多路电源监控与保护电路的制作方法
【专利摘要】一种多路电源监控与保护电路，包括：一用以监控多路电源并在该多路电源异常时输出电源异常信号的监控模块，其包括多个输入端以及一输出端，该监控模块的多个输入端连接该多路电源的多个电源芯片的输出端；一用以在接收到该监控模块的电源异常信号后使能控制该多路电源的主电源芯片关闭的保护模块，其包括一输入端以及一输出端，该保护模块的输入端连接该监控模块的输出端，该保护模块的输出端连接该多路电源的主电源芯片的使能端，该主电源芯片的输出端连接其它电源芯片的使能端。本发明能够同时对多路电源进行保护，降低了开发的成本和难度。
【专利说明】多路电源监控与保护电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及监控与保护电路，尤其涉及多路电源监控与保护电路。
【背景技术】
[0002]如今的电子设备中，为满足不同电子器件的供电需求，一般都会选择多路电源供电，而在设备的调试阶段，由于误操作等，经常会出现过流、短路等现象，会导致电源芯片的烧毁，从而损坏设备，因此，需要在多路电源中增加保护电路。现有的保护电路，一般都是针对单路进行的，对多路电源，只能采取各个电源单独保护的措施，如此则增加了开发的成本和难度。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术中的问题，而提出一种多路电源监控与保护电路，能够解决现有技术的的保护电路只能针对单路进行而增加开发的成本和难度的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出一种多路电源监控与保护电路，包括:一用以监控多路电源并在该多路电源异常时输出电源异常信号的监控模块，其包括多个输入端以及一输出端，该监控模块的多个输入端连接该多路电源的多个电源芯片的输出端；一用以在接收到该监控模块的电源异常信号后使能控制该多路电源的主电源芯片关闭的保护模块，其包括一输入端以及一输出端，该保护模块的输入端连接该监控模块的输出端，该保护模块的输出端连接该多路电源的主电源芯片的使能端，该主电源芯片的输出端连接其它电源芯片的使能端。
[0005]在一些实施例中，该保护模块包括:一用以在接收到该电源异常信号后输出该主电源芯片的关闭信号的判断单元，其包括一输入端以及一输出端，该判断单元的输入端连接该保护模块的输入端；一用以在接收到该主电源芯片的关闭信号后使能控制该多路电源的主电源芯片关闭的控制单元，其包括一第一输入端、一第二输入端以及输出端，该控制单元的第一输入端连接一供电电源，该控制单元的第二输入端连接该判断单元的输出端，该控制单元的输出端连接该保护模块的输出端。
[0006]在一些实施例中，该判断单元，包括串联在该保护模块的输入端与地之间第一分压电阻和第二分压电阻、一第一开关管，该第一开关管包括控制端、输入端以及输出端，该第一开关管的控制端连接该第一分压电阻以及第二分压电阻的连接处，该第一开关管的输出端接地，该第一开关管的输入端连接该判断单元的输出端。
[0007]在一些实施例中，该控制单元包括一第二开关管、一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻以及一电容，该第二开关管包括控制端、输入端以及输出端，该第二开关管的控制端连接该控制单元的第二输入端，该第二开关管的输入端连接该控制单元的输出端，该第二开关管的输出端接地，该第一电阻连接在该第二开关管的输入端以及该控制单元的电源端之间，该第二电阻连接在该第二开关管的控制端以及该控制单元的第一输入端之间，该第三电阻连接在第二开关管的输入端与地之间，该第二电容连接在该第二开关管的控制端以及输出端之间。
[0008]在一些实施例中，该控制单元还包括一与该电容并联的泄放电阻。
[0009]在一些实施例中，该监控模块包括多个用以监控该多路电源的电压值是否超过设定值的比较单元以及一用以在任意一路电源超过设定值时输出电源异常信号的运算单元，该比较单元的一输入端与该监控模块的其中一输入端连接，该比较单元的另一输入端连接一参考电源，该运算单元连接在该比较单元的输出端以及监控模块的输出端之间。
[0010]在一些实施例中，该运算单元为逻辑器件与门。
[0011]在一些实施例中，该监控模块还包括多个用以把该多路电源的电压降压的降压单元，该降压单元包括串联在该其中一路电源的输出端以及地之间的两个电阻，该两个电阻的连接处连接该比较单元的输入端。
[0012]在一些实施例中，该设定值为0.6V。
[0013]在一些实施例中，该第一开关管为三极管，该三极管的基极为该第一开关管的控制端，该三极管的集电极为该第一开关管的输入端，该三极管的发射极为该第一开关管的输出端。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果包括:本发明通过监控模块与该多路电源的多个电源芯片进行连接，在任意一个电源产生异常时输出异常信号，该保护模块接收到异常信号后立刻关闭主电源芯片以实施保护，这样就能够同时对多路电源进行保护，并且降低了开发的成本和难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为现有技术的多路输出电源的拓扑图；
[0016]图2为本发明的监控模块的电路图；
[0017]图3为本发明的保护模块的电路图。
[0018]其中，附图标记说明如下:主电源芯片Ul电源芯片U2电源芯片U3电源芯片U4电源芯片U5监控模块I监控模块I的输出端PGOOD多路电源监控芯片U6电阻R2电阻R3电阻R4电阻R5电阻R6电阻R7电阻R8电阻R9电阻RlO电阻Rll电阻R12保护模块2判断单元21输入端21A输出端21B第一分压电阻R17第二分压电阻R18三极管Ql控制单元22第一输入端22A第二输入端22B输出端22C三极管Q2第一电阻R14第二电阻R15第三电阻R13泄放电阻R16电容C2。
【具体实施方式】
[0019]为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
[0020]请参阅图1至图3，本发明的一种多路电源监控与保护电路，包括:一监控模块I以及保护模块2。
[0021]请继续参阅图2，监控模块I用以监控多路电源并在该多路电源异常时输出电源异常信号，保护模块2用以在接收到该监控模块I的电源异常信号后使能控制该多路电源的电源芯片关闭保护模块2。监控模块I包括多个输入端以及一输出端，该监控模块I的多个输入端连接该多路电源的多个电源芯片的输出端。保护模块2包括一输入端以及一输出端，该保护模块2的输入端连接该监控模块I的输出端，该保护模块2的输出端连接该多路电源的主电源芯片U2的使能端。
[0022]本实施例中，该电源异常信号为低电平信号。
[0023]该监控模块I包括多个比较单元(未图示)、一运算单元(未图示)以及多个降压单元(未图示)。比较单元用以监控该多路电源的电压值是否超过设定值，运算单元用以在任意一路电源超过设定值时输出电源异常信号，降压单元用以把该多路电源的电压降压。该比较单元的一输入端与该监控模块I的其中一输入端连接，该比较单元的另一输入端连接一参考电源，该运算单元连接在该比较单元的输出端以及监控模块I的输出端之间。该降压单元包括串联在该其中一路电源芯片的输出端以及地之间的两个电阻，该两个电阻的连接处连接该比较单元的输入端。
[0024]本实施例中，该运算单元为逻辑器件与门。
[0025]本实施例中，该设定值为0.6V。
[0026]本实施例中，该监控模块I包括多路电源监控芯片U6以及与该多路电源监控芯片U6连接的周边电路，该多路电源监控芯片U6的型号为ADM1184。具体的连接方式如下，在电源芯片U2的输出端V0UT2与地之间连接有电阻Rl以及电阻R2，在电源芯片U3的输出端V0UT3与地之间连接有电阻R3以及电阻R4，在电源芯片U4的输出端V0UT4与地之间连接有电阻R5以及电阻R6，在电源芯片U5的输出端V0UT5与地之间连接有电阻R7以及电阻R8。该监控模块I的输入端，亦即该多路电源监控芯片U6的管脚VIN1、VIN2、VIN3、VIN4分别连接该电阻Rl以及R2的连接处、连接该电阻R3以及电阻R4的连接处、连接该电阻R5以及R6的连接处，连接该电阻R7以及电阻R8的连接处。该多路电源监控芯片U6的管脚PffRGD为该监控模块I的输出端PG00D。该多路电源监控芯片U6的管脚0UT1、0UT2、0UT3分别串联一个电阻后连接该主电源芯片Ul的输出端V0UT1。
[0027]本实施例中，源监控芯片U6的输出端OUTl串联电阻R9后连接该主电源芯片Ul的输出端V0UT1。本实施例中，源监控芯片U6的输出端0UT2串联电阻RlO后连接该主电源芯片Ul的输出端V0UT1。本实施例中，源监控芯片U6的输出端0UT3串联电阻Rll后连接该主电源芯片Ul的输出端V0UT1。该电源芯片U2、U3、U4、U5的输出电压经过降压后，在正常工作时会稍微超过0.6V。
[0028]请继续参阅图3,该保护模块2包括一判断单元21以及一控制单元22。判断单元21用以在接收到该电源异常信号后输出主电源芯片的关闭信号，控制单元22用以在接收到该主电源芯片的关闭信号后使能控制该多路电源的主电源芯片关闭的控制单元22。判断单兀21包括一输入端21A以及一输出端21B,控制单兀22包括一第一输入端22A、一第二输入端22B以及输出端22C。该判断单元21的输入端21A连接该保护模块2的输入端，亦即连接监控模块I的输出端PG00D，该控制单元22的第一输入端22A连接一供电电源，该控制单元22的第二输入端22B连接该判断单元21的输出端21B，该控制单元22的输出端22C连接该保护模块2的输出端，亦即连接总电源的主电源芯片Ul的使能端ENl。
[0029]该判断单元21包括串联在该保护模块2的输入端与地之间第一分压电阻R17和第二分压电阻R18、一第一开关管。该第一开关管包括控制端、输入端以及输出端,该第一开关管的控制端连接该第一分压电阻R17以及第二分压电阻R18的连接处，该第一开关管的输出端接地，该第一开关管的输入端连接该判断单元21的输出端。
[0030]该控制单兀22包括一第二开关管、一第一电阻R14、一第二电阻R15、一第三电阻R13、一泄放电阻R16以及一电容C2。该第二开关管包括控制端、输入端以及输出端，该第二开关管的控制端连接该控制单元22的第二输入端22B，该第二开关管的输入端连接该控制单兀22的输出端22C,该第二开关管的输出端接地。该第一电阻R14连接在该第二开关管的输入端以及该控制单元22的第一输入端22A之间，该第二电阻R15连接在该第二开关管的控制端以及该控制单元22的第一输入端22A之间，该第三电阻R13连接在第二开关管的输入端与地之间。该第二电容C2连接在该第二开关管的控制端以及输出端之间，该泄放电阻R16与该电容C2并联。
[0031]本实施例中，该第一开关管为三极管Q2，该三极管Q2的基极为该第一开关管的控制端，该三极管Q2的集电极为该第一开关管的输入端，该三极管Q2的发射极为该第一开关管的输出端。在其它实施例中，该第一开关管也可以用MOS管来代替。该三极管Q2的型号为 2N3904。
[0032]本实施例中，该第二开关管为三极管Q1，该三极管Ql的基极为该第二开关管的控制端，该三极管Ql的集电极为该第二开关管的输入端，该三极管Ql的发射极为该第二开关管的输出端。在其它实施例中，该第二开关管也可以用MOS来代替。该三极管Q2的型号为2N3904。
[0033]本实施例中，该泄放电阻R16的作用是断电后加速电容C2的放电。
[0034]下面结合图1至图3来说明本发明的工作原理。
[0035]主电源芯片U1、电源芯片U2、电源芯片U3、电源芯片U4以及电源芯片U5为常用的DC-DC电源芯片。主电源芯片Ul的输入为电源的总输入,主电源芯片Ul的输出作为电源芯片U2、电源芯片U3、电源芯片U4、电源芯片U5的输入以及使能端的输入。主电源芯片U1、电源芯片U2、电源芯片U3、电源芯片U4以及电源芯片U5的输出作为监控的对象，由图2的监控模块I对其监控。主电源芯片Ul、电源芯片U2、电源芯片U3、电源芯片U4、电源芯片U5的EN引脚作为其使能引脚，可通过外部的高低电平对其进行使能。其中，外接高电平时，电源芯片正常输出，低电平时，电源芯片截止输出。本实施方式中主电源芯片Ul的EN引脚连接控制单元22的输出端22C。电源芯片U2、电源芯片U3、电源芯片U4、电源芯片U5的EN引脚均连接至主电源芯片Ul的输出端。
[0036]多路电源监控芯片U6的I脚和10脚分别为芯片的接地脚和供电电源引脚，2脚、3脚、4脚、5脚为监控输入引脚，9脚、8脚、7脚、6脚为监控状态输出引脚。其中2脚与9脚、3脚与8脚、4脚与7脚为一一对应的关系，即每路输入状态发生变化时，对应的输出状态即会变化。每路监控输入电压与其内部的0.6V参考电压进行比较，大于0.6V，输出高电平，小于0.6V，输出低电平。输出脚6脚的状态由输入脚2脚、3脚、4脚、5脚逻辑相与之后确定。各路输出为开漏输出，需要用上拉电阻进行上拉。电阻Rl至R8分别对V0UT2、V0UT3、V0UT4、V0UT5进行分压，使得分压后的电压稍大于0.6V。正常工作时，各路分压电压均大于
0.6V，故6脚输出为高电平，当其中有一路低于0.6V时，6脚即会输出低电平。
[0037]上电瞬间，由于电容C2通过泄放R15进行充电，电容C2电压较低，所以三极管Ql截止。此时第三电阻R13与第一电阻R14对VIN进行分压，使得主电源芯片Ul的使能端为高电平。因此，图1中主电源芯片Ul即可正常工作，输出V0UT1，此时，电源芯片U2、U3、U4、U5、U6均可正常工作，监控模块I的输出端PGOOD为高电平，通过第一分压电阻R17和第二分压电阻R18分压后，使得三极管Q2饱和导通，使得三极管Ql继续工作在截止状态，整个电路工作正常。当V0UT1、V0UT2、V0UT3、V0UT4、V0UT5中有一路电源短路或者过流时，其电压会瞬间跌落，任何一路跌落均会导致监控模块I的输出端PGOOD跌落，进而使得第一分压电阻R17和第二分压电阻R18的分压跌落，导致三极管Q2工作截止，同时电容C2通过第二电阻R15进行充电，充电电压达到三极管Ql饱和导通时，主电源芯片Ul的使能端被拉低，使得主电源芯片Ul停止输出，从而保护了由于电流过大而烧毁主电源芯片Ul的风险。同时电源芯片U2、电源芯片U3、电源芯片U4、电源芯片U5在主电源芯片Ul没有输出时也会停止工作。
[0038]值得注意的是电容C2与第二电阻R15的选择。如果电容C2与第二电阻R15选择的值过大，会使得充电的时间过久，短路时，电容C2放电的时间同样会很长，很容易烧毁Ul0如果选择的值过小，电容C2在上电时就会很快充满，导致第二开关管提前导通，电路将不会正常工作。电容C2、第二电阻R15、泄放电阻R16大小的选择，需要根据电路的实际情况多做实验进行选取。
[0039]与现有技术相比，本发明的有益效果包括:本发明通过监控模块与该多路电源的多个电源芯片进行连接，在任意一个电源产生异常时输出异常信号，该保护模块接收到异常信号后立刻关闭主电源芯片以实施保护，这样就能够同时对多路电源进行保护，并且降低了开发的成本和难度。
[0040]以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围。凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种多路电源监控与保护电路，其特征在于，包括:一用以监控多路电源并在该多路电源异常时输出电源异常信号的监控模块，其包括多个输入端以及一输出端，该监控模块的多个输入端连接该多路电源的多个电源芯片的输出端；一用以在接收到该监控模块的电源异常信号后使能控制该多路电源的主电源芯片关闭的保护模块，其包括一输入端以及一输出端，该保护模块的输入端连接该监控模块的输出端，该保护模块的输出端连接该多路电源的主电源芯片的使能端，该主电源芯片的输出端连接其它电源芯片的使能端。
2.如权利要求1所述的多路电源监控与保护电路，其特征在于，该保护模块包括:一用以在接收到该电源异常信号后输出该主电源芯片的关闭信号的判断单元，其包括一输入端以及一输出端，该判断单元的输入端连接该保护模块的输入端；一用以在接收到该主电源芯片的关闭信号后使能控制该多路电源的主电源芯片关闭的控制单元，其包括一第一输入端、一第二输入端以及输出端，该控制单兀的第一输入端连接一供电电源，该控制单兀的第二输入端连接该判断单元的输出端，该控制单元的输出端连接该保护模块的输出端。
3.如权利要求2所述的多路电源监控与保护电路，其特征在于，该判断单元，包括串联在该保护模块的输入端与地之间第一分压电阻和第二分压电阻、一第一开关管，该第一开关管包括控制端、输入端以及输出端，该第一开关管的控制端连接该第一分压电阻以及第二分压电阻的连接处，该第一开关管的输出端接地，该第一开关管的输入端连接该判断单元的输出端。
4.如权利要求2所述的多路电源监控与保护电路，其特征在于，该控制单元包括一第二开关管、一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻以及一电容，该第二开关管包括控制端、输入端以及输出端，该第二开关管的控制端连接该控制单元的第二输入端，该第二开关管的输入端连接该控制单元的输出端，该第二开关管的输出端接地，该第一电阻连接在该第二开关管的输入端以及该控制单元的电源端之间，该第二电阻连接在该第二开关管的控制端以及该控制单元的第一输入端之间，该第三电阻连接在第二开关管的输入端与地之间，该第二电容连接在该第二开关管的控制端以及输出端之间。
5.如权利要求4所述的多路电源监控与保护电路，其特征在于，该控制单元还包括一与该电容并联的泄放电阻。
6.如权利要求1所述的多路电源监控与保护电路，其特征在于，该监控模块包括多个用以监控该多路电源的电压值是否超过设定值的比较单元以及一用以在任意一路电源超过设定值时输出电源异常信号的运算单元，该比较单元的一输入端与该监控模块的其中一输入端连接，该比较单元的另一输入端连接一参考电源，该运算单元连接在该比较单元的输出端以及监控模块的输出端之间。
7.如权利要求6所述的多路电源监控与保护电路，其特征在于，该运算单元为逻辑器件与门。
8.如权利要求6所述的多路电源监控与保护电路，其特征在于，该监控模块还包括多个用以把该多路电源的电压降压的降压单元，该降压单元包括串联在该其中一路电源的输出端以及地之间的两个电阻，该两个电阻的连接处连接该比较单元的输入端。
9.如权利要求8所述的多路电源监控与保护电路，其特征在于，该设定值为0.6V。
10.如权利要求3所述的多路电源监控与保护电路，其特征在于，该第一开关管为三极管，该三极管的基极为该第一开关管的控制端，该三极管的集电极为该第一开关管的输入 端，该三极管的发射极为该第一开关管的输出端。
【文档编号】H02H7/12GK104242248SQ201410413563
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】田晟 申请人:深圳怡化电脑股份有限公司, 深圳市怡化时代科技有限公司, 深圳市怡化金融智能研究院