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一种开关保护电路和装置的制作方法

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1.本实用新型涉及集成电路领域,尤其涉及的是一种开关保护电路和装置。


背景技术:

2.短路是指电路或电路中的一部分被短接。如负载与电源两端被导线连接在一起,就称为短路。在现有的以mos管为开关控制输出的电路中,mos管饱和导通时,源极和漏极之间内阻很小,漏极输出电压基本等于源极输入电压,若此时作为输出端的漏极短路,源漏极之间的电流将瞬间上升至较大值,在较短的时间内mos管烧坏,存在安全性隐患。
3.因此,现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素:

4.鉴于上述现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供一种开关保护电路和装置,能够有效解决开关电路中开关模块短路带来的安全性问题。
5.本实用新型的技术方案如下:
6.第一方面,本实用新型提供一种开关保护电路,其中,包括:
7.开关保护电路,具有一电压输出端;
8.开关模块与电压输出端连接,用于控制所述电压输出端的输出电压的通断;
9.保护模块分别与所述开关模块和所述电压输出端连接,用于在所述电压输出端短路时控制所述开关模块断开。
10.所述的开关保护电路,其中,所述保护模块包括:
11.控制单元,分别与所述电压输出端和所述保护单元连接,所述控制单元用于在所述电压输出端短路时控制所述保护单元开启;
12.保护单元,与所述开关模块连接,所述保护单元用于在开启时控制所述开关模块断开。
13.所述的开关保护电路,其中,所述控制单元包括:
14.启动子单元,分别与开关信号输入端、电压输入端和所述控制子单元连接,所述启动子单元用于根据所述开关信号输入端输入的开关信号输出启动信号至所述控制子单元;
15.控制子单元,与所述保护单元连接,所述控制子单元用于根据启动信号控制所述保护单元关闭,或在所述电压输出端短路时控制所述保护单元开启。
16.所述的开关保护电路,其中,所述启动子单元包括第一电阻、第一电容、第二电阻、第三电阻、第二电容、第一三极管、第四电阻、第二三极管、第五电阻以及第六电阻;
17.所述第一电阻的一端与开关信号输入端连接,所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端以及所述第一电容的一端连接;
18.所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端、所述第二电容的一端以及所属第一三极管的基极连接;
19.所述第一电容的另一端、第三电阻的另一端、第二电容的另一端以及所述第一三
极管的发射极分别接地;
20.所述第一三极管的集电极与所述第四电阻的一端连接,所述第四电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接,所述第二三极管的发射极与电压输入端连接;
21.所述第二三极管的集电极与所述第五电阻的一端连接,所述第五电阻的另一端分别与所述第六电阻的一端以及所述控制子单元连接,所述第六电阻的另一端接地。
22.所述的开关保护电路,其中,所述控制子单元包括第三三极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻以及第四三极管;
23.所述第三三极管的发射极分别与所述第五电阻的一端以及所述第六电阻的一端连接,所述第三三极管的基极与所述第七电阻的一端连接,所述第七电阻的另一端与所述电压输出端连接;
24.所述第三三极管的集电极与所述第八电阻的一端连接,所述第八电阻的另一端分别与所述第九电阻的一端以及所属第四三极管的基极连接,所述第九电阻的另一端以及所述第四三极管的发射极分别接地;
25.所述第四三极管的集电极与所述保护单元连接。
26.所述的开关保护电路,其中,所述保护单元包括第一二极管、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三电容以及第五三极管;
27.所述第一二极管的正极与所述开关信号输入端连接,所述第一二极管的负极与所述第十电阻的一端连接,所述第十电阻的另一端分别与所述第四三极管的集电极以及所述第十一电阻的一端连接;
28.所述第十一电阻的另一端分别与所述第十电阻、第三电容以及第五三极管的基极连接;
29.所述第十二电阻的另一端、所述第三电容的另一端以及所述第五三极管的发射极分别接地;
30.所述第五三极管的集电极与所述开关模块连接。
31.所述的开关保护电路,其中,所述开关模块包括第十三电阻、第二二极管、第十四电阻、第十五电阻、第四电容、第一极性电容、第五电容、mos管、第二极性电容、第六电容以及第十六电阻;
32.所述第十三电阻的一端与所述第五三极管的集电极连接,所述第十三电阻的另一端分别与所述第二二极管的正极、所述第十四电阻的一端以及所述第十五电阻的一端连接;
33.所述第十五电阻的另一端分别与所述第四电容的一端、第一极性电容的正极、电压输入端、第五电容的一端以及所述mos管的源极连接,所述第一极性电容的负极以及所述第四电容的另一端分别接地;
34.所述第二二极管的负极分别与所述第十四电阻的另一端、所述第五电容的另一端以及所述mos管的栅极连接;
35.所述mos管的漏极分别与所述第二极性电容的正极、第六电容的一端、第十六电阻的一端以及电压输出端连接,所述第二极性电容的负极、第六电容的另一端以及第十六电阻的另一端分别接地。
36.所述的开关保护电路,其中,所述第一三极管为npn型三极管,所述第二三极管为
pnp型三极管。
37.所述的开关保护电路,其中,所述第三三极管为pnp型三极管,所述第四三极管为npn型三极管。
38.第二方面,本实用新型还提供一种开关保护装置,其中,包括如上所述的开关保护电路。
39.相较于现有技术,本实用新型提供的一种开关保护电路和装置,所述开关保护电路包括开关模块和保护模块,所述开关模块与电压输出端连接,用于控制所述电压输出端的输出电压的通断;所述保护模块分别与所述开关模块和所述电压输出端连接,用于在所述电压输出端短路时控制所述开关模块断开;本实用新型中通过设置开关保护电路对开关模块进行短路保护,进而有效提高了用电安全性。
附图说明
40.图1为本实用新型所提供的开关保护电路的结构框图。
41.图2为本实用新型所提供的开关保护电路的原理图。
42.图3为本实用新型所提供的开关保护电路中电压输出端正常工作时的电路原理图。
43.图4为本实用新型所提供的开关保护电路中电压输出端短路时的电路原理图。
具体实施方式
44.本实用新型提供一种应急控制装置,为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
45.请参阅图1,本实用新型提供的开关保护电路包括开关模块20以及保护模块10,所述开关模块20与电压输出端vout连接,用于控制所述电压输出端vout的输出电压的通断;所述保护模块10分别与所述开关模块20以及所述电压输出端vout连接,用于在所述电压输出端vout短路时控制开关模块断开。具体地,当电压输出端vout正常工作时输出电压近似为电压输入端vin的输入电压vin,所述保护模块10此时不需要进行保护;当电压输出端vout短路时,输出电压近似为0v,所述保护模块10检测到输出电压近似为0v,发送关断信号控制开关模块20关闭电压输出,避免了短路电流流过开关模块20导致开关模块20中的元器件过热损坏,进而有效提高了用电安全性。
46.请参阅图2,所述保护模块10包括控制单元11以及保护单元12,所述控制单元11分别与电压输出端vout和所述保护单元12连接,用于在所述电压输出端vout短路时控制所述保护单元12开启,所述保护单元12与所述开关模块20连接,用于在开启时控制所述开关模块20断开。具体地,当控制单元11通过检测到电压输出端vout短路即输出电压近似为0v时,发出开启信号控制保护单元12开启,所述保护单元12开启时产生一关断信号控制所述开关模块20断开电压输出端vout的输出,进而保护开关模块20不被短路电流损坏,进而有效避免了电压输出端短路所带来的安全隐患。
47.进一步地,所述控制单元11包括启动子单元111以及控制子单元112,所述启动子单元111分别与开关信号输入端on_off、电压输入端vin以及所述控制子单元112连接,用于
根据所述开关信号输入端on_off输入的开关信号输出启动信号至所述控制子单元112;所述控制子单元112与所述保护单元12连接,用于根据启动信号控制所述保护单元12关闭,或在所述电压输出端短路时控制所述保护单元12开启。
48.具体地,当所述开关信号输入端on_off输入的开关信号为高电平时,启动子单元111根据该高电平信号开始工作输出启动信号至控制子单元112,进而由所述控制子单元112控制所述保护单元12关闭,也就是说此时在电压输入端正常工作没有短路的情况,那么就不需要保护单元12参与工作对开关模块20进行保护,因此所述启动子单元111进入工作状态以便于控制保护单元12停止工作,进而确保所述开关模块12启动正常工作。当电压输出端vout短路时,此时因所述控制子单元112与电压输出端直接连接,所述电压输出端短路时会直接触发所述控制子单元112进入保护工作状态,进而控制所述保护单元12开启,以便于实现对所述开关模块20的保护功能,提高用电安全性。
49.请继续参阅图2,所述启动子单元111包括第一电阻r1、第一电容c1、第二电阻r2、第三电阻r3、第二电容c2、第一三极管q1、第四电阻r4、第二三极管q2、第五电阻r5以及第六电阻r6,所述第一三极管q1为pnp三极管,所述第二三极管q2为pnp三极管。
50.具体实施时,所述第一电阻r1的一端与开关信号输入端on_off连接,所述第一电阻r1的另一端分别与所述第二电阻r2的一端以及所述第一电容c1的一端连接,所述第二电阻r2的另一端分别与所述第三电阻r3的一端、所述第二电容c2的一端以及所述第一三极管q1的基极连接,所述第一电容c1的另一端、第三电阻r3的另一端、第二电容c2的另一端以及第一三极管q1的发射极分别接地,所述第一三极管q1的集电极与所述第四电阻r4的一端连接,所述第四电阻r4的另一端与所述第二三极管q2的基极连接,所述第二三极管q2的发射极与电压输入端vin连接,所述第二三极管q2的集电极与所述第五电阻r5的一端连接,所述第五电阻r5的另一端分别与所述第六电阻r6的一端以及所述控制子单元112连接,所述第六电阻r6的另一端接地gnd。
51.当开关信号输入端on_off输入的开关信号为高电平时,所述第一三极管q1与第二三极管q2处于饱和导通状态,所述第二三极管q2的集电极电压近似等于vin,经过第五电阻r5以及第六电阻r6分压得到一个电压为vin/2的电压信号输出给控制子单元112,也即相当于给所述控制子单元112一个启动信号,以便于后续控制所述开关模块开启正常工作。
52.请继续参阅图2,所述控制子单元112包括第三三极管q3、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9以及第四三极管q4,所述第三三极管q3为pnp三极管,所述第四三极管q4为npn三极管。
53.具体实施时,所述第三三极管q3的发射极分别与所述第五电阻r5的一端以及所述第六电阻r6的一端连接,所述第三三极管q3的基极与所述第七电阻r7的一端连接,所述第七电阻r7的另一端与电压输出端vout连接,所述第三三级管q3的集电极与所述第八电阻r8的一端连接,所述第八电阻r8的另一端分别与所述第九电阻r9的一端以及所述第四三极管q4的基极连接,所述第九电阻r9的另一端以及所述第四三极管q4的发射极分别接地,所述第四三极管q4的集电极与所述保护单元12连接。
54.当电压输出端vout正常工作时其输出电压近似为vin,根据第五电阻r5和第六电阻r6分压得到的信号,此时所述第三三极管q3的发射极电压为vin/2,那么第三三极管q3的发射极与基极压差为负vin/2,第三三极管q3处于断开状态,第四三极管q4也处于断开状
vin/2,第三三极管q3处于关断状态,故所述第四三极管q4也处于关断状态,所以第五三极管q5持续工作在饱和导通状态。在mos管m1开通的过程中,由于第一电阻r1和第一电容c1的存在导致第一三极管q1比第五三极管q5导通时间晚,保证了mos管m1的正常导通。实现了在电压输出端vout不短路的情况下保持开关电路的正常工作。
62.请参阅图4,当电压输出端vout即mos管m1的漏极短路时,所述电压输出端vout电压近似等于0v,所述第三三极管q3发射极与基极间的电压差为vin/2,第三三极管q3饱和导通,进一步使第四三极管q4饱和导通,此时第五三极管q5的基极电压近似为0v,第五三极管q5处于关断状态,从而使所述mos管m1关断,避免了当所述开关模块20中的电压输出端vout短路时产生的大电流流过mos管m1将其烧坏。本实用新型通过简单的电器元件就可实现在较宽的工作温度范围内当输出端短路时保护所述mos管不被烧毁的目的。
63.基于上述开关保护电路,本实用新型还提供一种开关保护装置,包括如上所述的开关保护电路,由于上文已对开关保护电路进行详细描述,在此不再赘述。
64.综上所述,本实用新型公开的一种开关保护电路和装置,所述开关保护电路包括开关模块和保护模块,所述开关模块与电压输出端连接,用于控制所述电压输出端的输出电压的通断;所述保护模块分别与所述开关模块和所述电压输出端连接,用于在所述电压输出端短路时控制所述开关模块断开。本实用新型中通过设置开关保护电路对开关模块进行短路保护,有效提高了用电安全性。
65.应当理解的是,本实用新型的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,例如,所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

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