【专利下载】【专利代理】【商标和版权申请】Tel:18215660330

一种短路检测电路及电子装置的制作方法

专利查询2022-5-27  78

【专利下载】【专利代理】【商标和版权申请】Tel:18215660330



1.本实用新型涉及电子电路技术领域,更具体地说,涉及一种短路检测电路及电子装置。


背景技术:

2.电源电路使用过程中,其有可能会出现工作电路的短路,损坏电源。当前bms、电源等输出,其通常采用电流检测以判断是否出现短路状态。由于电源输出短路时,会产生很大的电流,该电流还有一定的延时,延时的大电流对电路中的器件会产生比较大的应力,容易导致器件失效,降低电路的使用寿命,造成电路时发生安全事故。


技术实现要素:

3.本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述部分技术缺陷,提供一种短路检测电路及电子装置。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种短路检测电路,用于连接供电电路和负载电路之间,包括:第一连接端、第二连接端、分压电路、电压采样电路、第一开关电路、第二开关电路、第一开关驱动电路和第二开关驱动电路;
5.所述第一连接端用于连接所述供电电路的输出端;
6.所述第二连接端用于连接所述负载电路的输入端;
7.所述第一连接端经串联连接的所述分压电路和所述第一开关电路连接所述第二连接端,且在所述第一开关电路导通时与所述第二连接端导通;
8.所述第一开关驱动电路连接所述第一开关电路,用于接收一第一控制电平以输出第一驱动电平驱动所述第一开关电路导通或关断;
9.所述第一连接端还经所述第二开关电路连接所述第二连接端,并在所述第二开关电路导通时与所述第二连接端导通;
10.所述第二开关驱动电路连接所述第二开关电路,用于接收一第二控制电平以输出第二驱动电平驱动所述第二开关电路导通或关断;
11.所述电压采样电路连接所述分压电路,用于在所述第一开关电路导通时获取所述分压电路的分压。
12.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第一连接端用于连接所述供电电路的负极输出端,所述第二连接端用于连接所述负载电路的负极输入端;所述分压电路包括电阻r1和电阻r2;
13.所述电阻r2的第一端连接所述第一连接端,所述电阻r2的第二端经串联连接的所述第一开关电路和所述电阻r1连接所述第二连接端,且所述电阻r2的第二端连接所述电压采样电路。
14.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第一开关电路包括mos管m1;
15.所述mos管m1的第一端连接所述电阻r2的第二端,所述mos管m1的第二端连接经所
述电阻r1连接所述第二连接端,所述mos管m1的第三端连接所述第一开关驱动电路;或
16.所述mos管m1的第一端经所述电阻r1连接所述电阻r2的第二端,所述mos管m1的第二端连接所述第二连接端,所述mos管m1的第三端连接所述第一开关驱动电路。
17.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第一开关驱动电路包括三极管q1、三极管q2、三极管q3、二极管d2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和电阻r9;
18.所述三极管q2的基极连接所述电阻r4的第一端和所述电阻r3的第一端,所述电阻r4的第二端用于接收所述第一控制电平,所述电阻r3的第二端和所述三极管q2的发射极接地,所述三极管q2的集电极连接所述电阻r5的第一端;
19.所述电阻r5的第二端连接所述三极管q1的基极和所述电阻r6的第一端,所述电阻r6的第二端连接所述三极管q1的发射极,且所述电阻r6的第二端用于接收一个供电电压,所述三极管q1的集电极连接所述电阻r7的第一端;
20.所述电阻r7的第二端连接所述二极管d2的阳极、所述三极管q3的基极和所述电阻r8的第一端,所述电阻r18的第二端和所述三极管q3的集电极接地,所述三极管q3的发射极连接所述二极管d2的阴极和所述电阻r9的第一端,所述电阻r9的第二端连接所述mos管m1的第三端。
21.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第一开关电路包括三极管q8、电阻r25和电阻r26;
22.所述三极管q8的集电极连接所述电阻r2的第二端,所述三极管q8的发射极经所述电阻r1连接所述第二连接端,所述三极管q8的基极连接所述电阻r25的第一端和所述电阻r26的第一端,所述电阻r25的第二端连接所述第一开关驱动电路,所述电阻r26的第二端连接所述三极管q8的发射极;
23.或
24.所述三极管q8的集电极经所述电阻r1连接所述电阻r2的第二端,所述三极管q8的发射极连接所述第二连接端,所述三极管q8的基极连接所述电阻r25的第一端和所述电阻r26的第一端,所述电阻r25的第二端连接所述第一开关驱动电路,所述电阻r26的第二端连接所述三极管q8的发射极。
25.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第一开关驱动电路包括三极管q7、电阻r23和电阻r24;
26.所述三极管q7的基极连接所述电阻r24的第一端和所述电阻r23的第一端,所述电阻r24的第二端用于接收所述第一驱动电平。
27.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第一连接端用于连接所述供电电路的正极输出端,所述第二连接端用于连接所述负载电路的正极输入端,所述分压电路包括电阻r38和电阻r39,所述电阻r38的第一端连接所述第二连接端,所述电阻r38的第二端连接所述电阻r39的第一端和所述电压采样电路,所述电阻r39的第二端接地。
28.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第一开关电路包括mos管m4和电阻r37;
29.所述mos管m4的第一端连接所述第一连接端,所述mos管m4的第二端连接所述电阻r37的第一端,所述电阻r37的第二端连接所述第二连接端,所述mos管m4的第三端连接所述第一开关驱动电路。
30.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第一开关驱动电路包括三极管q11、电阻r35、电阻r36和电阻r32;
31.所述三极管q11的发射极接地,所述三极管q11的基极连接所述电阻r32的第一端,所述电阻r32的第二端用于接收所述第一驱动电平,所述三极管q11的集电极经所述电阻r35连接所述mos管m4的第三端和所述电阻r36的第一端,所述电阻r36的第二端连接所述第一连接端。
32.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第二开关电路包括mos管m2;
33.所述mos管m2的第一端连接所述第一连接端,所述mos管m2的第二端连接所述第二连接端,所述mos管m2的第三端连接所述第二驱动电路。
34.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第二开关驱动电路包括三极管q4、三极管q5、三极管q6、二极管d3、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15和电阻r16;
35.所述三极管q5的基极连接所述电阻r11的第一端和所述电阻r10的第一端,所述电阻r11的第二端用于接收所述第二控制电平,所述电阻r10的第二端和所述三极管q5的发射极接地,所述三极管q5的集电极连接所述电阻r13的第一端;
36.所述电阻r13的第二端连接所述三极管q4的基极和所述电阻r14的第一端,所述电阻r14的第二端连接所述三极管q4的发射极,且所述电阻r14的第二端用于接收一供电电压,所述三极管q4的集电极连接所述电阻r15的第一端;
37.所述电阻r15的第二端连接所述二极管d3的阳极、所述三极管q6的基极和所述电阻r12的第一端,所述电阻r12的第二端和所述三极管q6的集电极接地,所述三极管q6的发射极连接所述二极管d3的阴极和所述电阻r16的第一端,所述电阻r16的第二端连接所述mos管m2的第三端。
38.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,所述第二开关驱动电路包括三极管q10、电阻r31、电阻r33和电阻r34;
39.所述三极管q10的基极连接所述电阻r31的第一端,所述电阻r31的第二端用于接收所述第二驱动电平,所述三极管q10的集电极连接所述电阻r33的第一端,所述电阻r33的第二端连接所述电阻r34的第一端和所述mos管m2的第三端,所述电阻r34的第二端连接所述第一连接端。
40.优选地,在本实用新型的短路检测电路中,还包括控制器,
41.所述控制器用于输出所述第一控制电平或所述第二控制电平,或
42.所述电压采样电路集成于所述控制器。
43.另,本实用新型还构造一种电子装置,包括:供电电路、负载电路和如上面任意一项所述的短路检测电路;其中,
44.所述短路检测电路的第一连接端连接所述供电电路的输出端,所述短路检测电路的第二连接端连接所述负载电路的输入端。
45.另,本实用新型构造一种短路检测方法,应用于如上面任意一项所述的短路检测检测电路,包括以下步骤:
46.s1、在所述第一连接端有电源输入时,触发所述第一开关驱动单元驱动第一开关电路导通,触发所述第二开关驱动单元驱动第二开关电路关断;
47.s2、获取所述分压电路的分压,判断所述分压是否满足一预设范围,若是,则执行s3,若否,则执行s4;
48.s3、判定所述负载电路短路,触发所述第一开关驱动单元驱动第一开关电路关断,并结束;
49.s4、判定所述负载电路正常,触发所述第一开关驱动单元驱动第一开关电路关断,触发所述第二开关驱动单元驱动第二开关电路导通。
50.实施本实用新型的一种短路检测电路及电子装置,具有以下有益效果:能够实现提前检测出电路的短路状态,有效的防止短路大电流对电路器件产生损坏。
附图说明
51.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:
52.图1是本实用新型一种短路检测电路一实施例的结构示意图;
53.图2是本实用新型一种短路检测电路一实施例的电路原理图;
54.图3是本实用新型一种短路检测电路另一实施例的电路原理图;
55.图4是本实用新型一种短路检测电路另一实施例的电路原理图;
56.图5是本实用新型一种短路检测方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
57.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
58.如图1所示,在本实用新型的一种短路检测电路第一实施例中,用于连接供电电路210和负载电路220之间,包括:第一连接端110、第二连接端160,分压电路120、电压采样电路150、第一开关电路131、第二开关电路132、第一开关驱动电路141和第二开关驱动电路142;第一连接端110用于连接供电电路210的输出端;第二连接端160用于连接负载电路220的输入端;第一连接端110经串联连接的分压电路120和第一开关电路131连接第二连接端160,且在第一开关电路131导通时与第二连接端160导通;第一开关驱动电路141连接第一开关电路131,用于接收一第一控制电平以输出第一驱动电平驱动第一开关电路131导通或关断;第一连接端110还经第二开关电路132连接第二连接端160,并在第二开关电路132导通时与第二连接端160导通;第二开关驱动电路142连接第二开关电路132,用于接收一第二控制电平以输出第二驱动电平驱动第二开关电路132导通或关断;电压采样电路150连接分压电路120,用于在第一开关电路131导通时获取分压电路120的分压。具体的,该短路检测电路用来连接在供电电路210和负载电路220之间,其中第一连接端110连接供电电路210的输出端,第二连接端160连接负载电路220的输入端,第一连接端110和第二连接端160之间通过两个通路连接,其中一个通路由串联连接的分压电路120和第一开关电路131组成,第一开关电路131通过第一开关驱动电路141驱动导通或者关断,另一通路有第二开关电路132组成,第二开关电路132通过第二开关驱动电路142驱动导通或者关断。在进行短路检测过程中,可以先通过第一开关驱动单元输出第一驱动电平驱动第一开关电路131导通,通过电压采样电路150获取此时分压电路120的分压,其可以根据该分压判定负载电路220是否有短路。例如,在一实施例中,其正常情况下,在负载电路220未短路时,其分压电路120上的
分压会很小,当负载电路220发生短路时,其分压电路120上的分压就会变大,因此,可以通过电压大小能够得到负载电路220的短路判定结果。
59.如图2和图3所示,在一实施例中,第一连接端110用于连接供电电路210的负极输出端,第二连接端160用于连接负载电路220的负极输入端;分压电路120包括电阻r1和电阻r2;电阻r2的第一端连接第一连接端110,电阻r2的第二端经串联连接的第一开关电路131和电阻r1连接第二连接端160,且电阻r2的第二端连接电压采样电路150。具体的,该检测电路的一端连接在供电电路210的负极输出端,另一端连接在负载电路220的负极输入端,即该检测电路连接在负载电路220的供电通路的负极。其中分压电路120由直接或间接串联连接的电阻r1和电阻r2组成,并与第一开关电路131形成串联连接,在第一开关电路131导通时,电压采样电路150获取电阻r1和电阻r2之间的分压。
60.可选的,如图2所示,第一开关电路131包括mos管m1;mos管m1的第一端连接电阻r2的第二端,mos管m1的第二端连接经电阻r1连接第二连接端160,mos管m1的第三端连接第一开关驱动电路141;具体的,可以通过mos管m1组成第一开关电路131,电阻r1和电阻r2经过mos管m1形成间接串联连接,同时mos管m1的栅极(对应第三端)连接第一开关驱动电路141,以驱动其导通或关断,在mos管m1导通时,电阻r1和电阻r2串联形成分压。当输出短路时,第二连接端的电压vout-会被拉在高电位,接近vout+,通过检测电阻r2两端电压可以判断vout-电位,进而判断输出端对应的电路短路。
61.可选的,mos管m1的第一端经电阻r1连接电阻r2的第二端,mos管m1的第二端连接第二连接端160,mos管m1的第三端连接第一开关驱动电路141。即,电阻r1和电阻r2也可以直接串联连接。并在串联连接后经过mos管m1连接至第二连接端160。
62.可选的,第一开关驱动电路141包括三极管q1、三极管q2、三极管q3、二极管d2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和电阻r9;三极管q2的基极连接电阻r4的第一端和电阻r3的第一端,电阻r4的第二端用于接收一第一控制电平,电阻r3的第二端和三极管q2的发射极接地,三极管q2的集电极连接电阻r5的第一端;电阻r5的第二端连接三极管q1的基极和电阻r6的第一端,电阻r6的第二端连接三极管q1的发射极,且电阻r6的第二端用于接收一个供电电压,三极管q1的集电极连接电阻r7的第一端;电阻r7的第二端连接二极管d2的阳极、三极管q3的基极和电阻r8的第一端,电阻r18的第二端和三极管q3的集电极接地,三极管q3的发射极连接二极管d2的阴极和电阻r9的第一端,电阻r9的第二端连接mos管m1的第三端。具体的,通过三极管q1、三极管q2和三极管q3及其外围电路组成第一开关驱动电路141。三极管q2在其基极接收低电平时关断,三极管q1关断,通过电阻r9和三级管q3加速对mos管m1栅极电压泄放,进而使mos管m1关断。三极管q2在其基极接收高电平时导通,进而三级管q1导通,二级管d2导通,驱动mos管m1栅极高电平,使mos管m1导通。
63.如图3所示,在一实施例中,第一开关电路131包括三极管q8、电阻r25和电阻r26;三极管q8的集电极连接电阻r2的第二端,三极管q8的发射极经电阻r1连接第二连接端160,三极管q8的基极连接电阻r25的第一端和电阻r26的第一端,电阻r25的第二端连接第一开关驱动电路141,电阻r26的第二端连接三极管q8的发射极;具体的,第一开关电路131也可以通过三极管q8及其外围电路组成,电阻r1和电阻r2经过三极管q8形成间接串联连接,在三极管q8导通时,电阻r1和电阻r2串联形成分压。当输出短路时,第二连接端的电压vout-会被拉在高电位,接近vout+,通过检测电阻r2两端电压可以判断vout-电位,进而判断输出
端对应的电路短路。其中电压大于一个预设值时,即可以判断其输出端短路。
64.可选的,三极管q8的集电极经电阻r1连接电阻r2的第二端,三极管q8的发射极连接第二连接端160,三极管q8的基极连接电阻r25的第一端和电阻r26的第一端,电阻r25的第二端连接第一开关驱动电路141,电阻r26的第二端连接三极管q8的发射极。即,电阻r1和电阻r2也可以直接串联连接。并在串联连接后经过三极管q8连接至第二连接端160。
65.可选的,第一开关驱动电路141包括三极管q7、电阻r23和电阻r24;三极管q7的基极连接电阻r24的第一端和电阻r23的第一端,电阻r24的第二端用于接收第一驱动电平。具体的,可以通过三极管q7及其外围电路驱动第一开关电路131导通或关断,在三极管q7的基极接收高电平时,三极管q7导通,驱动三极管q8导通。
66.如图4所示,在一实施例中,第一连接端110用于连接供电电路210的正极输出端,第二连接端160用于连接负载电路220的正极输入端,分压电路120包括电阻r38和电阻r39,电阻r38的第一端连接第二连接端160,电阻r38的第二端连接电阻r39的第一端和电压采样电路150,电阻r39的第二端接地。具体的,该检测电路的一端连接在供电电路210的正极输出端,另一端连接在负载电路220的正极输入端,即该检测电路连接在负载电路220的供电通路的正极。其中分压电路120由串联连接的电阻r38和电阻r39组成,并与第一开关电路131形成串联连接,在第一开关电路131导通时,电压采样电路150获取电阻r38和电阻r39之间的分压。如果输出短路,第二连接端的输出电压vout+会被拉到低电位,接近vout-,通过检测电阻r39两端电压,可以判断vout+电位,进而判断输出短路。其中电阻r39两端电压越低表示第二连接端输出短路越严重。
67.可选的,在上面实施例的基础上,第一开关电路131包括mos管m4和电阻r37;mos管m4的第一端连接第一连接端110,mos管m4的第二端连接电阻r37的第一端,电阻r37的第二端连接第二连接端160,mos管m4的第三端连接第一开关驱动电路141。具体的,即第一开关电路131可以通过mos管m4和电阻r37组成,其中电路r37用来限定出现短路时流过的电流,以保护整个电路。并在mos管m4导通时,电阻r37和电阻r38形成分压。
68.可选的,第一开关驱动电路141包括三极管q11、电阻r35、电阻r36和电阻r32;三极管q11的发射极接地,三极管q11的基极连接电阻r32的第一端,电阻r32的第二端用于接收第一驱动电平,三极管q11的集电极经电阻r35连接mos管m4的第三端和电阻r36的第一端,电阻r36的第二端连接第一连接端110。具体的,可以通过三极管q11及其外围电路组成第一开关驱动电路141。其中,三极管q11在其基极接收高电平时导通,电阻r36和电阻r35形成分压驱动mos管m4导通。
69.在一实施例中,第二开关电路132包括mos管m2;mos管m2的第一端连接第一连接端110,mos管m2的第二端连接第二连接端160,mos管m2的第三端连接第二驱动电路。具体的,第二开关电路132可以通过mos管m2组成,其在mos管m2导通时导通,在mos管m2关断时关断。
70.如图2和图3所示,在一实施例中,第二开关驱动电路142包括三极管q4、三极管q5、三极管q6、二极管d3、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15和电阻r16;三极管q5的基极连接电阻r11的第一端和电阻r10的第一端,电阻r11的第二端用于接收一第二控制电平,电阻r10的第二端和三极管q5的发射极接地,三极管q5的集电极连接电阻r13的第一端;电阻r13的第二端连接三极管q4的基极和电阻r14的第一端,电阻r14的第二端连接三极管q4的发射极,且电阻r14的第二端用于接收一供电电压,三极管q4的集电极连接电
阻r15的第一端;电阻r15的第二端连接二极管d3的阳极、三极管q6的基极和电阻r12的第一端,电阻r12的第二端和三极管q6的集电极接地,三极管q6的发射极连接二极管d3的阴极和电阻r16的第一端,电阻r16的第二端连接mos管m2的第三端。即,第二开关驱动电路142可以通过三极管q5、三极管q4和三极管q6及其外围电路组成。三极管q5在其基极接收低电平时关断,三极管q4关断,过电阻r12和三极管q6加速对mos管m2栅极电压泄放,进而使mos管m2关断。三极管q5在其基极接收高电平时导通,进而三极管q4导通,二极管d3导通,驱动mos管m2栅极为高电平,使mos管m2导通。
71.如图4所示,在另一实施例中,第二开关驱动电路142包括三极管q10、电阻r31、电阻r33和电阻r34;三极管q10的基极连接电阻r31的第一端,电阻r31的第二端用于接收第二驱动电平,三极管q10的集电极连接电阻r33的第一端,电阻r33的第二端连接电阻r34的第一端和mos管m2的第三端,电阻r34的第二端连接第一连接端110。具体的,第二开关驱动电路142可以通过三极管q10及其外围电路组成,三极管q10在其基极接收高电平时导通,电阻r33和电阻r34形成分压驱动mos管m2导通。
72.可选的,本实用新型一实施例中,本实用新型的短路检测电路,还包括控制器,控制器用于输出第一控制电平或第二控制电平,或电压采样电路150集成于控制器。即,控制器可以用来输出第一控制电平和第二控制电平,该过程可以通用的控制器输出电平过程。电压采样电路150也可以集成于控制器,通过控制器对应的adc功能或者其自带的其他电压获取或比较功能进行该电压的确认。此外,还可以通过控制器连接输入端上电电路,通过检测输入端上电触发短路检测电路工作。
73.本实用新型的一种电子装置,包括:供电电路210、负载电路220和如上面描述短路检测电路;其中,短路检测电路的第一连接端110连接供电电路210的输出端,短路检测电路的第二连接端160连接负载电路220的输入端。即,将短路检测电路设置在电子装置或电子设备的供电电路210和负载电路220之间,在电子装置进入正常上电的工作状态之前,先进行电子装置的短路状态进行确认,可以有效的保证电子装置的使用安全。
74.如图5所示,本实用新型的一种短路检测方法,应用于如上面任意一项所述的短路检测检测电路,包括以下步骤:
75.s1、在所述第一连接端有电源输入时,触发所述第一开关驱动单元驱动第一开关电路导通,触发所述第二开关驱动单元驱动第二开关电路关断;
76.s2、获取所述分压电路的分压,判断所述分压是否满足一预设范围,若是,则执行s3,若否,则执行s4;
77.s3、判定所述负载电路短路,触发所述第一开关驱动单元驱动第一开关电路关断,并结束检测;
78.s4、判定所述负载电路正常,触发所述第一开关驱动单元驱动第一开关电路关断,触发所述第二开关驱动单元驱动第二开关电路导通。
79.具体的,通过上述短路检测电路进行短路检测的过程为,在第一连接端有电源输入时,先触发第一开关驱动单元驱动第一开关电路导通,并通过第二开关驱动单元驱动第二开关电路保持关断,此时第一连接端的电源输入经过导通的第一开关电路形成的通路在分压电路上形成分压,并通过电压采样单元获取分压电路的分压,可以根于其可以根据该分压判定负载电路是否有短路。该分压的预设范围可以通过电路正常状态时其电压应该满
足的值进行设定,实现设定该预设范围,一旦超出该范围则可以判定负载电路发生短路。例如,在一实施例中,其正常情况下,在负载电路未短路时,其分压电路上的分压会很小,当负载电路发生短路时,其分压电路上的分压就会变大,因此,可以通过电压大小能够得到负载电路的短路判定结果。当判定短路时,此时保持第二开关电路关断并触发第一开关驱动单元驱动第一开关电路关断,保护整个工作电路。当判断负载电路正常时,则可以触发第二开关驱动单元驱动第二开关电路导通,对负载电路正常工作供电,同时此时切断第一开关电路通路。其中,该过程可以通过对第一连接端是否有电源输入进行自动判断并基于判断结果触发短路检测电路检测工作。
80.可以理解的,以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,可以对上述技术特点进行自由组合,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围;因此,凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰,均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

最新回复(0)