一种电源保护电路和测试装置的制作方法

本发明涉及电源保护技术领域，更具体地涉及一种电源保护电路和测试装置。

背景技术：

在现有的电子设备的生产过程中，需要对电子设备中的各个模块进行测试，例如测试各个模块的通电情况。在测试时通常采用直流电源为测试装置供电，并且在直流电源与测试装置之间连接一个开关控制电源的通断。然而在测试过程中，如果测试人员在测试结束之后忘记将开关切换至关断档位，这将导致在下一次测试中，当测试人员将测试装置连接到直流电源时，直流电源处的大电流会瞬间增大测试装置中的电流，烧坏测试装置，造成财产损失。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电源保护电路和测试装置，可有效避免因测试人员在上一次测试结束之后忘记将开关切换至关断档位而造成在之后的测试中烧坏负载的现象，提高了测试的效率和安全性。

根据本发明实施例的一方面，提供一种电源保护电路，包括：继电器，包括电源端、供电端以及位于电源端和供电端之间的电流路径，当所述电流路径导通时，所述电源端向所述供电端提供直流电压，当所述电流路径关断时，所述供电端悬空；控制模块，用于根据开关控制信号控制所述电流路径的导通和关断；以及开关侦测模块，包括第一连通路径和第二连通路径，用于在所述电源端上电时经由所述第一连通路径和所述第二连通路径之一提供无效的所述开关控制信号以使所述电流路径关断，以及在所述第一连通路径和所述第二连通路径中的另一个被导通时提供有效的所述开关控制信号以使所述电流路径导通。

优选地，所述继电器还包括连接至所述控制模块的第一控制端和第二控制端，当第一控制端和所述第二控制端的电压相等时，所述电流路径导通，以及当所述第一控制端和所述第二控制端电压不相等时，所述电流路径关断。

优选地，所述控制模块包括：二极管，阳极连接至所述第二控制端，阴极连接至所述第一控制端和电源电压；开关管，串联连接在所述二极管的阳极和地之间，所述开关管的控制端连接至所述开关侦测模块以接收所述开关控制信号；以及第一电阻，第一端连接至所述开关管的控制端，第二端接地，其中，所述开关控制信号无效时，所述开关管断开，所述第一控制端和所述第二控制端的电压相等，所述开关控制信号有效时，所述开关管导通，所述第一控制端和所述第二控制端的电压不相等。

优选地，所述开关侦测模块包括：充电单元，用于根据电源电压得到充电电压；信号生成单元，用于根据所述充电电压生成有效的和无效的所述开关控制信号；以及开关单元，用于导通所述第一连通路径或者所述第二连通路径以输出为所述开关控制信号。

优选地，所述充电单元包括串联连接在所述电源电压和地之间的第二电阻和电容，所述第二电阻和所述电容的中间节点输出所述充电电压。

优选地，所述开关单元包括第一至第八引脚，第二引脚用于接收所述充电电压，第一引脚和第三引脚分别连接至所述信号生成单元的输入端以分别向所述信号生成单元提供所述充电电压，第四引脚和第六引脚分别连接至所述信号生成单元的输出端以接收所述开关控制信号，第五引脚连接至所述开关管的控制端，第七引脚和第八引脚接地，其中，所述第一连通路径导通时，所述第一引脚和所述第二引脚连通，所述第五引脚和所述第六引脚连通，以及所述第二连通路径导通时，所述第二引脚和所述第三引脚连通，所述第四引脚和所述第五引脚连通。

优选地，所述信号生成单元包括第一与非门、第二与非门、第三电阻以及第四电阻，所述第一与非门包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端，所述第一输入端连接至所述第一引脚，所述第一输出端连接至所述第六引脚，所述第二与非门包括第三输入端、第四输入端以及第二输出端，所述第三输入端连接至所述第一与非门的第二输入端，所述第四输入端连接至所述第三引脚，所述第二输出端连接至所述第四引脚，所述第三电阻的第一端连接至所述第一与非门的所述第一输入端，第二端连接至所述电源电压，所述第四电阻的第一端连接至所述电源电压，第二端连接至所述第二与非门的第四输入端。

优选地，所述开关单元包括双刀双掷开关。

优选地，所述开关管为p型金属氧化物场效应晶体管。

根据本发明实施例的另一方面，提供一种测试装置，包括上述的电源保护电路。

本发明实施例的电源保护电路和测试装置具有以下的有益效果。

在每一次测试的上电初始阶段，不论开关单元处于何种开关状态，后级负载与直流接口之间的电流路径都是断开的，只有当再次切换开关后级负载与直流接口之间的电流路径才可以导通，可有效避免因测试人员在上一次测试结束之后忘记将开关切换至关断档位，而造成的在之后的测试中负载中的电流瞬间增大烧坏负载的现象，提高了测试的效率和安全性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出根据本发明实施例的电源保护电路的结构示意图；

图2示出在上电时开关单元处于第一连通路径的电源保护电路结构示意图；

图3示出在上电时开关单元处于第一连通路径的电源保护电路的工作时序图；

图4示出在上电时开关单元处于第二连通路径的电源保护电路结构示意图；

图5示出在上电时开关单元处于第二连通路径的电源保护电路的工作时序图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

图1示出根据本发明实施例的电源保护电路的结构示意图。

如图1所示，电源保护电路包括继电器110、控制模块120以及开关侦测模块130。

继电器110包括电源端、供电端以及位于电源端和供电端之间的电流路径。继电器110的电源端连接至直流接口以接收输入直流电压vin，继电器110的供电端连接至后级负载以向负载提供输出直流电压vout。当所述电流路径导通时，电源端向供电端提供直流电压，当所述电流路径关断时，供电端悬空。

控制模块120用于根据开关控制信号控制所述电流路径的导通和关断。

开关侦测模块130包括第一连通路径和第二连通路径，用于在电源端上电时经由第一连通路径和第二连通路径之一提供无效的开关控制信号以使所述电流路径关断。以及在第一连通路径和第二连通路径中的另一个被导通时提供的所述开关控制信号以使所述电流路径导通。以保证在每一次测试的上电阶段，无论开关侦测模块中的开关处于哪一种开关状态，后级负载与直流接口之间的电流路径都是断开的，可避免因测试人员在上一次测试结束之后忘记将开关切换至关断档位，而造成后级负载中的电流瞬间增大，烧坏后级负载。

作为一个非限制性的例子，继电器110包括电源端c、第一控制端a1、第二控制端a2、第一供电端k1以及第二供电端k2。电源端c连接至直流接口以接收输入直流电压vin，第一控制端a1和第二控制端a2连接至控制模块120，第一供电端k1连接至后级负载以提供输出直流电压vout，第二供电端k2悬空。其中，当电流路径导通时，电源端c与第一供电端k1连通，当电流路径关断时，电源端c和第二供电端k2连通。

此外，控制模块120通过控制第一控制端a1和第二控制端a2的电压差来控制所述电流路径的导通和关断。示例的，当第一控制端a1和第二控制端a2的电压相等时，继电器内的线圈中没有电流，电源端c和第二供电端k2连通，电流路径断开；当第一控制端a1和第二控制端a2的电压不相等时，继电器内的线圈中有电流流过，电源端c和第一供电端k2连通，电流路径导通。

作为一个非限制的例子，控制模块120包括二极管d1、开关管m1和第一电阻r1。二极管d1的阳极连接至第二控制端a2，阴极连接至第一控制端a1和电源电压vcc。开关管m1串联连接在二极管d1的阳极和地之间，开关管的控制端连接至开关侦测模块130以接收开关控制信号。第一电阻r1的第一端连接至开关管m1的控制端，第二端接地。

开关管m1例如通过pmos管(p-metaloxidesemiconductor，p型金属氧化物场效应晶体管)实现，可根据开关控制信号的电平状态导通和关断。示例的，当开关控制信号为无效(例如为高电平)时，开关管m1关断，二极管d1的阳极的接地路径断开，第一控制端a1和第二控制端a2的电压相等。当开关控制信号有效(例如为低电平)时，开关管m1导通，二极管d1的阳极接地，第二控制端a2的电压被拉低，第一控制端a1和第二控制端a2的电压不相等。

需要说明的是，开关管m1的类型不以本实施例为限制，在本发明其他的实施例中，开关管m1也可以通过nmos管(n-metaloxidesemiconductor，n型金属氧化物场效应晶体管)实现。当开关控制信号无效(例如为低电平)时，开关管m1关断，二极管d1的阳极的接地路径断开，第一控制端a1和第二控制端a2的电压相等。当开关控制信号有效(例如为高电平)时，开关管m1导通，二极管d1的阳极接地，第二控制端a2的电压被拉低，第一控制端a1和第二控制端a2的电压不相等。

作为一个非限制性的例子，开关侦测模块130包括充电单元131、信号生成单元132、以及开关单元133。充电单元131用于根据电源电压vcc得到充电电压。信号生成单元132用于根据所述充电电压生成无效的或者有效的所述开关控制信号。开关单元133用于经由所述第一连通路径或者第二连通路径输出所述开关控制信号。

示例的，充电单元131包括串联连接在电源电压vcc和地之间的第二电阻r2和电容c1，所述第二电阻r2和所述电容c1的中间节点q用于输出所述充电电压。

信号生成单元132包括第一与非门103、第二与非门104、第三电阻r3以及第四电阻r4。第一与非门103包括第一输入端b1、第二输入端b2以及第一输出端y1，第一输入端b1用于接收充电电压，第一输出端y1用于提供所述开关控制信号。第二与非门104包括第三输入端b3、第四输入端b4以及第二输出端y2，所述第三输入端b3连接至第一与非门103的第二输入端b2，所述第四输入端b4用于接收所述充电电压，所述第二输出端y2用于输出所述开关控制信号。第三电阻r3的第一端连接至所述第一与非门103的第一输入端b1，第二端连接至电源电压vcc。第四电阻r4的第一端连接至电源电压vcc，第二端连接至第二与非门104的第四输入端b4。

开关单元133包括第一至第八引脚1-8。其中，第二引脚2连接至第二电阻r2和电容c1的中间节点q以接收充电电压。第一引脚1和第三引脚3分别连接至第一与非门103的第一输入端b1和第二与非门104的第四输入端b4，以分别向第一与非门103和第二与非门104提供充电电压。第四引脚4和第六引脚6分别连接至第一与非门103的第一输出端y1和第二与非门104的第二输出端y2，以接收所述开关控制信号。第五引脚5连接至所述开关管m1的控制端，第七引脚7和第八引脚8接地。

其中，开关单元133例如通过双刀双掷开关实现，包括第一连通路径和第二连通路径。第一连通路径导通时，第一引脚1和所述第二引脚2连通，所述第五引脚5和所述第六引脚6连通。第二连通路径导通时，所述第二引脚2和所述第三引脚3连通，所述第四引脚4和所述第五引脚5连通。

图2和图3分别示出了上电时开关单元处于第一连通路径时电源保护电路的结构示意图和工作时序图。以下参照图2和图3对本发明实施例的电源保护电路的工作原理进行详细说明。

在图3所示的时序图中，vq表示充电单元输出的充电电压，vy1表示第一与非门103的输出端的电压，vy2表示第二与非门的输出端的电压，vgate表示开关控制信号，va1和va2分别表示继电器110中第一控制端和第二控制端的电压。

如图2所示，假设上电初始阶段第一连通路径导通，也即开关单元的第一引脚1和第二引脚2连通，第五引脚5和第六引脚6连通。

在时间段t1-t2，电源保护电路开始上电，电源电压vcc通过第二电阻r2对电容c1进行充电，充电电压有一个从低电平变为高电平的过程。由于此时开关单元133的第一引脚1和第二引脚2连通，因此第一与非门103的第一输入端b1输入低电平，第一与非门103的第一输出端y1输出高电平(即第一输出端y1输出无效的开关控制信号)。第一与非门103的第一输出端y1连接至开关单元133的第六引脚和第二与非门104的第三输入端b3，且第六引脚6与第五引脚5相连，因此第五引脚5输出高电平的开关控制信号(即第五引脚5输出无效的开关控制信号)，所以开关管m1关断。继电器110中第一控制端a1和第二控制端a2的电压相等，电源端c和第二供电端k2连通，输出直流电压vout为低电平。

在时间段t2-t3，第二连通路径导通，即此时开关单元133的第二引脚2和第三引脚3连通，第四引脚4和第五引脚5连通。此时，第二与非门104的第三输入端为高电平，同时由于第四电阻r4为上拉电阻，因此第二与非门104的第四输入端b4也为高电平，则第二与非门104的第二输出端y2输出低电平(即第二输出端y2输出有效的开关控制信号)。由于第二与非门104的第二输出端y2与第四引脚4连接，且第四引脚4与第五引脚5连通，因此第五引脚5输出低电平的开关控制信号(即第五引脚5输出有效的开关控制信号)，开关管m1导通，二极管d1的阳极接地。继电器110中第一控制端a1和第二控制端a2的电压不相等，电源端c和第二供电端k1连通，继电器110为后级负载供电，输出直流电压vout变为高电平。

在时间段t3-t4，第一连通路径又导通，第五引脚5又变为高电平，开关管m1关断。继电器110中第一控制端a1和第二控制端a2的电压相等，电源端c和第二供电端k2连通，输出直流电压vout再次变为低电平。当第二连通路径再次导通时，第五引脚5又变为低电平，开关管m1导通。继电器110中第一控制端a1和第二控制端a2的电压不相等，电源端c和第一供电端k1连通，输出直流电压vout又变为高电平，以此类推。

图4和图5分别示出了上电时开关单元处于第二连通路径的电源保护电路的结构示意图和工作时序图。以下参照图4和图5对本发明实施例的电源保护电路的工作原理进行详细说明。

同样的，在图5所示的时序图中，vq表示充电单元输出的充电电压，vy1表示第一与非门103的输出端的电压，vy2表示第二与非门的输出端的电压，vgate表示开关控制信号，va1和va2分别表示继电器110中第一控制端和第二控制端的电压。

如图4所示，假设上电初始阶段第二连通路径导通，也即开关单元的第二引脚2和第三引脚3连通，第四引脚4和第五引脚5连通。

在时间段t1-t2，电源保护电路开始上电，电源电压vcc通过第二电阻r2对电容c1进行充电，充电电压有一个从低电平变为高电平的过程。由于此时开关单元133的第二引脚2和第三引脚3连通，因此第二与非门104的第四输入端b4输入低电平，第二与非门104的第二输出端y2输出高电平(即第二输出端y2输出无效的开关控制信号)。第二与非门104的第二输出端y2连接至开关单元133的第四引脚和第一与非门103的第二输入端b2，且第四引脚4与第五引脚5相连，因此第五引脚5输出高电平的开关控制信号(即第五引脚5输出无效的开关控制信号)，所以开关管m1关断。继电器110中第一控制端a1和第二控制端a2的电压相等，电源端c和第二供电端k2连通，输出直流电压vout为低电平。

在时间段t2-t3，第一连通路径导通，即此时开关单元133的第二引脚2和第一引脚1连通，第六引脚6和第五引脚5连通。此时，第一与非门103的第二输入端b2为高电平，同时由于第三电阻r3为上拉电阻，因此第一与非门103的第一输入端b1也为高电平，则第一与非门103的第一输出端y1输出低电平(即第一输出端y1输出有效的开关控制信号)。由于第一与非门103的第一输出端y1与第六引脚6连接，且第六引脚6与第五引脚5连通，因此第五引脚5输出低电平的开关控制信号(即第五引脚5输出有效的开关控制信号)，开关管m1导通，二极管d1的阳极接地。继电器110中第一控制端a1和第二控制端a2的电压不相等，电源端c和第二供电端k1连通，继电器110为后级负载供电，输出直流电压vout变为高电平。

在时间段t3-t4，第二连通路径再次导通，第五引脚5又变为高电平，开关管m1关断。继电器110中第一控制端a1和第二控制端a2的电压相等，电源端c和第二供电端k2连通，输出直流电压vout再次变为低电平。当第一连通路径再次导通时，第五引脚5又变为低电平，开关管m1导通。继电器110中第一控制端a1和第二控制端a2的电压不相等，电源端c和第一供电端k1连通，输出直流电压vout又变为高电平，以此类推。

表1

表1示出了本发明实施例的电源保护电路的真值表。如表1所示，本发明实施例的电源保护电路之中，在每一次测试的上电初始阶段，不论开关单元处于何种开关状态，后级负载与直流接口之间的电流路径都是断开的，只有当再次切换开关后级负载与直流接口之间的电流路径才可以导通，可有效避免因测试人员在上一次测试结束之后忘记将开关切换至关断档位，而造成的在之后的测试中负载中的电流瞬间增大烧坏负载的现象，提高了测试的效率和安全性。

根据本发明的另一方面，提供一种测试装置，包括上述实施例的电源保护电路，同样的，可有效的提高该测试装置的安全性和效率。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。