一种电源保护电路及电源保护装置的制作方法

本发明涉及设备电源管理技术领域，特别是涉及一种电源保护电路及电源保护装置。

背景技术：

在云计算时代，海量数据存储传输需要大容量的存储载体平台，通常这种大容量的存储载体，在存储服务系统运行工作过程中，系统电源会随系统存储单元的工作状态变化进行调整，以保证系统电源本身的稳定与安全。而在线路过温时，设备的电源保护模块触发过温保护动作(otp)使设备停止供电，从而避免造成设备及人员损害。

然而在电源保护模块的实际工作过程中，常常会发生在线路温度未达到过温保护限值时即触发过温保护，而一旦触发了过温保护，系统将宕机停运，甚至会影响后端设备。

如何防止设备的电源保护模块在线路温度未达到限值时进行错误的过温保护动作，避免不必要的系统宕机，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电源保护电路及电源保护装置，相比于现有技术中的电源保护模块降低了在线路温度未达到限值时进行错误的过温保护动作，避免了不必要的系统宕机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电源保护电路，包括：

输入端与电源管理芯片pmic的电源输出端连接、输出端与所述电源管理芯片pmic的过温保护侦测信号输入端连接的侦测电路；

用于计算参考电压值减去所述侦测电路检测到的模拟ot电压值的差值，并在所述差值大于预设值时向系统控制器发送过温保护信号的所述电源管理芯片pmic；

与所述电源管理芯片pmic的电源输出端的保护线路输出电容并联的第一储能电容。

可选的，所述第一储能电容的具体为电容值在220uf至470uf之间的储能电容。

可选的，还包括与所述保护线路输出电容并联的snubber电路。

可选的，所述snubber电路具体包括阻值在2.2ω-10ω之间的第一电阻和电容值为1000pf的电容；

其中，所述第一电阻的第一端与所述电源输出端连接，所述电容的第一端与所述第一电阻的第二端连接、所述电容的第二端接地。

可选的，所述第一储能电容和所述snubber电路均设置于所述电源管理芯片pmic和所述保护线路输出电容之间。

可选的，还包括设置于所述电源管理芯片pmic的电源输出端的隔离电路，以及与所述侦测电路连接的通过所述电源管理芯片pmic的输出信号判断系统处于预设工作状态时控制所述隔离电路隔断所述侦测电路接收所述模拟ot电压值的控制器。

可选的，所述隔离电路具体包括栅极与所述控制器的控制端连接、漏极与所述电源管理芯片pmic的电源输出端连接、源极与所述侦测电路电压检测使能端连接的mos管；

其中，所述控制器具体与所述电源管理芯片pmic的电源管理总线pmbus连接，用于根据所述电源管理总线pmbus的输出信号判断所述系统的工作状态，并在所述系统工作于稳态时控制所述mos管导通，在所述系统达到所述预设工作状态控制所述mos管截止。

可选的，所述隔离电路还包括第二电阻、第三电阻和第二储能电容；

其中，所述第二电阻连接于所述电源管理芯片pmic的电源输出端与所述mos管的漏极之间；

所述第三电阻连接于所述控制器的控制端与所述mos管的栅极之间；

所述第二储能电容的第一端与所述电源管理芯片pmic的电源输出端连接，所述第二储能电容的第二端接地。

可选的，所述第二电阻的阻值具体为10ω，所述第三电阻的阻值具体为100ω。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种电源保护装置，包括上述任意一项所述的电源保护电路，还包括用于承载所述电源保护电路的pcb板；

其中，电源管理芯片pmic的电源输入侧的接地端与所述电源管理芯片pmic的电源输出侧的接地端设置于同一层pcb板。

本发明所提供的电源保护电路，除了输入端与电源管理芯片pmic的电源输出端连接、输出端与电源管理芯片pmic的过温保护侦测信号输入端连接的侦测电路，以及用于计算参考电压值减去侦测电路检测到的模拟ot电压值的差值，并在该差值大于预设值时向系统控制器发送过温保护信号的电源管理芯片pmic外，还包括与电源管理芯片pmic的电源输出端的保护线路输出电容并联的第一储能电容。现有技术中在电源管理芯片pmic的电源输出端仅连接了一些电容值较小的用于提供系统正常工作时的电能、稳定电压波纹、滤除路径电源杂讯噪声的电容，然而当电源输出端切换为较大的负载时，系统会瞬时从保护电路后端输出电容抽载内部电荷，而这些电容所能提供的输出供电不足，造成侦测电路检测到的报错电压发生突变，使得根据报错电压判断线路温度的电源管理芯片pmic误触发过温保护动作，导致系统宕机。而通过在电源管理芯片pmic的电源输出端增加与保护线路输出电容并联的第一储能电容，用于在后端负载发生剧烈变化时为重负载提供更多的电能，从而使侦测电路检测到的报错电压稳定在正常工作范围内，防止侦测异常，有效降低了在线路温度未达到限值时进行错误的过温保护动作，避免了不必要的系统宕机。本发明还提供一种电路保护装置，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为现有技术中的电源保护模块的架构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种电源保护模块的架构示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种电源保护电路的电路图；

图4为本发明实施例二提供的一种电源保护电路的电路图；

图5为本发明实施例三提供的一种电源保护电路的电路图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电源保护电路及电源保护装置，相比于现有技术中的电源保护模块降低了在线路温度未达到限值时进行错误的过温保护动作，避免了不必要的系统宕机。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为现有技术中的电源保护模块的架构示意图；图2为本发明实施例一提供的一种电源保护模块的架构示意图；图3为本发明实施例一提供的一种电源保护电路的电路图。

如图1所示，现有技术中的电源保护模块包括电源管理芯片pmic，在电源管理芯片pmic的输入端包括储能模块和滤波模块，在电源管理芯片pmic的输出端设置有滤波模块和小容量储能模块(电容值较小的电容)，而后连接负载，系统控制器通过使能控制端和信息交互模块分别与电源管理芯片pmic和负载连接。在电源管理芯片pmic的输出端还设有侦测电路，用于检测电源管理芯片pmic的电源输出端的模拟ot电压。

电源管理芯片pmic具有模拟otp和数字otp，电源管理芯片pmic接收侦测电路检测得到的电源输出端(即负载端)的模拟ot电压值，数字ot信号则通过对模拟ot信号的采样获得。模拟otp比数字otp快，当模拟ot电压值高于参考电压值时，会触发过温保护动作，在电源输出端切换为较大负载时，由于电源输出端的小容量储能模块无法提供较大的储能容量，模拟ot信号将出现较大波动，即使在线路温度低于过温保护限值时也会向系统控制器发送过温保护信号。

如图2所示，本发明实施例提供的电源保护模块在图1所示的现有技术的电源保护模块的基础上，在侦测电路的检测点与电源管理芯片pmic之间设置大容量储能模块，实现系统在切换至重载模式稳定提供负载电流，保证后端设备工作稳定。

如图3所示，在图2提供的架构的基础上，本发明实施例提供的电源保护电路包括：

输入端与电源管理芯片pmic的电源输出端连接、输出端与电源管理芯片pmic的过温保护侦测信号输入端连接的侦测电路；

用于计算参考电压值减去侦测电路检测到的模拟ot电压值的差值，并在差值大于预设值时向系统控制器发送过温保护信号的电源管理芯片pmic；

与电源管理芯片pmic的电源输出端的保护线路输出电容(c10～c13)并联的第一储能电容c20。

在具体实施中，电源管理芯片pmic可以采用mp5023芯片，如图1所示，侦测电路分别与mp5023芯片的iset、imon、addr三个管脚连接。mp5023芯片的dat、clk、alert三个管脚通过电源管理总线pmbus与系统控制器连接。另外mp5023芯片的输入端还与储能模块、滤波模块以及用于信息交互的模块连接，图1中未画出，具体连接可参考现有技术，在此不再赘述。

在mp5023芯片的vout端与地之间并联有多个保护线路输出电容(c10～c13)，均为小容量电容，用于提供系统正常工作时的电能、稳定电压波纹、滤除路径电源杂讯噪声。

在具体实施中，第一储能电容c20可以采用电容值在220uf至470uf之间的储能电容。在pcb板上进行走线布局时，一种较好的实施方式为将第一储能电容c20设置于电源管理芯片pmic和保护线路输出电容之间。另外，视pcb板的空间利用情况，第一储能电容c20可以包括多个(最好不超过3个)电容。

本发明实施例提供的电源保护电路，除了输入端与电源管理芯片pmic的电源输出端连接、输出端与电源管理芯片pmic的过温保护侦测信号输入端连接的侦测电路，以及用于计算参考电压值减去侦测电路检测到的模拟ot电压值的差值，并在该差值大于预设值时向系统控制器发送过温保护信号的电源管理芯片pmic外，还包括与电源管理芯片pmic的电源输出端的保护线路输出电容并联的第一储能电容。现有技术中在电源管理芯片pmic的电源输出端仅连接了一些电容值较小的用于提供系统正常工作时的电能、稳定电压波纹、滤除路径电源杂讯噪声的电容，然而当电源输出端切换为较大的负载时，系统会瞬时从保护电路后端输出电容抽载内部电荷，而这些电容所能提供的输出供电不足，造成侦测电路检测到的报错电压发生突变，使得根据报错电压判断线路温度的电源管理芯片pmic误触发过温保护动作，导致系统宕机。而通过在电源管理芯片pmic的电源输出端增加与保护线路输出电容并联的第一储能电容，用于在后端负载发生剧烈变化时为重负载提供更多的电能，从而使侦测电路检测到的报错电压稳定在正常工作范围内，防止侦测异常，有效降低了在线路温度未达到限值时进行错误的过温保护动作，避免了不必要的系统宕机。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种电源保护电路的电路图。如图2所示，在上述实施例的基础上，在另一实施例中，电源保护电路还包括与保护线路输出电容并联的snubber电路3。

snubber电路3即缓冲电路，用于滤除电压尖峰，抑制过冲的产生，使流经电压曲线更加平滑，进一步防止因尖峰电压误触发保护动作。

在具体实施中，snubber电路3具体可以包括阻值在2.2ω-10ω之间的第一电阻r1和电容值为1000pf的电容c30；

其中，第一电阻r1的第一端与电源输出端连接，电容c30的第一端与第一电阻r1的第二端连接、电容c30的第二端接地。

在pcb板上进行走线布局时，一种较好的实施方式为将snubber电路3设置于电源管理芯片pmic和保护线路输出电容之间。

本发明实施例提供的电源保护电路，在上述实施例的基础上，还包括与保护线路输出电容并联的snubber电路，起到了滤除电压尖峰，抑制过冲的产生，使流经电压曲线更加平滑的作用，从而进一步防止因尖峰电压误触发保护动作。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种电源保护电路的电路图。如图3所示，在上述实施例的基础上，在另一实施例中，电源保护电路还包括设置于电源管理芯片pmic的电源输出端的隔离电路4，以及与侦测电路连接的通过电源管理芯片pmic的输出信号判断系统处于预设工作状态时控制隔离电路4隔断侦测电路接收模拟ot电压值的控制器5。

由于会造成电源管理芯片pmic误触发过温保护动作的电压波动往往只是在系统切换高负载时的瞬时情况，因此可以在检测到电压出现异常波动时使侦测电路暂时停止接收模拟ot电压值，防止电源管理芯片pmic因电压尖峰误触发过温保护动作。控制器5的工作可以由系统控制器执行。

在具体实施中，隔离电路4具体可以包括栅极与控制器5的控制端连接、漏极与电源管理芯片pmic的电源输出端连接、源极与侦测电路的电压检测使能端vdet连接的mos管m1；

其中，控制器5具体与电源管理芯片pmic的电源管理总线pmbus连接(图3中未画出，具体连接方式可参考现有技术中系统控制器与电源管理总线pmbus的连接方式)，用于根据电源管理总线pmbus的输出信号判断系统的工作状态，并在系统工作于稳态时控制mos管m1导通，在系统达到预设工作状态控制mos管m1截止。

控制器5通过电源管理总线pmbus实时读取电源管理总线pmbus的状态信息，并根据当前工作状态变化，控制mos管m1导通或截止。当系统工作在稳态模式下时，控制器5输出的控制信号为高电平，mos管m1处于常开状态，电源管理芯片pmic的电压检测使能端vdet处于使能状态；当系统工作状态剧烈变化时，控制器5输出的控制信号为低电平，mos管m1处于截止状态，使侦测电路的电压检测使能端vdet处于非使能状态，防止因尖峰电压误触发保护动作，系统逻辑延时5ms后，判断系统工作模式是否处于稳态，若是则输出高电平控制信号使mos管m1导通，使侦测电路的电压检测使能端vdet处于使能状态。

mos管m1采用n沟道功率型mos管。

进一步地，隔离电路4还可以包括第二电阻r2、第三电阻r3和第二储能电容c40；

其中，第二电阻r2连接于电源管理芯片pmic的电源输出端与mos管m1的漏极之间；

第三电阻r3连接于控制器5的控制端与mos管m1的栅极之间；

第二储能电容c40的第一端与电源管理芯片pmic的电源输出端连接，第二储能电容c40的第二端接地。

可选的，第二电阻r2的阻值具体为10ω，第三电阻r3的阻值具体为100ω。

本发明实施例提供的电源保护电路，在上述实施例的基础上，还包括隔离电路和控制器，控制器通过电源管理芯片pmic的输出信号判断系统处于预设工作状态时控制隔离电路隔断侦测电路接收模拟ot电压值，进一步防止电源管理芯片pmic因电压尖峰误触发过温保护动作。

在上述实施例的基础上，电源保护电路可以同时包括本发明实施例二提供的snubber电路3和实施例三中提供的隔离电路4。

上文详述了电源保护电路对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开了与上述电源保护电路对应的电源保护装置。

实施例四

在上述实施例的基础上，在另一实施例中，本发明还提供一种可以包括上述任意一种电源保护电路，还包括用于承载所述电源保护电路的pcb板的电源保护装置；

其中，电源管理芯片pmic的电源输入侧的接地端与电源管理芯片pmic的电源输出侧的接地端设置于同一层pcb板。

如图3所示，侦测电路模拟ot电压与vcc有关，如果vcc不稳定，电源管理芯片pmic的逻辑将受到影响。在实际应用中，由于设备集成电路布局于多层pcb板中，电源管理芯片pmic的电源输入侧的接地端与电源输出侧的接地端往往通过第二电源接地端连接而不是直接连接，两个接地端之间距离较远，使得在接地路径中产生寄生电感，也会产生电压波动，造成电源管理芯片pmic误触发过温保护动作。

因此，通过将电源管理芯片pmic的电源输入侧的接地端与电源管理芯片pmic的电源输出侧的接地端焊接于同一层pcb板，保证线路设计及pcb布局的正确合理性，进一步避免了误触发过温保护动作造成的系统宕机，提高了产品可靠性。

由于电源保护装置部分的其他实施例与电源保护电路部分的实施例相互对应，因此电源保护装置部分的实施例请参见电源保护电路部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电源保护电路及电源保护装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上对本发明所提供的一种电源保护电路及电源保护装置进行了详细介绍。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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。