专利名称：一种多功能电源保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直流电源电路领域，特别涉及一种多功能电源保护电路。
背景技术：
随着便携式或者手持终端电子产品(包括通讯产品，数码产品等)的大量普及，电 源适配器的种类不断增加，电源输出的正负极性没有一个标准的规范，电源输出的电压范 围也多种多样，用户身边的电子产品和电源适配器种类越来越多，很可能发生相互错插或 者随身电源适配器输出异常的现象，导致电源适配器损坏或者电子产品烧毁，严重的会引 起火灾，这就需要电子产品中具备电源保护电路，以避免在意外的情况下产生不必要的损 失，保护我们的电源适配器和电子产品。 现有的电源保护电路基本上都是采用芯片来实现的，功能单一，而且成本也较高。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种多功能电源保护电路，本实用新型 电路简单，成本低，且功能相对较多。 本实用新型公开了一种多功能电源保护电路，所述电路包括依次并联连接的电源 输入极性指示电路、第一电容、过压保护电路以及过流和欠压保护电路。 所述电源输入极性指示电路包括第一电阻、第二电阻、双色发光二极管，所述第一 电阻一端连接电源正极，另一端与所述双色发光二极管的负极连接；所述第二电阻一端与 所述双色发光二极管的负极连接，另一端接地；所述双色发光二极管的一个正极与电源正 极连接，另一个正极接地。 所述第一电容的一端与电源正极连接，另一端接地。 所述过压保护电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第 八电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管、稳压二极管以及第二电容；其中，所述第三 电阻一端与所述第一三极管的基极连接，另一端与所述第二三极管的发射极连接；所述第 四电阻一端与所述第一三极管的基极连接，另一端接地；所述第一三极管的集电极经所述 第五电阻与所述第二三极管的发射极连接，发射极经所述稳压二极管接地；所述第三三极 管的基极经所述第七电阻与第一三极管的集电极相连，同时经所述第二电容接地，发射极 直接接地，集电极经所述第八电阻与所述第二三极管的基极连接；所述第六电阻的一端与 所述第二三极管的发射极连接，另一端与所述第三三极管的集电极连接；所述第二三极管 的发射极与电源正极连接。 所述过流和欠压保护电路包括第四三极管、第五场效应管、第六三极管、第九电
阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、二极管以及
第三电容，其中，所述第四三极管的发射极与所述第二三极管的集电极连接，基极经所述第 十一电阻与所述第五场效应管的源极连接，集电极连接所述第六三极管的发射极；所述第
五场效应管的栅极与所述第六三极管的集电极连接，源极经所述第九电阻与所述第二三极管的集电极连接；所述第六三极管的基极经所述第十三电阻与所述第五场效应管的漏极连 接，发射极与所述第十五电阻一端连接；所述第十五电阻的另一端与所述二极管的正极连 接；所述二极管的负极接地；所述第十电阻连接于所述第五场效应管的源极与栅极之间； 所述第十二电阻一端与所述第四三极管的基极连接，另一端接地；所述第十四电阻一端与 所述第六三极管的基极连接，另一端接地；所述第三电容一端与所述第六三极管的集电极 连接，另一端接地；所述第五场效应管的漏极连接负载。 所述第三电阻、第四电阻、第十一电阻、第十二电阻为±1%精度的电阻。 所述第九电阻为±1%精度的功率电阻。 所述第二三极管为低压降PNP型三极管。 所述第五场效应管为功率P沟道金属氧化物半导体场效应管(PM0S管)。 需要说明的是，本实用新型中，"第一、第二......"仅是为了描述需要，并不是对
器件的主次位置等的限制。 本实用新型电路简单、使用普通器件、成本较低，具有过压保护，过流保护，反极性 输入保护、负载端电池反接保护等功能，在过压保护的情况下，电路本身不会有发热现象， 不会对周围环境产生影响；其本身的接入功耗较小，不会影响所在的终端设备的正常工作； 支持单独对镍氢电池、铅蓄电池的充电保护；且对负载能力不足的电源适配器有一定的保 护功能；本实用新型具有实用价值，在实际应用中，用户可根据不同终端设备的具体需求进 行简单的器件参数调整，即可为其终端设备提供电源保护。
图1是本实用新型所述电路的原理图； 图2是图1中电源输入极性指示电路原理图； 图3是图1中过压保护电路原理图； 图4是图1中过流和欠压保护电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和优选实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。 如图1所示，是本实用新型所述电路的完整原理图，位于负载LOAD与电源DC INPUT之间，包括依次并联连接的电源输入极性指示电路、电容C01、过压保护电路以及过 流和欠压保护电路，本实用新型中的电源输入极性指示电路、过压保护电路以及过流和欠 压保护电路均可单独使用，用户可以根据自己的需求使用其中的部分电路。其中， 电源输入极性指示电路，如图2所示，包括电阻ROl、 R02、双色发光二极管LEDOl， 本实施例中，LED01为红绿双色发光二极管，其中，电阻ROl —端与双色发光二极管LED01 中的绿色LED的正极连接，作为本实用信息的输入端，另一端与双色发光二极管LED01的负 极连接；电阻R02 —端与双色发光二极管LED01的负极连接，另一端接地；双色发光二极管 LED01中的红色LED的正极接地； LEDOl为红绿双色发光二极管，当电源的输入极性正确时，绿色指示灯点亮；当电 源的输入极性反接时，红色指示灯点亮，用以提示用户。 参考图l，可以看出，当电源输入的极性相反时，电源的正极经由负载、场效应管VT05上的寄生二极管和电阻R09到三极管VT02的集电极，再经过电阻R08， R06到反接的 地端，由于R06与负载的电阻值一般较大，约10千欧以上，所以回路中形成的电流很小(约 为几个毫安)，对负载不会产生影响。 用户可以利用本实用新型电路单独对镍氢电池、铅蓄电池进行充电，当充电电池 或者负载本身自带电池因疏忽反接时，由于VT05的漏极电位很低，导致VT05截止，切断了 外部电源与充电电池或负载的通路，从而起到负载端电池反接保护的功能。 电容COl的一端，与电阻ROl的与发光二极管LED01正极相连的一端连接，即与电 源正极连接，另一端接地；电容C01用以吸收适配器输入端瞬时的浪涌电流。 过压保护电路，如图3所示，包括电阻R03、 R04、 R05、 R06、 R07、 R08，三极管VTOl、 VT02、 VT03、稳压二极管ZD01以及电容C02 ;其中，电阻R03 —端与三极管VT01的基极连 接，另一端与三极管VT02的发射极连接；所述电阻R04 —端与三极管VT01的基极连接，另 一端接地；三极管VTOl的集电极经电阻R05与三极管VT02的发射极连接，发射极经稳压二 极管ZD01接地；三极管VT03的基极经电容C02接地，发射极直接接地，集电极经电阻R08 与三极管VT02的基极连接；电阻R06的一端与三极管VT02的发射极连接，另一端与三极管 VT03的集电极连接；电阻R07 —端与三极管VT01的集电极连接，另一端与三极管VT03的 基极连接；三极管VT02的发射极还与电容C01的与电阻R01连接的端连接； 图3中，电阻R03，R04组成电源输入电压的取样电路，根据连接的负载正常工作时 的额定输入电压值，选择电阻R03和R04的电阻值，使得图中D点的电压略低于三极管VT01 的PN结电压与稳压二极管ZD01的反向击穿电压之和，从而使三极管VT01处于截止状态。 当本实用新型所述电路连接的适配器的输入电压低于负载所设定的保护电压时， 电阻R03和R04的分压通过三极管VT01的BE结不能使稳压二极管ZD01反向击穿，故VTOl 截止，VT03导通，VT02导通，接通负载的电源；当适配器的输入电压高于所设置的保护电压 时，电阻R03和R04的分压提高，使ZDOl反向击穿而导通，VT01导通，VT03截止，VT02截 止，切断负载的电源；起到过压保护的目的。 在电路通电的瞬间，一方面，电流通过R03、 VT01和ZDOl使VTOl导通；另一方面 电流通过R05和R07使VT03导通，VT02即导通，如果输入的电压超过保护值，电源就会对 负载产生电流冲击，因此，在VT03的基极增加了电容C02，确保了在VT01导通的瞬间，VT03 截止，起到缓冲的作用。 过流和欠压保护电路，如图4所示，包括三极管VT04、 VT06、场效应管VT05，电阻 R09、 ROIO、 ROll、 R012、 R013、 R014、 R015、二极管D01以及电容C03，其中，所述三极管VT04 的发射极经电阻R09与场效应管VT05的源极连接，基极经电阻R011与场效应管VT05的源 极连接，集电极连接三极管VT06的发射极；场效应管VT05的栅极与三极管VT06的集电极 连接；三极管VT06的基极经电阻R013与场效应管VT05的漏极连接，发射极与电阻R015 — 端连接；电阻R015的另一端与二极管D01的正极连接；二极管D01的负极接地；电阻ROIO 连接于场效应管VT05的源极与栅极之间；电阻R012 —端与三极管VT04的基极连接，另一 端接地；电阻R014 —端与三极管VT06的基极连接，另一端接地；所述电容C03 —端与三极 管VT06的集电极连接，另一端接地；三极管VT04的发射极与图2中的三极管VT02的集电 极连接；场效应管VT05的漏极与负载LOAD连接。 本实施例中，电阻R03、R04采用±1%精度的电阻；三极管VT02采用低压降的PNP型三极管。 图4中，电阻R013， R014组成电源输出电压的取样电路，根据欠压保护的电压值， 选择R013和R014的电阻值，控制VT06的工作状态。在输出电压正常时，VT06导通，VT05 导通，接通负载的电源；在输出电压低于设置的欠压保护点时，VT06截止，VT05截止，切断 负载的电源； R09是电流取样电阻，用ROll、 R012分压电阻产生取样电压，控制VT04的工作状 态，当流过R09上的电流小于设定的保护电流时，R09上的压降较小，不足以使VT04导通； 当流过R09上的电流大于设定的保护电流时，R09上的压降增大，使VT04饱和导通，VT04导 通后使VT06的BE结反偏而截止，从而使VT05截止，切断电源起到过流保护的目的。 电容C03既是一个软启动电容，又具有锁定的功能；在适配器通电的开始，电流通 过R09， R010给C03充电，VT05瞬间导通，VT05导通后，再经过R013和R014组成的取样电 路使VT06导通，VT05得到持续导通。当欠压或者过流发生时，VT05截止切断电源和负载之 间的通路，即使后来故障消失，负载电路也不能正常供电，必需重新开关电源(等C03上电 压降低后)才能使电路正常工作，这就是锁定的功能，避免通电后因负载故障没有完全排 除，过流保护电路的振荡扩大设备的故障范围。 二极管D01在负载端反接电池时，对VT06起到保护作用。 本实施例中，R011和R012采用± 1 %精度的电阻，由于R09上通过的电流较大，故 电阻R09采用电阻值尽可能小的±1%精度的功率电阻；三极管VT05采用功率PMOS管。 本实用新型中，对于过压和欠压保护的取样电阻R03与R04， R013与R014阻值的 选择，根据不同终端产品对额定输入电压范围的要求，可以通过简单的计算即可得出它们 的电阻比值，这里不再举例说明。 对于过流保护的取样电阻ROll与R012阻值的选择，需要考虑输入电源的电压值 和过流保护的电流值，举例如下 设电源的电压为5V，负载的正常工作的最大电流为1. 0A，R09 = 0. 15欧，负载上 的电流在大于2. OA时启动保护，则在图4中A点电压VA = 5. 0V， B点电压:VB = 5. 0-0. 15*1. 2 (V) = 4. 82V，电流余量为 1. 2A，要使VT04处于临界截止状态，C点电压VC = 4. 3V， 则:R012*4. 82V/(R011+R012) = 4. 3V，计算出: ROll : R012 =1 : 8. 27 故，ROll与R012的阻值可选择为ROll = 470欧，R012 = 3. 9千欧。 以上仅是本实用新型的优选实施例，但本实用新型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实用新型公开的技术范围内，进行局部的变化或者替
换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种多功能电源保护电路，其特征在于，所述电路包括依次并联连接的电源输入极性指示电路、第一电容、过压保护电路以及过流和欠压保护电路。
2. 如权利要求1所述的多功能电源保护电路，其特征在于，所述电源输入极性指示电 路包括第一电阻、第二电阻、双色发光二极管，所述第一电阻一端连接电源正极，另一端与 所述双色发光二极管的负极连接；所述第二电阻一端与所述双色发光二极管的负极连接， 另一端接地；所述双色发光二极管的一个正极与电源正极连接，另一个正极接地。
3. 如权利要求1或2所述的多功能电源保护电路，其特征在于，所述第一电容的一端与 电源正极连接，另一端接地。
4. 如权利要求l所述的多功能电源保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括第 三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一三极管、第二三极管、第 三三极管、稳压二极管以及第二电容；其中，所述第三电阻一端与所述第一三极管的基极连 接，另一端与所述第二三极管的发射极连接；所述第四电阻一端与所述第一三极管的基极 连接，另一端接地；所述第一三极管的集电极经所述第五电阻与所述第二三极管的发射极 连接，发射极经所述稳压二极管接地；所述第三三极管的基极经所述第七电阻与第一三极 管的集电极相连，同时经所述第二电容接地，发射极直接接地，集电极经所述第八电阻与所 述第二三极管的基极连接；所述第六电阻的一端与所述第二三极管的发射极连接，另一端 与所述第三三极管的集电极连接；所述第二三极管的发射极与电源正极连接。
5. 如权利要求1或4所述的多功能电源保护电路，其特征在于，所述过流和欠压保护电 路包括第四三极管、第五场效应管、第六三极管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二 电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、二极管以及第三电容，其中，所述第四三极管 的发射极与所述第二三极管的集电极连接，基极经所述第十一电阻与所述第五场效应管的 源极连接，集电极连接所述第六三极管的发射极；所述第五场效应管的栅极与所述第六三 极管的集电极连接，源极经所述第九电阻与所述第二三极管的集电极连接；所述第六三极 管的基极经所述第十三电阻与所述第五场效应管的漏极连接，发射极与所述第十五电阻一 端连接；所述第十五电阻的另一端与所述二极管的正极连接；所述二极管的负极接地；所 述第十电阻连接于所述第五场效应管的源极与栅极之间；所述第十二电阻一端与所述第 四三极管的基极连接，另一端接地；所述第十四电阻一端与所述第六三极管的基极连接，另 一端接地；所述第三电容一端与所述第六三极管的集电极连接，另一端接地；所述第五场 效应管的漏极连接负载。
6. 如权利要求5所述的多功能电源保护电路，其特征在于，所述第三电阻、第四电阻、 第十一电阻、第十二电阻为±1%精度的电阻。
7. 如权利要求5所述的多功能电源保护电路，其特征在于，所述第九电阻为±1%精度 的功率电阻。
8. 如权利要求4所述的多功能电源保护电路，其特征在于，所述第二三极管为低压降 PNP型三极管。
9. 如权利要求5所述的多功能电源保护电路，其特征在于，所述第五场效应管为功率P 沟道金属氧化物半导体场效应管。
专利摘要本实用新型涉及一种多功能电源保护电路，所述电路包括依次并联连接的电源输入极性指示电路、第一电容、过压保护电路以及过流和欠压保护电路。本实用新型电路简单、使用普通器件、成本较低。
文档编号H02H7/18GK201490685SQ20092013422
公开日2010年5月26日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者周之斌 申请人:深圳市中兴移动通信有限公司