电源管理电路及系统的制作方法

本发明涉及保护电路技术领域，具体而言，涉及一种电源管理电路及系统。

背景技术：

现在的电子设备，特别是在功能复杂、芯片数量较多的电子设备中，电源和电子设备的待供电器件之间的电源管理电路是必不可少的电路。

现有技术中，电源管理电路通常包括防反接电路、欠压保护电路和过压保护电路。电子设备的电源输出端，通过电源管理电路与待供电器件连接，对待供电器件进行供电。但是，现有的电源管理电路中，电源管理电路输出端的输出电压的量程固定，难以适应目前多变的电子设备市场。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种电源管理电路及系统，以解决电源的输出端的输出电压的量程不可控制，并且缺少抛负载保护功能的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种电源管理电路包括：防反接电路、过压保护电路、欠压保护电路、开关电路、检测电路和控制芯片电路；

防反接电路的输入端与电源输出端连接，防反接电路的输出端分别与过压保护电路的第一输入端、欠压保护电路的输入端和开关电路的第一输入端连接；

过压保护电路的输出端与开关电路的第二输入端连接；开关电路的输出端与待供电器件连接；

欠压保护电路的输出端分别与检测电路的电压输入端、控制芯片的第一输入端连接；

检测电路的信号输入端用于输入物理信号，物理信号用于控制检测电路的开关；

检测电路的输出端与控制芯片的第二输入端连接；控制芯片的输出端与开关电路的第三输入端连接；

控制芯片用于基于欠压保护电路的输出端的输出电压，根据检测电路的输出端的输出信号，控制开关电路的开关和开关电路的输出端的输出电压，进而控制电源管理电路的开关和电源管理电路对待供电器件的供电电压。

可选地，电源管理电路还包括：常供电电路；

常供电电路的输入端与防反接电路的输出端连接，常供电电路的第一输出端与过压保护电路的第一输入端连接，常供电电路的第二输出端与欠压保护电路的输入端连接，常供电电路的第三输出端与开关电路的第一输入端连接。

可选地，过压保护电路包括第一比较器、第一电阻和第二电阻；

第一电阻的一端与常供电电路的第一输出端连接，第一电阻的另一端与第一比较器的正向输入端连接，第一比较器的负向输入端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端接地，第一比较器的输出端与开关电路的第二输入端连接。

可选地，开关电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管和第一金属-氧化物-半导体场效应晶体mos管；

第一三极管的基极与控制芯片的第二输出端连接，第一三极管的集电极与第二三极管的基极连接，第一三极管的发射极接地；第二三极管的集电极分别与过压保护电路的输出端、常供电电路的第三输出端和第三三极管的基极连接，第二三极管的发射极接地；第三三极管的集电极与第一mos管的栅极连接，第三三极管的发射极接地；第一mos管的漏极与防反接电路的输出端连接，第一mos管的源极与待供电器件连接。

可选地，防反接电路包括第二mos管、第一二极管和第二二极管；

第一二极管和第二二极管通过第一二极管的负极和第二二极管的负极连接，第一二极管的正极与第二mos管的漏极连接，第二二极管的正极与第二mos管的栅极接地，第二mos管的源极与电源输出端连接，第二mos管的漏极还分别与过压保护电路的第一输入端、欠压保护电路的输入端和开关电路的第一输入端连接。

可选地，欠压保护电路包括第二比较器、第三电阻和第四电阻；

第三电阻的一端与常供电电路的第二输出端连接，第三电阻的另一端与第二比较器的正向输入端连接；第四电阻的一端接地，第四电阻的另一端与第二比较器的负向输入端连接；比较器的输出端分别与检测电路的电压输入端和控制芯片的第一输入端连接。

可选地，检测电路包括第五电阻、第六电阻、第三二极管和第四三极管；

第四三极管的基极通过第五电阻和第三二极管与检测电路的信号输入端连接，第四三极管的集电极分别与欠压保护电路的输出端和控制芯片的第二输入端连接，第四三极管的发射极接地。

可选地，第一mos管和第二mos管均为增强型p沟道的mos管。

可选地，第一比较器和第二比较器的正向输入端和输出端之间分别串接有第七电阻和第八电阻；

第七电阻和第八电阻分别用于给第一比较器和第二比较器进行正反馈调节。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括第一方面所述的电源管理电路、电源和待供电器件；

电源管理电路串接在电源输出端和供电器件之间。

本发明实施例中，电源管理电路包括：防反接电路、过压保护电路、欠压保护电路、开关电路、检测电路和控制芯片电路；防反接电路的输入端与电源输出端连接，防反接电路的输出端分别与过压保护电路的第一输入端、欠压保护电路的输入端和开关电路的第一输入端连接，防反接电路减小了电源管理电路由于反接，导致电压过大，进而导致电源管理电路损坏现象发生的可能性；过压保护电路的输出端与开关电路的第二输入端连接，过压保护电路减小了待供电器件，由于线路电压过高导致的待供电器件损坏现象发生的可能性；开关电路的输出端与待供电器件连接，开关电路的开关控制电源管理电路的开关，进而控制电源是否给待供电器件供电；欠压保护电路的输出端分别与检测电路的电压输入端、控制芯片的第一输入端连接，欠压保护电路减小了待供电器件，由于线路电压过低导致的待供电器件寿命减损现象发生的可能性；检测电路的信号输入端用于输入物理信号，检测电路的输出端与控制芯片的第二输入端连接，物理信号用于控制检测电路的开关，检测电路可以根据外部输入的物理信号控制检测电路的开关，从而通过控制芯片控制电源管理电路的开关；控制芯片的输出端与开关电路的第三输入端连接；控制芯片用于基于欠压保护电路的输出端的输出电压，根据检测电路的输出端的输出信号，控制开关电路的开关和开关电路的输出端的输出电压，进而控制电源管理电路的开关和电源管理电路对待供电器件的供电电压。控制芯片根据待供电器件的额定电压，控制电源管理电路中的各个电阻的阻值大小，进而控制过压保护电路和欠压保护电路的电压范围，进一步减少了因为额定电压不同，需要不同的电源管理电路现象的发生，为电子设备的通用化做好了准备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电源管理电路的示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种电源管理电路的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种过压保护电路的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种开关电路的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种防反接电路的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种欠压保护电路的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种检测电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明实施例提供的一种电源管理电路的示意图，如图1所示，该电源管理电路包括：防反接电路、过压保护电路、欠压保护电路、开关电路、检测电路和控制芯片电路。

其中，防反接电路的输入端与电源输出端连接，防反接电路的输出端分别与过压保护电路的第一输入端、欠压保护电路的输入端和开关电路的第一输入端连接。过压保护电路的输出端与开关电路的第二输入端连接。开关电路的输出端与待供电器件连接。欠压保护电路的输出端分别与检测电路的电压输入端、控制芯片的第一输入端连接。检测电路的信号输入端用于输入物理信号，物理信号用于控制检测电路的开关；检测电路的输出端与控制芯片的第二输入端连接。控制芯片的输出端与开关电路的第三输入端连接。控制芯片用于基于欠压保护电路的输出端的输出电压，根据检测电路的输出端的输出信号，控制开关电路的开关和开关电路的输出端的输出电压，进而控制电源管理电路的开关和电源管理电路对待供电器件的供电电压。

由于物理信号可以控制检测电路的开关，进而控制控制芯片输出端给开关电路输出输出信号，开关电路根据该输出信号可以控制电源管理电路的开关和电源管理电路对待供电器件的供电电压，不同的带供电器件的额定电压不同，所以可以根据带供电器件的额定电压，通过控制芯片调整电源管理电路的输出电压的范围，减少了因为额定电压不同，需要不同的电源管理电路现象的发生，为电子设备的通用化做好了准备。

其中，防反接电路用于为电源输入端提供防反接保护、浪涌保护、功率放大等功能。

过压保护电路可以为被当线路电压超过预定的最大值时，使电源断开或使电源管理电路的输出电压降低的一种保护电路。本实施例中，过压保护电路用于降低输出电压。当然，在实际应用中，当线路电压远远超过待供电器件的额定电压，比如，当线路电压为待供电器件的额定电压的100倍以上时，可以通过过压保护电路控制开关电路，切断线路电压。

欠压保护电路可以为当线路电压过低影响仪器工作时，输出3.3v电压或者切断电源的电路，当欠压保护电路输出3.3v电压时，欠压保护电路可以用于给检测电路供电。

开关电路可以控制电源管理电路的开关。

控制芯片可以用于根据检测电路的输出，控制电源管理电路的开关，而且控制芯片可以根据待供电器件的额定电压控制电源管理电路的输出电压，以适应对不同额定电压的待供电器件的供电。

本发明实施例中，电源管理电路包括：防反接电路、过压保护电路、欠压保护电路、开关电路、检测电路和控制芯片电路；防反接电路的输入端与电源输出端连接，防反接电路的输出端分别与过压保护电路的第一输入端、欠压保护电路的输入端和开关电路的第一输入端连接，防反接电路减小了电源管理电路由于反接，导致电压过大，进而导致电源管理电路损坏现象发生的可能性；过压保护电路的输出端与开关电路的第二输入端连接，过压保护电路减小了待供电器件，由于线路电压过高导致的待供电器件损坏现象发生的可能性；开关电路的输出端与待供电器件连接，开关电路的开关控制电源管理电路的开关，进而控制电源是否给待供电器件供电；欠压保护电路的输出端分别与检测电路的电压输入端、控制芯片的第一输入端连接，欠压保护电路减小了待供电器件，由于线路电压过低导致的待供电器件寿命减损现象发生的可能性；检测电路的信号输入端用于输入物理信号，检测电路的输出端与控制芯片的第二输入端连接，物理信号用于控制检测电路的开关，检测电路可以根据外部输入的物理信号控制检测电路的开关，从而通过控制芯片控制电源管理电路的开关；控制芯片的输出端与开关电路的第三输入端连接；控制芯片用于基于欠压保护电路的输出端的输出电压，根据检测电路的输出端的输出信号，控制开关电路的开关和开关电路的输出端的输出电压，进而控制电源管理电路的开关和电源管理电路对待供电器件的供电电压。控制芯片根据待供电器件的额定电压，控制电源管理电路中的各个电阻的阻值大小，进而控制过压保护电路和欠压保护电路的电压范围，进一步减少了因为额定电压不同，需要不同的电源管理电路现象的发生，为电子设备的通用化做好了准备。

如图2所示，可选地，电源管理电路还包括：常供电电路。

常供电电路的输入端与防反接电路的输出端连接，常供电电路的第一输出端与过压保护电路的第一输入端连接，常供电电路的第二输出端与欠压保护电路的输入端连接，常供电电路的第三输出端与开关电路的第一输入端连接。

常供电电路的电阻、二极管、电容和线性稳压器可以各自调节，以适应不同待供电器件需要不同的供电电压。另外，常供电电路还可以包括浪涌防护和功率吸收的作用，可以实现稳定的电压输入电源管理电路。

其中，常供电电路可以包括：第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第四二极管、第一电容、第二电容、线性稳压器、第十三电阻、第十四电阻、第三电容和第四电容，第九电阻和第十电阻串联，之后再与第十一电阻和第十二电阻串联的电路并联，第四二极管串联在第九电阻与第十电阻和第十一电阻和第十二电阻之间，第一电容的一端与第十电阻和第十二电阻的一端连接，第一电容的另一端与第二电容的一端连接，第二电容的另一端与线性稳压器的输入端口和使能端口连接，线性稳压器的输出端口和第十三电阻的一端连接，第十三电阻的另一端与线性稳压器的对话框端口连接，第十四电阻的一端与第十三电阻的一端连接，第十四电阻的另一端接地，第三电容和第四电容的一端分别连接在线性稳压器的输出端，第三电容和第四电容的另一端分别接地。

第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第四二极管可以组成浪涌防护和功率吸收电路。

浪涌防护电路为对瞬间出现超出稳定值的峰值，包括浪涌电压和浪涌电流，进行瞬时降低，以达到保护电路效果的电路。

功率吸收电路可以改进电子器件开通和关断时刻所承受的电压、电流波形。

串接在常供电电路中的第一电容和第二电容可以起到稳定输入电压的作用。

线性稳压器可以为降压稳压器，保护电路免受过高电压的损害。

第三电容和第四电容可以实现稳定输出3.3v电压的作用。

常供电电路使经过防反接电路的输出电压在输入过压保护电路、欠压保护电路和开关电路之前保持在较为稳定的范围内，进一步保证了电源管理电路对待供电器件的保护作用。

如图3所示，可选地，过压保护电路包括第一比较器、第一电阻和第二电阻；第一电阻的一端与常供电电路的第一输出端连接，第一电阻的另一端与第一比较器的正极输入端连接，第一比较器的负极输入端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端接地，第一比较器的输出端与开关电路的第二输入端连接。

由于多种原因可能导致线路电压产生过电压，如开关器件的关断、电源开关的合断等。由于电路中的寄生电感的存在，各种原因导致的电流突变就会产生电压尖峰，从而造成过电压，过压保护电路可以减少待供电器件因为电源输出电压过高导致的待供电器件损坏现象的发生，当过压保护电路检测到电源输出电压远大于待供电器件的额定电压时，断开电路或者将线路电压迅速降至小于或者等于待供电器件的额定电压的电压，减少了由于输出电压过高导致的待供电器件损坏现象的发生。其中，对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。

第一电阻和第二电阻分别串接在第一比较器的两个输入端可以消除偏执电流对过压保护电路的影响。

如图4所示，可选地，开关电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管和第一金属-氧化物-半导体场效应晶体mos管；第一三极管的基极与控制芯片的第二输出端连接，第一三极管的集电极与第二三极管的基极连接，第一三极管的发射极接地；第二三极管的集电极分别与过压保护电路的输出端、常供电电路的第三输出端和第三三极管的基极连接，第二三极管的发射极接地；第三三极管的集电极与第一mos管的栅极连接，第三三极管的发射极接地；第一mos管的漏极与防反接电路的输出端连接，第一mos管的源极与待供电器件连接。

当线路电压远大于待供电器件的额定电压时，过压保护电路开启，控制芯片输入开关电路的信号，为高电压和低电压时，开关电路始终可以控制电源管理电路处于关闭状态；当线路电压在待供电器件的额定电压范围内时，过压保护电路关闭，控制芯片输入开关电路为高电压信号时，开关电路控制电源管理电路处于开启状态，控制芯片输入开关电路为低电压时，开关电路控制电源管理电路处于闭合状态。

三极管是一种控制电流的半导体器件，可以把微弱信号放大成幅度值较大的电信号。

mos管输入阻抗高、噪声低、热稳定性好，而且制造工艺简单、辐射强，可以被用于放大电路或开关电路等。

其中，当控制芯片用于输出给开关电路的输出信号为高电压信号时，第一三极管打开，从而控制第二三极管关闭，进而控制第三二极管打开，所以开关电路打开；当控制芯片用于输出给开关电路的输出信号为低电压信号时，第一三极管关闭，从而控制第二三极管打开，进而控制第三二极管关闭，所以开关电路关闭。

开关电路控制外部电压的输入，开关电路打开，则外部电压可以输入待供电器件，开关电路关闭，则外部电压不可以输入待供电器件。

如图5所示，可选地，防反接电路包括第二mos管、第一二极管和第二二极管；第一二极管和第二二极管通过第一二极管的负极和第二二极管的负极连接，第一二极管的正极与第二mos管的漏极连接，第二二极管的正极与第二mos管的栅极接地，第二mos管的源极与电源输出端连接，第二mos管的漏极还分别与过压保护电路的第一输入端、欠压保护电路的输入端和开关电路的第一输入端连接。

由于可能出现电源管理电路在电源输出端接反的情况，从而可能导致电源管理电路损坏，进一步可能导致待供电器件损坏，所以可以在电源输出端连接防反接电路，当连接在电源输出端的电源管理电路接反时，在防反接电路的第一二极管和第二二极管的作用下，保证了输入待供电器件的电压为正向电压，减少了由于输入反向电压导致的待供电器件损坏现象的发生。

其中，二极管允许电流由单一方向通过(顺向偏压)，反向时阻断(逆向偏压)。

两个负极相互连接的二极管可以形成正反特性对称的双向稳压二极管，在电源管理电路在电源上反接时，可以将接反的电压转换为正向的接法。

如图6所示，可选地，欠压保护电路包括第二比较器、第三电阻和第四电阻；第三电阻的一端与常供电电路的第二输出端连接，第三电阻的另一端与比较器的正极连接；第四电阻的一端接地，第四电阻的另一端与比较器的负极连接；比较器的输出端分别与检测电路的电压输入端和控制芯片的第一输入端连接。

当电源管理电路的输出电压过低时，过低的电压可能会导致待供电器件不能平稳正常使用，长时间会减少待供电器件的使用寿命，所以可以在电压输入待供电器件前，进行欠压保护，当线路电压过低时，输出3.3v电压，而不会将过低的电压输入待供电器件，减少了由于线路电压造成的待供电器件的使用寿命减少的现象的发生。

其中，比较器和两个电阻分别连接，可以实现欠压保护的作用，另外，调整两个电阻的阻值，可以调整欠压保护的保护电压范围。当待供电器件的额定电压大于或者小于现有的电源管理电路中的欠压保护电路的保护电压，则调节电阻的阻值，使之适应待供电器件的额定电压。

需要说明的是，第三电阻和第四电阻的阻值可以通过待供电器件的额定电压确定。

如图7所示，可选地，检测电路包括第五电阻、第六电阻、第三二极管和第四三极管；第四三极管的基极通过第五电阻和第三二极管与检测电路的信号输入端连接，第四三极管的集电极分别与欠压保护电路的输出端和控制芯片的第二输入端连接，第四三极管的发射极接地。

由于电源管理电路的开关，需要外部物理信号的开启或者关闭来控制，所以可以通过设置检测电路，将物理信号转换为电信号，电信号进而通过控制芯片控制电源电路的开关。

其中，检测电路的输入物理信号可以为钥匙开关信号，当钥匙开关置于开启时，物理信号控制检测电路开启，进而通过控制芯片控制电源电路的开启；当钥匙开关置于关闭时，物理信号控制检测电路关闭，进而通过控制芯片控制电源电路的关闭。

可选地，第一mos管和第二mos管均为增强型p沟道的mos管。

增强型p沟道的mos管的工艺简单、价格便宜，而且阈值电压高，工作电压也较高，适合大型器械的供电。

其中，增强型p沟道的mos管栅极电压远低于源极电压，且栅源电压为反偏压。另外，增强型p沟道的mos管的电流可以从源极流向漏极。

可选地，第一比较器和第二比较器的正极输入端和输出端之间分别串接有第七电阻和第八电阻；第七电阻和第八电阻分别用于给第一比较器和第二比较器进行正反馈调节。

由于与第一比较器一起起到过压保护的第一电阻和第二电阻以及与第二比较器一起起到欠压保护的第三电阻和第四电阻的调节范围有限，不能很好地起到调节过压和欠压的范围，所以可以在第一比较器和第二比较器的正极输入端和输出端之间分别串接第七电阻和第八电阻，可以给第一比较器和第二比较器分别加正反馈，增强第一比较器和第二比较器的过压保护和欠压保护效果。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括前述的电源管理电路、电源和待供电器件；电源管理电路串接在电源输出端和供电器件之间。

电源可以干电池(直流电)与家用的110v-220v交流电源。

待供电器件可以包括各种额定电压的待供电器件。

综上所述，本发明实施例提供了一种电子设备，前述的电源管理电路、电源和待供电器件；电源管理电路串接在电源输出端和供电器件之间。其中，电源管理电路包括：防反接电路、过压保护电路、欠压保护电路、开关电路、检测电路和控制芯片电路；防反接电路的输入端与电源输出端连接，防反接电路的输出端分别与过压保护电路的第一输入端、欠压保护电路的输入端和开关电路的第一输入端连接，防反接电路减小了电源管理电路由于反接，导致电压过大，进而导致电源管理电路损坏现象发生的可能性；过压保护电路的输出端与开关电路的第二输入端连接，过压保护电路减小了待供电器件，由于线路电压过高导致的待供电器件损坏现象发生的可能性；开关电路的输出端与待供电器件连接，开关电路的开关控制电源管理电路的开关，进而控制电源是否给待供电器件供电；欠压保护电路的输出端分别与检测电路的电压输入端、控制芯片的第一输入端连接，欠压保护电路减小了待供电器件，由于线路电压过低导致的待供电器件寿命减损现象发生的可能性；检测电路的信号输入端用于输入物理信号，检测电路的输出端与控制芯片的第二输入端连接，物理信号用于控制检测电路的开关，检测电路可以根据外部输入的物理信号控制检测电路的开关，从而通过控制芯片控制电源管理电路的开关；控制芯片的输出端与开关电路的第三输入端连接；控制芯片用于基于欠压保护电路的输出端的输出电压，根据检测电路的输出端的输出信号，控制开关电路的开关和开关电路的输出端的输出电压，进而控制电源管理电路的开关和电源管理电路对待供电器件的供电电压。控制芯片根据待供电器件的额定电压，控制电源管理电路中的各个电阻的阻值大小，进而控制过压保护电路和欠压保护电路的电压范围，进一步减少了因为额定电压不同，需要不同的电源管理电路现象的发生。为电子设备的通用化做好了准备。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。