一种电子设备的保护电路及电子设备的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种电子设备的保护电路及电子设备。

背景技术：

直流输入的电子设备的电源接口通常设计为通用DC接口，该接口有极性之分，且对输入电压通常有一定限制要求，但在使用过程中可能由于选错适配器或电源正负极接反而导致电子设备烧毁。因此，一般的电子设备中都包含保护电路，保护电路的作用是防止直流电源反接导致电子设备烧毁。

现有技术中，保护电路通常为包括两部分，前端为保险丝，后端为包含二极管的电路防反接电路。工作原理为：直流电源输入首先通过保险丝对输入电流进行限制，然后利用二极管的单向导通性来预防电源反接可能带来的危害。虽然，现有技术中的保护电路能够起到防反接的作用，但是，由于电路中包含有二极管，在防反接过程中，二极管的单向导通特性比较适应于高压低电流电路，但在低压大电流中，二极管的耗散功率较大，导致整个保护电路的耗散功率也较大。

由此可见，在实现保护电子设备的过程中，如何降低保护电路的耗散功率是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电子设备的保护电路及电子设备，用于在实现保护电子设备的过程中，如何降低保护电路的耗散功率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电子设备的保护电路，包括防反接电路，所述防反接电路包括带有体二极管的MOS和第一电阻，所述MOS的源极与所述第一电阻的第一端连接，二者的公共端作为所述防反接电路的第一输出端与负载的第一端连接，所述MOS的栅极与所述第一电阻的第二端连接，二者的公共端作为所述防反接电路的第二输出端与所述负载的第二端连接。

优选地，还包括保险丝，所述保险丝设置于所述防反接电路的前端。

优选地，所述防反接电路还包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述MOS的栅极和所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端作为所述第二输出端与所述负载的第二端连接。

优选地，还包括设置于所述防反接电路与所述负载之间的过压检测电路和用于在所述过压检测电路输出过压信号时告警的过压告警电路，所述过压检测电路包括第三电阻、第四电阻、第十电阻、第一PNP三极管和稳压二极管；

其中，所述第三电阻的第一端与所述第十电阻的第一端和所述第一输出端连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端和所述稳压二极管的阴极连接，所述稳压二极管的阳极与所述负载的第二端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一PNP三极管的基极连接，所述第一PNP三极管的发射极与所述第十电阻的第二端连接，所述第一PNP三极管的集电极与所述过压告警电路连接，所述第十电阻的第一端还与所述负载的第一端连接。

优选地，所述过压告警电路具体包括第十一电阻，第十二电阻，第十三电阻，带有体二极管的第一NMOS和告警提示器件；

其中，所述第十三电阻的第一端和所述第十一电阻的第一端与所述第一PNP三极管的集电极连接，所述第十三电阻的第二端与所述第十二电阻的第一端和所述第一NMOS的栅极连接，所述第一NMOS的源极与所述第十二电阻的第二端连接，并与所述负载的第二输出端连接，所述第十一电阻的第二端与所述告警提示器件的第一端连接，所述告警提示器件的第二端与所述第一NMOS的漏极连接。

优选地，所述告警提示器件为LED或蜂鸣器。

优选地，还包括与所述过压检测电路并联的软开关与过压保护电路，所述软开关与过压保护电路包括第五电阻，第六电阻，第七电阻，第八电阻，第九电阻，第二NMOS和第二PNP三极管；

其中，所述第五电阻的第一端与所述第十电阻的第一端和所述第九电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端和所述第二NMOS的漏极连接，所述第六电阻的第二端与所述第二PNP三极管的基极连接，所述第二PNP三极管的发射极与所述第九电阻的第二端连接，所述第二PNP三极管的集电极与所述第一PNP三极管的发射极连接，所述第二NMOS的栅极与所述第八电阻的第一端连接，所述第二NMOS的源极与所述第八电阻的第二端连接，并与所述负载的第二端连接，所述第七电阻的第一端与所述第二PNP三极管的集电极和所述负载的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述负载的第二端连接，所述第二NMOS的栅极还与输出高电平信号和低电平信号的外部设备连接。

优选地，所述软开关与过压保护电路还包括带有体二极管的PMOS，所述PMOS的源极与所述第九电阻的第一端连接，所述PMOS的漏极与所述负载的第一端连接，所述PMOS的栅极与所述第七电阻的第一端连接。

优选地，所述软开关与过压保护电路还包括二极管，所述二极管的阳极与所述第一PNP三极管的集电极连接，所述二极管的阴极与所述第二PNP三极管的集电极连接。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种电子设备，包括负载，还包括上述所述的保护电路。

本实用新型所提供的电子设备的保护电路及电子设备，保护电路包括防反接电路，防反接电路包括带有体二极管的MOS和第一电阻，MOS的源极与第一电阻的第一端连接，二者的公共端作为防反接电路的第一输出端与负载的第一端连接，MOS的栅极与第一电阻的第二端连接，二者的公共端作为防反接电路的第二输出端与负载的第二端连接。该防反接电路通过MOS实现防反接，使得在电子设备在与电源连接时，对电子设备的负载起到保护作用，从而使得电子设备在使用过程中更加安全。相比于二极管来说，MOS的功耗较小，并且MOS的价格也较低廉，从而降低电子设备的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电子设备的保护电路图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种电子设备的保护电路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电子设备的保护电路图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种电子设备的保护电路图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种电子设备的保护电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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范围。

本实用新型的核心是提供一种电子设备的保护电路及电子设备，使得在电子设备在与电源连接时，对电子设备的负载(各个芯片和器件)起到保护作用，从而使得电子设备在使用过程中更加安全。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为本实用新型实施例提供的一种电子设备的保护电路图。图2为本实用新型实施例提供的另一种电子设备的保护电路图。如图1或图2所示，保护电路包括防反接电路10包括第一电阻R1和带有体二极管的MOS，图中用Q1表示，其中图1为NMOS，图2为PMOS。

Q1的源极S与R1的第一端连接，二者的公共端作为防反接电路10的第一输出端与负载的第一端连接，Q1的栅极G与R1的第二端连接，二者的公共端作为防反接电路10的第二输出端与负载的第二端连接。

可以理解的是，Q1可以为NMOS，如图1所示，也可以为PMOS，如图2所示，图1和图2中的电源电压V1＝5V只是举例说明，并不代表在具体实施中只能连接5V的电源。另外，R1＝10kΩ和负载阻值为2MΩ也只是众多实施例中的一种。

当Q1为NMOS时，如果电源正常接入，如图1所示，则由于Q1的体二极管的单向导通性，使得R1有电流流过，当Q1的栅极G与Q1的源极S的电压差大于Q1的导通电压时，则Q1导通，负载正常通电；如果电源反向接入，则由于Q1的体二极管的单向导通性，使得R1和负载所在的回路断开，Q1的栅极G与Q1的源极S的电压差为0，Q1截止。

当Q1为PMOS时，如果电源正常接入，如图2所示，则由于Q1的体二极管的单向导通性，使得R1有电流流过，当Q1的栅极G与Q1的源极S的电压差大于Q1的导通电压时，则Q1导通，负载正常通电；如果电源反向接入，则由于Q1的体二极管的单向导通性，使得R1和负载所在的回路断开，Q1的栅极G与Q1的源极S的电压差为0，Q1截止。

本实施例提供的保护电路，包括防反接电路，防反接电路包括带有体二极管的MOS和第一电阻，MOS的源极与第一电阻的第一端连接，二者的公共端作为防反接电路的第一输出端与负载的第一端连接，MOS的栅极与第一电阻的第二端连接，二者的公共端作为防反接电路的第二输出端与负载的第二端连接。该防反接电路通过MOS实现防反接，使得在电子设备在与电源连接时，对电子设备的负载起到保护作用，从而使得电子设备在使用过程中更加安全。相比于二极管来说，MOS的功耗较小，并且MOS的价格也较低廉，从而降低电子设备的成本。

作为优选地实施方式，还包括保险丝R0，保险丝R0设置于防反接电路10的前端。

可以理解的是，保险丝R0的作用是限流，防止通过的电路较大，电源的电流首先通过保险丝R0，然后再经过防反接电路10。保险丝R0的规格可以根据电子设备所需电源的参数选取，本实施例不再赘述。

图3为本实用新型实施例提供的一种电子设备的保护电路图。图4为本实用新型实施例提供的另一种电子设备的保护电路图。如图3或图4所示，在上述实施例的基础上，防反接电路10还包括第二电阻R2，第二电阻R2的第一端与MOS的栅极G和第一电阻R1的第二端连接，第二电阻R2的第二端作为第二输出端与负载的第二端连接。

可以理解的是，图3是在图1的基础上增加了R2，图4是在图2的基础上增加了R2，其它部分的实施例参见上文描述，这里不再赘述。本实施例中增加第二电阻R2，对整个电路起到限流的作用。

经过试验证明，按照图3中的参数，如果电源正常接入，则负载两端的电压为5V，如果电源反向接入则负载两端的电压为-9.97mV；按照图4中的参数，则负载两端的电压为4.994V，如果电源反向接入则负载两端的电压为-471.573mV。由此可见，通过上述防反接电路可以实现对电子设备中的负载的保护。

图5为本实用新型实施例提供的另一种电子设备的保护电路图。作为优选地实施方式，还包括设置于防反接电路10与负载之间的过压检测电路11和用于在过压检测电路11输出过压信号时告警的过压告警电路12，过压检测电路11包括第三电阻R3、第四电阻R4、第十电阻R10、第一PNP三极管Q2和稳压二极管D1。

其中，第三电阻R3的第一端与第十电阻R10的第一端和第一输出端连接，第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端和稳压二极管D1的阴极连接，稳压二极管D1的阳极与负载的第二端连接，第四电阻R4的第二端与第一PNP三极管Q2的基极连接，第一PNP三极管Q2的发射极与第十电阻R10的第二端连接，第一PNP三极管Q2的集电极C与过压告警电路12连接，第十电阻R10的第一端还与负载的第一端连接。

第一PNP三极管Q2的基极b的电压Vb等于稳压二极管D1上稳压电压，根据稳压二极管D1与第一PNP三极管Q2型号设计过压触发值，当第一PNP三极管Q2发射极电压(供电电压)Ve与基极电压Vb间压差大于开启电压Von时，第一PNP三极管Q2导通，选用稳压值为5.1V的稳压二极管D1，Von为0.7V的第一PNP三极管Q2来设计的6V过压检测。仿真结果表明，当电源电压为6V时，过压信号为5.979V，电源电压为5V时，过压信号为81.036mV≈0V。

因此，过压告警电路12接收过压信号，如果有过压信号，则产生告警信号，实现过压告警。可以理解的是，高压告警电路的形式有很多种，本实施例不再赘述。另外，根据上述原理，过压检测电路11除了可以选用PNP三极管外，还可以选用NPN三极管或MOS来替换，本实施例不再赘述。

如图5所示，过压告警电路12具体包括第十一电阻R11，第十二电阻R12，第十三电阻R13，带有体二极管的第一NMOS(图中标号为Q6)和告警提示器件(图中为LED)；

其中，第十三电阻R13的第一端和第十一电阻R111的第一端与第一PNP三极管Q2的集电极连接，第十三电阻R13的第二端与第十二电阻R12的第一端和Q6的栅极G连接，Q6的源极S与第十二电阻R12的第二端连接，并与负载的第二输出端连接，第十一电阻R11的第二端与告警提示器件LED的第一端连接，告警提示器件LED的第二端与Q6的漏极D连接。

当过压信号为0V时，Q6截止，告警提示器件LED所在回路断开，告警提示器件LED熄灭，不能告警提示。当过压信号为6V时(电源电压为6V)，R13和R12均有电流流过，R12两端的压差大于Q6的导通电压时，Q6导通，告警提示器件LED所在回路接通，告警提示器件LED发光，告警提示。可以理解的是，Q6也可以采用三极管代替，本实施例不再赘述。

作为优选地实施方式，告警提示器件除了为LED外还可以是蜂鸣器，或者二者的组合，本本实施例不再赘述。

如图5所示，保护电路还包括与过压检测电路11并联的软开关与过压保护电路13，软开关与过压保护电路13包括第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9，第二NMOS(图中为Q5)和第二PNP三极管Q3；

其中，第五电阻R5的第一端与第十电阻R10的第一端和第九电阻R9的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端和Q5的漏极D连接，第六电阻R6的第二端与第二PNP三极管Q3的基极连接，第二PNP三极管Q3的发射极与第九电阻R9的第二端连接，第二PNP三极管Q3的集电极与第一PNP三极管Q2的发射极连接，Q5的栅极与第八电阻R8的第一端连接，Q5的源极与第八电阻R8的第二端连接，并与负载的第二端连接，第七电阻R7的第一端与第二PNP三极管Q3的集电极和负载的第一端连接，第七电阻R7的第二端与负载的第二端连接，Q5的栅极G还与输出高电平信号和低电平信号的外部设备连接。

如图5所示，外部设备通过输入端CTR向Q5输入高电平信号或低电平信号，机制为高电平时电源断开重启。据图5原理所示，当CTR为高电平时，Q5被导通，用作开关的Q3发射极与基极压差Veb>Von，Q3也被导通，集电极电压Vc约等于直流电源输入电压Vcc；当CTR为低电平时，Q5被断开，Q3发射极与基极压差Veb＝0，Q3处于断开状态，集电极电压Vc≈0。仿真结果表明，当电源电压为5V时，若CTR为高电平，则负载两端电压为4.791V；若CTR为低电平，则负载两端电压为367.063μV。本实施例中，软开关与过压保护电路13能够起到软开关的作用。

上述实施方式中，防反接电路10能够起到防反接的作用，过压检测电路11能够检测是否过压，从而向过压告警电路12发送过压信号，通过过压告警电路12启动过压告警的作用。但是上述实施例只能起到防反接和告警作用，并不能起到过压保护的作用。作为优选地实施方式，软开关与过压保护电路还包括带有体二极管的PMOS(图中标号为Q4)，Q4的源极与第九电阻R9的第一端连接，Q4的漏极D与负载的第一端连接，Q4的栅极与第七电阻R7的第一端连接。

过压保护原理：过压保护主要是通过控制Q4的通断来实现，Q4可选用开关型，其优点是响应快速、允许通过电流较大。图5原理所示，Q4选择PMOS，结合过压检测电路11，根据MOS型号的导通门限电压VT，设计R10和R7值，使得当过压时电阻R7两端的电压值大于VT。输入电压正常时，Q4导通，后端正常输出；过压发生时，Q4截止断开，后端无输出。为了验证保护作用，进行了仿真实验，采用电源电压为5V和6V，过压门限为6V，仿真结果表明，当电源电压为5V时，负载两端的电压为4.999V，当电源电压为6V时，负载两端的电压为1.283μV。由此可见，通过本软开关与过压保护电路可以实现过压保护。

可以理解的是，Q4可以选用PMOS，在其它实施例中也可以选用NMOS，本实施例不再赘述。

作为优选地实施方式，软开关与过压保护电路13还包括二极管D2，二极管D2的阳极与第一PNP三极管Q2的集电极连接，二极管D2的阴极与第二PNP三极管Q3的集电极连接。

通过设置二极管D2，利用单向导通性，防止对过压信号产生干扰，造成过压告警电路误动作。

本实施例提供的保护电路，不仅能够实现防反接的作用和高压告警提示作用，而且兼顾软开关，所采用的电气器件成本较低，可以广泛适应于直流输入的电子设备的电源前端，能对后端其它电子器件起到较好的保护作用。

一种电子设备，包括负载，以及上述实施例提供的保护电路。

在具体实施中，电子设备的负载通过保护电路与电源连接，使得当电源在反接、过压时能够对负载起到保护作用，从而起到保护电子设备的作用。保护电路的实施方式参见上文描述，本实施例不再赘述。

本实施例提供的电子设备，包括保护电路，保护电路中的防反接电路，防反接电路包括带有体二极管的MOS和第一电阻，MOS的源极与第一电阻的第一端连接，二者的公共端作为防反接电路的第一输出端与负载的第一端连接，MOS的栅极与第一电阻的第二端连接，二者的公共端作为防反接电路的第二输出端与负载的第二端连接。该防反接电路通过MOS实现防反接，使得在电子设备在与电源连接时，对电子设备的负载起到保护作用，从而使得电子设备在使用过程中更加安全。相比于二极管来说，MOS的功耗较小，并且MOS的价格也较低廉，从而降低电子设备的成本。

以上对本实用新型所提供的电子设备的保护电路及电子设备进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。