电源保护电路和电子设备的制作方法

本发明涉及电源技术领域，具体而言，涉及一种电源保护电路和电子设备。

背景技术：

目前电源的保护技术根据应用场景不同可分为防反接保护、防雷击保护、过热保护、防浪涌保护和防过流保护等常见保护。由于有的电子设备的使用场景主要为露天开阔地带，会在不同的天气条件下工作，因此防雷击技术对于使用场景为露天开阔地带的电子设备来说尤为重要。

但雷击属于随机事件，其对电路产生的浪涌也是随机的。常见的干扰由于极性的不同可分为差模信号和共模信号，因此雷击产生的浪涌也同时包含差模和共模两种浪涌能量。但现有的防雷击保护电路设计，并没有依据差模和共模两种浪涌能量针对性的进行保护电路设计，故现有的防雷击保护电路技术对雷击防护做的并不是很好。

技术实现要素：

本发明的目的包括，例如，提供了一种电源保护电路和电子设备，其能够同时消除雷击产生的差模和共模干扰，提高了电源装置的可靠性。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种电源保护电路，包括第一保护模块，所述第一保护模块的一端电连接于电源装置的正输出端与受保护电路的正输入端之间，所述第一保护模块的另一端电连接于所述电源装置的负输出端与所述受保护电路的负输入端之间；

所述第一保护模块包括相互并联的差模抑制单元和共模抑制单元，所述差模抑制单元和所述共模抑制单元并联的一端电连接于所述电源装置的正输出端与所述受保护电路之间，所述差模抑制单元和所述共模抑制单元并联的另一端电连接于所述电源装置的负输出端与所述受保护电路之间；

所述差模抑制单元用于在出现雷击干扰信号时，滤除所述雷击干扰信号中的差模干扰信号；

所述共模抑制单元用于滤除所述雷击干扰信号中的共模信号。

在可选的实施方式中，所述差模抑制单元包括第一压敏电阻和第一气体放电管，相互串联的所述第一压敏电阻和所述第一气体放电管并联在所述电源装置的正输出端和负输出端之间。

在可选的实施方式中，所述共模抑制单元包括第二压敏电阻、第三压敏电阻和第二气体放电管，相互串联的所述第二压敏电阻和所述第三压敏电阻并联在所述电源装置的正输出端和负输出端之间；所述第二气体放电管的一端电连接于所述第二压敏电阻和所述第三压敏电阻之间，另一端接地。

在可选的实施方式中，所述电源保护电路还包括第二保护模块，所述第一保护模块通过所述第二保护模块与所述受保护电路电连接；

所述第二保护模块用于抑制所述电源装置输出的电流突变以及滤除残留的所述雷击干扰信号。

在可选的实施方式中，所述第二保护模块包括镇流单元和二级抑制单元，所述第一保护模块通过所述镇流单元与所述受保护电路电连接，所述二级抑制单元并联在所述镇流单元与所述受保护电路之间；

所述镇流单元用于抑制所述电源装置输出的电流突变；

所述二级抑制单元用于滤除残留的所述雷击干扰信号。

在可选的实施方式中，所述镇流单元包括第一电感和第二电感，所述第一电感串联在所述第一保护模块的一端与所述受保护电路的正输入端之间，所述第二电感串联在所述第一保护模块的另一端与所述受保护电路的负输入端之间。

在可选的实施方式中，所述二级抑制单元包括tvs管，所述tvs管的一端电连接于所述第一电感与所述受保护电路的正输入端之间，所述tvs管的另一端电连接于所述第二电感与所述受保护电路的负输入端之间。

在可选的实施方式中，所述电源保护电路还包括防反接模块，所述第一保护模块通过所述防反接模块与所述受保护电路电连接；

所述防反接模块用于防止所述电源装置与所述受保护电路之间反接。

在可选的实施方式中，所述防反接模块包括开关管、第一电阻和第二电阻，所述开关管的第一引脚通过所述第一电阻电连接于所述第一保护模块的另一端与所述受保护电路的负输入端之间，所述开关管第二引脚与所述第一保护模块的一端电连接，所述开关管的第三引脚与所述受保护电路的正输入端电连接，所述第二电阻并联于所述开关管的第一引脚与第三引脚之间。

第二方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括如前述实施方式任意一项所述的电源保护电路。

本发明实施例的有益效果包括，例如：一种电源保护电路和电子设备，该电源保护电路包括第一保护模块，第一保护模块的一端电连接于电源装置的正输出端与受保护电路的正输入端之间，第一保护模块的另一端电连接于电源装置的负输出端与受保护电路的负输入端之间；第一保护模块包括相互并联的差模抑制单元和共模抑制单元，差模抑制单元和共模抑制单元并联的一端电连接于电源装置的正输出端与受保护电路之间，差模抑制单元和共模抑制单元并联的另一端电连接于电源装置的负输出端与受保护电路之间；差模抑制单元用于在出现雷击干扰信号时，滤除雷击干扰信号中的差模干扰信号；共模抑制单元用于滤除雷击干扰信号中的共模信号。可见，通过差模抑制单元和共模抑制单元能够分别滤除雷击干扰信号中的差模干扰信号和共模信号，提高了电源装置的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电源保护电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种电源保护电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电源保护电路的电路示意图。

图标：10-电子设备；100-电源保护电路；110-第一保护模块；111-差模抑制单元；112-共模抑制单元；120-第二保护模块；121-镇流单元；122-二级抑制单元；130-防反接模块；200-电源装置；300-受保护电路；rv1-第一压敏电阻；rv2-第二压敏电阻；rv3-第三压敏电阻；lp1-第一气体放电管；lp2-第二气体放电管；l1-第一电感；l2-第二电感；d1-tvs管；d2-二极管；q1-开关管；r1-第一电阻；r2-第二电阻。

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，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种电子设备10，该电子设备10包括电源保护电路100、电源装置200和受保护电路300，电源装置200通过电源保护电路100与受保护电路300电连接。电源保护电路100用于防止雷击带来的差模干扰信号和共模干扰信号通过电源装置200的供电线路传输至受保护电路300。

在本实施例中，电源装置200可以集成在电子设备10上，也可以是独立的设备。电子设备10可以是相控阵天线，也可以是大功率设备等。

如图2所示，为图1中所示的电源保护电路100的一种可实施的结构示意图。该电源保护电路100包括第一保护模块110，第一保护模块110的一端电连接于电源装置200的正输出端与受保护电路300的正输入端之间，第一保护模块110的另一端电连接于电源装置200的负输出端与受保护电路300的负输入端之间。

其中，第一保护模块110包括相互并联的差模抑制单元111和共模抑制单元112，差模抑制单元111和共模抑制单元112并联的一端电连接于电源装置200的正输出端与受保护电路300之间，差模抑制单元111和共模抑制单元112并联的另一端电连接于电源装置200的负输出端与受保护电路300之间。

在本实施例中，差模抑制单元111用于在出现雷击干扰信号时，滤除雷击干扰信号中的差模干扰信号；共模抑制单元112用于滤除雷击干扰信号中的共模信号。

可以理解，差模抑制单元111和共模抑制单元112的并联顺序是不作限定的。图2所示为其中一种并联方式：差模抑制单元111的一端电连接于电源装置200的正输出端与受保护电路300的正输入端之间，差模抑制单元111的另一端电连接于电源装置200的负输出端与受保护电路300的负输入端之间；共模抑制单元112的一端电连接于差模抑制单元111的一端与受保护电路300的正输入端之间，共模抑制单元112的另一端电连接于差模抑制单元111的另一端与受保护电路300的负输入端之间。在另外的实施例中，还可以采用另一种并联方式：共模抑制单元112的一端电连接于电源装置200的正输出端与受保护电路300的正输入端之间，共模抑制单元112的另一端电连接于电源装置200的负输出端与受保护电路300的负输入端之间；差模抑制单元111的一端电连接于差模抑制单元111的一端与受保护电路300的正输入端之间，差模抑制单元111的另一端电连接于差模抑制单元111的另一端与受保护电路300的负输入端之间。

可见，将第一保护模块110并联在电源装置200与受保护电路300之间，不会干扰电源装置200与受保护电路300之间的正常工作。且通过差模抑制单元111和共模抑制单元112能够分别滤除雷击干扰信号中的差模干扰信号和共模信号，提高了电源装置200的可靠性。

为了确保雷击干扰信号被完全滤除，以及进一步的提高电源保护电路100的安全性和可靠性。如图3所示，电源保护电路100还包括第二保护模块120，第一保护模块110通过第二保护模块120与受保护电路300电连接。第二保护模块120用于抑制电源装置200输出的电流突变以及滤除残留的雷击干扰信号。

在本实施例中，第二保护模块120包括镇流单元121和二级抑制单元122，第一保护模块110通过镇流单元121与受保护电路300电连接，二级抑制单元122并联在镇流单元121与受保护电路300之间；镇流单元121用于抑制电源装置200输出的电流突变；二级抑制单元122用于滤除残留的雷击干扰信号。

可以理解，镇流单元121抑制电源装置200输出的电流突变，可以保护二级抑制单元122不至于被突变的电流烧坏。而通过二级抑制单元122能够吸收掉剩余的雷击干扰信号，可以增加电源保护电路100的可靠性。

为了防止电源装置200的反接而烧坏受保护电路300，如图3所示，电源保护电路100还包括防反接模块130，第一保护模块110通过防反接模块130与受保护电路300电连接。防反接模块130用于防止电源装置200与受保护电路300之间反接。

为了进一步的描述电源保护电路100的实现原理，如图4所示，为本申请实施例提供的电源保护电路100的一种可实施的电路示意图。差模抑制单元111包括第一压敏电阻rv1和第一气体放电管lp1，相互串联的第一压敏电阻rv1和第一气体放电管lp1并联在电源装置200的正输出端和负输出端之间。

可以理解，第一压敏电阻rv1和第一气体放电管lp1的串联顺序并不作限制。图4所示为其中一种串联方式：第一气体放电管lp1的一端电连接于电源装置200的正输出端与受保护电路300的正输入端之间，第一气体放电管lp1的另一端与第一压敏电阻rv1的一端电连接，第一压敏电阻rv1的另一端电连接于电源装置200的负输出端与受保护电路300的负输入端之间。在另一种实施例中，还可以采用另一种串联方式：第一压敏电阻rv1的一端电连接于电源装置200的正输出端与受保护电路300的正输入端之间，第一压敏电阻rv1的另一端与第一气体放电管lp1的一端电连接，第一气体放电管lp1的另一端电连接于电源装置200的负输出端与受保护电路300的负输入端之间。

在本实施例中，第一气体放电管lp1可以采用陶瓷气体放电管，因为陶瓷气体放电管的物理组成为两块导电极板间充满惰性气体，如氩，然后再将其密封封装起来，在正常工作电压下表现为高阻态，其电路性质近似于开路；在遭遇高脉冲干扰，比如雷击、静电等干扰时两块极板中的气体被高压击穿形成导电通路，此时第一气体放电管lp1表现为低阻态，其电路性质近似于短路。由于其特殊的物理性质，将其并联在电源或者信号的输入级两端即可起到静电、雷击保护的目的，且同时不会干扰到电路的正常运行。但是第一气体放电管lp1在工作时存在“续流”现象，即在触发保护后会保持较长时间的导通，在连续多次干扰来临时无法正常起到应有的保护作用。

因此，差模抑制单元111需设置第一压敏电阻rv1，因第一压敏电阻rv1相比于第一气体放电管lp1具有更快的响应速度且不存在“续流”现象，在电源装置200正常工作时其表现为高阻态，电路性质近似于开路；在遭遇雷击或者静电干扰时其阻值迅速降低，此时的电路性质近似于短路，从而提供短时的放电回路，在干扰结束后能快速恢复正常状态，不存在续流现象，且通流能力大。第一压敏电阻rv1的缺点是在低压时漏电流较大且非线性特性较差(动态电阻大)。故将第一压敏电阻rv1与第一气体放电管lp1串联起来再并入电源装置200与受保护电路300之间，即可解决第一气体放电管lp1的续流以及响应慢的问题，又可解决第一压敏电阻rv1的漏电流问题，同时增强了通流能力。

在本实施例中，当雷击干扰信号中包含差模干扰信号时，差模干扰信号会使第一气体放电管lp1和第一压敏电阻rv1同时导通，从而通过第一气体放电管lp1和第一压敏电阻rv1完成差模干扰信号的泄放。

如图4所示，共模抑制单元112包括第二压敏电阻rv2、第三压敏电阻rv3和第二气体放电管lp2，相互串联的第二压敏电阻rv2和第三压敏电阻rv3并联在电源装置200的正输出端和负输出端之间；第二气体放电管lp2的一端电连接于第二压敏电阻rv2和第三压敏电阻rv3之间，另一端接地。

在本实施例中，第二压敏电阻rv2的一端可以电连接于电源装置200的正输出端与差模抑制单元111的一端之间，第二压敏电阻rv2的另一端与第三压敏电阻rv3的一端电连接，第三压敏电阻rv3的另一端电连接于电源装置200的负输出端与差模抑制单元111的另一端之间。

在另一种实施例中，第二压敏电阻rv2的一端可以电连接于差模抑制单元111的一端与受保护电路300的正输入端之间，第二压敏电阻rv2的另一端与第三压敏电阻rv3的一端电连接，第三压敏电阻rv3的另一端电连接于差模抑制单元111的另一端与受保护电路300的负输入端之间。

在本实施例中，当雷击干扰信号中包含共模干扰信号时，共模干扰信号经由第二压敏电阻rv2、第三压敏电阻rv3和第二气体放电管lp2与大地形成的回路进行泄放。

如图4所示，镇流单元121包括第一电感l1和第二电感l2，第一电感l1串联在第一保护模块110的一端与受保护电路300的正输入端之间，第二电感l2串联在第一保护模块110的另一端与受保护电路300的负输入端之间。

如图4所示，二级抑制单元122包括tvs管d1(transientvoltagesuppressor，瞬态二极管)，tvs管d1的一端电连接于第一电感l1与受保护电路300的正输入端之间，tvs管d1的另一端电连接于第二电感l2与受保护电路300的负输入端之间。

可以理解，第一电感l1和第二电感l2可以抑制电源装置200输出的电流突变，使得tvs管d1不至于被损坏。tvs管d1则拥有吸收剩余的雷击干扰信号。

在本实施例中，tvs管d1采用双向tvs管。tvs管d1之所以采用双向tvs管而不采用单向tvs管的原因为：若tvs管d1采用单向tvs管，在电源装置的接线接反时，由于单向tvs管并联在电源装置的正输出线路和负输出线路上，故单向tvs管会使得电源装置的正输出端与负输出端短路。而采用双向tvs管就能防止在电源装置的接线接反情况下，不会出现短路故障。

如图4所示，防反接模块130包括开关管q1、第一电阻r1和第二电阻r2，开关管q1的第一引脚通过第一电阻r1电连接于第一保护模块110的另一端与受保护电路300的负输入端之间，开关管q1第二引脚与第一保护模块110的一端电连接，开关管q1的第三引脚与受保护电路300的正输入端电连接，第二电阻r2并联于开关管q1的第一引脚与第三引脚之间。

可以理解，当电源保护电路100设置有第二保护模块120后，开关管q1的第一引脚通过第一电阻r1电连接于第二电感l2与受保护电路300的负输入端之间，开关管q1第二引脚与第一电感l1电连接。

其中，第一电阻r1和第二电阻r2起到分压作用，为开关管q1提供驱动电压。当电源装置200的接线正确时，开关管q1处于导通状态，电源装置200能够为受保护电路300正常供电。当电源装置200的接线接反时，开关管q1处于关断状态，电源装置200无法为受保护电路300供电。

在本实施例中，开关管q1可以采用pmos管(positivechannelmetaloxidesemiconductor，p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)，开关管q1的第一引脚为pmos管的栅极，开关管q1的第二引脚为pmos管的源极，开关管q1的第三引脚为pmos管的漏极。当电源装置200的接线正确时，pmos管的源极电压高于栅极电压，pmos管的栅源电压小于pmos管的导通阈值，此时，pmos管导通，电源装置200能够为受保护电路300正常供电。当电源装置200的接线接反时，pmos管的源极电压低于栅极电压，pmos管的栅源电压大于pmos管的导通阈值，此时，pmos管截止，电源装置200无法为受保护电路300供电。

为了保护开关管q1的第一引脚和第三引脚两端电压不超过开关管q1可承受的极限电压，故防反接模块130还包括二极管d2，二极管d2的阳极与开关管q1的第一引脚电连接，二极管d2的阴极与开关管q1的第三引脚电连接。二极管d2用于起到钳位作用，保护保护开关管q1的第一引脚和第三引脚两端电压不超过开关管q1可承受的极限电压。其中，二极管d2可以采用稳压二极管。

综上所述，本发明实施例提供了一种电源保护电路和电子设备，该电源保护电路包括第一保护模块，第一保护模块的一端电连接于电源装置的正输出端与受保护电路的正输入端之间，第一保护模块的另一端电连接于电源装置的负输出端与受保护电路的负输入端之间；第一保护模块包括相互并联的差模抑制单元和共模抑制单元，差模抑制单元和共模抑制单元并联的一端电连接于电源装置的正输出端与受保护电路之间，差模抑制单元和共模抑制单元并联的另一端电连接于电源装置的负输出端与受保护电路之间；差模抑制单元用于在出现雷击干扰信号时，滤除雷击干扰信号中的差模干扰信号；共模抑制单元用于滤除雷击干扰信号中的共模信号。可见，通过差模抑制单元和共模抑制单元能够分别滤除雷击干扰信号中的差模干扰信号和共模信号，提高了电源装置的可靠性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。