多路电源保护电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种多路电源保护电路。

背景技术：

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或者使用过程当中，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。

现有的多路保护电路方案，一般只是采取对各个电源单独保护的措施。例如，只对某一电压进行过压保护、欠压保护等，没有对电路中同时出现有多个不同规格电压的电源进行监测及保护的能力。这样不仅增加对多个电源电压进行保护的难度，导致整体设计的复杂度和成本，而且存在安全隐患，不能及时切断电源芯片为后级电路供电，导致故障扩大，损坏后级电路。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多路电源保护电路，不仅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；而且能够及时切断电源芯片为后级电路的供电，保护后级电路，提高安全性。

本实用新型提供了一种多路电源保护电路，包括过欠压检测电路、控制电路以及开关电路；

所述过欠压检测电路，其输出端连接所述控制电路，其多个输入端分别连接每个待检测的电源芯片的输出端，用于监控每个待检测的电源芯片，并在任意电源芯片出现异常时，所述过欠压检测电路输出第一控制信号和第二控制信号；

所述控制电路，连接所述开关电路，用于在接收第一控制信号和第二控制信号，并根据所述第一控制信号和所述第二控制信号保持输出第三控制信号；

所述开关电路，其输入端分别连接每个待检测的电源芯片的输出端，其控制端连接所述控制电路，用于根据所述第三控制信号，将每个待检测的电源芯片的工作电压叠加切出供电。

作为一种可实施方式，所述过欠压检测电路，包括若干过压检测模块、若干欠压检测模块以及监控处理模块；

每个所述过压检测模快，其输入端分别对应连接每个待检测的电源芯片的输出端，其输出端连接所述控制电路的输入端；用于检测每个待检测的电源芯片的工作电压是否高于对应的电压阈值，当所述工作电压高于对应的电压阈值时，相应的所述过压检测模快输出过压信号；

每个所述欠压检测模块，其输入端分别对应连接每个待检测的电源芯片的输出端，其输出端连接所述控制电路的输入端；用于检测每个待检测的电源芯片的工作电压是否低于对应的电压阈值，当所述工作电压低于对应的电压阈值时，相应的所述欠压检测模快输出欠压信号；

所述监控处理模块，其输入端分别连接每个所述过压检测模快和每个所述欠压检测模块，其输出端连接所述控制电路，用于在接收到所述过压信号和/或欠压信号时，所述监控处理模块输出第一控制信号和第二控制信号。

作为一种可实施方式，所述过压检测模快包括第一DC/DC转换单元、第一分压单元以及第一比较器；

所述第一DC/DC转换单元，其输入端连接对应的待检测的电源芯片的输出端，其输出端连接第一分压单元，用于将所述电源芯片输出的工作电压进行DC/DC转换；

所述第一分压单元，连接所述第一比较器的输入端，用于将转换后的工作电压进行分压，输出分压电压；

所述第一比较器，用于将所述分压电压与预设的电压阈值进行比较，当分压电压高于所述电压阈值时，输出过压信号。

作为一种可实施方式，所述第一分压单元包括电阻R1和电阻R2；

所述电阻R1，其一端连接所述第一DC/DC转换单元，其另一端分别连接所述第一比较器和所述电阻R2的一端；

所述电阻R2的另一端接地。

作为一种可实施方式，所述欠压检测模块和监控处理模块为监控处理器模组；

所述监控处理器模组，用于检测每个待检测的电源芯片的工作电压是否低于对应的电压阈值，当所述工作电压低于对应的电压阈值时，相应的所述欠压检测模快输出欠压信号；并接收所述过压信号，根据所述过压信号和/或欠压信号，所述监控处理模块输出第一控制信号和第二控制信号。

作为一种可实施方式，所述控制电路包括第一双反相施密特触发器电路、边沿D触发器电路、逻辑与门电路以及第二双反相施密特触发器电路；

所述控制电路包括第一双反相施密特触发器电路、边沿D触发器电路、逻辑与门电路以及第二双反相施密特触发器电路依次连接；

所述第一双反相施密特触发器电路，用于接收第二控制信号，并根据所述第二控制信号保持输出第一电平信号；

所述边沿D触发器电路，用于接收所述第一控制信号和所述第一电平信号，并根据所述第一控制信号和所述第一电平信号保持输出第二电平信号；

所述逻辑与门电路，用于接收所述第二电平信号，并根据所述第二电平信号输出第三电平信号；

所述第二双反相施密特触发器电路，用于接收所述第三电平信号，并根据所述第三电平信号输出第三控制信号。

作为一种可实施方式，所述第一双反相施密特触发器电路包括第一施密特触发器、延时电路以及第二施密特触发器；

所述第一施密特触发器、延时电路以及第二施密特触发器依次连接。

作为一种可实施方式，所述延时电路包括二极管D7、电阻R13以及电容C28；

所述二极管D7，与电阻R13并联，其正极分别连接电容C28的一端和所述第二施密特触发器，其负极连接所述第一施密特触发器；

所述电容C28，其另一端接地。

作为一种可实施方式，所述开关电路包括电阻R7、晶体管Q2、第二分压单元以及MOS管Q1；

所述电阻R7，其一端连接所述控制电路，其另一端连接所述晶体管Q2的基级；

所述晶体管Q2，其发射极接地，其集电极连接所述第二分压单元的第一输入端；

所述第二分压单元，其第二输入端分别连接每个待检测的电源芯片的输出端和所述MOS管Q1的源级S，其输出端连接所述MOS管Q1的栅极G；

所述MOS管Q1，其漏级D作为输出端。

作为一种可实施方式，所述第二分压单元包括电阻R4和电阻R5；

所述电阻R4，其一端分别连接每个待检测的电源芯片的输出端和所述MOS管Q1的源级S，其另一端分别连接所述MOS管Q1的栅极G和所述电阻R5的一端；

所述电阻R5，其另一端连接所述晶体管Q2的集电极。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本实用新型提供的多路电源保护电路，通过过欠压检测电路与每个待检测的电源芯片的输出端连接，在任意一个电源芯片异常时，过欠压检测电路输出第一控制信号和第二控制信号；控制电路连接开关电路，用于在接收并根据第一控制信号和第二控制信号保持输出第三控制信号，开关电路根据第三控制信号将每个待检测的电源芯片的工作电压叠加切出供电。本实用新型不仅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；而且能够及时切断电源芯片为后级电路的供电，保护后级电路，提高安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的多路电源保护电路的结构示意图；

图2为图1中的过欠压检测电路的结构示意图；

图3为图1中控制电路的结构示意图；

图4为图1中开关电路的结构示意图。

图中：1、过欠压检测电路；2、控制电路；21、第一双反相施密特触发器电路；22、边沿D触发器电路；23、逻辑与门电路；24、第二双反相施密特触发器电路；3、开关电路。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。

请参阅图1，本实用新型实施例一提供的多路电源保护电路，包括过欠压检测电路1、控制电路2以及开关电路3；

过欠压检测电路1，其输出端连接控制电路2，其多个输入端分别连接每个待检测的电源芯片的输出端，用于监控每个待检测的电源芯片，并在任意电源芯片出现异常时，过欠压检测电路1输出第一控制信号和第二控制信号；

控制电路2连接开关电路3，用于在接收第一控制信号和第二控制信号，并根据第一控制信号和第二控制信号保持输出第三控制信号；

开关电路3，其输入端分别连接每个待检测的电源芯片的输出端，其控制端连接控制电路2，用于根据第三控制信号，将每个待检测的电源芯片的工作电压叠加切出供电。

需要说明的是，每个待检测的电源芯片是将每个待检测的电源芯片的全部工作电压叠加后对后续电路进行供电，当其中任意一个待检测的电源芯片出现异常，比如出现过压、欠压或者短路的情况，过欠压检测电路1都能及时检测反馈第一控制信号和第二控制信号；使得控制电路2保持输出第三控制信号，切断对后续电路的供电，保护后级电路，防止故障进一步扩大。

过欠压检测电路1包括多个输入端，其输出端可以合并到一处输出第一控制信号和第二控制信号；也可以是通过两路，一路用于输出第一控制信号，另一路用于输出第二控制信号。控制电路2根据第一控制信号，使得其输出端反转输出第三控制信号，而第二控制信号使的输出的第三控制信号保持电平，比如，反转后输出低电平信号，那么第二控制信号使得持续输出低电平信号，保证及时切断对后续电路的供电。

本实用新型提供的多路电源保护电路，通过过欠压检测电路1与每个待检测的电源芯片的输出端连接，在任意一个电源芯片异常时，过欠压检测电路1输出第一控制信号和第二控制信号；控制电路2连接开关电路3，用于在接收并根据第一控制信号和第二控制信号保持输出第三控制信号，开关电路3根据第三控制信号将每个待检测的电源芯片的工作电压叠加切出供电。本实用新型不仅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；而且能够及时切断电源芯片为后级电路的供电，保护后级电路，提高安全性。

下面对本实用新型的各电路部分进行详细说明：

需要说明的是，过欠压检测电路1可以包括若干过压检测模块、若干欠压检测模块以及监控处理模块；

每个过压检测模快，其输入端分别对应连接每个待检测的电源芯片的输出端，其输出端连接控制电路2的输入端；用于检测每个待检测的电源芯片的工作电压是否高于对应的电压阈值，当工作电压高于对应的电压阈值时，相应的过压检测模快输出过压信号；

每个欠压检测模块，其输入端分别对应连接每个待检测的电源芯片的输出端，其输出端连接控制电路2的输入端；用于检测每个待检测的电源芯片的工作电压是否低于对应的电压阈值，当工作电压低于对应的电压阈值时，相应的欠压检测模快输出欠压信号；

监控处理模块，其输入端分别连接每个过压检测模快和每个欠压检测模块，其输出端连接控制电路2，用于在接收到过压信号和/或欠压信号时，监控处理模块输出第一控制信号和第二控制信号。

过压检测模快包括第一DC/DC转换单元、第一分压单元以及第一比较器；第一DC/DC转换单元，其输入端连接对应的待检测的电源芯片的输出端，其输出端连接第一分压单元，用于将电源芯片输出的工作电压进行DC/DC转换；第一分压单元，连接第一比较器的输入端，用于将转换后的工作电压进行分压，输出分压电压；第一比较器，用于将分压电压与预设的电压阈值进行比较，当分压电压高于电压阈值时，输出过压信号。结构简单，检测反映快速。而欠压检测模块的具体组成和上述的过压检测模快一致，两者的区别在于在比较器将欠压检测模块的分压电压与预设的电压阈值进行比较，当欠压检测模块的分压电压低于电压阈值时，输出欠压信号。

第一分压单元包括电阻R1和电阻R2；电阻R1，其一端连接第一DC/DC转换单元，其另一端分别连接第一比较器和电阻R2的一端；电阻R2的另一端接地。采用两个电阻串联组成，根据不同的需求，改变两个电阻的阻值；比如，阻值分别为15K和3K，精度为1％，用于监测当输入端电压+3.3VDIS超过+3.6VDIS；阻值分别为25K和3K，精度为1％，用于监测输入端电压+5V超过+5.6V；阻值分别为43K和2K，精度为1％，用于监测输入端电压+12V超过+13.6V。第一分压单元适用范围广，降低生产成本。

过欠压检测电路1也可以包括若干过压检测模块和监控处理器模组；每个过压检测模快，其输入端分别对应连接每个待检测的电源芯片的输出端，其输出端连接监控处理器模组的输入端；用于检测每个待检测的电源芯片的工作电压是否高于对应的电压阈值，当工作电压高于对应的电压阈值时，相应的过压检测模快输出过压信号；监控处理器模组包括监控处理器芯片及其周边电路，用于检测每个待检测的电源芯片的工作电压是否低于对应的电压阈值，当工作电压低于对应的电压阈值时，相应的欠压检测模快输出欠压信号；并接收过压信号，根据过压信号和/或欠压信号，监控处理模块输出第一控制信号和第二控制信号。

举例对不同电压的多路电源进检测的过欠压检测电路1进行说明，分电源的电压分别为+5V、+12V、+3.3V、+3.3V；由它们组成的主电源组的电压为25V。

如图2所示为过欠压检测电路1的结构示意图；具有4个过压检测模块，采用的主芯片有U9,U11,U12以及U13为电压比较器ADCMP350封装为SC-70；其中，1脚为反相模拟电压输入端，2脚为接地，3脚为数字开漏输出端，4脚为电源输入端。ADCMP350芯片内部有个+0.6V的基准电压。当ADCMP350的1脚反相端的输入电压高于内部+0.6V时，3脚就输出低电平，否则就维持高电平。其中，分压电路包括电阻R14和电阻R17，电阻R14和电阻R17的阻值分别为15K和3K，精度为1％，一旦输入端电压+3.3V超过3.6V，电阻R17上的电压超过+0.6V高于ADCMP350的内部基准电压+0.6V时就会使3脚输出端输出低电平。同理，其它三个电路分别是监测+12V,+5V,+3.3VDIS，其中电阻R21和电阻R22的阻值分别为15K和3K，精度为1％，用于监测当输入端电压+3.3VDIS超过+3.6VDIS；电阻R23和电阻R24的阻值分别为25K和3K,精度为1％，用于监测输入端电压+5V超过+5.6V；电阻R19和电阻R20的阻值分别为43K和2K，精度为1％，用于监测输入端电压+12V超过+13.6V。于其他实施例中，也可以采用在外部设置基准电压接入5脚，在此并不做任何限定。其中，电容C25、C27、C30、C31以及C32均为100nF/50V用于输入电源端滤波作用。

监控处理器模组包括U10为电源电压监控处理器芯片TPS3307-33DR封装为MSOP-8。其中U10的1、2、3管脚用于监控三路电源电压为+5V,+3.3V,+12V，1、2管脚内部为分压电路，欠压设定值分别为4.55V和2.93V,3管脚内部为1.25V基准电压。5脚为低电平有效的复位输出端及6脚为高电平有效的复位输出端。7脚为低电平有效的手动复位输入端，8脚是电源端，4脚是接地。

其工作原理是当四路过压检测模块中的电源电压+3.3V、+3.3VDIS、+5V、+12V中任意一路通过电阻分压后超过ADCMP350内部+0.6V基准电压时，ADCMP350的3脚就会输出一个低电平到U10的7脚中，当7脚为低电平时，5脚输出低电平并且6脚RST输出高电平。与此同时，当为高电平时，如果电源电压+3.3V、+5V、+12V中任意一个电压值低于TPS3307-33DR中1脚内部基准电压值4.55V，2脚内部基准电压值2.93V和通过外部电阻R15阻值为910K精度为1％和R18阻值为160K精度为1％组成的分压电路的电压值低于3脚内部基准电压值1.25V时，5脚输出低电平并且6脚RST输出高电平。一旦+5V、+12V、+3.3V、+3.3VDIS中任意一个电压超过或低于设定的阈值电压均会切断主电源防止故障进一步扩大，保护后级电路；使得相邻的两不同电压值因人为误操作导致短接或者因器件本身的缺陷导致短接也会切断主电源防止故障进一步扩大，保护后级电路；所用器件为小封装(SC-70、SOT-23)，成本低，对线路板面积有严格要求的完全不受影响。

进一步的，控制电路2包括第一双反相施密特触发器电路21、边沿D触发器电路22、逻辑与门电路23以及第二双反相施密特触发器电路24；控制电路2包括第一双反相施密特触发器电路21、边沿D触发器电路22、逻辑与门电路23以及第二双反相施密特触发器电路24依次连接；第一双反相施密特触发器电路21，用于接收第二控制信号，并根据第二控制信号保持输出第一电平信号；边沿D触发器电路22，用于接收第一控制信号和第一电平信号，并根据第一控制信号和第一电平信号保持输出第二电平信号；逻辑与门电路23，用于接收第二电平信号，并根据第二电平信号输出第三电平信号；第二双反相施密特触发器电路24，用于接收第三电平信号，并根据第三电平信号输出第三控制信号。反馈灵敏，当逻辑与门电路23接收到第二电平信号时，此时，无论其他两个与门输入端是否为高电平，其输出端输出低电平。

进一步的，第一双反相施密特触发器电路21包括第一施密特触发器、延时电路以及第二施密特触发器；第一施密特触发器、延时电路以及第二施密特触发器依次连接。其中，延时电路包括二极管D7、电阻R13以及电容C28；二极管D7与电阻R13并联，其正极分别连接电容C28的一端和第二施密特触发器，其负极连接第一施密特触发器；电容C28另一端接地。

举例对控制电路2进行详细说明，如图3所示为控制电路2的结构示意图；其中，第一双反相施密特触发器电路21为双反相施密特触发器U7及其周边电路，第二双反相施密特触发器电路24为双反相施密特触发器U5及其周边电路，边沿D触发器电路22为边沿D触发器SN74AUP1G74DCU封装VSSOP-8及其周边电路，逻辑与门电路23为三输入逻辑与门芯片SN74LVC1G11DBV封装SC70-6及其周边电路。所用到的主芯片U7、U5是双反相施密特触发器SN74AUP2G14DCKR封装SC70，其中，1脚和3脚是数字电平输入端，4脚和6脚是数字电平反相输出端，2脚为接地，5脚为电源端。若输入端为高电平时，反相输出端就为低电平，反之输出为高电平。U8是边沿D触发器SN74AUP1G74DCU封装VSSOP-8,其中，1脚CLK为上升沿触发时钟信号输入端，高电平有效；2脚D为数据输入端；3脚为反相输出端；4脚为接地；5脚Q为输出端；6脚为清除输入端，低电平有效；7脚为预设输入端，低电平有效；8脚为电源端。U6为三输入逻辑与门芯片SN74LVC1G11DBV封装SC70-6。其中，1脚为A端输入，3脚为B端输入，6脚为C端输入，2脚为接地，4脚为Y输出端,5脚为电源端。D7和D8是肖特基二极管BAT54T1G封装为SOD-123；C26和C28是钽电容10UF/10V封装为SOD-123。其中电阻R16阻值为1K和电容C29容值为1nF/50V组成RC延迟电路；电阻R13阻值100K，肖特基二极管D7为BAT54T1G和钽电容C28容值为10UF/10V组成延时电路；电阻R12阻值为680K,肖特基二极管D8为BAT54T1G和钽电容C26容值10UF/10V组成滤波电路。电阻R10值为10K和电容C21阻值为1NF/50V组成滤波电路。电容C19,C20,C23,C24容值为100NF/50V用于电源滤波作用。

其工作原理为开机正常时，U6的1脚A从外部显示面板传入一个开机信号ON/OFF高电平信号。由于开机一切正常，U8的6脚清除输入端处于高电平，U8的7脚预设输入端通过R12和C26组成的延时电路从开机瞬间的低电平变成高电平，U8的2脚D数据输入端和U8的3脚相连接。此时U8的1脚CLK时钟信号输入端处于低电平，U8的5脚Q输出高电平。因为U8的5脚与U6的3脚相连接，所以U6的3脚B输入端为高电平，U6的6脚C端为外部显示面板上+3.3VDIS输入。此时U6的4脚Y端输出高电平，通过双反相施密特触发器，U5的4脚为高电平。

当过欠压检测电路1检测到任意电源芯片出现异常时，U10的6脚RST输出高电平，通过一个由R16和C29组成的延时电路到U8的1脚CK时钟信号输入端也变高电平，使U8的5脚Q值反转，由高电平变低电平，同时U10的5脚也由原来的高电平变低电平，与之相连接的U7双反相施密特触发器通过C28和R13延时电路与U8的6脚相连接。U8的6脚由高电平变低电平并进一步锁住Q值使其输出保持低电平。U8的5脚Q输出端与U6的3脚B相连。此时，无论U6上的其他两个与门输入端1脚和6脚是否为高电平，U6的4脚Y输出端输出低电平。通过双反相施密特触发器，U5的4脚也为低电平。

如图4所示开关电路3的结构示意图；包括电阻R7、晶体管Q2、第二分压单元以及MOS管Q1；电阻R7，其一端连接控制电路2，其另一端连接晶体管Q2的基级；晶体管Q2，其发射极接地，其集电极连接第二分压单元的第一输入端；第二分压单元，其第二输入端分别连接每个待检测的电源芯片的输出端和MOS管Q1的源级S，其输出端连接MOS管Q1的栅极G；MOS管Q1，其漏级D作为输出端。

进一步的，第二分压单元包括电阻R4和电阻R5；电阻R4，其一端分别连接每个待检测的电源芯片的输出端和MOS管Q1的源级S，其另一端分别连接MOS管Q1的栅极G和电阻R5的一端；电阻R5，其另一端连接晶体管Q2的集电极。结构简单，可靠性高，根据不同的分压需求，能够及时配置。

上述的开关电路3工作原理为，当一切开机正常，传入电阻R7一侧的ON信号为高电平，开启Q2晶体管NPN。电源端+24V通过R2和R5组成的分压电路，使P沟道增强型MOS管Q1的栅极G和源极S产生正的管压差，从而导通Q1，使电路正常工作。反之，则切断电路；安全可靠，响应速度快。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。