断输入电压。实现过压保护。参考电压与PNP三极管1131be结电压之和为过压保护电压值。

当发射极电压与基极电压之差，小于或等于PNP三极管1131be结电压时，PNP三极管1131可以处于截止状态，在集电极产生低电平，使P沟道场效应管121导通，即在输入电压高于过压保护电压值时，导通输入电压。

P沟道场效应管121具有较小的导通电阻和较短的导通/截止响应时间，因此，一方面，将P沟道场效应管121作为第二开关元件可以减小在P沟道场效应管121导通时，在P沟道场效应管121上产生的电量消耗，减小由于电流流经较高的导通电阻产生的热量；另一方面，采用P沟道场效应管121，提高了导通/截止响应时间，进而提高过压保护响应速度。

在一个实施例中，如图7所示，所述电路还包括：第四电阻160，

所述P沟道场效应管121的漏极通过所述第四电阻160连接与参考地连接，所述第四电阻160，用于释放所述漏极和所述栅极之间寄生电容存储的电能。

P沟道场效应管121的漏极和栅极之间具有寄生电容，在P沟道场效应管121关断后仍然可以对过压保护电路100之后的电子线路进行放电，从而使电子线路处于不稳定状态。第四电阻160可以对寄生电容存储的电能进行放电，进而减少电子线路的不稳定状态。

本实施例提供的过压保护电路采用分立元件实现过压保护，一方面，可以减少采用集成电路实现过压保护时，集成电路周边的***元器件，从而减少***元器件成本。另一方面，采用简单分立元件实现过压保护，相对采用集成电路可以降低元器件的成本。

图8是根据一示例性实施例示出的一种电子设备10的框图。参照图8，所述电子设备10包括：负载电路200和过压保护电路100；其中，所述负载电路200与所述过压保护电路100连接，接收所述过压保护电路100输出的电压。其中，参照图2，过压保护电路100包括但不限于：

过压保护控制器110，用于根据输入电压及参考电压的比较结果，输出控制信号；

开关组件120，独立于所述过压保护控制器110，且与所述过压保护控制器110连接，用于在所述控制信号的控制下导通并输出电压，或者，在所述控制信号的控制下断开停止电压输出。

这里，过压保护电路100可以应用于手机终端等电子设备中。过压保护电路100在电子设备内，针对充电器或电源适配器等输入电源的供电向手电子设备提供过压保护。

过压保护电路100可以与电子设备的电源接口连接，输入电源可以通过过压保护电路100向电子设备中的PMU或充电IC等内部电路供电。

输入电压可以是输入电源输入到电子设备的电压。参考电压可以根据电子设备内部电路可以承受的电压进行设置，例如，可以设置参考电压低于电子设备内部电路可以承受的电压。

过压保护控制器110可以采用电压比较器、具有数字/模拟(A/D)转换功能的处理芯片或分立元件等实现。通过比较输入电压及参考电压，输出控制信号控制开关组件120输出电压或停止电压输出。

示例性的，过压保护控制器110可以比较输入电压及参考电压，当输入电压小于或等于参考电压时输出控制信号控制开关组件120输出电压，当输入电压大于参考电压时输出控制信号控制开关组件120停止电压输出；也可以设置电压阈值，当输入电压大于参考电压，并且输入电压与参考电压的差值小于等于电压阈值时，输出控制信号控制开关组件120输出电压，当输入电压大于参考电压，并且输入电压与参考电压的差值大于电压阈值时，输出控制信号控制开关组件120停止电压输出。

开关组件120可以是独立于过压保护控制器110的分立元件或集成开关电路等。可以根据电子设备内部电子线路的实际需求，选择不同导通电阻、和/或不同导通响应时间、和/或不同关断时间的开关组件120。

示例性的，可以选择导通电阻较小的开关组件120，可以降低在开关组件120的压降，进而减少在开关组件120的电能消耗，提高电子设备的供电效率。

如此，一方面，过压保护控制器110基于参考电压控制开关组件120的导通与关断，提高过压保护准确程度。另一方面，开关组件120独立于过压保护控制器110，可以提高开关组件120选择的灵活性，进而可以针对不同的需求选择适合当前应用场景的开关组件120，提高开关组件120针对应用场景的适应性。

在一个实施例中，如图3所示，所述电路还包括：用于与输入电源连接的电源输入端130、用于输出电压的电源输出端140和稳压组件150，其中，

所述稳压组件150，用于产生所述参考电压；

所述过压保护控制器110，分别与所述电源输入端130，以及所述稳压组件150连接；

所述开关组件120，连接在所述电源输入端130和所述电源输出端140之间。

这里，电源输入端130可以是电子设备用于连接输入电源的接口，也可以是电路板上的线路或者电子元件的引脚等。输入电源通过电源输入端130接入过压保护电路100。

电源输出端140可以是电路板上的线路或者电子元件的引脚等，过压保护电路100通过电源输出端140向电子设备内部电路输出电压。

稳压组件150可以与电源输入端130连接，通过输入电源供电产生参考电压。稳压组件150可以是宽输入电压器件，可以适应不同的输入电压。

例如，稳压组件150可以是通过低压差稳压器(LDO，Low dropout regulator)等实现，LDO可以提供一个比输入电源的电压低的恒定的参考电压。

过压保护控制器110可以与电源输入端130和稳压组件150连接，接收输入电源的输入电压和稳压组件150产生的参考电压，通过比较输入电压和参考电压产生控制信号。

在一个实施例中，如图4所示，所述稳压组件150包括：第一电阻151和稳压元件152，其中，

所述第一电阻151及所述稳压元件152依次串联在所述电源输入端130和参考地之间；所述稳压元件152，在所述输入电压作用下被施加的电压为所述参考电压。

这里，第一电阻151可以起限流左右，稳压元件152可以基于输入电压产生参考电压。

稳压元件152可以基于施加在稳压元件152上的电压产生参考电压。

示例性的，稳压元件152可以是一个分压电阻，过压保护控制器110可以通过比较输入电压和分压电阻上的电压，即在第一电阻151两端的压差，来评估输入电压的电压值，进而产生控制信号。

在一个实施例中，所述稳压元件152包括：稳压二极管。

当输入电源电压比稳压二极管的稳定电压高时，稳压二极管被反向电压击穿，此时流过稳压二极管的电流急剧增加，稳压二极管的输出电压就是稳压二极管的标称稳定电压，即参考电压。其中，第一电阻151是稳压二极管的限流电阻，能够使稳压二极管进入稳压状态。

示例性的，针对手机终端等电子设备，可以选择标称稳定电压为5.1V的稳压二极管，选择10K欧姆的第一电阻151。

在一个实施例中，如图5所示，所述过压保护控制器110包括：

第二电阻111、第三电阻112和第一开关元件113，其中，

所述第一开关元件113的控制端通过串联的所述第二电阻111与所述稳压组件150连接，接收所述参考电压；

所述第一开关元件113的输入端与所述电源输入端130连接；

所述第一开关元件113的输出端通过第三电阻112与参考地连接；

所述第一开关元件113，用于根据所述电源输入端130的所述输入电压及所述参考电压的比较结果，导通所述第一开关元件113的输入端和所述第一开关元件113的输出端，并输出第一控制子信号；或断开所述第一开关元件113的输入端和所述第一开关元件113的输出端并输出第二控制子信号；其中，所述第一控制子信号断开所述开关组件120；所述第二控制子信号导通所述开关组件120。

这里，第二电阻111可以用于对控制端进行限流；

第一开关元件113可以在输入电压与参考电压之差大于电压阈值时导通第一开关元件113的输入端和第一开关元件113的输出端。

如图5所示，当第一开关元件113的输入端和第一开关元件113的输出端导通时，由于第三电阻112的存在，在第一开关元件113的输出端产生等于输入电压相同电压值的第一控制子信号。当第一开关元件113的输入端和第一开关元件113的输出端断开时，由于第三电阻112的没有电流流过，在第一开关元件113的输出端产生与参考地相同电压值的第二控制子信号。此时，参考电压与电压阈值之和为过压保护的过压保护电压值，即在输入电压大于过压保护电压值时，过压保护电路会切断输入电压的输入。

第一控制子信号和第二控制子信号具有不同的信号状态，如第一控制子信号可以是高电平信号，第二控制子信号可以是低电平信号，如此，第一控制子信号和第二控制子信号可以分别用于控制开关组件120的断开和导通两种状态。

在一个实施例中，如图6所示，所述第一开关元件113包括：PNP三极管1131；其中，

所述PNP三极管1131的基极为所述第一开关元件113的控制端；所述PNP三极管1131的发射极为所述第一开关元件113的输入端；所述PNP三极管1131的集电极为所述第一开关元件113的输出端。

根据PNP三极管1131特性，当发射极电压与基极电压之差，大于PNP三极管1131be结电压时，PNP三极管1131可以处于饱和导通状态，由于第三电阻112的存在，在集电极产生高电平，即输出第一控制子信号。即当输入电压与参考电压之差，大于PNP三极管1131be结电压之和时，输出第一控制子信号。参考电压与PNP三极管1131be结电压之和为过压保护电压值。

当发射极电压与基极电压之差，小于或等于PNP三极管1131be结电压时，PNP三极管1131特性可以处于截止状态，由于集电极通过第三电阻112接地，因此在集电极产生低电平。即当输入电压与参考电压之差，小于或等于PNP三极管1131be结电压之和时，输出第二控制子信号。

PNP三极管1131的导通和截止时间为纳秒级，即通过PNP三极管1131针对不同输入电压产生控制信号的响应时间为纳秒级。而通过集成电路等实现的控制信号的产生时间通常为微秒级。

如此，利用PNP三极管1131导通特性，基于输入电压和参考电压产生控制信号，提高控制信号产生的速度，减小由于采用集成电路产生控制信号的时间延迟，进而提高过压保护响应速度。

在一个实施例中，所述开关组件120包括：第二开关元件，其中，

所述第二开关元件的输入端与所述电源输入端130连接；

所述第二开关元件的输出端与所述电源输出端140连接，用于输出电压；

所述第二开关元件的控制端与过压保护控制器110连接，响应于接收到第一控制子信号，断开所述第二开关元件的输入端与所述第二开关元件的输出端，或响应于接收到第二控制子信号，导通所述第二开关元件的输入端与第二开关元件的输出端。

第二开关元件可以由专用集成电路实现，也可以由分立电子元件实现，还可以通过继电器等实现。第二开关元件可以基于第一控制子信号的控制断开所述第二开关元件的输入端与所述第二开关元件的输出端，即在输入电压高于过压保护电压值时，断开输入电压，保护电子设备的电子线路。第二开关元件还可以基于第二控制子信号的控制导通所述第二开关元件的输入端与所述第二开关元件的输出端，即在输入电压不高于过压保护电压值时，导通输入电压，使电子设备的获取输入电源。

在一个实施例中，如图7所示，所述第二开关元件包括：P沟道场效应管121；

所述P沟道场效应管121的源极为所述第二开关元件的输入端；

所述P沟道场效应管121的漏极为所述第二开关元件的输出端；

所述P沟道场效应管121的栅极为所述第二开关元件的控制端。

当输入电压与参考电压之差，大于PNP三极管1131be结电压之和时，PNP三极管1131可以处于饱和导通，在集电极产生高电平，使P沟道场效应管121截止，即在输入电压高于过压保护电压值时，切断输入电压。实现过压保护。参考电压与PNP三极管1131be结电压之和即为过压保护电压值。

当发射极电压与基极电压之差，小于或等于PNP三极管1131be结电压时，PNP三极管1131可以处于截止状态，在集电极产生低电平，使P沟道场效应管121导通，即在输入电压高于过压保护电压值时，导通输入电压。

P沟道场效应管121具有较小的导通电阻和较短的导通/截止响应时间，因此，一方面，将P沟道场效应管121作为第二开关元件可以减小在P沟道场效应管121导通时，在P沟道场效应管121上产生的电量消耗，减小由于电流流经较高的导通电阻产生的热量；另一方面，采用P沟道场效应管121，提高了导通/截止响应时间，进而提高过压保护响应速度，。

在一个实施例中，如图7所示，所述电路还包括：第四电阻160，

所述P沟道场效应管121的漏极通过所述第四电阻160连接与参考地连接，所述第四电阻160，用于释放所述漏极和所述栅极之间寄生电容存储的电能。

P沟道场效应管121的漏极和栅极之间具有寄生电容，在P沟道场效应管121关断后仍然可以对过压保护电路100之后的电子线路进行放电，从而使电子线路处于不稳定状态。第四电阻160可以对寄生电容存储的电能进行放电，进而减少电子线路的不稳定状态。

在一个实施例中，如图9所述，所述电子设备包括：瞬态电压抑制器300；其中，

所述瞬态电压抑制器300设置于输入电源20和所述过压保护电路100之间，并与参考地连接。

过压保护电路100的电子元器件同样具有一定的承压能力，当超出承压能力时，过压保护电路100会损坏，因此可以在输入电源20和过压保护电路100之间设置瞬态电压抑制器300，减少输入电源20产生的高电压浪涌等电压突变。

瞬态电压抑制器300可以是瞬态抑制二极管(TVS，Transient VoltageSuppressor)，TVS可以用于瞬间高电压突波的抑制，可以与过压保护电路100并联在电路中。在正常工作状态下，TVS对受保护线路呈高阻抗状态，当瞬间电压超过其击穿电压时，TVS就提供一个低阻抗的路径予瞬间电流。使得流向被过压保护电路100的瞬间电流转而分流到TVS二极管，而受保护过压保护电路100两端的电压被限制在TVS两端的箝制电压。当这个过压条件消失后，TVS二极管又将恢复到高阻抗状态。

本实施例提供的过压保护电路采用分立元件实现过压保护，一方面，可以减少采用集成电路实现过压保护时，集成电路周边的***元器件，从而减少***元器件成本。另一方面，采用简单分立元件实现过压保护，相对采用集成电路可以降低元器件的成本。

以下结合上述任意实施例提供一个具体示例：

如图7所示，过压保护电路由分立元件构成：PMOS管121、稳压二极管152、PNP三极管1131、以及四个电阻构成。其中，电阻151为10K欧姆、电阻111为10K欧姆、电阻112为10K欧姆、电阻160为10K欧姆，稳压二极管152标称稳定电压(VZ)为5.1V。

输入电压从左侧PMOS管121源极引入，PMOS管121漏极为电压输出，漏极可以接后端充电IC等。从电路中可以看出稳压二极管152VZ决定了工作电压范围，在输入电压超过稳压二极管152VZ和PNP三极管1131be结电压之和时，PMOS管121会关断，从而对后端充电IC和PMU等起保护作用。可以采用高精度稳压二极管152产生参考电压，可以使输入电压关断点集中，在1V的范围内彻底关断。

该分立OVP电路的主要技术指标如下：

1)保护电压，主要决定于稳压管的稳压二极管152标称稳定电压VZ和电阻151、以及电阻111

2)导通阻抗，主要决定于PMOS管121的导通阻抗。

3)响应时间，主要决定于PNP三极管1131开启时间，与PMOS管121关断时间。

4)直流耐压，主要决定于PMOS管121源极和漏极的耐压。

将如图7所示的过压保护电路应用于手机中，在手机充电环境下进行测试。表1为采用过压保护电路的测试效果，PMOS管121导通的情况下正常电流1A，PMOS管121在8V关断，一直到30V并持续5s。电流为0证明可以承受高压30V。将电压回调到5.3V,等候1S，***启动充电，再到8V继续关断。因此分立OVP电路可以实现DC过压保护的作用并在高压过来时切断电路停止充电。

表1

如图7所示的过压保护电路的响应时间如图10所示，通过8/20US&1/50US浪涌发生器(IEC610004-5)来测试响应时间，通道(CH)1输入电压，CH2输出电压。可以看出在浪涌过来时过压保护电路电路启动关断，高压持续有200-300ns。从此波形可以看出过压保护电路的过压响应时间在ns级别。其中，图10中，虚线格时间单位为100ns。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种过压保护电路，其特征在于，其中，所述电路包括：

过压保护控制器，用于根据输入电压及参考电压的比较结果，输出控制信号；

开关组件，独立于所述过压保护控制器，且与所述过压保护控制器连接，用于在所述控制信号的控制下导通并输出电压，或者，在所述控制信号的控制下断开停止电压输出。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：用于与输入电源连接的电源输入端、用于输出电压的电源输出端和稳压组件，其中，

所述稳压组件，用于产生所述参考电压；

所述过压保护控制器，分别与所述电源输入端，以及所述稳压组件连接；

所述开关组件，连接在所述电源输入端和所述电源输出端之间。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述稳压组件包括：第一电阻和稳压元件，其中，

所述第一电阻及所述稳压元件依次串联在所述电源输入端和参考地之间；所述稳压元件，在所述输入电压作用下被施加的电压为所述参考电压。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述稳压元件包括：稳压二极管。

5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述过压保护控制器包括：

第二电阻、第三电阻和第一开关元件，其中，

所述第一开关元件的控制端通过串联的所述第二电阻与所述稳压组件连接，接收所述参考电压；

所述第一开关元件的输入端与所述电源输入端连接；

所述第一开关元件的输出端通过第三电阻与参考地连接；

所述第一开关元件，用于根据所述电源输入端的所述输入电压及所述参考电压的比较结果，导通所述第一开关元件的输入端和所述第一开关元件的输出端，并输出第一控制子信号；或断开所述第一开关元件的输入端和所述第一开关元件的输出端并输出第二控制子信号；其中，所述第一控制子信号断开所述开关组件；所述第二控制子信号导通所述开关组件。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一开关元件包括：PNP三极管；

其中，

所述PNP三极管的基极为所述第一开关元件的控制端；

所述PNP三极管的发射极为所述第一开关元件的输入端；

所述PNP三极管的集电极为所述第一开关元件的输出端。

7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述开关组件包括：第二开关元件，其中，

所述第二开关元件的输入端与所述电源输入端连接；

所述第二开关元件的输出端与所述电源输出端连接，用于输出电压；

所述第二开关元件的控制端与过压保护控制器连接，响应于接收到第一控制子信号，断开所述第二开关元件的输入端与所述第二开关元件的输出端，或响应于接收到第二控制子信号，导通所述第二开关元件的输入端与第二开关元件的输出端。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第二开关元件包括：P沟道场效应管；

所述P沟道场效应管的源极为所述第二开关元件的输入端；

所述P沟道场效应管的漏极为所述第二开关元件的输出端；

所述P沟道场效应管的栅极为所述第二开关元件的控制端。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：第四电阻，

所述P沟道场效应管的漏极通过所述第四电阻连接与参考地连接，所述第四电阻，用于释放所述漏极和所述栅极之间寄生电容存储的电能。

10.一种电子设备，其特征在于，其中，所述电子设备包括：负载电路和权利要求1至6任一项所述的过压保护电路；其中，所述负载电路与所述过压保护电路连接，接收所述过压保护电路输出的电压。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：瞬态电压抑制器；其中，

所述瞬态电压抑制器设置于输入电源和所述过压保护电路之间，并与参考地连接。

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