一种过压保护电路、方法以及开关电源

技术领域

本发明涉及电路保护技术领域，尤其涉及的是一种过压保护电路、方法以及开关电源。

背景技术

现阶段的电子产品均会配置电源，电源供能于整个电子系统，因此完备的电源保护功能不可或缺。性能优越的电源保护可以保护相关的电路以及元器件不受外部过压影响而损坏。

但是目前的保护电路仅能在该保护电路的电压输入端过压时进行保护，无法在该保护电路的电压输出端过压时进行保护，即当保护电路的电压输入端电压过高时，可以进行关断，停止为电压输出端后的电路输出电压，而当保护电路的电压输出端后的电路电压过高时，无法进行关断，无法保护电压输入端前的电路。也就是说，目前的保护电路只能进行单向保护，无法实现双向保护。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种过压保护电路、方法以及开关电源，以解决现有技术中在电压输出端过压时无法进行保护的问题。

本发明的技术方案如下：

一种过压保护电路，分别与电压输入端以及电压输出端连接，包括：采样模块、稳压模块以及开关模块；

所述采样模块分别与所述电压输入端、所述电压输出端以及所述稳压模块连接，用于对所述电压输入端的电压以及所述电压输出端的电压进行采样，并将采样信号输出至所述稳压模块；

所述稳压模块与所述开关模块连接，用于在所述采样信号大于基准电压时，控制打开所述开关模块；

所述开关模块分别与所述电压输入端以及所述电压输出端并联，用于对所述电压输入端以及所述电压输出端进行分流。

本发明的进一步设置，所述采样模块包括：第一电阻以及第二电阻；

所述第一电阻的一端分别与所述电压输入端的一端以及所述电压输出端的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述稳压模块以及所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述电压输入端的另一端以及所述电压输出端的另一端连接。

本发明的进一步设置，所述第一电阻为可调电阻。

本发明的进一步设置，所述稳压模块包括：第三电阻以及稳压器；

所述第三电阻的一端分别与所述电压输入端的一端以及所述电压输出端的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述开关模块以及所述稳压器的第三脚连接，所述稳压器的第一脚与采样模块连接，所述稳压器的第二脚分别与所述电压输入端的另一端以及所述电压输出端的另一端连接。

本发明的进一步设置，所述基准电压为稳压器的内部基准电压。

本发明的进一步设置，所述稳压器为TL431系列。

本发明的进一步设置，所述开关模块包括：第一开关管以及第四电阻；

所述第一开关管的栅极与所述稳压模块连接，所述第一开关管的源极分别与所述电压输入端的一端以及所述电压输出端的一端连接，所述第一开关管的漏极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端分别与所述电压输入端的另一端以及所述电压输出端的另一端连接。

本发明的进一步设置，所述第一开关管为P沟道MOS管。

本发明还提供一种过压保护方法，应用于如上所述的过压保护电路，所述过压保护方法包括：

通过所述采样模块采集所述电压输入端以及所述电压输出端的电压，并输出采样信号至所述稳压模块；

通过所述稳压模块比较所述采样信号与所述基准电压的大小，并在所述采样信号大于所述基准电压时控制开启所述开关模块；

通过在所述开关模块开启时，对所述电压输入端以及所述电压输出端进行分流。

本发明的进一步设置，通过所述稳压模块比较所述采样信号与所述基准电压的大小，并在所述采样信号大于基准电压时控制开启所述开关模块包括：所述基准电压为稳压器的内部基准电压。

本发明还提供一种开关电源，所述开关电源包括：如上所述的过压保护电路；

本发明所提供的一种过压保护电路、方法以及开关电源，分别与电压输入端以及电压输出端连接，包括：采样模块、稳压模块以及开关模块；所述采样模块分别与所述电压输入端、所述电压输出端以及所述稳压模块连接，用于对所述电压输入端的电压以及所述电压输出端的电压进行采样，并将采样信号输出至所述稳压模块；所述稳压模块与所述开关模块连接，用于在所述采样信号大于基准电压时，控制打开所述开关模块；所述开关模块分别与所述电压输入端以及所述电压输出端并联，用于对所述电压输入端以及所述电压输出端进行分流。本发明通过采样模块和稳压模块检测到在所述电压输入端以及所述电压输出端过大时，即所述采样信号大于所述基准电压时，控制打开所述开关模块，并通过所述开关模块分别与所述电压输入端以及所述电压输出端并联，在所述开关模块打开时，以对所述电压输入端以及所述电压输出端进行分流，进而实现在所述电压输入端过压时以及所述电压输出端过压时进行保护。

附图说明

为了更清楚的说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明中过压保护电路的结构框图。

图2是本发明中过压保护电路的电路原理图。

图3是本发明中过压保护方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种过压保护电路、方法以及开关电源，为使本发明的目的、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发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请同时参阅图1至图2，本发明提供了一种过压保护电路的较佳实施例。

如图1所示，本发明提供一种过压保护电路，分别与电压输入端P1以及电压输出端P2连接，包括：采样模块100、稳压模块200以及开关模块300；所述采样模块100分别与所述电压输入端P1、所述电压输出端P2以及所述稳压模块200连接，用于对所述电压输入端P1的电压以及所述电压输出端P2的电压进行采样，并将采样信号输出至所述稳压模块200；所述稳压模块200与所述开关模块300连接，用于在所述采样信号大于基准电压时，控制打开所述开关模块300；所述开关模块300分别与所述电压输入端P1以及所述电压输出端P2并联，用于对所述电压输入端P1以及所述电压输出端P2进行分流。

具体地，所述采样模块100分别与所述电压输入端P1、所述电压输出端P2连接，用于对所述电压输入端P1的电压以及所述电压输出端P2的电压进行采集。所述采样模块100与所述稳压模块200连接，所述稳压模块200内设基准电压，也可理解为稳压值。当所述采样模块100采集到所述电压输入端P1的电压或者所述电压输出端P2的电压超过所述稳压模块200的基准电压时(例如，电压输入端P1的前级电路出现短路或者断路的情况，电压输出端P2的后级电路出现短路或者断路的情况)，所述稳压模块200则会输出电流，而当所述采样模块100采集到所述电压输入端P1的电压或者所述电压输出端P2的电压小于或者等于所述稳压模块200的额定电压时，所述稳压模块200不操作，即相当于断开状态。

所述稳压模块200与所述开关模块300连接，当所述稳压模块200输出电流时，即当所述采样信号大于基准电压时，则会打开所述开关模块300，使所述开关模块300所在的支路有电流通过，而当所述稳压模块200不操作时，所述开关模块300则不会进行操作，即所述开关模块300处于关闭状态，那么所述开关模块300所在的支路不会有电流通过。

所述开关模块300分别与所述电压输入端P1以及所述电压输出端P2并联，在所述开关模块300有电流通过时，也就是所述采样信号大于基准电压时，可以理解为所述电压输入端P1的电压或者所述电压输出端P2的电压过大时，所述开关模块300对所述电压输入端P1以及所述电压输出端P2进行分流，从而触发对所述电压输入端P1的前级电路以及所述电压输出端P2的后级电路进行过流保护，也就是实现双向保护。

而在所述电压输入端P1的电压以及所述电压输出端P2的电压在正常范围时，也就是所述开关模块300没有电流通过时，即所述采样信号小于或等于所述电压输入端P1的电压以及所述电压输出端P2电压时，所述稳压模块200不操作的时候，则所述电压输入端P1的信号正常流入至所述电压输出端P2，所述电压输出端P2的信号正常流入至所述电压输入端P1。

需要说明的是，由于所述采样模块100实时采集，并且所述稳压模块200具有反向恢复功能。因此，当所述电压输入端P1的电压或者所述电压输出端P2的电压从过压的状态恢复为正常的电压值时，所述稳压模块200会恢复成断开的状态，即不会输出电压至开关模块300，进而使所述电压输入端P1输出电压，所述电压输出端P2正常供电。从而达到自恢复的效果。

在一种实施例中，所述采样模块100包括：第一电阻R1以及第二电阻R2；

如图2所示，所述第一电阻R1的一端分别与所述电压输入端P1的一端以及所述电压输出端P2的一端连接，所述第一电阻R1的另一端分别与所述稳压模块200以及所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端分别与所述电压输入端P1的另一端以及所述电压输出端P2的另一端连接。

具体地，通过所述第一电阻R1分别与所述电压输入端P1以及所述电压输出端P2连接，所述第二电阻R2分别与所述电压输入端P1以及所述电压输出端P2连接，使所述第一电阻R1与所述第二电阻R2可以对所述电压输入端P1的电压以及所述电压输出端P2的电压进行实时采集。

所述第一电阻R1的另一端分别与所述第二电阻R2的一端以及所述稳压模块200的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述电压输入端P1的另一端以及所述电压输出端P2的另一端连接，其中，所述所述电压输入端P1的另一端以及所述电压输出端P2的另一端接地，则所述稳压模块200接收的电压为所述第二电阻R2对地的电压，即

在一种实施例中，所述第一电阻R1为可调电阻。所述稳压模块200的输入电压具有额定电压，若超过额定电压，则可能烧坏所述稳压模块200。因此，通过将所述第一电阻R1设置为可调电阻，以调节所述稳压模块200的输入电压范围，进而保护稳压模块200。

在一种实施例中，如图2所示，所述稳压模块200包括：第三电阻R3以及稳压器N1；

所述第三电阻R3的一端分别与所述电压输入端P1的一端以及所述电压输出端P2的一端连接，所述第三电阻R3的另一端分别与所述开关模块300以及所述稳压器N1的第三脚连接，所述稳压器N1的第一脚与采样模块100连接，所述稳压器N1的第二脚分别与所述电压输入端P1的另一端以及所述电压输出端P2的另一端连接。

具体地，所述电压输入端P1的另一端以及所述电压输出端P2的另一端接地。所述稳压器N1的第一脚为取样端，用于接收电压，所述第二脚为接地端，用于与地线连接，所述第三脚为电压输出端P2，用于输出电压。所述基准电压为稳压器的内部基准电压。若是所述稳压器N1第一脚与所述稳压器N1第二脚之间的电压大于所述稳压器N1的内部基准电压时，则所述稳压器N1进行导通，即所述稳压器N1的第三脚输出0V(所述稳压器N1的第二脚与地连接)。若是所述稳压器N1第一脚与所述稳压器N1第二脚之间的电压小于或等于所述稳压器N1的内部基准电压时，则所述稳压器N1处于截止状态，所述稳压器N1的第三脚电压为所述电压输入端P1的电压。也就是说，当所述电压输入端P1的电压或者所述电压输出端P2的电压过大时，则所述稳压器N1会进行导通，使所述开关模块300的输入电压为0V，即使所述开关模块300与所述稳压器N1的第三引脚的连接处为0V，而当所述电压输入端P1的电压或者所述电压输出端P2的电压处于正常范围值时，则所述稳压器N1截止，即使所述开关模块300与所述稳压器N1的第三引脚的连接处为所述电压输入端P1的电压(此时所述电压输入端P1的电压与所述电压输出端P2的电压相等)，进而控制开关模块300的开关，以为后续控制对所述电压输入端P1以及所述电压输出端P2进行分流，进而实现双向保护。其中，所述第三电阻R3的另一端分别与所述开关模块300以及所述稳压器N1的第三脚连接，用于对所述开关模块300以及所述稳压器N1进行限流保护，防止所述电压输入端P1的电压以及所述电压输出端P2的电压过大，而烧坏所述稳压器N1以及所述开关模块200。

需要说明的是，所述稳压器N1也可以采用稳压二极管代替，但是稳压二极管的精度低，无法做高精度的过压点设置。因此，通过采用所述稳压器N1，而所述稳压器N1的稳压精度高，电流大，稳定性好，可以进一步设置高精度的过压点。

在一种实施例中，所述稳压器N1为TL431系列。

在一种实施例中，如图2所示，所述开关模块300包括：第一开关管V1以及第四电阻R4；

所述第一开关管V1的栅极G与所述稳压模块200连接，所述第一开关管V1的源极S分别与所述电压输入端P1的一端以及所述电压输出端P2的一端连接，所述第一开关管V1的漏极D与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端分别与所述电压输入端P1的另一端以及所述电压输出端P2的另一端连接。

具体地，所述电压输入端P1的另一端与所述电压输出端P2的另一端接地，所述第一开关管V1为P沟道MOS管。若是所述电压输入端P1的电压过大时，也就是所述采样信号大于基准电压时，所述稳压模块200输出0V至所述第一开关管V1的栅极G时，并且由于所述第一开关管V1的源极S与所述电压输入端P1连接，也就是说，所述第一开关管V1的源极S的电压为所述电压输入端P1的电压，那么此时所述第一开关的栅极G电压小于所述第一开关管V1的漏极D电压(0V

同样的，若是所述电压输出端P2的电压过大时，也就是所述采样信号大于基准电压时，所述稳压模块200输出0V至所述第一开关管V1的栅极G，并且由于所述第一开关管V1的源极S与所述电压输出端P2连接，也就是说所述第一开关管V1的源极S的电压为所述电压输出端P2的电压，那么此时所述第一开关的栅极G电压小于所述第一开关管V1的漏极D电压，进而使所述第一开关管V1进行导通，使所述第一开关管V1的支路上有电流通过，从而对与所述第一开关管V1连接的所述电压输入端P1进行分流，进而对所述电入输出端P1的后级电路进行过流保护。而当所述电压输出端P2的电压处于正常范围时，所述稳压模块200处于截止状态，所述稳压模块200又与所述电压输出端P2连接，因此，所述稳压模块200输出电压为所述电压输出端P2的电压，也就是说与所述稳压模块200连接的所述第一开关管V1的栅极G电压为所述电压输出端P2的电压，又由于所述第一开关管V1的源极S电压也是所述电压输出端P2的电压，即所述第一开关管V1的栅极G电压等于所述第一开关管V1的源极S电压，进而使所述第一开关管V1截止，即所述第一开关管V1的支路上无电流通过，所述电压输入端P1正常输送电流。

请参阅图3，在一些实施例中，本发明还提供一种过压保护方法，包括：

S100、通过所述采样模块采集所述电压输入端以及所述电压输出端的电压，并输出采样信号至所述稳压模块。具体如一种过压保护电路的实施例所述，在此不再阐述。

S200、通过所述稳压模块比较所述采样信号与所述基准电压的大小，并在所述采样信号大于所述基准电压时控制开启所述开关模块。

具体地，在所述采样信号大于所述基准电压时，控制所述开关模块开启，在所述采样信号小于或等于所述基准电压时，控制所述开关模块关闭。具体如一种过压保护电路所述，具体不在阐述。

S300、通过在所述开关模块开启时，对所述电压输入端以及所述电压输出端进行分流。

具体地，在所述开关模块开启时，对所述电压输入端以及所述电压输出端进行分流，通过对所述电压输入端以及所述电压输出端进行分流，进而触发对所述电压输入端的前级电路以及所述电压输出端的后级电路进行过流保护，从而实现双向保护。而在所述开关模块关闭时，则不对所述电压输入端以及所述电压输出端进行分流，所述电压输入端以及所述电压输出端正常输送电流。具体如一种过压保护电路的实施例所述，在此不再阐述。

此外，本发明还提供一种开关电源，所述开关电源包括：如上所述的过压保护电路。

具体地，所述开关电源还包括第一DC-DC转换器以及第二DC-DC转换器，通过第一DC-DC转换器与所述电压输入端连接，第二DC-DC转换器与所述电压输出端连接，由过压保护电路实现对所述电压输入端的前级电路以及所述电压输出端的后级电路过压保护，即实现对第一DC-DC转换器以及第二DC-DC转换器过压保护。其中，所述过压保护电路可以与所述开关电源中其他的需要过压保护的电路连接，并不仅限于第一DC-DC转换器以及第二DC-DC转换器。

综上所述，本发明所提供的一种过压保护电路、方法以及开关电源，分别与电压输入端以及电压输出端连接，其特征在于，包括：采样模块、稳压模块以及开关模块；所述采样模块分别与所述电压输入端、所述电压输出端以及所述稳压模块连接，用于对所述电压输入端的电压以及所述电压输出端的电压进行采样，并将采样信号输出至所述稳压模块；所述稳压模块与所述开关模块连接，用于在所述采样信号大于基准电压时，控制打开所述开关模块；所述开关模块分别与所述电压输入端以及所述电压输出端并联，用于对所述电压输入端以及所述电压输出端进行分流。本发明通过采样模块和稳压模块检测到在所述电压输入端以及所述电压输出端过大时，即所述采样信号大于所述基准电压时，控制打开所述开关模块，并通过所述开关模块分别与所述电压输入端以及所述电压输出端并联，在所述开关模块打开时，以对所述电压输入端以及所述电压输出端进行分流，进而对所述电压输入端过压时以及所述电压输出端过压时进行保护。

应当理解的是，本发明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，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。