供電電路保護裝置的製作方法

2023-12-11 11:03:57 2

專利名稱：供電電路保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信領域，具體而言，涉及一種供電電路保護裝置。
背景技術：
目前，電子行業發展速度越來越快，每年的電子產品的發貨量都在急劇增加。隨著 電子市場的膨脹，電子產品的可靠性也越來越成為研究的重點。 因供電電路振蕩而造成負載電路失效的問題是目前一個非常普遍的現象。在電路 的設計過程中，特別是電容類儲能器件給電源模塊等放電時的電路，電路振蕩都是一個非 常難以解決的難題。在設計階段，如果沒有考慮周到，對振蕩電路沒有進行徹底的根除，就 很有可能造成設備在發貨的過程中出現大批量晶片失效的現象。對於一些比如中央處理器 (Central Processing Unit,簡稱為CPU)、現場可編程門陣歹lj (Field Programmable Gate Array,簡稱為FPGA)等關鍵晶片，當其供電電壓降低到欠壓工作點時，晶片並不會短時間 內完全關閉，如果此時，供電電路發生振蕩，供電電壓回升，很可能導致晶片立即重新啟動， 這個過程非常容易導致晶片邏輯混亂，造成設備無法正常工作，甚至晶片及設備發生損壞。 在一些特殊電路中，供電電路振蕩不僅僅會造成負載晶片失效，對電容也會產生比較強烈 的影響，因為電路如果振蕩，電容將會處於不停的充放電過程中，反覆的充放電不僅僅會縮 短電容的壽命，而且如果振蕩幅度太大會造成電容發熱，甚至發生爆炸。目前會採取各種方 法幫助供電電路避免振蕩，讓負載迴路處於安全穩定的工作環境中。 常用的解決電路振蕩的方法主要有兩種第一種是在供電電源源頭上設計防止振 蕩的電路，避免電路振蕩；第二種是在電源和負載之間增加振蕩保護電路，一旦供電迴路發 生振蕩，立即啟動保護電路，關閉輸出，避免負載電路在振蕩的環境中工作。對於第一種方 法，如果設備規模比較小，供電電路比較簡單比較容易實現，但是如果多個設備配合工作， 工作環境複雜時就很難保證徹底避免電路振蕩，很多情況下即使經過了非常嚴格的測試也 很難完全避免，通常這種情況就推薦使用第二種方法。 對於第二種方法的實現，在相關技術中，其中一種方法在兩個通信設備的任一個 通信設備中設置具有用於防止在兩個通信設備之間出現振蕩現象的一個裝置，這種方法是 一種預防手段，但是當具體電路如果真正發生振蕩時，並不能解決電路振蕩的問題。另一種 方法是對電流進行檢測控制，但是對振蕩電壓並不進行控制。 下面結合具體的實現方式來進行說明。圖1是根據相關技術的保護振蕩電路的結 構框圖，如圖1所示，該保護振蕩電路包括過/欠壓比較電路和回差調整電路。圖2是根 據相關技術的保護振蕩電路原理的示意圖，如圖2所示，對供電電壓進行電路振蕩(或者過 /欠壓)保護。現以欠壓保護為例，輸入電壓Vin為正常工作狀態是比較器輸出低電平，輸 入電壓Vin經過兩個電阻Rl、R2分壓與比較器的基準電壓的分壓作比較，減小輸入電壓，當 輸入電壓Vin達到欠壓點時，分壓電阻所分得的電壓與基準電壓相等，繼續減少輸入電壓， 比較器的輸出Vout將發生電平翻轉為高電平(通過Vout的高低電平控制負載供電的開和 關)，當電壓從欠壓狀態開始恢復時，恢復點由基準電壓和Vout經過R1、R2分壓決定，由於此時比較器的輸出Vout已為高電平，所以恢復點比原欠壓點高，因此，輸入電壓Vin的回覆 點也相應變高，從而避免了輸入電壓振蕩導致負載重新開啟。但是在使用這種方法時，如果 供電電壓振蕩比較大，則回差電壓有限，負載還是會重新開啟，損害負載。對於過壓保護及 恢復與欠壓情況類似。

實用新型內容針對相關技術中供電電壓振蕩比較大時會導致回差電壓有限，負載還是會重新開 啟，損害負載的問題而提出本實用新型，為此，本實用新型的主要目的在於提供一種供電電 路保護裝置，以解決上述問題。 為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了 一種供電電路保護裝置。 根據本實用新型的供電電路保護裝置包括過/欠壓比較電路，用於檢測輸入供 電電壓，並根據檢測結果輸出第一控制信號；自鎖電路，用於根據過/欠壓比較電路輸出的 第一控制信號輸出第二控制信號，第二控制信號用於控制是否使用供電電壓進行供電；自 鎖重啟控制電路，用於控制自鎖電路進行重啟。 優選地，過/欠壓比較電路包括比較器、電阻和電容，其中，比較器的正向輸入端 通過電阻(Rl)接收輸入供電電壓，正向輸入端通過電阻(R2)接地，比較器的反向輸入端通 過穩定電壓接地，電阻(Rl)和電阻(R2)串聯連接，比較器的輸出端通過電阻(R3)輸出供
電信號。 優選地，自鎖電路包括三極體和電阻，其中，三極體(VT1)的基極通過電阻(R7) 連接至三極體(VT1)的發射極，三極體(VT1)的發射極通過電阻(R4)連接至電源(Vcc)， 三極體(VT1)的集電極通過電阻(R5)接地，三極體(VT2)的基極連接至電阻(R3)，三極體 (VT2)的集電極通過電阻(R6)連接至三極體(VT1)的基極，三極體(VT2)的發射極接地，且 三極體(VT2)的集電極用於輸出第二控制信號。 優選地，自鎖重啟控制電路包括重啟控制開關，重啟控制開關的一端連接至三極
管(VT1)的發射極，重啟控制開關的另一端連接至三極體(VT1)的基極。 優選地，過/欠壓比較電路還用於根據基準電壓判斷輸入供電電壓是否正常，並
在判斷結果為正常的情況下，第一控制信號控制第二控制信號指示使用供電電壓進行供
電，在判斷結果為否的情況下，第一控制信號控制第二控制信號指示不使用供電電壓進行供電。 通過本實用新型，採用自鎖電路控制供電電源的輸出，確保負載電路的工作環境， 以及增加控制開關來控制自鎖電路重新開啟的方法，解決了相關技術中供電電壓振蕩比較 大時會導致回差電壓有限，負載還是會重新開啟，損害負載的問題，進而更加有效地防止了 電路振蕩破壞負載電路。

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分， 本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當 限定。在附圖中 圖1是根據相關技術的保護振蕩電路的結構框圖；[0017] 圖2是根據相關技術的保護振蕩電路原理的示意圖； 圖3是根據本實用新型實施例的供電電路保護裝置的結構框圖； 圖4是根據本實用新型實施例的供電電路保護裝置原理的示意圖。
具體實施方式功能概述 考慮到相關技術中供電電壓振蕩比較大時會導致回差電壓有限，負載還是會重新 開啟，損害負載的問題，本實用新型實施例提供了一種供電電路保護裝置，該裝置涉及在供 電的過程中如果供電電路發生振蕩，對其進行有效控制，可以保護負載免受電路振蕩的破 壞。具體地，在電路給負載供電的過程中，採用自鎖電路控制供電電源的輸出，確保負載電 路的工作環境，以及增加控制開關來控制自鎖電路重新開啟的方法，提供了防止電路振蕩 破壞負載電路的更加安全有效的解決方案。 需要說明的是，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。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。 裝置實施例 根據本實用新型的實施例，提供了一種供電電路保護裝置。圖3是根據本實用新 型實施例的供電電路保護裝置的結構框圖，如圖3所示，該裝置包括過/欠壓比較電路A， 自鎖電路B，自鎖重啟控制電路C，下面對上述結構進行描述。 過/欠壓比較電路A，用於檢測輸入供電電壓，並根據檢測結果輸出第一控制信 號；自鎖電路B，連接至過/欠壓比較電路A，用於根據過/欠壓比較電路A輸出的第一控制 信號輸出第二控制信號，第二控制信號用於控制是否使用供電電壓進行供電；自鎖重啟控 制電路C，連接至自鎖電路B，用於控制自鎖電路B進行重啟。 需要說明的是，現有技術中常用的保護電路振蕩的方法，主要採用比較器對供電 電壓進行監測和做回差的方法保護電路振蕩這兩種方法，然而，這兩種方法都存在著很明 顯的不足，這兩種方法採用做電壓回差的方法，防止電路振蕩，然而回差範圍畢竟有限，對 於供電電壓波動較大的情況，做回差明顯不能滿足電路的需求。 通過本實用新型，採用比較器對供電電壓進行監測的方法，檢測供電電壓是否正 常，採用做回差的方法保護電路振蕩，以及採用自鎖電路控制供電電源的輸出，確保負載電 路的工作環境；增加控制開關，可以控制自鎖電路重新開啟，這樣，通過對供電振蕩電路的 控制，確保負載工作在安全的環境中。 下面對本實用新型的供電電路保護裝置在對振蕩電路進行保護時的處理流程進 行描述，包括以下步驟 第一步輸入供電信號，該供電信號通常為電源信號，過/欠壓比較電路A檢測該 供電信號指示的供電電壓。 第二步過/欠壓比較電路A對供電電壓與基準電壓進行比較，計算供電電壓是否 正常。
第三步過/欠壓比較電路A輸出第一控制信號。 第四步自鎖電路B接收第一控制信號，自鎖電路B啟動，根據第一控制信號信號 控制輸出的第二控制信號。[0033] 第五步自鎖電路輸出的第二控制信號控制供電電壓開關。
第六步重啟信號控制自鎖重啟控制電路C的重啟開關，重啟自鎖電路。 圖4是根據本實用新型實施例的供電電路保護裝置原理的示意圖，如圖4所示，該
裝置的電路具體包括以下的結構 過/欠壓比較電路包括比較器、電阻和電容，其中，比較器的正向輸入端通過電 阻(Rl)接收輸入供電電壓，正向輸入端通過電阻(R2)接地，比較器的反向輸入端通過穩定
電壓接地，電阻(Rl)和電阻(R2)串聯連接，比較器的輸出端通過電阻(R3)輸出供電信號。 自鎖電路包括三極體和電阻，其中，三極體(VT1)的基極通過電阻(R7)連接至 三極體(VT1)的發射極，三極體(VT1)的發射極通過電阻(R4)連接至電源(Vcc)，三極體 (VT1)的集電極通過電阻(R5)接地，三極體(VT2)的基極連接至電阻(R3)，三極體(VT2) 的集電極通過電阻(R6)連接至三極體(VT1)的基極，三極體(VT2)的發射極接地，且三極 管(VT2)的集電極用於輸出第二控制信號。 自鎖重啟控制電路包括重啟控制開關，重啟控制開關的一端連接至三極體 (VT1)的發射極，重啟控制開關的另一端連接至三極體(VT1)的基極。 需要說明的是，過/欠壓比較電路還用於根據基準電壓判斷輸入供電電壓是否正 常，並在判斷結果為正常的情況下，第一控制信號控制第二控制信號指示使用供電電壓進 行供電，在判斷結果為否的情況下，第一控制信號控制第二控制信號指示不使用供電電壓 進行供電。 下面將結合圖4描述使用了自鎖電路進行供電電壓振蕩的防護的工作原理，同樣 以欠壓保護為例，當輸入電壓Vin工作正常時，比較器輸出地電平，此時自鎖電路沒有工 作，Vout輸出高電平(通過Vout的高低電平控制負載供電的開和關)。輸入電壓Vin通 過電阻Rl、 R2進行分壓與基準電壓進行比較，當Vin降低到欠壓點時，此時VI與基準電壓 相等，繼續降低輸入電壓，比較器輸出電壓將發生翻轉，發出高電平，高電平使VT2管Vbe導 通，Vout輸出低電平，Vout的低電平導致VT1管的Veb導通，同時VT1的Vec也會導通，Vcc 通過R4、 Vec、 R5進行分壓，使得V2得到持續的高電平，Vout將一直處於低電平狀態，達到 自鎖的功能。達到自鎖狀態後，不管輸入端電壓Vin如何變化(或者振蕩)，比較器輸出為 高電平還是低電平，V2始終為高電平，Vout輸出始終為低電平，可以控制負載電路一直處 於關閉狀態，免受Vin振蕩的影響。如果要解除自鎖，可以通過在"重啟控制開關"上施加 低電平的方式關閉自鎖電路，然後再重新開啟。過壓保護電路與欠壓類似。該電路相比以 往的電路優勢非常明顯，不管輸入電壓如何振蕩，都可以控制負載處於安全的工作狀態。 下面列舉一個實例進行說明某儲能電容給模塊負載放電的電路。由於很多產 品都需要斷電告警的功能，需要儲能電容在輸入供電的斷電的情況下可以繼續工作一段時 間，給告警信號和模塊負載等提供電源。當電容給模塊放電，電容放電電壓接近模塊欠壓工 作點時，模塊經常會出現重複開啟的情況，重複開啟經常會導致模塊後面的負載短時間內 反覆開啟關閉，導致負載損壞。使用本電路後，當比較器檢測到輸入電壓Vin過/欠壓時， 輸出高電平，開啟自鎖電路，自鎖電路輸出低電平，控制供電電路的開關，使其關閉，此時不 管輸入電壓Vin如何變化，自鎖電路始終輸出低電平，使供電開關處於斷開狀態，負載迴路 將不會重複開啟和關閉，一直處於安全的狀態。 綜上所述，通過本實用新型的上述實施例，控制電路所使用的器件通用且成本低廉，而該電路實現的功能確十分強大，應用環境也十分廣泛，對振蕩電路的供電保護設計起 到了重要的作用，與現有技術相比，取得了精確檢測工作電壓，保護電路振蕩的效果，達到 了以低成本解決普遍通用難題的作用。 顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本實用新型的各模塊或各步驟可以用 通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所 組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們 存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將 它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本實用新型不限制於任 何特定的硬體和軟體結合。 以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本 領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種供電電路保護裝置，其特徵在於，包括過/欠壓比較電路，用於檢測輸入供電電壓，並根據檢測結果輸出第一控制信號；自鎖電路，用於根據所述過/欠壓比較電路輸出的所述第一控制信號輸出第二控制信號，所述第二控制信號用於控制是否使用所述供電電壓進行供電；自鎖重啟控制電路，用於控制所述自鎖電路進行重啟。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述過/欠壓比較電路包括比較器、電 阻和電容，其中，所述比較器的正向輸入端通過電阻(Rl)接收所述輸入供電電壓，所述正 向輸入端通過電阻(R2)接地，所述比較器的反向輸入端通過穩定電壓接地，所述電阻(Rl)和所述電阻(R2)串聯連接，所述比較器的輸出端通過電阻(R3)輸出所述供電信號。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述自鎖電路包括三極體和電阻，其中，三極體(VT1)的基極通過電阻(R7)連接至所述三極體(VT1)的發射極，所述三極體(VT1) 的發射極通過電阻(R4)連接至電源(Vcc)，所述三極體(VT1)的集電極通過電阻(R5)接 地，三極體(VT2)的基極連接至所述電阻(R3)，所述三極體(VT2)的集電極通過電阻(R6) 連接至所述三極體(VT1)的基極，所述三極體(VT2)的發射極接地，且所述三極體(VT2)的 集電極用於輸出所述第二控制信號。
4. 根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述自鎖重啟控制電路包括重啟控制開 關，所述重啟控制開關的一端連接至所述三極體(VT1)的發射極，所述重啟控制開關的另 一端連接至所述三極體(VT1)的基極。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述過/欠壓比較電路還用 於根據基準電壓判斷所述輸入供電電壓是否正常，並在判斷結果為正常的情況下，所述第 一控制信號控制所述第二控制信號指示使用所述供電電壓進行供電，在判斷結果為否的情 況下，所述第一控制信號控制所述第二控制信號指示不使用所述供電電壓進行供電。
專利摘要本實用新型公開了一種供電電路保護裝置。該裝置包括過/欠壓比較電路，用於檢測輸入供電電壓，並根據檢測結果輸出第一控制信號；自鎖電路，用於根據過/欠壓比較電路輸出的第一控制信號輸出第二控制信號，第二控制信號用於控制是否使用供電電壓進行供電；自鎖重啟控制電路，用於控制自鎖電路進行重啟。本實用新型有效地防止了電路振蕩破壞負載電路。
文檔編號H02H9/04GK201504096SQ200920166278
公開日2010年6月9日 申請日期2009年7月30日 優先權日2009年7月30日
發明者於文超, 凌俊傑, 吳元鋒, 孫林, 徐守雷, 程群, 趙珂, 陳功, 魏祖高 申請人:中興通訊股份有限公司