CN213817224U - 电源保护电路和电路*** - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电源保护电路和电路***，该电源保护电路包括：过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路至少两种电路，电源保护电路还包括：电平信号转换电路和控制开关，电平信号转换电路的输出通过控制开关与负载设备连接；过流保护电路用于对电源进行过流检测，并输出第一输出信号，过压保护电路用于对电源进行过压检测，并输出第二输出信号，欠压保护电路用于对电源进行欠压检测，并输出第三输出信号；电平信号转换电路用于根据第一输出信号、第二输出信号以及第三输出信号，对控制开关进行控制，以控制负载设备与电源之间的通断。提高了电源电路的工作可靠性、稳定性和适用性。

Description

电源保护电路和电路***

技术领域

本申请涉及电源保护技术领域，尤其涉及一种电源保护电路和电路***。

背景技术

在电源电路中往往存在一些不稳定因素，会直接或间接的导致电源电路供电异常，从而使得负载设备工作异常，甚至使得整个电路***发生瘫痪。因此，在对电子产品进行产品设计时，通常会在电源电路上设计相应的电源保护电路，以防止各种不稳定因素导致电路***出现故障。

电源电路中可能发生的故障主要包括过流、欠压、过压等情况。现有技术中，为了保证电源电路能够安全可靠地运行，通常单独设计相应的保护方案(过流保护、过压保护、欠压保护等)，例如，通过电流检测芯片或电压检测芯片等，对电源电路的电流或电压进行监测，以便监视电源电路的工作情况，及时发现故障并切断故障设备的电源，防止事故扩大。

然而，现有技术中，各电源保护方案的保护功能单一，电源电路的可靠性较低。

实用新型内容

本申请提供一种电源保护电路和电路***，以实现对电源电路的全面保护，提高电源电路的可靠性。

第一方面，本申请实施例提供一种电源保护电路，包括：

用于对电源进行过流检测并输出第一输出信号的过流保护电路、用于对电源进行过压检测并输出第二输出信号的过压保护电路以及用于对电源进行欠压检测并输出第三输出信号的欠压保护电路中的至少两种电路；电源保护电路还包括控制开关和用于根据第一输出信号、第二输出信号以及第三输出信号对控制开关进行控制的电平信号转换电路；

其中，过流保护电路的输入端、过压保护电路的输入端、欠压保护电路的输入端分别与电源连接，过流保护电路的输出端、过压保护电路的输出端及欠压保护电路的输出端，分别与电平信号转换电路的输入连接，电平信号转换电路的输出通过控制开关与负载设备连接。

本申请实施例中，通过在电源保护电路中设置过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路，可以分别实现对电源的过流检测、过压检测以及欠压检测，并且，通过电平信号转换电路根据过流检测、过压检测以及欠压检测的输出信号，对控制开关进行控制，电源保护电路可以同时兼备过流保护功能、过压保护功能以及欠压保护功能，提高了电源电路的工作可靠性和稳定性，并且还可以通过电平信号转换电路实现各保护功能的自由切换和选择取舍，提高了电源保护电路的适用性。

在一种可能的实施方式中，过流保护电路包括：第一电阻和用于放大第一电阻上的电压以生成并输出第一输出信号的第一放大电路；

第一电阻的第一端与电源连接，第一电阻的第二端与控制开关连接；

第一放大电路的第一输入端与第一电阻的第一端连接，第一放大电路的第二输入端与第一电阻的第二端连接。

本申请实施例中，通过检测第一电阻上的电压进而实现对电源电路中电流的检测，通过放大电路放大第一电阻上的电压，可以提高第一输出信号的可靠性。

在一种可能的实施方式中，第一放大电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和运算放大器；

第二电阻的一端接地，第二电阻的另一端与第四电阻连接，第四电阻与第一电阻的第一端连接，第三电阻的一端与第五电阻连接，第三电阻的另一端与运算放大器的输出端连接，第五电阻与第一电阻的第二端连接，第三电阻的另一端与运算放大器的输出端连接；运算放大器的第一输入端连接在第二电阻和第四电阻之间，运算放大器的第二输入端连接在第三电阻和第五电阻之间。

在一种可能的实施方式中，欠压保护电路包括：第一分压电路和第一开关电路；

第一分压电路包括第七电阻和至少一个第八电阻，第七电阻的一端与第八电阻串联，第七电阻的另一端接地，第八电阻与电源连接；第一开关电路的一端连接在第七电阻与第八电阻之间，第一开关电路的另一端与电平信号转换电路连接。

在一种可能的实施方式中，第一开关电路包括：第九电阻和用于在第七电阻上的电压小于预设电压时向电平信号转换电路输出高电平信号的第一NMOS；

第九电阻的一端连接在第七电阻与第八电阻之间，第九电阻的另一端与第一NMOS的栅极连接，第一NMOS的源极接地，第一NMOS的漏极与电平信号转换电路连接。

在一种可能的实施方式中，第八电阻的数量为多个，且多个第八电阻相互串联，欠压保护电路还包括：反馈环路补偿电路；反馈环路补偿电路包括第十电阻和PMOS，PMOS的源极连接在电源和第十电阻之间，PMOS的栅极连接在第十电阻与电平信号转换电路之间，PMOS的漏极连接在多个第八电阻之间。

在一种可能的实施方式中，过压保护电路包括：第二分压电路和比较器；

第二分压电路包括第十二电阻和第十三电阻，第十二电阻与第十三电阻串联，且第十二电阻与电源连接，第十三电阻接地；比较器的第一输入端连接在第十二电阻和第十三电阻之间，比较器的第二输入端连接在第七电阻与第八电阻之间，比较器的输出端与电平信号转换电路连接。

在一种可能的实施方式中，过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路至少一个包括时序电路。

在一种可能的实施方式中，时序电路包括第六电阻和第一电容；第六电阻的一端与运算放大器的输出端连接，第六电阻的另一端分别与第一电容和电平信号转换电路连接，第一电容接地；和/或

时序电路包括第十一电阻和第二电容；第十一电阻的一端与第一NMOS的漏极连接，第十一电阻的另一端分别与第二电容和电平信号转换电路连接，第二电容接地；和/或时序电路包括第十四电阻和第三电容；第十四电阻的一端与比较器的输出端连接，第十四电阻的另一端分别与第三电容和电平信号转换电路连接，第三电容接地。

本申请实施例中，通过在过流保护电路/过压保护电路以及欠压保护电路至少一个中设置时序电路，实现了对输出信号的滤波和延时。

在一种可能的实施方式中，电平信号转换电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一三极管和第二三极管，

第一二极管的阳极与过流保护电路的输出端连接、第二二极管的阳极与欠压保护电路的输出端连接、第三二极管的阳极与过压保护电路的输出端连接；第一二极管的阴极、第二二极管的阴极和第三二极管的阴极，分别与第一三极管的基极和第二三极管的基极连接，第一三极管的发射极与电源连接，第二三极管的发射极接地，第一三极管的集电极、第二三极管的集电极与控制开关连接。

在一种可能的实施方式中，控制开关包括：第二NMOS，

第二NMOS的栅极、第一三极管的集电极和第二三极管的集电极连接，第二NMOS的源极与电源连接，第二NMOS的漏极与控制开关连接。

在一种可能的实施方式中，控制开关还包括：第三NMOS，

第三NMOS的栅极、第一三极管的集电极和第二三极管的集电极连接，第三NMOS的源极与负载设备连接，第三NMOS的漏极与第二NMOS的漏极连接。

在一种可能的实施方式中，电平信号转换电路包括控制芯片，

控制芯片的第一引脚与过流保护电路的输出端连接、控制芯片的第二引脚与欠压保护电路的输出端连接、控制芯片的第三引脚与过压保护电路的输出端连接；控制芯片的第四引脚与控制开关连接。

第二方面，本申请实施例提供一种电路***，包括：电源、负载设备和如第一方面及第一方面可选方式的电源保护电路。

本申请提供的电源保护电路和电路***，通过过流保护电路的输入端、过压保护电路的输入端、欠压保护电路的输入端分别与电源连接，过流保护电路的输出端、过压保护电路的输出端及欠压保护电路的输出端，分别与电平信号转换电路的输入连接，电平信号转换电路的输出通过控制开关与负载设备连接；过流保护电路用于对电源进行过流检测，并输出第一输出信号，过压保护电路用于对电源进行过压检测，并输出第二输出信号，欠压保护电路用于对电源进行欠压检测，并输出第三输出信号；电平信号转换电路用于根据第一输出信号、第二输出信号以及第三输出信号，对控制开关进行控制，以控制负载设备与电源之间的通断。本申请实施例中，由于在电源保护电路中设置过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路中至少两种电路，可以实现电源的过流检测、过压检测以及欠压检测中至少两种检测功能，并且，通过电平信号转换电路根据过流检测、过压检测以及欠压检测的输出信号，对控制开关进行控制，电源保护电路可以同时兼备过流保护功能、过压保护功能以及欠压保护功能中至少两种功能，提高了电源电路的工作可靠性和稳定性，并且还可以通过电平信号转换电路实现各保护功能的自由切换和选择取舍，提高了电源保护电路的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一示例性应用场景架构图；

图2是本申请一实施例提供的电源保护电路的结构示意图；

图3是申请一实施例提供的过流保护电路的结构示意图；

图4是申请一实施例提供的欠压保护电路的结构示意图；

图5是本申请另一实施例提供的欠压保护电路的结构示意图；

图6是本申请一实施例提供的过压保护电路的结构示意图；

图7是本申请另一实施例提供的过压保护电路的结构示意图；

图8是本申请一实施例提供的电平信号转换电路的结构示意图；

图9是本申请一实施例提供的控制开关的结构示意图；

图10是本申请又一实施例提供的电源保护电路的结构示意图。

附图标记说明：

11：第一放大电路；

12：时序电路；

VCC：电源；

U1：运算放大器；

R1：第一电阻；

R2：第二电阻；

R3：第三电阻；

R4：第四电阻；

R5：第五电阻；

R6：第六电阻；

21：第一分压电路；

22：第一开关电路；

R7：第七电阻；

R8：第八电阻；

R9：第九电阻；

Q1：第一NMOS；

23：反馈环路补偿电路；

24：时序电路；

R10：第十电阻；

Q2：PMOS；

R11：第十一电阻；

C2：第二电容；

31：第二分压电路；

U2：比较器；

R12：第十二电阻；

R13：第十三电阻；

32：时序电路；

R14：第十四电阻；

C3：第三电容；

D1：第一二极管；

D2：第二二极管；

D3：第三二极管；

Q3：第一三极管；

Q4：第二三极管；

R15：第十五电阻；

Q5：第二NMOS；

Q6：第三NMOS。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在电源电路中往往存在一些不稳定因素，会直接或间接的导致电源电路供电异常，从而使得负载设备工作异常，甚至使得整个电路***发生瘫痪。因此，在对电子产品进行产品设计时，通常会在电源电路上设计相应的电源保护电路，以防止各种不稳定因素导致电路***出现故障。电源电路中可能发生的故障主要包括过流、欠压、过压等情况。现有技术中，为了保证电源电路能够安全可靠地运行，通常单独设计相应的保护方案(过流保护、过压保护、欠压保护等)，例如，通过电流检测芯片或电压检测芯片等，对电源电路的电流或电压进行监测，以便监视电源电路的工作情况，及时发现故障并切断故障设备的电源，防止事故扩大。然而，现有技术中，各电源保护方案的保护功能单一，电源电路的可靠性较低。

本申请实施例提供的电源保护电路和电路***的实用新型构思在于，通过在电源保护电路中，同时设置多个不同功能的电源保护电路，其中，电源保护电路包括并不限于过流保护电路、过压保护电路、欠压保护电路等，然后通过电平信号转换电路，实现电源保护电路同时兼备过流保护功能、过压保护功能以及欠压保护功能，以提高电源电路的工作可靠性和稳定性，并且还可以通过电平信号转换电路实现各保护功能的自由切换和选择取舍，提高了电源保护电路的适用性。另外，本申请实施例提供的电源保护电路中的过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路，相比于现有技术中，通过电流检测芯片或电压检测芯片等实现电流或电压的检测，均采用较低的硬件成本，有效降低了电源保护电路的成本。

以下，对本申请实施例的示例性应用场景进行介绍。

本申请实施例提供电源保护电路可以集成在印制电路板(Printed circuitboards，PCB)上。图1是本申请实施例提供的一示例性应用场景架构图，如图1所示，该架构主要包括：电源、电源保护电路以及负载设备。电源保护电路用于保护电源电路的安全性，例如，通过在电源电路电压过大或电流过大时，断开电源与负载设备之间的连接，以保护负载设备，本申请实施例仅以此为例。本申请实施例对电源及负载设备的类型不做限制，其中电源的工作电压例如可以为3.3伏、5伏、12伏等，负载设备可以是燃气表、水表、色谱仪、流量计、终端设备等设备，也可以电机、主控板、通讯模组等器件，本申请实施例仅以此为例，并不限于此。

下面介绍本申请实施例提供的电源保护电路，其中，每个实施例可以单独实施，任意两个或两个以上实施例也可以相互结合实施，本申请实施例对此不做限制。

图2是本申请一实施例提供的电源保护电路的结构示意图，如图2所示，本申请实施例提供的电源保护电路可以包括：过流保护电路、过压保护电路、欠压保护电路、电平信号转换电路和控制开关。

其中，过流保护电路的输入端、过压保护电路的输入端、欠压保护电路的输入端分别与电源连接，过流保护电路的输出端、过压保护电路的输出端及欠压保护电路的输出端，分别与电平信号转换电路的输入连接，电平信号转换电路的输出通过控制开关与负载设备连接；过流保护电路用于对电源进行过流检测，并输出第一输出信号，过压保护电路用于对电源进行过压检测，并输出第二输出信号，欠压保护电路用于对电源进行欠压检测，并输出第三输出信号；电平信号转换电路用于根据第一输出信号、第二输出信号以及第三输出信号，对控制开关进行控制，以控制负载设备与电源之间的通断。

当电源发生短路故障，或者超负载大电流事件发生时，电源电路的电流过大，进而可能会损坏负载设备。过流保护电路用于对电源电路进行电流检测，以确定电源电路的电流是否超过预设电流，针对电流检测结果输出第一输出信号至电平信号转换电路中，例如，若电源电路的电流超过预设电流，则第一输出信号为高电平信号；若电源电路的电流不超过预设电流，则第一输出信号为低电平信号，本申请实施例仅以此为例。本申请实施例对过流保护电路的具体电路结构不做限制。

电源的供电电压可能会由于不稳定，导致电压过高的情况。过压保护电路用于对电源电路进行电压检测，以确定电源电路的电压是否超过第一预设电压，并针对电压检测结果输出第二输出信号至电平信号转换电路中，例如，若电源电路的电压超过预设电压，则第二输出信号为高电平信号；若电源电路的电压不超过预设电压，则第二输出信号为低电平信号，本申请实施例仅以此为例。本申请实施例对过压保护电路的具体电路结构不做限制。

在使用碱电池或者锂电池进行供电时，随着电池电量的不断降低，可能会导致电池输出电压不断降低，导致电压过低的情况。欠压保护电路用于对电源电路进行电压检测，以确定电源电路的电压是否低于第二预设电压，第二预设电压低于第一预设电压，并针对电压检测结果输出第三输出信号至电平信号转换电路中，例如，若电源电路的电压低于第二预设电压，则第三输出信号为高电平信号；若电源电路的电压不低于第二预设电压，则第三输出信号为低电平信号，本申请实施例仅以此为例。本申请实施例对欠压保护电路的具体电路结构不做限制。

电平信号转换电路在接收到第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号后，可以根据用户的不同需求，设计电平信号转换电路的控制逻辑。在一种可能的实施方式中，若第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号中，任意一个输出信号为高电平时，则控制电源电路和负载设备断开，则电平信号转换电路可以设计为或门电路，或者可以设计为或非门电路等。本申请实施例仅以此为例。

本申请实施例对电平信号转换电路的具体实现方式不做限制，例如，电平信号转换电路可以通过逻辑门电路实现，或者，可以通过电子元件设计实现，也可以通过芯片中的软件实现，本申请实施例对此不做限制。

电平信号转换电路根据第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号，可以输出控制信号，以控制控制开关的通断，例如，当控制信号为高电平信号时，控制开关断开，或者，当控制信号为低电平信号时，控制开关断开，本申请实施例对此不做限制，具体可以根据用户需求进行设置。

本申请实施例中，通过在电源保护电路中设置过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路，可以分别实现对电源的过流检测、过压检测以及欠压检测，并且，通过电平信号转换电路根据过流检测、过压检测以及欠压检测的输出信号，对控制开关进行控制，电源保护电路可以同时兼备过流保护功能、过压保护功能以及欠压保护功能，提高了电源电路的工作可靠性和稳定性，并且还可以通过电平信号转换电路实现各保护功能的自由切换和选择取舍，提高了电源保护电路的适用性。

此处还需要说明的是，图2所示述实施例中电源保护电路包括过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路，可以实现过流保护、过压保护以及欠压保护。

作为另外一种可能的实施例，本申请另一实施例提供的电源保护电路可以包括：过流保护电路、过压保护电路、电平信号转换电路和控制开关。也就是电源保护电路可实现过流保护和过压保护。

其中，过流保护电路、过压保护电路、电平信号转换电路和控制开关之间连接关系以及工作原理同图2所示实施例相同，此处不再赘述。

作为另外一种可能的实施例，本申请另一实施例提供的电源保护电路可以包括：过流保护电路、欠压保护电路、电平信号转换电路和控制开关。也就是电源保护电路可实现过流保护和欠压保护。

其中，过流保护电路、欠压保护电路、电平信号转换电路和控制开关之间连接关系以及工作原理同图2所示实施例相同，此处不再赘述。

作为另外一种可能的实施例，本申请另一实施例提供的电源保护电路可以包括：过压保护电路、欠压保护电路、电平信号转换电路和控制开关。也就是电源保护电路可实现过压保护和欠压保护。

其中，过压保护电路、欠压保护电路、电平信号转换电路和控制开关之间连接关系以及工作原理同图2所示实施例相同，此处不再赘述。

在一种可能的实施方式中，图3是申请一实施例提供的过流保护电路的结构示意图，如图3所示，过流保护电路包括：第一放大电路11和第一电阻R1。

第一电阻R1的第一端与电源VCC连接，第一电阻R1的第二端与控制开关连接；第一放大电路的第一输入端与第一电阻R1的第一端连接，第一放大电路的第二输入端与第一电阻R1的第二端连接，第一放大电路用于放大第一电阻R1上的电压，以生成并输出第一输出信号。

为了实现对电源电路的电流检测，通常通过在电源与控制开关之间设置第一电阻R1的方式实现，其中，为了避免第一电阻对电源电路的影响并且降低功耗，可以选择阻值较小的第一电阻R1。通过检测第一电阻R1两端的电压差，得到第一电阻R1上的电压，进而通过欧姆定律，确定电源电路的电流。由于第一电阻R1的阻值较小，则第一电阻R1的电压也相对较小，为了便于对第一电组R1上的电压的读取和判断，通过第一放大电路11，对第一电阻R1的电压进行放大处理，本申请实施例对第一放大电路的具体结构并不限于图3所示的结构。

第一放大电路输出第一输出信号，其中，第一输出信号为放大后的第一电阻上的电压。在一种可能的实施方式中，可以将第一输出信号输出至电平信号转换电路中，在另一种可能的实施方式中，还可以通过处理器对第一输出信号进行处理，然后将处理后的第一输出信号输出至电平信号转换电路中。比如，处理器对第一输出信号与预设电压信号进行比较，若第一输出信号超过预设电压信号，则第一输出信号为高电平信号，若第一输出信号未超过预设电压信号，则第一输出信号为低电平信号。

为适应于多种应用场景，可以通过设置预设电压信号的大小、调整第一放大电路的放大倍数等方式，对过流保护电路进行灵活设置，提高了过流保护电路的灵活性和适用性。本申请实施例中，通过检测第一电阻上的电压进而实现对电源VCC电路中电流的检测，通过放大电路放大第一电阻R1上的电压，可以提高第一输出信号的可靠性。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，本申请实施例提供的过流保护电路，第一放大电路可以包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和运算放大器U1。

第二电阻R2的一端接地，第二电阻R2的另一端与第四电阻R4连接，第四电阻R4与第一电阻R1的第一端连接，第三电阻R3的一端与第五电阻R5连接，第三电阻R3的另一端与运算放大器U1的输出端连接，第五电阻R5与第一电阻R1的第二端连接，第三电阻R3的另一端与运算放大器U1的输出端连接；运算放大器U1的第一输入端连接在第二电阻R2和第四电阻R4之间，运算放大器U1的第二输入端连接在第三电阻R3和第五电阻R5之间。

通过改变第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻的阻值，可以实现对运算放大器的放大倍数进行调整，进而实现调整第一放大电路的输出信号的电平值。本申请实施例对第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻的具体阻值不做限制，具体可以根据用户需求进行设置。其中，运算放大器的第一输入端可以为正相输入端，则运算放大器的第二输入端为反向输入端。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，过流保护电路还包括：时序电路12，优选地，时序电路为RC电路，其中，时序电路12包括第六电阻R6和第一电容；第六电阻R6的一端与运算放大器U1的输出端连接，第六电阻R6的另一端分别与第一电容和电平信号转换电路连接，第一电容接地。

本申请实施例中，通过在过流保护电路中设置时序电路，实现了对输出电压的滤波和延时。通过调节第六电阻的阻值以及第一电容的电容值，可以得到不同的延时时间，可以控制过流保护电路的触发时间，进而控制过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路的触发先后时序。

在一种可能的实施方式中，图4是申请一实施例提供的欠压保护电路的结构示意图，如图4所示，欠压保护电路包括：第一分压电路21和第一开关电路22。

第一分压电路21包括第七电阻R7和至少一个第八电阻R8，第七电阻R7的一端与第八电阻R8串联，第七电阻R7的另一端接地，第八电阻R8与电源连接；第一开关电路22的一端连接在第七电阻R7与第八电阻R8之间，第一开关电路22的另一端与电平信号转换电路连接，用于向电平信号转换电路输出第三输出信号。

其中，本申请实施例对第八电阻的数量以及多个第八电阻的连接方式不做限制，以图4为例，第八电阻的数量为两个，两个第八电阻串联，再例如，多个第八电阻还可以并联，又例如，还可以采用部分第八电阻并联，并与部分第八电阻串联，本申请实施例对此不做限制。通过设置多个第八电阻以及不限制于多个第八电阻的串并联方式，可以提高第一分压电路的灵活性，以满足各种分压设计需求。

通过第七电阻和第八电阻串联分压，第一开关电路的输入信号为第七电阻上的电压，第一开关电路可以通过判断第七电阻上的电压与第二预设电压进行比较，以输出不同的第三输出信号，本申请实施例对第一开关电路的具体电路结构不做限制。

在一种可能的实施方式中，如图4所示，第一开关电路22包括：第九电阻R9和第一NMOS(图4中的Q1)，其中，第一NMOS是指N型金属氧化物半导体。第九电阻R9的一端连接在第七电阻R7与第八电阻R8之间，第九电阻R9的另一端与第一NMOS的栅极连接，第一NMOS的源极接地，第一NMOS的漏极与电平信号转换电路连接；第一NMOS用于在第七电阻R7上的电压小于预设电压时，向电平信号转换电路输出高电平信号。

第一NMOS的栅极电压为第七电阻上的电压，当第一NMOS的栅极电压与第一NMOS的源极电压的差值超过一定值时，第一NMOS导通，第一NMOS的漏极输出低电平信号，此时，电源电路没有出现欠压的情况。当第一NMOS的栅极电压与第一NMOS的源极电压的差值小于一定值时，第一NMOS断开，第一NMOS的漏极输出高电平信号，此时，电源电路出现欠压的情况。

在图4所示实施例的基础上，在一种可能的实施方式中，图5是本申请另一实施例提供的欠压保护电路的结构示意图，如图4和图5所示，第八电阻R8的数量为多个，且多个第八电阻R8相互串联，欠压保护电路还包括：

反馈环路补偿电路23；反馈环路补偿电路23包括第十电阻R10和PMOS(图5中的Q2)，其中，PMOS是指P型金属氧化物半导体。PMOS的源极连接在电源和第十电阻R10之间，PMOS的栅极连接在第十电阻R10与电平信号转换电路之间，PMOS的漏极连接在多个第八电阻R8之间。

PMOS的源极电压为电源电压VCC，当电源上电过程或者受到外界微小干扰时，VCC电压可能存在电压波动，超过电源电压VCC，此时，PMOS的源极电压与PMOS的栅极电压差值达到PMOS的导通阈值，PMOS管导通，将电源电压的过冲电压消耗掉，PMOS的源极电压与PMOS的栅极电压差值低于PMOS的导通阈值，PMOS管关断，避免过压电路或者欠压电路的保护机制在上电过程发生误触发，提高了电源电路的稳定性。

在一种可能的实施方式中，如图5所示，欠压保护电路，还包括：时序电路24，优选地，时序电路为RC电路，时序电路24包括第十一电阻R11和第二电容C2；第十一电阻R11的一端与第一NMOS的漏极连接，第十一电阻R11的另一端分别与第二电容C2和电平信号转换电路连接，第二电容C2接地。

本申请实施例中，通过在欠压保护电路中设置时序电路，实现了对输出电压的滤波和延时。通过调节第十一电阻的阻值以及第二电容的电容值，可以得到不同的延时时间，可以控制欠压保护电路的触发时间，进而控制过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路的触发先后时序。

在上述图2-图5任一实施例的基础上，在一种可能的实施方式中，图6是本申请一实施例提供的过压保护电路的结构示意图，如图6所示，本申请实施例提供的电源保护电路中过压保护电路，可以包括：第二分压电路31和比较器U2。

第二分压电路31包括第十二电阻R12和第十三电阻R13，第十二电阻R12与第十三电阻R13串联，且第十二电阻R12与电源连接，第十三电阻R13接地；比较器U2的第一输入端连接在第十二电阻R12和第十三电阻R13之间，比较器U2的第二输入端连接在第七电阻与第八电阻R8之间，比较器U2的输出端与电平信号转换电路连接；比较器U2用于向电平信号转换电路输出第二输出信号。

其中，第十二电阻和第十三电阻用于对电源电压进行分压，以将第十三电阻上的电压输入至比较器的第一输入端，比较器的第二输入端输入的电压是第七电阻上的电压，通过比较器的输出端输出第二输出信号。在一种可能的实施方式中，比较器的第一输入端可以为反相输入端，则比较器的第二输入端为正相输入端，此时，若第七电阻上的电压大于第十三电阻上的电压时，比较器输出高电平信号，表示电源电压出现过压的情况。若第七电阻上的电压不大于第十三电阻上的电压，则比较器输出低电平信号，表示电源电压未出现过压的情况。

本申请实施例中，可以通过调节第十二电阻和第十三电阻的阻值，适应于不同电压需求的电源电路，另外，本申请实施例对第十二电阻和第十三电阻的阻值以及数量不做限制，例如，第十二电阻的数量可以为两个及以上，第十三电阻的数量也可以为两个及以上，本申请实施例仅以此为例，并不限于此。

在图6所示实施例的基础上，在一种可能的实施方式中，图7是本申请另一实施例提供的过压保护电路的结构示意图，结合图6和图7，本申请实施例提供的电源保护电路，过压保护电路包括：时序电路32，优选地，时序电路为RC电路，时序电路32包括第十四电阻R14和第三电容C3；第十四电阻R14的一端与比较器U2的输出端连接，第十四电阻R14的另一端分别与第三电容C3和电平信号转换电路连接，第三电容接地。

本申请实施例中，通过在过压保护电路中设置时序电路，实现了对输出电压的滤波和延时。通过调节第十四电阻的阻值以及第三电容的电容值，可以得到不同的延时时间，可以控制过压保护电路的触发时间，进而控制过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路的触发先后时序。

在上述图2-图7任一实施例的基础上，本申请实施例以电源电路存在过流问题时，第一输出信号为高电平信号，电源电路存在过压问题时，第二输出信号为高电平信号，电源电路存在欠压问题时，第三输出信号为高电平信号，并且，当电平信号转换电路输出的信号为低电平信号时，控制控制开关断开为例进行说明。本申请实施例仅以此为例，并不限于上述情况，例如，可以在电平信号转换电路输出的信号为高电平信号是，控制控制开关断开，再例如，还可以在电源电路存在过流问题时，第一输出信号为低电平信号，等等，针对不同的情况，可以设置不同的电平信号转换电路，本申请实施例不再赘述。

在一种可能的实施方式中，图8是本申请一实施例提供的电平信号转换电路的结构示意图，如图8所示，本申请实施例提供的电源保护电路中的电平信号转换电路，可以包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一三极管Q3和第二三极管Q4。

第一二极管D1的阳极与过流保护电路的输出端连接、第二二极管D2的阳极与欠压保护电路的输出端连接、第三二极管D3的阳极与过压保护电路的输出端连接；第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极和第三二极管D3的阴极，分别与第一三极管Q3的基极和第二三极管Q4的基极连接，第一三极管Q3的发射极与电源VCC连接，第二三极管Q4的发射极接地GND，第一三极管Q3的集电极、第二三极管Q4的集电极与控制开关连接。

电平信号转换电路还可以包括第十五电阻R15，与低电平(-VCC)连接。本申请实施例中，若第一输出信号、第二输出信号以及第三输出信号中存在高电平信号，则二极管输入至第一三极管阴极的信号为高电平信号，此时，第一三极管截止，第二三极管导通，电平信号转换电路输出低电平信号。若第一输出信号、第二输出信号以及第三输出信号均为低电平信号，则第一三极管导通，第二三极管截止，电平信号转换电路输出高电平信号。

在电平信号转换电路输出低电平信号时，控制控制开关与负载设备断开，在电平信号转换电路输出高电平信号时，控制控制开关与负载设备导通。

在另一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的电源保护电路中的电平信号转换电路，还可以通过控制芯片实现，其中，本申请实施例对控制芯片的类型不做限制，例如，控制芯片可以是微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。

在一种可能的实施方式中，电平信号转换电路包括控制芯片，控制芯片的第一引脚与过流保护电路的输出端连接、控制芯片的第二引脚与欠压保护电路的输出端连接、控制芯片的第三引脚与过压保护电路的输出端连接；控制芯片的第四引脚与控制开关连接。控制芯片用于根据第一输出信号、第二输出信号以及第三输出信号，对控制开关进行控制，以控制负载设备与电源之间的通断。

本申请实施例中，通过控制芯片根据各保护电路的输出信号，对负载设备与电源之间的通断进行控制，可以灵活自由的切换保护电路的类型和协调各保护电路的相互组合性，并且可以设置各保护电路触发的先后顺序，应用场合更加灵活。

在上述图8所示实施例的基础上，在一种可能的实施方式中，图9是本申请一实施例提供的控制开关的结构示意图，如图9所示，本申请实施例提供的电源保护电路的控制开关可以包括：第二NMOS(图9中的Q5)。

第二NMOS的栅极、第一三极管Q3的集电极和第二三极管Q4的集电极连接，第二NMOS的源极与电源连接，第二NMOS的漏极与负载设备连接。

在电平信号转换电路输出低电平信号时，第二NMOS的栅极电压低于第二NMOS的源极电压，第二NMOS截止，电源与负载设备断开连接。在电平信号转换电路输出高电平信号时，第二NMOS的栅极电压高于第二NMOS的源极电压，第二NMOS导通，电源与负载设备导通。

在一种可能的实施方式中，若电源反接，第二NMOS的源极电源为零，不管电平信号转换电路输出高电平信号还是低电平信号，第二NMOS截止，电源与负载设备断开连接。因此，通过第二NMOS作为控制开关，不仅可以实现根据电平信号转换电路输出的电平信号，对电源与负载设备之间的通断进行控制，还可以有效防止电源反接。并且，相比于现有技术中，通过在电源与负载设备之间设置二极管的方式，实现电源防反接，由于NMOS的导通电阻为毫欧级，解决了采用二极管时固有大压降和通大电流会产生大功耗的缺点。

在一种可能的实施方式中，控制开关还包括：第三NMOS(图9中的Q6)。

第三NMOS的栅极、第一三极管Q3的集电极和第二三极管Q4的集电极连接，第三NMOS的源极与负载设备连接，第三NMOS的漏极与第二NMOS的漏极连接。

通过设计第三NMOS，可以实现在负载设备中的电流通过第三NMOS的源极流向第三NMOS时，第三NMOS截止，达到了防反灌的功能。

在上述实施例的基础上，图10是本申请又一实施例提供的电源保护电路的结构示意图，其中，图10中的附图标记可参考上述图2-图9中的附图标记，其工作原理可参考上述实施例不再赘述。

本申请实施例提供一种电路***，包括电源、负载设备以及如上述任一实施例提供的电源保护电路。其内容和效果可参考上述实施例，不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种电源保护电路，其特征在于，包括：用于对所述电源进行过流检测并输出第一输出信号的过流保护电路、用于对所述电源进行过压检测并输出第二输出信号的过压保护电路以及用于对所述电源进行欠压检测并输出第三输出信号的欠压保护电路中的至少两种电路；所述电源保护电路还包括控制开关和用于根据所述第一输出信号、所述第二输出信号以及所述第三输出信号对所述控制开关进行控制的电平信号转换电路；

其中，所述过流保护电路的输入端、所述过压保护电路的输入端、所述欠压保护电路的输入端分别与电源连接，所述过流保护电路的输出端、所述过压保护电路的输出端及所述欠压保护电路的输出端，分别与所述电平信号转换电路的输入连接，所述电平信号转换电路的输出通过所述控制开关与负载设备连接。

2.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述过流保护电路包括：第一电阻和用于放大所述第一电阻上的电压以生成并输出所述第一输出信号的第一放大电路；

所述第一电阻的第一端与所述电源连接，所述第一电阻的第二端与所述控制开关连接；

所述第一放大电路的第一输入端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一放大电路的第二输入端与所述第一电阻的第二端连接。

3.根据权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述第一放大电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和运算放大器；

所述第二电阻的一端接地，所述第二电阻的另一端与所述第四电阻连接，所述第四电阻与所述第一电阻的第一端连接，所述第三电阻的一端与所述第五电阻连接，所述第三电阻的另一端与所述运算放大器的输出端连接，所述第五电阻与所述第一电阻的第二端连接，所述第三电阻的另一端与所述运算放大器的输出端连接；

所述运算放大器的第一输入端连接在所述第二电阻和所述第四电阻之间，所述运算放大器的第二输入端连接在第三电阻和第五电阻之间。

4.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述欠压保护电路包括：第一分压电路和第一开关电路；

所述第一分压电路包括第七电阻和至少一个第八电阻，所述第七电阻的一端与所述第八电阻串联，所述第七电阻的另一端接地，所述第八电阻与所述电源连接；

所述第一开关电路的一端连接在所述第七电阻与所述第八电阻之间，所述第一开关电路的另一端与所述电平信号转换电路连接。

5.根据权利要求4所述的电源保护电路，其特征在于，所述第一开关电路包括：第九电阻和用于在所述第七电阻上的电压小于预设电压时向所述电平信号转换电路输出高电平信号的第一NMOS；

所述第九电阻的一端连接在所述第七电阻与所述第八电阻之间，所述第九电阻的另一端与所述第一NMOS的栅极连接，所述第一NMOS的源极接地，所述第一NMOS的漏极与所述电平信号转换电路连接。

6.根据权利要求4所述的电源保护电路，其特征在于，所述第八电阻的数量为多个，且多个所述第八电阻相互串联，

所述欠压保护电路还包括：反馈环路补偿电路；

所述反馈环路补偿电路包括第十电阻和PMOS，所述PMOS的源极连接在所述电源和所述第十电阻之间，所述PMOS的栅极连接在所述第十电阻与所述电平信号转换电路之间，所述PMOS的漏极连接在多个所述第八电阻之间。

7.根据权利要求4所述的电源保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括：第二分压电路和比较器；

所述第二分压电路包括第十二电阻和第十三电阻，所述第十二电阻与所述第十三电阻串联，且所述第十二电阻与所述电源连接，所述第十三电阻接地；

所述比较器的第一输入端连接在所述第十二电阻和所述第十三电阻之间，所述比较器的第二输入端连接在所述第七电阻与所述第八电阻之间，所述比较器的输出端与所述电平信号转换电路连接。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的电源保护电路，其特征在于，所述过流保护电路、所述过压保护电路以及所述欠压保护电路至少一个包括时序电路。

9.根据权利要求8所述的电源保护电路，其特征在于：

所述时序电路包括第六电阻和第一电容；所述第六电阻的一端与运算放大器的输出端连接，所述第六电阻的另一端分别与所述第一电容和所述电平信号转换电路连接，所述第一电容接地；和/或

所述时序电路包括第十一电阻和第二电容；所述第十一电阻的一端与第一NMOS的漏极连接，所述第十一电阻的另一端分别与所述第二电容和所述电平信号转换电路连接，所述第二电容接地；和/或

所述时序电路包括第十四电阻和第三电容；所述第十四电阻的一端与比较器的输出端连接，所述第十四电阻的另一端分别与所述第三电容和所述电平信号转换电路连接，所述第三电容接地。

10.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述电平信号转换电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一三极管和第二三极管，

所述第一二极管的阳极与所述过流保护电路的输出端连接、所述第二二极管的阳极与所述欠压保护电路的输出端连接、所述第三二极管的阳极与所述过压保护电路的输出端连接；

所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极和所述第三二极管的阴极，分别与所述第一三极管的基极和第二三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述电源连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极、所述第二三极管的集电极与所述控制开关连接。

11.根据权利要求10所述的电源保护电路，其特征在于，所述控制开关包括：第二NMOS，

所述第二NMOS的栅极、所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极连接，所述第二NMOS的源极与所述电源连接，所述第二NMOS的漏极与所述负载设备连接。

12.根据权利要求11所述的电源保护电路，其特征在于，所述控制开关还包括：第三NMOS，

所述第三NMOS的栅极、所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极连接，所述第三NMOS的源极与所述负载设备连接，所述第三NMOS的漏极与所述第二NMOS的漏极连接。

13.根据权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述电平信号转换电路包括控制芯片，

所述控制芯片的第一引脚与所述过流保护电路的输出端连接、所述控制芯片的第二引脚与所述欠压保护电路的输出端连接、所述控制芯片的第三引脚与所述过压保护电路的输出端连接；所述控制芯片的第四引脚与所述控制开关连接。

14.一种电路***，其特征在于，包括电源、负载设备和如权利要求1-13任一项所述的电源保护电路。

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