稳压装置及保护方法、通信总线电源装置与流程

本发明涉及电子技术设备领域，具体而言，涉及一种稳压装置及保护方法、通信总线电源装置。

背景技术：

稳压装置通过将输入电源进行稳压给负载提供稳定电压的电子装置，其输出电压不因电网电压的波动而变化。

目前，市场上用的稳压装置一般为输出电压固定不变的稳压装置，由于输出电压的不可调导致其适用范围有限。随着稳压装置的技术发展和进步，市场上也出现了一些输出电压可调的可调式稳压装置，可调式稳压装置能够实现电压和电流的大范围调节。在现有技术中，稳压装置和可调式稳压装置均具有过流，过热保护等功能，从而能够实现短路保护。但不论是稳压装置还是可调式稳压装置，短路保护时，其内部的稳压芯片会大量发热。如若长时间的短路，则会造成内部的稳压芯片过热，容易造成稳压装置内部的芯片损坏。

因此，如何在电路短路后，能够有效的提高稳压装置的过流，过热保护等功能是目前业界一大难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种稳压装置及保护方法、通信总线电源装置，其能够有效的提高稳压装置的过流、过热保护等功能。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种稳压装置，所述稳压装置包括：稳压模块、保护模块和电压调节模块。所述稳压模块的输入端用于和外部电源耦合，所述稳压模块的输出端与所述保护模块的输入端耦合，所述保护模块的输出端用于与外部负载耦合，所述电压调节模块的第一控制端与所述保护模块的输出端耦合，所述电压调节模块的第二控制端与所述稳压模块的输出端耦合，所述电压调节模块的第三控制端与所述稳压模块的调节端耦合。所述保护模块，用于当所述外部负载短路时，承受此时稳压模块输出的电压，以保护所述稳压模块。所述电压调节模块，用于当所述外部负载短路时，调节所述稳压模块输出端的电压，以使输入所述保护模块的功率不大于所述保护模块的额定功率。

第二方面，本发明实施例提供了一种保护方法，应用于所述稳压装置，所述方法包括：所述外部负载短路时，所述保护模块，承受此时稳压模块输出的电压，以保护所述稳压模块。所述外部负载短路时，所述电压调节模块调节所述稳压模块输出端的电压，以使输入所述保护模块的功率不大于所述保护模块的额定功率。

第三方面，本发明实施例提供了一种通信总线电源装置，所述通信总线电源装置包括：通信端口和所述稳压装置，所述稳压装置的输出端与所述通信端口的电源端耦合。

本发明实施例的有益效果是：

稳压模块的输入端用于通过和外部电源的耦合而获取电网的输入电压。通过稳压模块的输出端与保护模块的输入端耦合，保护模块的输出端再用于与外部负载耦合，稳压模块能够将稳压后的稳压电压输出到保护模块，再由保护模块输出至外部的负载。通过电压调节模块的第一控制端与保护模块的输出端耦合，电压调节模块的第二控制端与稳压模块的输出端耦合，以及电压调节模块的第三控制端与稳压模块的调节端的耦合，以使稳压装置形成信号的闭环控制。

在外部负载短路时，电压调节模块便能够调节稳压模块输出端的电压，使得稳压模块输出端所输出的稳压电压值降低，即使稳压模块输出的稳压电压全施加在了保护模块上，保护模块的实际功率不大于保护模块自身的额定功率，使得电路不会被损坏，进而在外部负载短路后便能够实现稳压装置长时间的过压、过流保护。因此，极大的提高了稳压装置的过流，过热保护等功能。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明实施例提供的一种通信总线电源装置的结构框图；

图2示出了本发明实施例提供的一种稳压装置的第一结构框图；

图3示出了本发明实施例提供的一种稳压装置的第二结构框图；

图4示出了本发明实施例提供的一种稳压装置的电路图；

图5示出了本发明实施例提供的一种保护方法的流程图。

图标：100-稳压装置；110-稳压模块；120-保护模块；130-电压调节模块；131-第一开关电路；132-第二开关电路；200-通信总线电源装置；210-通信端口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。而在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种通信总线电源装置200，该通信总线电源装置200包括：通信端口210和稳压装置100。通信总线电源装置200能够为总线所耦合的外部负载提供电能，通信端口210的输出端能够通过总线与外部负载耦合，稳压装置100的输出端与通信端口210的电源端耦合，故稳压装置100能够将稳定的电压输入到通信端口210中，保证通信端口210与外部负载耦合后正常工作所需的工作电源。

请参阅图2，在本发明实施例提供的一种稳压装置100中，该稳压装置100包括：稳压模块110、保护模块120和电压调节模块130。

稳压模块110用于获取外部电源的输入电压，其中，外部电源的输入电压可以为电网输入电压。稳压模块110将输入电压进行稳压到预设值后经输出端输出稳压电压。其中，预设值为稳压模块110正常工作所输出的稳压电压值。

保护模块120用于当外部负载正常工作时，获取稳压模块110输出的稳压电压，并将获取到的稳压电压输出到外部负载。当外部负载短路时，通过稳压模块110输出的稳压电压全部施加在该保护模块120上，从而形成对稳压模块110的保护。

电压调节模块130用于当外部负载正常工作时，能够保证稳压模块110和保护模块120的正常工作；当外部负载短路时，能够调节稳压模块110输出端的电压，使稳压模块110输出的稳压电压值降低，进而使得稳压模块110输出的稳压电压全部施加在该保护模块120后，其实际的功率不大于保护模块120自身的额定功率。故稳压模块110输出的功率全施加在保护模块120上，不会形成溢出，从而使得稳压模块110得到保护。当外部负载恢复正常工作时，电压调节模块130也能够调节稳压模块110输出端的电压，使得稳压模块110输出端输出的稳压电压恢复到预设值，稳压装置100也恢复了正常工作。

请参阅图3，电压调节模块130包括：第一开关电路131和第二开关电路132。第一开关电路131的第一控制端为电压调节模块130的第一控制端，第一开关电路131的第一控制端与保护模块120的输出端耦合。第一开关电路131的第二控制端为电压调节模块130的第二控制端。第一开关电路131的第二控制端和保护模块120的输入端耦合，第一开关电路131的第三控制端与第二开关电路132的第一控制端耦合。第二开关电路132的第二控制端也作为电压调节模块130的第二控制端，第二开关电路132的第二控制端与稳压模块110的输出端耦合。第二开关电路132的第三控制端为电压调节模块130的第三控制端并与稳压模块110调节端耦合。

作为一种方式，当外部负载正常工作时，第一开关电路131能够导通，使得第二开关电路132截止，保证稳压装置100的正常工作并输出预设值的稳压电压。当外部负载短路时，第一开关电路131能够截止，使得第二开关电路132导通，稳压模块110输入保护模块120的稳压电压降低，故保护模块120实际功率不大于保护模块120自身的额定功率。稳压模块110输出的功率全施加在保护模块120上，不会形成溢出。而当外部负载恢复正常工作时，第一开关电路131能够再次导通，以使第二开关电路132再次截止，从而稳压装置100输出的稳压电压恢复到预设值，稳压装置100也恢复正常工作。

请参阅图4和图3，稳压模块110包括：稳压芯片U1、第一电容C1和第一二极管D1。稳压芯片U1的输入端IN为稳压模块110的输入端，稳压芯片U1的输入端IN设有连接端口a，以便于和外部电源耦合。第一电容C1的一端和稳压芯片U1的输入端IN耦合，第一电容C1的另一端通过接地对输入电压进行滤波。稳压芯片U1的调节端ADJ为稳压模块110的调节端，稳压芯片U1的输出端OUT为稳压模块110的输出端。稳压芯片U1的输出端OUT和电压调节模块的第二控制端130耦合，稳压芯片U1的调节端ADJ和电压调节模块130的第三控制端耦合。第一二极管D1的阳极端和稳压芯片U1的输出端OUT耦合，第一二极管D1的阴极端和稳压芯片U1的输入端IN耦合。若稳压芯片U1的输出端OUT的电压高于稳压芯片U1的输入端IN的电压时，第一二极管D1能够防止稳压芯片U1产生电压反灌而损坏稳压芯片U1。

保护模块120包括：功率电阻R7。作为一种方式，保护模块120可为功率电阻R7，也可为其它能够承受输出电压的功率型设备，在此不做具体限定。功率电阻R7的输入端作为保护模块120的输入端，功率电阻R7的输入端与稳压芯片U1的输出端OUT耦合、而功率电阻R7的输出端作为保护模块120的输出端，其设有连接端口b以便于和外部负载耦合。在本实施例中，在外部负载正常工作时，功率电阻R7的阻值较小，因此功率电阻R7的分压不会影响稳压模块110所输出的稳压电压，即稳压模块110能够输出预设值的稳压电压。

第一开关电路131包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管Q1和第二电容C2。第一电阻R1的一端作为第一开关电路131的第一控制端，其与功率电阻R7的输出端耦合，第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端和第一三极管Q1的基极耦合。第二电阻R2的另一端与第一三极管Q1的发射极均接地。第二电容C2的一端也与第一三极管Q1的基极耦合，第二电容C2的另一端则通过接地形成滤波和缓冲作用。第三电阻R3的一端和第一三极管Q1的集电极耦合，第三电阻R3的另一端作为第一开关电路131的第三控制端，其与第二开关电路132的第一控制端耦合。第四电阻R4的一端和第三电阻R3的一端耦合，第四电阻R4的另一端则作为第一开关电路131的第二控制端，其与功率电阻R7的输入端耦合。

第二开关电路132包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容C3、第四电容C4和第二三极管Q2。第二三极管Q2的基极作为第二开关电路132的第一控制端，其与第一开关电路131的第三控制端耦合，第二三极管Q2的集电极则分别与第六电阻R6的一端和稳压芯片U1的调节端ADJ耦合。第六电阻R6的另一端作为第二开关电路132的第二控制端，其与稳压芯片U1的输出端OUT耦合。第二三极管Q2的发射极和第五电阻R5的一端均接地。第五电阻R5的另一端则作为第二开关电路132的第三控制端，其与稳压芯片U1的调节端ADJ耦合。作为另一种方式，为便于稳压芯片的输出电压可调，第五电阻R5为可调电阻。第三电容C3的一端与第二三极管Q2的基极耦合，第三电容C3的另一端则通过接地而形成滤波和缓冲作用。第四电容C4的一端也与稳压芯片U1的输出端OUT耦合，第四电容C4的另一端也通过接地而形成滤波和缓冲作用。

在本实施例中，当外部负载正常工作时，稳压芯片U1的输出端OUT能够输出稳压电压，由于功率电阻R7的远远小于第一电阻R1和第四电阻R4，连接端口b的电压可为稳压芯片U1输出的稳压电压。通过第一电阻R1和第二电阻R2的分压，第二电阻R2一端的电压值大于等于第一三极管Q1的导通电压，第一三极管Q1被导通而处于饱和状态。第一三极管Q1饱和后，第一三极管Q1的集电极和发射极的电压在经过第三电阻R3分压后不足以使第二三极管Q2导通。第二三极管Q2处于截止状态，故能够使得稳压芯片U1的输出不受第一开关电路131和第二开关电路132的影响，而输出正常的稳压电压。

当外部负载短路时，即连接端口b短路。此时，连接端口b和第一三极管Q1基极的电位均为0，第一三极管Q1由导通变为截止状态。由于第一三极管Q1处于截止状态，第二三极管Q2基极的电压便能够升高，以使第二三极管Q2导通，并处于放大或饱和的状态。在本实施例中，稳压芯片U1的输出端OUT输出的稳压电压即可为第五电阻R5两端的电压和第六电阻R6两端的电压之和。由于第二三极管Q2的导通能够使得第二三极管Q2的集电极和发射极之间的电压降低，因此第五电阻R5两端的电压也被拉低。通过第二三极管Q2的导通，则能够使得稳压芯片U1的输出端OUT输出的稳压电压降低。此外，由于连接端口b点的电位为0，即稳压芯片U1的输出端OUT输出的稳压电压全部施加在了功率电阻R7上。由于第二三极管Q2的导通，而使稳压电压降低。降低后的稳压电压能够使得施加在功率电阻R7所产生的实际功率并不大于功率电阻R7的额定功率，故功率电阻R7能够获取稳压芯片U1的全部输出功率而保证电路不会损坏，进而在外部负载短路后形成对稳压模块110的保护。

当外部负载刚开始恢复正常工作时，也由于功率电阻R7的阻值很小，连接端口b的电压即为第二三极管Q2的导通而降低后的稳压电压。作为一种方式，连接端口b的电压通过第一电阻R1和第二电阻R2的分压后，第二电阻R2两端的电压仍然大于或等于第一三极管Q1的导通电压。故外部负载恢复正常工作后，第一三极管Q1被再次导通而处于饱和状态。此时，第二三极管Q2基极的电压由于第一三极管Q1的饱和被拉低，第二三极管Q2再次截止。第五电阻R5两端的电压上升，进而稳压芯片U1的输出端OUT输出的稳压电压升高并恢复到预设值，稳压芯片U1也恢复到正常工作状态。

因此，在外部负载正常工作时，通过第一三极管Q1的导通而控制第二三极管Q2处于截止状态能够保证稳压芯片U1按照预设值的正常输出稳压电压。而在外部负载短路后，通过第一三极管Q1的截止而控制第二三极管Q2处于导通状态能够有效降低稳压芯片U1输出的稳压电压，以使稳压电压施加功率电阻R7上所产生的功率不超过功率电阻R7的额定功率，从而对稳压芯片U1形成保护。又由于保护是通过将稳压芯片U1的输出电压施加在功率电阻R7上，从而稳压芯片U1不会产生过热，长时间短路也不会造成稳压芯片U1的损坏。而在外部负载恢复正常工作后，再通过第一电阻R1和第二电阻R2的分压关系而使得第一三极管Q1的恢复导通而控制第二三极管Q2再次截止，进而使得在短路恢复后，稳压芯片U1也能够快速恢复响应，并恢复到正常工作状态。

此外，电路主要通过第一三极管Q1、第二三极管Q2和功率电阻R7便能够实现对电路的自动保护，以及自动恢复响应，不仅简单便于计算，且成本低廉、可靠性高。再者，由于第五电阻R5为可调电阻，稳压芯片U1输出的稳压电压能够根据实际需求，通过调节第五电阻R5能够适配实际的使用需求，继而使得稳压芯片U1输出的稳压电压适用范围宽广。

请参阅图5，本发明实施例还提供了一种保护方法，应用于稳压装置。该保护方法包括：步骤S110和步骤S120。

步骤S110：所述外部负载短路时，所述保护模块，承受此时稳压模块输出的电压，以保护所述稳压模块。

步骤S120：所述外部负载短路时，所述电压调节模块调节所述稳压模块输出端的电压，以使输入所述保护模块的功率不大于所述保护模块的额定功率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述装置中的对应过程，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供了一种稳压装置100及保护方法、通信总线电源装置200，其中，稳压装置100包括：稳压模块110、保护模块120和电压调节模块130。

稳压模块110的输入端用于通过和外部电源的耦合而获取电网的输入电压。通过稳压模块110的输出端与保护模块120的输入端耦合，保护模块120的输出端再用于与外部负载耦合，稳压模块110能够将稳压后的稳压电压输出到保护模块120，再由保护模块120输出至外部的负载。通过电压调节模块130的第一控制端与保护模块120的输出端耦合，电压调节模块130的第二控制端与稳压模块110的输出端耦合，以及电压调节模块130的第三控制端与稳压模块110的调节端的耦合，以使稳压装置100形成信号的闭环控制。

在外部负载短路时，电压调节模块130便能够调节稳压模块110输出端的电压，使得稳压模块110输出端所输出的稳压电压值降低，即使稳压模块110输出的稳压电压全施加在了保护模块120上，保护模块120的实际功率不大于保护模块120自身的额定功率，使得电路不会被损坏，进而在外部负载短路后便能够实现稳压装置100长时间的过压、过流保护。因此，极大的提高了稳压装置100的过流，过热保护等功能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。