一种负载过流过压保护电路的制作方法

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种负载过流过压保护电路。

背景技术：

显示屏背光电路、电解电路等需要较高的电压，通常需要将电池电压或系统的5V电压升压到12V或更高，但是在负载设备接入的瞬间或短路时，电流过大，容易烧毁负载设备。现有技术中给负载设备提供防浪涌保护和过流保护，一般采用增加防浪涌保护芯片和过流保护芯片，但这会增加电路成本，且不利于设备小型化，增加研发难度。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种负载过流过压保护电路，电路简单、成本低，能够对负载设备起到过流过压保护作用。

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种负载过流过压保护电路，包括升压芯片、中央处理器MCU、负载设备、开关电路、电流采样电路和电压采样电路，升压芯片的使能信号EN由中央处理器MCU控制、连接中央处理器MCU的GPO1接口；升压芯片的电压信号SW的输出端连接负载设备的正极，给负载设备供电；负载设备的负极连接开关电路并经过电流采样电路接地，中央处理器MCU连接开关电路的控制信号的输入端、电流采样电路的信号输出端和电压采样电路的信号输出端，中央处理器MCU通过根据电流采样电路和/或电压采样电路的采样信号控制开关电路的导通与关断来控制负载设备的导通和关断。

其中，所述开关电路包括一NMOS管Q1和一电阻R3，负载设备的工作内阻为电阻R7，电阻R7的一端连接升压芯片的电压信号SW的输出端，电阻R7的另一端连接NMOS管Q1的漏极，NMOS管Q1的栅极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接中央处理器MCU的GPO2接口，NMOS管Q1的源极接电流采样电路。

其中，所述电流采样电路包括一采样电阻R1，采样电阻R1的一端连接NMOS管Q1的源极，采样电阻R1的另一端接地。

其中，还包括一滤波电路，电流采样电路的信号输出端经过所述滤波电路连接到中央处理器MCU的模/数转换输入接口ADC_IN1，所述滤波电路包括一电阻R6和一电容C1，所述电阻R6的一端连接采样电阻R1的一端，电阻R6的另一端连接电容C1的一端和中央处理器MCU的模/数转换输入接口ADC_IN1，电容C1的另一端接地。

其中，所述电压采样电路包括一电阻R4和一电阻R5，电阻R5的一端连接升压芯片的电压信号SW的输出端，电阻R5的另一端连接中央处理器MCU的模/数转换输入接口ADC_IN2和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地。

其中，所述升压芯片的电压信号SW的输出端经过稳压二极管D1的正极连接电阻R7的一端和电阻R5的一端。

其中，还包括一电阻R2，电阻R2的一端连接NMOS管Q1的栅极，电阻R2的另一端接地。

其中，所述升压芯片的型号为FP6291；中央处理器MCU的型号为STM32F103；NMOS管Q1的型号为AO3402。

其中，所述采样电阻R1的取值范围为0.2-1Ω。

其中，所述采样电阻R1为0.49Ω，电阻R2为100KΩ，电阻R3为2KΩ，电阻R4为100KΩ，电阻R5为499KΩ，电阻R6为10KΩ，电容C1为100nF。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型通过中央处理器MCU通过根据电流采样电路和/或电压采样电路的采样信号控制开关电路的导通与关断来控制负载设备的导通和关断，当电流采样电路和/或电压采样电路的采样信号当超过对应的预设范围时，即负载设备过流或过压时，中央处理器MCU控制开关电路关断，使负载设备开路，从避免负载设备损坏，对负载设备起到保护作用，且电路简单、成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施方式1提供的一种负载过流过压保护电路的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图1对本实用新型实施例作进一步的详细描述。图图1是本实用新型具体实施方式1提供的一种负载过流过压保护电路的电路图，如附图1所示，在一些实施例中，该负载过流过压保护电路包括升压芯片11、中央处理器MCU 12、负载设备13、开关电路14、电流采样电路15和电压采样电路17，升压芯片11的使能信号EN由中央处理器MCU 12控制、连接中央处理器MCU12的GPO1接口；升压芯片11的电压信号SW的输出端连接负载设备13的正极，给负载设备13供电；负载设备13的负极连接开关电路14并经过电流采样电路15接地，中央处理器MCU 12连接开关电路14的控制信号的输入端、电流采样电路15的信号输出端和电压采样电路17的信号输出端，中央处理器MCU12通过根据电流采样电路15和/或电压采样电路17的采样信号控制开关电路14的导通与关断来控制负载设备13的导通和关断。

如附图1所示，在一些优选的实施中，升压芯片11的使能信号EN由中央处理器MCU 12控制，使能信号EN置高后，VCC_Boost有稳定输出，即升压芯片11的电压信号SW的输出端有稳定输出并延时一定时间后，中央处理器MCU 12置高SWITCH_ON，负载设备13和采样电路14连通，形成负载回路，负载设备13工作。确保VCC_Boost有稳定输出才接上负载设备13，避免VCC_Boost的上升沿有波动导致负载设备13工作异常。

在一些优选的实施例中，开关电路14包括一NMOS管Q1和一电阻R3，负载设备13的工作内阻为电阻R7，电阻R7的一端连接升压芯片11的电压信号SW的输出端，电阻R7的另一端连接NMOS管Q1的漏极，NMOS管Q1的栅极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接中央处理器MCU的GPO2接口，NMOS管Q1的源极接电流采样电路15。

在一些优选的实施例中，电流采样电路15包括一采样电阻R1，采样电阻R1的一端连接NMOS管Q1的源极，采样电阻R1的另一端接地。在一些优选的实施例中，还包括一滤波电路16，电流采样电路15的信号输出端经过所述滤波电路16连接到中央处理器MCU 12的模/数转换输入接口ADC_IN1，滤波电路16包括一电阻R6和一电容C1，电阻R6的一端连接采样电阻R1的一端，电阻R6的另一端连接电容C1的一端和中央处理器MCU的模/数转换输入接口ADC_IN1，电容C1的另一端接地。滤波电路16对中央处理器MCU 12获取的电流采样电路16的输出信号进行滤波，以获得稳定的采样结果，使判断结果更准确。

负载设备13的工作内阻等效于R7，SWITCH_ON置高后电阻R7和电阻R1串联，采样电流，即V_G处电流为：VCC_Boost/(R7+R1)；电压为R1*VCC_Boost/(R7+R1)，该电压较小，通过电阻R6和电容C1组成的RC滤波电路进入到中央处理器MCU 12的模/数转换输入接口ADC_IN1，中央处理器MCU 12通过采样的电压值可映射出对应的负载设备工作电流表来判断电流波动情况，R1固定不变，当负载设备的内阻R7减小时，电流增大，V_G电压会增大，MCU通过V_G电压的增大可判断出负载设备电流的增加，若负载设备电流超过设定值，若需要进行过电流保护，把SWITCH_ON置低即可把负载开路，避免负载设备损坏。

在一些优选的实施例中，电压采样电路17包括一电阻R4和一电阻R5，电阻R5的一端连接升压芯片11的电压信号SW的输出端，电阻R5的另一端连接中央处理器MCU的模/数转换输入接口ADC_IN2和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地。如附图1所示，Boost_FB信号由R4、R5分压所得，中央处理器MCU 12通过此信号的电平来判断VCC_Boost是否偏低于或高于设定值，若低于或高于设定值，则不会置高SWITCH_ON，让负载设备无导通回路，避免电压过低时，负载抽电流，烧毁设备；避免电压过高，超过设备承受电压、设备受损。

在一些优选的实施例中，升压芯片11的电压信号SW的输出端经过稳压二极管D1的正极连接电阻R7的一端和电阻R5的一端，稳压二极管D1使升压芯片11输出的电压更稳定地施加到负载设备13上。

在一些优选的实施例中，还包括一电阻R2，电阻R2的一端连接NMOS管Q1的栅极，电阻R2的另一端接地，电阻R2能保证开关电路14中NMOS管Q1的初始状态不导通，避免因为误操作使开关电路14导通而使负载设备13受到损坏。

在一些优选的实施例中，所述升压芯片11的型号为FP6291；中央处理器MCU 12的型号为STM32F103；NMOS管Q1的型号为AO3402。在一些优选的实施例中，采样电阻R1的取值范围为0.2-1Ω。可根据负载设备的工作电流选取合适的R1值，可使负载设备电流波动在一定范围内也能正常工作。作为一个优选的实施例，所述采样电阻R1为0.49Ω，电阻R2为100KΩ，电阻R3为2KΩ，电阻R4为100KΩ，电阻R5为499KΩ，电阻R6为10KΩ，电容C1为100nF。这里只给出了一个优选的实施例，对于各元器件参数这里不做限定。

本实用新型通过中央处理器MCU通过根据电流采样电路和/或电压采样电路的采样信号控制开关电路的导通与关断来控制负载设备的导通和关断，当电流采样电路和/或电压采样电路的采样信号当超过对应的预设范围时，即负载设备过流或过压时，中央处理器MCU控制开关电路关断，使负载设备开路，从避免负载设备损坏，对负载设备起到保护作用，且电路简单、成本低。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。