一种保护电路及充电器的制作方法

本发明涉及电路技术领域，特别是涉及一种保护电路和一种充电器。

背景技术：

目前，充电器的使用场景十分复杂，充电器时常由于输入电压过高而失效，充电器失效可以为输入电容鼓包、输入整流管失效、保护保险丝烧毁等。充电器失效严重影响了用户的使用体验，也增加了制造商防止充电器失效的成本。

现有技术通常在充电器的输入保护电路中，增加压敏电阻作为保护器件来防止输入电压过高导致充电器失效的情况出现。其中，压敏电阻的工作原理为：当压敏电阻两端的电压低于压敏电阻的阀值时，压敏电阻相当于阻值无穷大的一个电阻，流经压敏电阻的电流很小；当压敏电阻两端的电压高于压敏电阻的阀值时，压敏电阻相当于阻值无穷小的一个电阻，流经压敏电阻的电流很大。这样，实现保护压敏电阻之后的元器件不受高输入电压的冲击。

但是，在充电器的输入保护电路中，增加压敏电阻还存在以下缺点：

一，在压敏电阻用于突波吸收时，如果充电器的高输入电压持续一定时间，压敏电阻将会由于电流太大导致自身发热而烧毁，进而烧毁充电器的保险丝，使充电器失效。

二、当压敏电阻两端的电压低于压敏电阻的阀值时，压敏电阻一直处于低电流导通状态，随着充电器温度的升高和使用时间的变长，流经压敏电阻的漏电流逐渐变大，压敏电阻进入高阻抗短路状态，最终使充电器失效。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种保护电路和相应的一种充电器，以解决现有技术中充电器的输入保护电路，压敏电阻会导致充电器失效的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种保护电路，所述保护电路应用于一充电器中，所述充电器还包括整流电路和电容模块，所述保护电路包括检测模块、开关模块以及控制模块，其中，所述检测模块与所述整流电路连接，用于检测所述整流电路的输出电压；所述控制模块分别与所述检测模块和所述开关模块连接，在所述整流电路的输出电压大于所述预设电压时，用于控制所述开关模块断开；所述开关模块分别与所述检测模块和所述电容模块连接，在所述整流电路的输出电压小于或等于预设电压时，所述开关模块导通。

为了解决上述问题，本发明实施例还公开了一种充电器，包括整流电路、电容模块和所述的保护电路。

本发明实施例包括以下优点：通过设置保护电路包括检测模块、开关模块以及控制模块，检测模块检测整流电路的输出电压；控制模块分别与检测模块和开关模块连接，在整流电路的输出电压大于预设电压时，即输入电压大于预设输入电压时，控制模块控制开关模块断开，整流电路和电容模块等构成的充电回路断开；开关模块分别与检测模块和电容模块连接，在整流电路的输出电压小于或等于预设电压时，即输入电压小于或等于预设输入电压时，开关模块导通，整流电路和电容模块等构成的充电回路正常工作。这样，实现在输入电压大于预设输入电压时，保护充电回路中的整流电路和电容模块等部件，且在输入电压小于或等于预设输入电压内时，确保充电回路可以恢复正常工作，有效提高了充电器的可靠性和用户体验。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种保护电路的结构框图；

图2是本发明实施例二的一种保护电路的结构示意图；

图3是本发明实施例二的另一种保护电路的结构示意图；

图4是本发明实施例三的一种保护电路的结构示意图；

图5是本发明实施例三的另一种保护电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，其示出了本发明的一种保护电路1实施例的结构框图，该保护电路1应用于充电器，该充电器还包括整流电路2和电容模块3，本发明实施例的保护电路1包括：检测模块11、开关模块12以及控制模块13，其中，检测模块11与整流电路2连接，用于检测整流电路2的输出电压；控制模块13分别与检测模块11和开关模块12连接，在整流电路2的输出电压大于预设电压时，用于控制开关模块12断开；开关模块12分别与检测模块11和电容模块3连接，在整流电路2的输出电压小于或等于预设电压时，开关模块12导通。

具体地，整流电路2、电容模块3及保护电路1构成充电器的充电回路。具体地，在整流电路2的输出电压大于预设电压时，充电器的输入电压大于预设输入电压，保护电路1中的控制模块13控制开关模块12断开，即充电回路断开；在整流电路2的输出电压小于或等于预设电压时，输入电压小于或等于预设输入电压，保护电路1中的开关模块12导通，即充电回路恢复正常工作。其中，预设输入电压可以小于或等于充电器的最大输入电压，预设电压可以根据整流电路2的类型(例如半波整流电路、全波整流电路、桥式整流电路)和预设输入电压的大小进行设置。

这样，实现在输入电压大于预设输入电压时，保护电路1断开充电回路，保护充电回路中的整流电路2、电容模块3等部件，且在输入电压小于或等于预设输入电压内时，开关模块12导通，确保充电回路可以恢复正常工作，有效提高了充电器的可靠性和用户体验。

本发明实施例一的保护电路包括以下优点：通过设置保护电路，所述保护电路包括检测模块、开关模块以及控制模块，检测模块检测整流电路的输出电压；控制模块分别与检测模块和开关模块连接，在整流电路的输出电压大于预设电压时，即输入电压大于预设输入电压时，控制模块控制开关模块断开，整流电路、电容模块及保护电路等构成的充电回路断开；开关模块分别与检测模块和电容模块连接，在整流电路的输出电压小于或等于预设电压时，即输入电压小于或等于预设输入电压时，开关模块导通，整流电路、电容模块及保护电路等构成的充电回路正常工作。这样，实现在输入电压大于预设输入电压时，保护充电回路中的整流电路和电容模块等部件，且在输入电压小于或等于预设输入电压内时，确保充电回路可以恢复正常工作，有效提高了充电器的可靠性和用户体验。

实施例二

参照图2和图3，在本发明的一个具体实施例中，该保护电路1中的开关模块12可以包括第一驱动单元121和第一NMOS管N1，其中，第一驱动单元121分别与检测模块11、控制模块13的输出端、第一NMOS管N1的栅极和漏极连接，第一NMOS管N1的源极与电容模块3连接。具体地，在整流电路2的输出电压小于或等于预设电压时，第一驱动单元121驱动第一NMOS管N1，第一NMOS管N1导通，充电回路正常工作；在整流电路2的输出电压大于预设电压时，控制模块13控制第一驱动单元121停止驱动第一NMOS管N1，第一NMOS管N1断开，断开充电回路。

参照图2和图3，在本发明的一个具体实施例中，检测模块11可以包括：第一电阻R1，第一电阻R1的一端与整流电路2的第一端连接；第一稳压管Z1，第一稳压管Z1的阴极与第一电阻R1的另一端连接；第二电阻R2，第二电阻R2的一端与第一稳压管Z1的阳极连接，第二电阻R2的另一端与整流电路2的第二端连接。具体地，第一稳压管Z1可以为第一稳压二极管。

参照图2和图3，在本发明的一个具体实施例中，控制模块13可以包括：第一开关器件，第一开关器件的控制端与第一稳压管Z1的阳极连接，第一开关器件的第一端作为控制模块13的输出端，第一开关器件的第二端与第二电阻R2的另一端连接。

可选地，第一开关器件可以包括第一三极管Q1或第二NMOS管N2。在本发明的一个实施例中，参照图2，第一开关器件可以包括第一三极管Q1，第一三极管Q1的基极与第一稳压管Z1的阳极连接，第一三极管Q1的集电极作为控制模块13的输出端，第一三极管Q1的发射极与第二电阻R2的另一端连接。

在本发明的另一个实施例中，参照图3，第一开关器件可以包括第二NMOS管N2，第二NMOS管N2的栅极与第一稳压管Z1的阳极连接，第一NMOS管N1的漏极作为控制模块13的输出端，第一NMOS管N1的源极与第二电阻R2的另一端连接。由于与三极管相比，NMOS管的控制精度更高，因此，图3中保护电路较图2中保护电路的灵敏度更好。

参照图2和图3，在本发明的一个具体实施例中，第一驱动单元121可以包括：第三电阻R3，第三电阻R3的一端与第一电阻R1的另一端连接，第三电阻R3的另一端与控制模块13的输出端连接；第二稳压管Z2，第二稳压管Z2的阴极分别与第三电阻R3的另一端和第一NMOS管N1的栅极连接，第二稳压管Z2的阳极分别与第一开关器件的第二端和第一NMOS管N1的漏极连接。具体地，第二稳压管Z2可以为第二稳压二极管。

具体地，电容模块3可以包括至少一个电容。例如，在本发明的一个具体实施例中，参照图2和图3，电容模块3可以为第一电容C1。

参照图2和图3，在本发明的一个具体实施例中，保护电路1还可以包括：第一滤波模块14，第一滤波模块14的一端与第三电阻R3的一端连接，第一滤波模块14的另一端与第一NMOS管N1的漏极连接，第一滤波模块14对第一NMOS管N1的漏极电信号进行滤波。具体地，第一滤波模块14可以为第二电容C2。

图2和图3中，保护电路1的工作原理为：当输入电压小于或等于预设输入电压，整流电路2的输出电压小于或等于预设电压时，第一电阻R1和第三电阻R3为第二稳压管Z2提供电流，在第二稳压管Z2两端形成稳定电压，提供第一NMOS管N1导通所需的门极电压，此时第一NMOS管N1导通。由于第二电容C2两端的电压不足以使第一稳压管Z1开通，第二电阻R2没有电流通过，第一开关器件不导通。

当输入电压大于预设输入电压，整流电路2的输出电压大于预设电压时，第二电容C2两端的电压高于第一稳压管Z1两端的电压，第一稳压管Z1导通，当第二电阻R2两端的电压随着电流的增大达到第一开关器件的导通电压时，第一开关器件导通，第一NMOS管N1的栅极电压下降至低于第一NMOS管N1导通电压，第一NMOS管N1断开，实现保护充电回路中的整流电路2、电容模块3和保险丝F等部件。

具体地，由于当输入电压小于或等于预设输入电压时，第一稳压管Z1中存在漏电流，设置第二电阻R2可以避免第一开关器件在输入电压小于或等于预设输入电压时导通，保证保护电路1的可靠性。

具体地，当输入电压大于预设输入电压，第一稳压管Z1和第一开关器件导通时，第三电阻R3可以保证第一开关器件的控制端和第一端的电压不相等，保证第一开关器件处于导通状态、第一NMOS管N1处于断开状态，确保保护电路1的可靠性。

本发明实施例二的保护电路包括以下优点：通过设置保护电路，所述保护电路包括检测模块、开关模块、控制模块以及第一滤波模块，检测模块可以由第一电阻、第一稳压管及第二电阻构成，检测模块检测整流电路的输出电压；控制模块可以由第一开关器件(例如第一三极管或第二NMOS管)构成，控制模块分别与检测模块和开关模块连接，在整流电路的输出电压大于预设电压时，即输入电压大于预设输入电压时，控制模块控制开关模块断开，整流电路、电容模块及保护电路等构成的充电回路断开；开关模块可以由第三电阻、第二稳压管及第一NMOS管构成，开关模块分别与检测模块和电容模块连接，在整流电路的输出电压小于或等于预设电压时，即输入电压小于或等于预设输入电压时，开关模块导通，整流电路、电容模块及保护电路等构成的充电回路正常工作，其中，第一滤波模块对第一NMOS管的漏极电信号进行滤波。这样，在输入电压大于预设输入电压时，断开充电回路的低电平侧，实现保护充电回路中的整流电路和电容模块等部件，且在输入电压小于或等于预设输入电压内时，确保充电回路可以恢复正常工作，有效提高了充电器的可靠性和用户体验。

实施例三

参照图4和图5，在本发明的一个具体实施例中，该保护电路1中的开关模块12可以包括第二驱动单元121和第一PMOS管P1，其中，第二驱动单元121分别与检测模块11、控制模块13的输出端、第一PMOS管P1的栅极和源极连接，第一PMOS管P1的漏极与电容模块3连接。具体地，在整流电路2的输出电压小于或等于预设电压时，第二驱动单元121驱动第一PMOS管P1，第一PMOS管P1导通；在整流电路2的输出电压大于预设电压时，控制模块13控制第二驱动单元121停止驱动第一PMOS管P1，第一PMOS管P1断开。

参照图4和图5，在本发明的一个具体实施例中，检测模块11可以包括：第四电阻R4，第四电阻R4的一端与整流电路2的第一端连接；第五电阻R5，第五电阻R5的一端与第四电阻R4的另一端连接，第五电阻R5的另一端与整流电路2的第二端连接；第三稳压管Z3，第三稳压管Z3的阴极与第四电阻R4的另一端连接；第六电阻R6，第六电阻R6的一端与第三稳压管Z3的阳极连接，第六电阻R6的另一端与第五电阻R5的另一端连接。具体地，第三稳压管Z3可以为第三稳压二极管。

参照图4和图5，在本发明的一个具体实施例中，控制模块13可以包括：第二开关器件，第二开关器件的控制端与第三稳压管Z3的阳极连接，第二开关器件的第一端作为控制模块13的输出端，第二开关器件的第二端与第六电阻R6的另一端连接。

参照图4和图5，在本发明的一个具体实施例中，第二驱动单元121可以包括：第七电阻R7，第七电阻R7的一端与第四电阻R4的另一端连接，第七电阻R7的另一端与控制模块13的输出端连接；第八电阻R8，第八电阻R8的一端分别与第四电阻R4的一端和第一PMOS管P1的源极连接；第九电阻R9，第九电阻R9的一端分别与第八电阻R8的另一端和第一PMOS管P1的栅极连接；第三开关器件，第三开关器件的控制端与控制模块13的输出端连接，第三开关器件的第一端与第九电阻R9的另一端连接，第三开关器件的第二端与第二开关器件的第二端连接。

可选地，第二开关器件可以包括第二三极管Q2或第三NMOS管N3，第三开关器件可以包括第三三极管Q3或第四NMOS管N4。在本发明的一个实施例中，参照图4，第二开关器件可以包括第二三极管Q2，第三开关器件可以包括第三三极管Q3。其中，第二三极管Q2的基极与第三稳压管Z3的阳极连接，第二三极管Q2的集电极作为控制模块13的输出端，第二三极管Q2的发射极与第六电阻R6的另一端连接。第三三极管Q3的基极与控制模块13的输出端连接，第三三极管Q3的集电极与第九电阻R9的另一端连接，第三三极管Q3的发射极与第二三极管Q2的发射极连接。

在本发明的另一个实施例中，参照图5，第二开关器件可以包括第三NMOS管N3，第三开关器件可以包括第四NMOS管N4。其中，第三NMOS管N3的栅极与第三稳压管Z3的阳极连接，第三NMOS管N3的漏极作为控制模块13的输出端，第三NMOS管N3的源极与第六电阻R6的另一端连接。第四NMOS管N4的栅极与控制模块13的输出端连接，第四NMOS管N4的漏极与第九电阻R9的另一端连接，第四NMOS管N4的源极与第三NMOS管N3的源极连接。

由于与三极管相比，NMOS管的控制精度更高，因此，图5中保护电路较图4中保护电路的灵敏度更好。

参照图4和图5，在本发明的一个具体实施例中，保护电路1还可以包括：第二滤波模块15，第二滤波模块15的一端与第一PMOS管P1的栅极连接，第二滤波模块15的另一端与第三开关器件的第二端连接，第二滤波模块15对第一PMOS管P1的栅极电信号进行滤波。具体地，第二滤波模块15可以为第三电容C3。

图4和图5中，保护电路1的工作原理为：当输入电压小于或等于预设输入电压，整流电路2的输出电压小于或等于预设电压时，第四电阻R4、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9为第三开关器件提供驱动电流，第三开关器件导通，第一PMOS管P1的栅极电压(即第二滤波模块的一端电压)通过第九电阻R9拉低至第一PMOS管P1的阀值电压，第一PMOS管P1导通。充电器正常工作。

当输入电压大于预设输入电压，整流电路2的输出电压大于预设电压时，第四电阻R4和第五电阻R5分压后，第五电阻R5两端电压高于第三稳压管Z3的导通电压，第三稳压管Z3导通，第六电阻R6两端电压高于第二开关器件的导通电压，第二开关器件导通，第三开关器件基极电压拉低，第三开关器件断开，第一PMOS管P1的栅极电压低于导通阀值电压而断开，充电回路断开。实现保护充电回路中的整流电路2、电容模块3和保险丝F等部件。

具体地，由于当输入电压小于或等于预设输入电压时，第三稳压管Z3中存在漏电流，设置第六电阻R6可以避免第二开关器件在输入电压小于或等于预设输入电压时导通，保证保护电路1的可靠性。

具体地，当输入电压大于预设输入电压，第一稳压管Z1和第一开关器件导通时，第七电阻R7可以保证第二开关器件的控制端和第一端的电压不相等，保证第二开关器件处于导通状态、第三开关器件处于断开状态、第一PMOS管P1处于断开状态，确保保护电路1的可靠性。

具体地，由于当输入电压大于预设输入电压时，第一PMOS管P1的栅极电压较低，第一PMOS管P1承受高电压，此时，第九电阻R9可以提高第一PMOS管P1的栅极电压，实现减小第一PMOS管P1承受的电压，保护第一PMOS，提高了保护电路1的可靠性。

本发明实施例三的保护电路包括以下优点：通过设置保护电路，所述保护电路包括检测模块、开关模块、控制模块以及第二滤波模块，检测模块可以由第四电阻、第五电阻、第三稳压管及第六电阻构成，检测模块检测整流电路的输出电压；控制模块可以由第二开关器件(例如第二三极管或第三NMOS管)构成，控制模块分别与检测模块和开关模块连接，在整流电路的输出电压大于预设电压时，即输入电压大于预设输入电压时，控制模块控制开关模块断开，整流电路、电容模块及保护电路等构成的充电回路断开；开关模块可以由第七电阻、第八电阻、第九电阻、第三开关器件(第三三极管或第四NMOS管)及第一PMOS管构成，开关模块分别与检测模块和电容模块连接，在整流电路的输出电压小于或等于预设电压时，即输入电压小于或等于预设输入电压时，开关模块导通，整流电路、电容模块及保护电路等构成的充电回路正常工作，其中，第二滤波模块对第一PMOS管的栅极电信号进行滤波。这样，在输入电压大于预设输入电压时，断开充电回路的高电平侧，实现保护充电回路中的整流电路和电容模块等部件，且在输入电压小于或等于预设输入电压内时，确保充电回路可以恢复正常工作，有效提高了充电器的可靠性和用户体验。

实施例四

本发明实施例四还公开了一种充电器，参照图1，其包括整流电路2、电容模块3和上述的保护电路1等。

本发明实施例四的充电器包括以下优点：通过在整流电路和电容模块之间设置保护电路，实现在输入电压大于预设输入电压时，保护充电回路中的整流电路和电容模块等部件，且在输入电压小于或等于预设输入电压内时，确保充电回路可以恢复正常工作，有效提高了充电器的可靠性和用户体验。

对于充电器实施例而言，由于其包括保护电路，所以描述的比较简单，相关之处参见保护电路实施例的部分说明即可。

需要说明的是，本发明实施例的保护电路包括但不仅限于应用在充电器等电源环境中，任何具有整流电路和电容模块的电路结构中均可以应用，例如可以应用在包括整流电路和电容模块的LED驱动电路或电机驱动电路中。

本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种保护电路和一种充电器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。