一種電源輸出保護電路及裝置的製作方法

2023-07-28 17:28:46

本發明涉及電子電路技術領域，特別涉及一種電源輸出保護電路及裝置。

背景技術：

在報警設備中，經常需要對外提供一個低壓直流電源(一般為12V)為探測器、警號及配置鍵盤等外部設備供電。由於這些外部設備正常工作所消耗的電流並不大並且為了降低設計成本，一般將低壓直流電源與為報警設備供電的電源共用一個供電電源。然而在外部設備出現異常或被人為破壞時，例如短路或過流，可能會對低壓直流電源甚至供電電源造成不利影響，從而影響報警設備的正常工作，例如異常復位、漏報等。

現有的低壓直流電源輸出保護電路，主要以實現過流保護為主。而過流保護一般多採用串聯PTC(Positive Temperature Coefficient，正溫度係數熱敏電阻)、保險絲或基於電流迴環檢測的電子電路保護方式。在採用串聯PTC保護方式時，雖然PTC具有可靠性高以及維護成本低等優點，但其過流保護的動作響應時間較長，過流保護點不夠準確。在採用保險絲保護方式時，保險絲具有可靠性高及動作響應時間較短等優點，但其熔斷後無法恢復，導致維護成本較高。在採用基於電流迴環檢測的電子電路保護方式時，其具有過流保護點相對準確，保護動作及時，但由於其一般通過串聯採樣電阻的方式進行電流迴環檢測，而採樣電阻會對負載的正常工作造成一定影響，並且對於異常大電流故障響應不夠及時，從而導致其可靠性相對較低。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種電源輸出保護電路及裝置，用以提高可靠性、降低保護的動作響應時間以及維護降低成本。

因此，本發明實施例提供了一種電源輸出保護電路，包括：採樣模塊、開關控制模塊以及處理控制模塊；其中，

所述採樣模塊，用於接收所述開關控制模塊傳輸的電源電壓，並在對接收到的所述電源電壓進行分壓後傳輸給電源輸出端，以及將接收到的所述電源電壓按比例轉換為採樣電壓後傳輸給所述處理控制模塊；

所述處理控制模塊，用於接收所述採樣電壓，並在判斷接收到的所述採樣電壓不大於預設過流電壓時，向所述開關控制模塊發送截止控制信號，在判斷接收到的所述採樣電壓大於預設過流電壓時，持續向所述開關控制模塊發送導通控制信號；

所述開關控制模塊，用於接收電源輸入端的電源電壓、所述導通控制信號以及所述截止控制信號，並在接收到所述導通控制信號時向所述採樣模塊傳輸接收到的所述電源電壓，在接收到所述截止控制信號時停止向所述採樣模塊傳輸接收到的所述電源電壓。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，所述電源輸出保護電路還包括：邏輯控制模塊；所述處理控制模塊通過所述邏輯控制模塊向所述開關控制模塊發送截止控制信號和所述導通控制信號；

所述邏輯控制模塊用於接收所述採樣電壓與所述處理控制模塊發送的所述截止控制信號，並將接收到的所述截止控制信號傳輸給所述開關控制模塊，以及用於接收所述採樣電壓與所述處理控制模塊發送的所述導通控制信號，並將接收到的所述導通控制信號傳輸給所述開關控制模塊。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，所述邏輯控制模塊包括：與門；其中，

所述與門的第一輸入端用於接收所述採樣電壓，所述與門的第二輸入端用於接收所述處理控制模塊發送的所述截止控制信號與所述導通控制信號，所述與門的輸出端用於將接收到的所述截止控制信號與所述導通控制信號輸出給所述開關控制模塊。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，所述採樣模塊包括：二極體、第一電晶體、第一電阻、第二電阻、第三電阻以及第四電阻；其中，

所述二極體的正極用於接收所述開關控制模塊傳輸的電源電壓，負極與所述電源輸出端相連用於將分壓後的電源電壓傳輸給所述電源輸出端；

所述第一電阻的第一端以及所述第一電晶體的源極均與所述二極體的正極相連，所述第一電阻的第二端以及所述第一電晶體的漏極均與所述第二電阻的第一端相連；

所述第二電阻的第二端與所述第三電阻的第一端相連，並且所述第二電阻的第二端用於輸出所述採樣電壓；

所述第三電阻的第二端與接地端相連；

所述第四電阻的第一端與所述二極體的負極相連，第二端與所述第一電晶體的柵極相連；

所述預設過流電壓V0滿足公式：其中，UD代表所述二極體的導通壓降，r1代表所述第一電阻的電阻值，r2代表所述第二電阻的電阻值，r3代表所述第三電阻的電阻值。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，所述開關控制模塊包括：第二電晶體、第三電晶體、第五電阻以及第六電阻；其中，

所述第二電晶體的源極與所述電源輸入端相連用於接收所述電源輸入端的電源電壓，漏極用於傳輸接收到的所述電源電壓，柵極與所述第五電阻的第一端以及所述第三電晶體的源極相連；

所述第五電阻的第二端與所述第二電晶體的源極相連；

所述第三電晶體的柵極與所述第六電阻的第一端相連，漏極與接地端相連；

所述第六電阻的第二端用於接收所述導通控制信號與所述截止控制信號。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，所述開關控制模塊還包括：第七電阻和電容；其中

所述第七電阻連接於所述第二電晶體的柵極與所述第三電晶體的源極之間；

所述電容連接於所述第五電阻的第一端與其第二端之間。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，所述電源輸出保護電路還包括：連接於所述第三電晶體的源極與所述接地端之間驅動控制模塊；其中，

所述處理控制模塊還用於在判斷接收到的所述採樣電壓大於預設過流電壓時，持續向所述驅動控制模塊發送導通脈衝驅動信號，以及在判斷接收到的所述採樣電壓不大於預設過流電壓時，向所述驅動控制模塊發送截止脈衝驅動信號；

所述驅動控制模塊用於接收所述導通脈衝驅動信號與所述截止脈衝驅動信號，並在接收到所述導通脈衝驅動信號時導通所述第三電晶體的源極與所述接地端，在接收到所述截止脈衝驅動信號時斷開所述第三電晶體的源極與所述接地端。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，所述驅動控制模塊包括：第四電晶體與第八電阻；其中，

所述第八電阻的第一端用於接收所述導通脈衝驅動信號與所述截止脈衝驅動信號，第二端與所述第四電晶體的柵極相連；

所述第四電晶體的源極與所述第三電晶體的源極相連，所述第四電晶體的漏極與所述接地端相連。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，所述電源輸出保護電路還包括：浪湧抑制模塊；其中，所述浪湧抑制模塊的輸入端與所述電源輸出端相連；所述浪湧抑制模塊用於防止所述電源輸出端的浪湧電壓輸入所述採樣模塊；和/或，

所述電源輸出保護電路還包括：狀態指示模塊；其中，所述處理控制模塊還用於在判斷接收到的所述採樣電壓不大於預設過流電壓時，向所述狀態指示模塊發送報警控制信號；

所述狀態指示模塊用於在接收到所述報警控制信號後發出報警信息。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，在所述電源輸出保護電路還包括浪湧抑制模塊時，所述浪湧抑制模塊包括：瞬變電壓抑制二極體；其中，所述瞬變電壓抑制二極體的負極為所述浪湧抑制模塊的輸入端，所述瞬變電壓抑制二極體的正極與接地端相連；

在所述電源輸出保護電路還包括狀態指示模塊時，所述狀態指示模塊包括：第九電阻和發光二極體；其中，所述第九電阻的第一端用於接收所述報警控制信號，第二端與所述發光二極體的正極相連，所述發光二極體的負極與所述接地端相連。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，所述處理控制模塊包括：微控制器；其中，

所述微控制器的接收埠用於接收所述採樣電壓，第一輸出埠用於輸出所述導通控制信號與所述截止控制信號。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，在所述電源輸出保護電路還包括驅動控制模塊時，所述微控制器還包括：用於輸出所述截止脈衝驅動信號與所述導通脈衝驅動信號的第二輸出埠；

在所述電源輸出保護電路還包括狀態指示模塊時，所述微控制器還包括：用於輸出所述報警控制信號的第三輸出埠。

優選地，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，所述電源輸出保護電路還包括：正溫度係數熱敏電阻；其中，所述開關控制模塊通過所述正溫度係數熱敏電阻向所述採樣模塊傳輸接收到的所述電源電壓。

相應地，本發明實施例還提供了一種電源輸出保護裝置，包括本發明實施例提供的上述任一種電源輸出保護電路。

本發明有益效果如下：

本發明實施例提供的電源輸出保護電路及裝置，包括：採樣模塊、開關控制模塊以及處理控制模塊；其中，通過採樣模塊將其接收到的電源電壓按比例轉換為採樣電壓，再通過處理控制模塊判斷接收到的採樣電壓是否大於預設過流電壓，並在判斷採樣電壓不大於預設過流電壓時可以確認電源輸出端連接的負載短路或過流，並向開關控制模塊發送截止控制信號，控制開關控制模塊停止向採樣模塊傳輸其接收到的電源電壓，從而斷開電源輸入端與採樣模塊以避免負載短路或過流對電源輸入端連接的供電電源的損壞，實現過流保護。在處理控制模塊判斷採樣電壓大於預設過流電壓時，向開關控制模塊發送導通控制信號，控制開關控制模塊持續導通以向採樣模塊持續傳輸其接收到的電源電壓，再通過採樣模塊對其接收到的電源電壓進行分壓後傳輸給電源輸出端，以向負載供電。因此，通過上述三個模塊的相互配合，可以避免負載短路或過流時對電源輸入端連接的供電電源損害的問題，從而使電路更加穩定可靠。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的電源輸出保護電路的結構示意圖之一；

圖2為本發明實施例提供的電源輸出保護電路的結構示意圖之二；

圖3a為圖1所示的電源輸出保護電路的具體結構示意圖；

圖3b為圖2所示的電源輸出保護電路的具體結構示意圖；

圖3c為本發明實施例提供的電源輸出保護電路的結構示意圖之三；

圖3d為圖3c所示的電源輸出保護電路的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的，技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖，對本發明實施例提供的電源輸出保護電路及裝置的具體實施方式進行詳細地說明。應當理解，下面所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。並且在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

本發明實施例提供了一種電源輸出保護電路，如圖1所示，包括：採樣模塊1、開關控制模塊2以及處理控制模塊3；其中，

採樣模塊1，用於接收開關控制模塊2傳輸的電源電壓，並在對接收到的電源電壓進行分壓後傳輸給電源輸出端VOUT，以及將接收到的電源電壓按比例轉換為採樣電壓後傳輸給處理控制模塊3；

處理控制模塊3，用於接收採樣電壓，並在判斷接收到的採樣電壓不大於預設過流電壓時，向開關控制模塊2發送截止控制信號，在判斷接收到的採樣電壓大於預設過流電壓時，持續向開關控制模塊2發送導通控制信號；

開關控制模塊2，用於接收電源輸入端VIN的電源電壓、導通控制信號以及截止控制信號，並在接收到導通控制信號時向採樣模塊1傳輸接收到的電源電壓，在接收到截止控制信號時停止向採樣模塊傳輸接收到的電源電壓。

本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路，包括：採樣模塊、開關控制模塊以及處理控制模塊；其中，通過採樣模塊將其接收到的電源電壓按比例轉換為採樣電壓，再通過處理控制模塊判斷接收到的採樣電壓是否大於預設過流電壓，並在判斷採樣電壓不大於預設過流電壓時可以確認電源輸出端連接的負載短路或過流，並向開關控制模塊發送截止控制信號，控制開關控制模塊停止向採樣模塊傳輸其接收到的電源電壓，從而斷開電源輸入端與採樣模塊以避免負載短路或過流對電源輸入端連接的供電電源的損壞，實現過流保護。在處理控制模塊判斷採樣電壓大於預設過流電壓時，向開關控制模塊發送導通控制信號，控制開關控制模塊持續導通以向採樣模塊持續傳輸其接收到的電源電壓，再通過採樣模塊對其接收到的電源電壓進行分壓後傳輸給電源輸出端，以向負載供電。因此，本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路通過上述三個模塊的相互配合，可以避免負載短路或過流時對電源輸入端連接的供電電源損害的問題，從而使電路更加穩定可靠。

進一步地，在電路處於穩定輸出狀態時，當負載發生短路或過流故障時，為了能夠快速斷開電源輸入端VIN與採樣模塊1，降低對電源輸入端VIN的影響，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖2所示，電源輸出保護電路還可以包括：邏輯控制模塊4；處理控制模塊3通過邏輯控制模塊4向開關控制模塊2發送截止控制信號和導通控制信號；其中，

邏輯控制模塊4用於接收採樣電壓與處理控制模塊3發送的截止控制信號，並將接收到的截止控制信號傳輸給開關控制模塊2，以及用於接收採樣電壓與處理控制模塊3發送的導通控制信號，並將接收到的導通控制信號傳輸給開關控制模塊2。

進一步地，為了防止負載接入或斷開時產生異常的浪湧電壓對電源輸出保護電路的影響，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖2所示，電源輸出保護電路還可以包括：浪湧抑制模塊5；其中，

浪湧抑制模塊5的輸入端與電源輸出端VOUT相連；浪湧抑制模塊5用於防止電源輸出端VOUT的浪湧電壓輸入採樣模塊1。

進一步地，為了在負載短路或過流時能夠及時進行通知，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖2所示，電源輸出保護電路還包括：狀態指示模塊6；其中，

處理控制模塊3還用於在判斷接收到的採樣電壓不大於預設過流電壓時，向狀態指示模塊6發送報警控制信號；

狀態指示模塊6用於在接收到報警控制信號後發出報警信息。

下面結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。需要說明的是，本實施例中是為了更好的解釋本發明，但不限制本發明。

具體地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3a至圖3d所示，採樣模塊1具體可以包括：二極體D、第一電晶體M1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3以及第四電阻R4；其中，

二極體D的正極用於接收開關控制模塊2傳輸的電源電壓，負極與電源輸出端VOUT相連用於將分壓後的電源電壓傳輸給電源輸出端VOUT；

第一電阻R1的第一端以及第一電晶體M1的源極均與二極體D的正極相連，第一電阻R1的第二端以及第一電晶體M1的漏極均與第二電阻R2的第一端相連；

第二電阻R2的第二端與第三電阻R3的第一端相連，並且第二電阻R2的第二端用於輸出採樣電壓；

第三電阻R3的第二端與接地端GND相連；

第四電阻R4的第一端與二極體D的負極相連，第二端與第一電晶體M1的柵極相連；

預設過流電壓V0滿足公式：其中，UD代表二極體的導通壓降，r1代表第一電阻的電阻值，r2代表第二電阻的電阻值，r3代表第三電阻的電阻值。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3a所示，第一電晶體M1可以為PNP三極體，此時PNP三極體的基極為第一電晶體M1的柵極，PNP三極體的集電極為第一電晶體M1的源極，PNP三極體的發射極為第一電晶體M1的源極。當然，第一電晶體M1也可以為P型金屬氧化物半導體場效應管(MOS，Metal Oxide Scmiconductor)。在實際應用中，第一電晶體M1的具體結構需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，當電源輸出端接上負載並對負載供電時，二極體的正極與其負極之間具有電流，二極體有穩定壓降即其導通壓降。由於該導通壓降的存在，可以使第一電晶體的柵極與其源極之間的電壓差Vgs(M1)與其閾值電壓Vth(M1)之間的關係滿足公式：|Vgs(M1)|＞|Vth(M1)|，從而使第一電晶體導通。並且，一般二極體的導通壓降在0.6V-0.7V範圍內。第一電晶體的閾值電壓Vth(M1)一般在0.5V-0.6V範圍內。另外，由於二極體還具有反向截止的功能，因此還可以防止外部電流倒灌對電源輸出保護電路造成影響。在實際應用中，二極體的導通壓降與第一電晶體的閾值電壓需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，二極體為矽二極體。這樣可以使二極體的正極與其負極之間具有一個相對固定的導通壓降。當然，二極體也可以為鍺二極體。在實際應用中，二極體的具體結構需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，第一電阻、第二電阻、第三電阻以及第四電阻的電阻值需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，當第一電晶體為P型MOS管時，第四電阻的電阻值可以為0。

以上僅是舉例說明電源輸出保護電路中採樣模塊的具體結構，在具體實施時，採樣模塊的具體結構不限於本發明實施例提供的上述結構，還可以是本領域技術人員可知的其他結構，在此不作限定。

具體地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3a所示，開關控制模塊2具體可以包括：第二電晶體M2、第三電晶體M3、第五電阻R5以及第六電阻R6；其中，

第二電晶體M2的源極與電源輸入端VIN相連用於接收電源輸入端VIN的電源電壓，漏極用於傳輸接收到的電源電壓，柵極與第五電阻R5的第一端以及第三電晶體M3的源極相連；

第五電阻R5的第二端與第二電晶體M2的源極相連；

第三電晶體M3的柵極與第六電阻R6的第一端相連，漏極與接地端GND相連；

第六電阻R6的第二端用於接收導通控制信號與截止控制信號。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3a所示，第二電晶體M2可以為P型金屬氧化物半導體場效應管(MOS，Metal Oxide Scmiconductor)。當然，第二電晶體M2也可以為P型三極體，此時P型三極體的基極為第二電晶體M2的柵極，P型三極體的集電極為第二電晶體M2的源極，P型三極體的發射極為第二電晶體M2的漏極。在實際應用中，第二電晶體M2的具體結構需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，第二電晶體在其柵極具有低電平的電壓信號時導通，從而可以使電源輸入端與採樣模塊的輸入端導通，已將電源輸入端的電源電壓傳輸到採樣模塊的輸入端。在實際應用中，第二電晶體在其柵極與其源極之間的電壓差Vgs(M2)與其閾值電壓Vth(M2)之間的關係滿足公式：|Vgs(M2)|＞|Vth(M2)|時導通。並且，在第二電晶體導通後，其等效電阻的電阻值較小，在流經第二電晶體的電流較小時，其兩端的壓降可以忽略不計，降低電壓損耗。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3a所示，第三電晶體M3可以為NPN三極體，此時NPN三極體的基極為第三電晶體M3的柵極，NPN三極體的集電極為第三電晶體M3的源極，NPN三極體的發射極為第三電晶體M3的漏極。當然，第三電晶體M3也可以為N型MOS管。在實際應用中，第三電晶體M3的具體結構需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，第三電晶體在其柵極具有高電平的電壓信號時導通，從而可以使第五電阻的第二端與接地端之間形成一條通路。在實際應用中，第三電晶體在其柵極與其源極之間的電壓差Vgs(M3)與其閾值電壓Vth(M3)之間的關係滿足公式：|Vgs(M3)|＞|Vth(M3)|時導通。並且，在第三電晶體導通後，其等效電阻的電阻值較小，在流經第三電晶體的電流較小時，其兩端的壓降可以忽略不計，降低電壓損耗。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，在第三電晶體為N型MOS管時，第六電阻的電阻值可以為0。在實際應用中，第五電阻的電阻值與第六電阻的電阻值需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，導通控制信號為具有高電平的電壓信號，截止控制信號為具有低電平的電壓信號。

進一步地，為了進行濾波，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3b至圖3d所示，開關控制模塊2具體還可以包括：第七電阻R7和電容C；其中

第七電阻R7連接於第二電晶體M2的柵極與第三電晶體M3的源極之間；

電容C連接於第五電阻R5的第一端與其第二端之間。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，第七電阻的電阻值需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，電容的電容值需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

以上僅是舉例說明電源輸出保護電路中開關控制模塊的具體結構，在具體實施時，開關控制模塊的具體結構不限於本發明實施例提供的上述結構，還可以是本領域技術人員可知的其他結構，在此不作限定。

具體地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3b至圖3d所示，邏輯控制模塊4具體可以包括：與門&；其中，

與門&的第一輸入端A用於接收採樣電壓，與門&的第二輸入端B用於接收處理控制模塊3發送的截止控制信號與導通控制信號，與門&的輸出端F用於將接收到的截止控制信號與導通控制信號輸出給開關控制模塊2。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，與門僅在其第一輸入端與其第二輸入端均為具有高電平的電壓信號時，其輸出端才會輸出具有高電平的電壓信號，否則，其輸出端輸出具有低電平的電壓信號。這樣採用與門可以將採樣電壓轉換為控制開關控制模塊中第三電晶體導通與截止的電壓信號，從而可以快速控制開關控制模塊中第三電晶體的導通與截止，降低響應時間。並且還可以在處理控制模塊的控制下屏蔽採樣電壓。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，在採樣電壓大於預設過流電壓時，針對於與門，採樣電壓為具有高電平的電壓信號。在採樣電壓不大於預設過流電壓時，針對於與門，採樣電壓為具有低電平的電壓信號。在實際應用中，與門的具體結構需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

以上僅是舉例說明電源輸出保護電路中邏輯控制模塊的具體結構，在具體實施時，邏輯控制模塊的具體結構不限於本發明實施例提供的上述結構，還可以是本領域技術人員可知的其他結構，在此不作限定。

進一步地，為了保證電源輸出保護電路由斷開轉入開啟狀態時，負載過流對電路造成的影響，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3c所示，電源輸出保護電路還可以包括：連接於第三電晶體M3的源極與接地端GND之間的驅動控制模塊7；其中，

處理控制模塊3還用於在判斷接收到的採樣電壓大於預設過流電壓時，持續向驅動控制模塊7發送導通脈衝驅動信號，以及在判斷接收到的採樣電壓不大於預設過流電壓時，向驅動控制模塊7發送截止脈衝驅動信號；

驅動控制模塊7用於接收導通脈衝驅動信號與截止脈衝驅動信號，並在接收到導通脈衝驅動信號時導通第三電晶體M3的源極與接地端GND，在接收到截止脈衝驅動信號時斷開第三電晶體M3的源極與接地端GND。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3d所示，驅動控制模塊7具體可以包括：第四電晶體M4與第八電阻R8；其中，

第八電阻R8的第一端用於接收導通脈衝驅動信號與截止脈衝驅動信號，第二端與第四電晶體M4的柵極相連；

第四電晶體M4的源極與第三電晶體M3的源極相連，第四電晶體M4的漏極與接地端GND相連。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3d所示，第四電晶體M4可以為NPN三極體，此時NPN三極體的基極為第四電晶體M4的柵極，NPN三極體的集電極為第四電晶體M4的源極，NPN三極體的發射極為第四電晶體M4的漏極。當然，第四電晶體M4也可以為N型MOS管。在實際應用中，第四電晶體M4的具體結構需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，第四電晶體在其柵極具有高電平的電壓信號時導通，從而可以使第五電阻的第二端與接地端之間形成一條通路。在實際應用中，第四電晶體在其柵極與其源極之間的電壓差Vgs(M4)與其閾值電壓Vth(M4)之間的關係滿足公式：|Vgs(M4)|＞|Vth(M4)|時導通。並且，在第四電晶體導通後，其等效電阻的電阻值較小，在流經第四電晶體的電流較小時，其兩端的壓降可以忽略不計，降低電壓損耗。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，導通脈衝驅動信號為具有高電平的電壓信號，截止脈衝驅動信號為具有低電平的電壓信號，並且導通脈衝驅動信號與截止脈衝驅動信號採用PWM(Pulse Width Modulation，控制脈衝寬度調製)技術進行控制。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，第八電阻的電阻值需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，當第四電晶體M4為N型MOS管時，第八電阻的電阻值可以為0。

具體地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3a至圖3d中，處理控制模塊3具有可以包括：微控制器MCU；其中，

微控制器MCU的接收埠AI用於接收採樣電壓，第一輸出埠IO1用於輸出導通控制信號與截止控制信號。這樣可以通過微控制器實時檢測採樣模塊輸出的採樣電壓，以及時控制開關控制模塊。

進一步地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3c與圖3d所示，在電源輸出保護電路還包括驅動控制模塊7時，微控制器MCU還包括：用於輸出截止脈衝驅動信號與導通脈衝驅動信號的第二輸出埠IO2。

進一步地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3b至圖3d所示，在電源輸出保護電路還包括狀態指示模塊6時，微控制器MCU還包括：用於輸出報警控制信號的第三輸出埠IO3。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，微控制器的具體結構與現有技術相同，為本領域的普通技術人員應該理解具有的，在此不做詳述，也不應作為對本發明的限制。

以上僅是舉例說明電源輸出保護電路中處理控制模塊的具體結構，在具體實施時，處理控制模塊的具體結構不限於本發明實施例提供的上述結構，還可以是本領域技術人員可知的其他結構，在此不作限定。

具體地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3b至圖3d所示，浪湧抑制模塊5具體可以包括：瞬變電壓抑制二極體TVS；其中，

瞬變電壓抑制二極體TVS的負極為浪湧抑制模塊5的輸入端5a，瞬變電壓抑制二極體TVS的正極與接地端GND相連。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，瞬變電壓抑制二極體可以為單向瞬變電壓抑制二極體，或者，瞬變電壓抑制二極體也可以為雙向瞬變電壓抑制二極體。瞬變電壓抑制二極體的具體類型需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

以上僅是舉例說明電源輸出保護電路中浪湧抑制模塊的具體結構，在具體實施時，浪湧抑制模塊的具體結構不限於本發明實施例提供的上述結構，還可以是本領域技術人員可知的其他結構，在此不作限定。

具體地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3b至圖3d所示，狀態指示模塊6具體可以包括：第九電阻R9和發光二極體L；其中，

第九電阻R9的第一端用於接收報警控制信號，第二端與發光二極體L的正極相連，發光二極體L的負極與接地端GND相連。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，狀態指示模塊接收到報警控制信號時，發光二極體處於快閃狀態。當然，在電源輸入端與電源輸出端斷開未向供電時，處理控制模塊中的微控制器控制發光二極體處於關閉狀態。在電源輸入端與電源輸出端導通並處於向負載供電的正常狀態時，處理控制模塊中的微控制器控制發光二極體處於常亮狀態。在負載斷路或未連接負載時，處理控制模塊中的微控制器控制發光二極體處於慢閃狀態。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，第九電阻的電阻值需要根據實際應用環境來設計確定，在此不作限定。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，狀態指示模塊還可以包括蜂鳴器等具有報警提示功能的元件。

以上僅是舉例說明電源輸出保護電路中狀態指示模塊的具體結構，在具體實施時，狀態指示模塊的具體結構不限於本發明實施例提供的上述結構，還可以是本領域技術人員可知的其他結構，在此不作限定。

進一步地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述電源輸出保護電路中，如圖3c與圖3d所示，電源輸出保護電路還可以包括：正溫度係數熱敏電阻PTC；其中，

開關控制模塊2通過正溫度係數熱敏電阻PTC向採樣模塊1傳輸接收到的電源電壓。

下面以圖3a和圖3d所示的具體結構為例對本發明提供的電源輸出保護電路的工作過程進行說明。其中，電源輸入端VIN的電源電壓為Vin，預設過流電壓V0滿足公式：

實施例一、

如圖3a所示，第一電晶體為PNP三極體，第二電晶體為P型MOS管，第三電晶體為NPN三極體。

(1)在電源輸出端VOUT連接的負載正常工作未短路時，即電源輸入端VIN與電源輸出端VOUT導通時，二極體D具有穩定的導通壓降，從而使第一電晶體M1的Vgs(M1)>Vth(M1)而導通，由於導通後的第一電晶體M1的等效電阻較小，可以忽略不計。因此第一電阻R1被短路，第一電晶體M1的源極、第二電阻R2、第三電阻R3形成通路，使得第二電阻R2的第二端的電壓V1即採樣電壓滿足公式：其中，U1為此時二極體D的正極的電壓，r2為第二電阻R2的電阻值，r3為第三電阻R3的電阻值。由於負載正常工作時所需的電流較小，因此第二電晶體M2的壓降可以忽略不計，使U1≈Vin。因此從而滿足公式：V1>V0，微控制器MCU向第三電晶體M3持續輸出導通控制信號，以控制第三電晶體M3持續導通，使第二電晶體M2的柵極與接地端GND持續導通，從而控制電源輸入端VIN與二極體D的正極持續導通，以向二極體D的正極傳輸電源電壓Vin。

(2)在電源輸出端VOUT未連接負載或連接的負載斷路時，即電源輸入端VIN與電源輸出端VOUT斷開時，二極體D未導通，使得其兩端不具有導通壓降，因此第一電晶體M1截止，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3形成通路，使得第二電阻R2的第二端的電壓V2即採樣電壓滿足公式：其中，U2為此時二極體D的正極的電壓，r1為第一電阻R1的電阻值。此時二極體D正極的電壓U2≈Vin。因此從而滿足公式：V2>V0，微控制器MCU向第三電晶體M3輸出導通控制信號，以控制第三電晶體M3導通，使第二電晶體M2的柵極與接地端GND導通，從而控制電源輸入端VIN與二極體D的正極導通。

(3)在電源輸出端VOUT連接的負載短路時，即二極體D的負極直接接地，從而使二極體D的正極的電壓為二極體的導通壓降，由於二極體D的負極接地，因此第一電晶體M1截止，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3形成通路，使得第二電阻R2的第二端的電壓V3即採樣電壓滿足公式：從而滿足公式：V3＝V0，微控制器MCU向第三電晶體M3輸出截止控制信號，以控制第三電晶體M3截止，斷開第二電晶體M2的柵極與接地端GND，從而控制電源輸入端VIN與二極體D的正極斷開，使電源輸入端VIN與電源輸出端VOUT之間斷路，實現過流保護。

實施例二、

如圖3d所示，第一電晶體為PNP三極體，第二電晶體為P型MOS管，第三電晶體為NPN三極體。

(1)在電源輸出端VOUT連接的負載正常工作未短路時，即電源輸入端VIN與電源輸出端VOUT導通時，二極體D具有穩定的導通壓降，從而使第一電晶體M1的Vgs(M1)>Vth(M1)而導通，由於導通後的第一電晶體M1的等效電阻較小，可以忽略不計。因此第一電阻R1被短路，第一電晶體M1的源極、第二電阻R2、第三電阻R3形成通路，使得第二電阻R2的第二端的電壓V1即採樣電壓滿足公式：其中，U1為此時二極體D的正極的電壓，r2為第二電阻R2的電阻值，r3為第三電阻R3的電阻值。由於負載正常工作時所需的電流較小，因此第二電晶體M2的壓降可以忽略不計，使U1≈Vin。因此從而滿足公式：V1>V0，微控制器MCU持續向與門&的第一輸入端A發送具有高電平的導通控制信號，由於與門&的第二輸入端B具有高電平的電壓信號，因此與門&的輸出端F輸出具有高電平的電壓信號，從而將其第一輸入端A接收到的高電平的導通控制信號傳輸給第三電晶體M3，以控制第三電晶體M3持續導通，以導通第二電晶體M2的柵極與接地端GND，從而控制電源輸入端VIN與二極體D的正極持續導通。並且微控制器MCU控制狀態指示模塊6中的發光二極體L處於常亮狀態以進行提示。

(2)在電源輸出端VOUT未連接負載或連接的負載斷路時，即電源輸入端VIN與電源輸出端VOUT斷開時，二極體D未導通，使得其兩端不具有導通壓降，因此第一電晶體M1截止，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3形成通路，使得第二電阻R2的第二端的電壓V2即採樣電壓的電壓滿足公式：其中，U2為此時二極體D的正極的電壓，r1為第一電阻R1的電阻值。此時二極體D正極的電壓U2≈Vin。因此從而滿足公式：V2>V0，微控制器MCU向與門&的第一輸入端A發送具有高電平的導通控制信號，由於與門&的第二輸入端B具有高電平的電壓信號，因此與門&的輸出端F輸出具有高電平的電壓信號，從而將其第一輸入端A接收到的高電平的導通控制信號傳輸給第三電晶體M3，以控制第三電晶體M3導通，導通第二電晶體M2的柵極與接地端GND，從而控制電源輸入端VIN與二極體D的正極導通。並且微控制器MCU控制指示模塊6中的發光二極體L處於慢閃狀態以進行報警提示。

(3)在電源輸出端VOUT連接的負載短路時，即二極體D的負極直接接地，從而使二極體D的正極的電壓為二極體的導通壓降，由於二極體D的負極接地，因此第一電晶體M1截止，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3形成通路，使得第二電阻R2的第二端的電壓V3即採樣電壓的電壓滿足公式：從而滿足公式：V3＝V0，使得與門&的第二輸入端B輸入低電平的電壓信號，因此與門&的輸出端F可以快速輸出具有低電平的電壓信號，從而可以及時控制第三電晶體M3截止。其中，由於微控制器MCU在判斷V3不大於V0時，才會向與門&的第一輸入端A發送低電平的截止控制信號，以使與門&的輸出端F輸出具有低電平的電壓信號。因此由於微控制器MCU具有對採樣電壓的處理判斷過程，而與門&只要在其第一輸入端A或其第二輸入端B接收到低電平的電壓信號時，就會立即通過輸出端F輸出低電壓的電壓信號，以控制第三電晶體M3截止，因此，採用與門&可以使第二電晶體M2的柵極與接地端GND快速斷開，從而可以快速的控制電源輸入端VIN與二極體D的正極斷開，使電源輸入端VIN與電源輸出端VOUT之間斷路，以及時的實現過流保護。並且微控制器MCU向狀態指示模塊6發送報警控制信號，狀態指示模塊6在接收到報警控制信號後，控制發光二極體L處於快閃狀態以進行報警提示。並且由於瞬變電壓抑制二極體TVS的作用，可以進一步防止負載異常導致的異常電壓對電源輸出保護電路的影響。並且由於正溫度係數熱敏電阻的作用，可以進一步保證負載短路時導致過流對電源輸入端的影響。

(4)在電源輸入端VIN與電源輸出端VOUT由斷開變為開啟狀態時，微控制器MCU向與門&的第一輸入端A發送具有低電平的截止控制信號，因此與門&的輸出端F輸出具有低電平的電壓信號，從而將其第一輸入端A接收到的低電平的截止控制信號傳輸給第三電晶體M3，以控制第三電晶體M3截止。微控制器MCU向第四電晶體M4輸出高電平的導通脈衝驅動信號以控制第四電晶體M4導通，使第二電晶體M2的柵極與接地端GND導通，從而控制電源輸入端VIN與二極體D的正極導通。在負載短路時，二極體D的正極的電壓為二極體的導通壓降，使得第二電阻R2的第二端的電壓V3即採樣電壓的電壓滿足公式：即滿足公式：V3＝V0。微控制器MCU向第四電晶體M4輸出低電平的截止脈衝驅動信號以控制第四電晶體M4截止，使第二電晶體M2的柵極與接地端GND斷開，從而控制電源輸入端VIN與二極體D的正極斷開，實現過流保護。否則，微控制器MCU採用PWM技術控制導通脈衝驅動信號的佔空比為滿佔空比以控制第四電晶體M4持續導通，在導通脈衝驅動信號的佔空比為滿佔空比後，微控制器MCU向與門&的第一輸入端A發送具有高電平的導通控制信號，由於與門&的第二輸入端B具有高電平的電壓信號，因此與門&的輸出端F輸出具有高電平的電壓信號，從而將其第一輸入端A接收到的高電平的導通控制信號傳輸給第三電晶體M3，以控制第三電晶體M3導通，使第二電晶體M2的柵極與接地端GND導通，從而控制電源輸入端VIN與二極體D的正極導通。在與門&穩定輸出後，微控制器MCU向第四電晶體M4輸出低電平的截止脈衝驅動信號以控制第四電晶體M4截止，使第二電晶體M2的柵極與接地端GND斷開，從而控制電源輸入端VIN與二極體D的正極斷開，從而通過微處理器MCU與與門&共同作用實現過流保護。在負載短路時，二極體D的正極的電壓為二極體的導通壓降，使得第二電阻R2的第二端的電壓V3即採樣電壓的電壓滿足公式：即滿足公式：V3＝V0。因此使得與門&的第二輸入端B輸入低電平的電壓信號，因此與門&的輸出端F可以快速輸出具有低電平的電壓信號，從而可以及時控制第三電晶體M3截止。其中，由於微控制器MCU在判斷V3不大於V0時，才會向與門&的第一輸入端A發送低電平的截止控制信號，以使與門&的輸出端F輸出具有低電平的電壓信號。因此由於微控制器MCU具有對採樣電壓的處理判斷過程，而與門&只要在其第一輸入端A或其第二輸入端B接收到低電平的電壓信號時，就會立即通過輸出端F輸出低電壓的電壓信號，以控制第三電晶體M3截止，因此，採用與門&可以使第二電晶體M2的柵極與接地端GND快速斷開，從而可以快速的控制電源輸入端VIN與二極體D的正極斷開，使電源輸入端VIN與電源輸出端VOUT之間斷路，以及時的實現過流保護。

基於同一發明構思，本發明實施例還提供了一種電源輸出保護裝置，包括本發明實施例提供的上述任一種電源輸出保護電路。該電源輸出保護裝置解決問題的原理與前述電源輸出保護電路相似，因此該電源輸出保護裝置的實施可以參見前述電源輸出保護電路的實施，重複之處在此不再贅述。該電源輸出保護裝置可以為報警設備等任何具有電源輸出功能的產品或部件。對於該電源輸出保護裝置的其它必不可少的組成部分均為本領域的普通技術人員應該理解具有的，在此不做贅述，也不應作為對本發明的限制。

本發明實施例提供的電源輸出保護電路及裝置，包括：採樣模塊、開關控制模塊以及處理控制模塊；其中，通過採樣模塊將其接收到的電源電壓按比例轉換為採樣電壓，再通過處理控制模塊判斷接收到的採樣電壓是否大於預設過流電壓，並在判斷採樣電壓不大於預設過流電壓時可以確認電源輸出端連接的負載短路或過流，並向開關控制模塊發送截止控制信號，控制開關控制模塊停止向採樣模塊傳輸其接收到的電源電壓，從而斷開電源輸入端與採樣模塊以避免負載短路或過流對電源輸入端連接的供電電源的損壞，實現過流保護。在處理控制模塊判斷採樣電壓大於預設過流電壓時，向開關控制模塊發送導通控制信號，控制開關控制模塊持續導通以向採樣模塊持續傳輸其接收到的電源電壓，再通過採樣模塊對其接收到的電源電壓進行分壓後傳輸給電源輸出端，以向負載供電。因此，通過上述三個模塊的相互配合，可以避免負載短路或過流時對電源輸入端連接的供電電源損害的問題，從而使電路更加穩定可靠。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。