过压保护电路及电子设备的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及过压保护技术领域，尤其涉及一种过压保护电路及电子设备。

背景技术：

目前，在电子设备中，低压大电流充电是充电效率最高的方案。低压大电流充电方案具体是指直接由充电器通过mos管对电池进行灌电，在充电器电压受到电网波动，其输出电压也波动的情况下，直接进入电池的电压会超过电池的安全范围，有造成电池燃烧、甚至爆炸的风险，存在极大的安全风险。

现有的电子设备中，过压充电保护方式是通过在充电路径上串联一个过压保护器件来解决，这种方式针对高压充电，对充电效率不会有影响，然而，在低压充电中，如果串联一个过压保护器件，充电路径上的阻抗会增加，降低充电效率，并且，过压保护器件需要满足高过流能力，较难实现。

鉴于此，实有必要提供一种新型的过压保护电路及电子设备以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够有效避免过高的电压为电子设备充电、避免电子设备或电路元件的烧毁、提高了安全性能、且不增加充电模块的线路阻抗、在不影响充电效率的情况下，实现对低压充电线路进行过压保护的过压保护电路及电子设备。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种过压保护电路，包括充电模块、开关模块及过压保护模块；所述充电模块包括充电输入端及充电控制端；所述过压保护模块包括保护输入端及保护控制端；所述保护输入端连接所述充电输入端，所述保护控制端连接所述开关模块，所述开关模块连接所述充电控制端；所述保护输入端用于检测所述充电输入端的电压，所述保护控制端用于根据所述保护输入端检测的电压输出控制信号，所述控制信号用于控制所述开关模块的导通或关断，以实现所述充电模块的闭合或断开。

在一个优选实施方式中，所述充电模块包括第一mos管及第二mos管，所述第一mos管的d极引出所述充电输入端，所述第一mos管的s极连接所述第二mos管的s极，所述第二mos管的d极引出充电输出端，所述充电输出端用于连接待充电的电子设备的电池，所述第一mos管的g极连接所述第二mos管的g极且所述第一mos管的g极及所述第二mos管的g极引出所述充电控制端；所述过压保护模块包括ovp芯片，所述ovp芯片包括ovp输入引脚及检测控制引脚，所述ovp输入引脚引出所述保护输入端，所述检测控制引脚引出所述保护控制端；所述开关模块包括第三mos管，所述第三mos管的d极连接所述充电控制端，所述第三mos管的s极连接所述保护控制端，所述第三mos管的g极连接cpu模块，所述cpu模块用于控制所述第三mos管的g极的电压。

在一个优选实施方式中，所述ovp芯片还包括ovp输出引脚，所述ovp输出引脚连接pmi模块，所述pmi模块用于检测所述充电输入端的电压信息并将所述电压信息传递至所述cpu模块，所述cpu模块根据所述电压信息控制所述第三mos管的g极的电压。

在一个优选实施方式中，所述ovp芯片的ovp输出引脚还连接有稳压电容。

在一个优选实施方式中，所述第三mos管的s极还连接pmu模块，所述pmu模块用于为所述第三mos管的s极提供上拉电压。

在一个优选实施方式中，所述第三mos管的s极与pmu模块之间还连接有上拉电阻。

在一个优选实施方式中，所述ovp芯片的ovp输入引脚还连接有第一分压电阻及第二分压电阻。

在一个优选实施方式中，所述第一mos管的g极与s极之间还连接有并联的第一安全电阻及第一安全电容。

在一个优选实施方式中，所述第二mos管的g极与s极之间还连接有并联的第二安全电阻及第二安全电容。

本实用新型还提供一种电子设备，包括上述任意一项实施例所述的过压保护电路。

相比于现有技术，本实用新型提供的过压保护电路及电子设备，能够有效的避免过高的电压为电子设备充电，避免了电子设备或电路元件的烧毁，提高了安全性能；并且，过压保护模块连接充电输入端，过压保护模块通过开关模块来控制充电模块的闭合或断开，过压保护模块及开关模块不增加充电模块的线路阻抗，在不影响充电效率的情况下，实现了对低压充电线路进行过压保护，提高了充电线路的安全性能。

为使实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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他相关的附图。

图1为本实用新型提供的过压保护电路的原理框图；

图2为本实用新型提供的过压保护电路的电路图；

图3为图2中的充电模块及开关模块的电路图；

图4为图2中的过压保护模块的电路图。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中附图，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，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为本实用新型提供的过压保护电路100的原理框图。本实用新型提供的过压保护电路100包括充电模块10、开关模块20及过压保护模块30。

充电模块10包括充电输入端11及充电控制端12；过压保护模块30包括保护输入端31及保护控制端32；保护输入端31连接充电输入端11，保护控制端32连接开关模块20，开关模块20连接充电控制端12。保护输入端31用于检测充电输入端11的电压，保护控制端32用于根据保护输入端31检测的电压输出控制信号，所述控制信号用于控制开关模块20的导通或关断，以实现充电模块10的闭合或断开。

本实用新型提供的过压保护电路100，增加了开关模块20及过压保护模块30，且充电模块10包括充电控制端12，过压保护模块30的保护输入端31连接充电输入端11且保护输入端31检测充电输入端11的电压，保护控制端32根据保护输入端31检测的电压输出控制信号，而保护控制端32连接开关模块20，开关模块20连接充电控制端12，输出的控制信号控制开关模块20的导通或关断，以实现充电模块10的闭合或断开。具体的，过压保护模块30内预设充电额定电压，充电额定电压的大小可以根据实际的电子设备的电池参数及充电器的充电参数而设定及调整，当充电输入端11的输入电压小于或等于充电额定电压时，保护输入端31检测到充电输入端11的电压满足电子设备的充电需求，则保护控制端32输出导通的控制信号，控制开关模块20导通，从而实现充电模块10的闭合，即充电模块10正常工作，为电子设备供电；而当充电输入端11的输入电压大于充电额定电压时，保护输入端31检测到充电输入端11的电压不满足电子设备的充电需求，则保护控制端32输出关断的控制信号，控制开关模块20关断，从而实现充电模块10的断开，即充电模块10停止工作，不再为电子设备供电，避免了过高的电压为电子设备充电，降低了安全风险。

本实用新型提供的过压保护电路100，能够有效的避免过高的电压为电子设备充电，避免了电子设备或电路元件的烧毁，提高了安全性能；并且，过压保护模块30连接充电输入端11，过压保护模块30通过开关模块20来控制充电模块10的闭合或断开，过压保护模块30及开关模块20不增加充电模块10的线路阻抗，在不影响充电效率的情况下，实现了对低压充电线路进行过压保护，提高了充电线路的安全性能。

请一并参阅图2、图3及图4，充电模块10包括第一mos管q1及第二mos管q2，第一mos管q1的d极引出充电输入端11，第一mos管q1的s极连接第二mos管q2的s极，第二mos管q2的d极引出充电输出端13，充电输出端13用于连接待充电的电子设备的电池14，第一mos管q1的g极连接第二mos管q2的g极且第一mos管q1的g极及第二mos管q2的g极引出充电控制端12。

过压保护模块30包括ovp芯片u1，ovp芯片u1包括ovp输入引脚vbusin及检测控制引脚nacok，ovp输入引脚vbusin引出保护输入端31，检测控制引脚nacok引出所述保护控制端32。

开关模块20包括第三mos管q3，第三mos管q3的d极连接充电控制端12，第三mos管q3的s极连接保护控制端32，第三mos管q3的g极连接cpu(centralprocessingunit，中央处理器)模块21，cpu模块21用于控制第三mos管q3的g极的电压。

本实用新型提供的过压保护电路100，当充电输入端11的输入电压小于或等于充电额定电压时，ovp输入引脚vbusin检测到充电输入端11的电压满足电子设备的充电需求，则检测控制引脚nacok输出导通的控制信号，所述控制信号为低电平信号，即第三mos管q3的s极为低电平信号，此时，cpu模块21控制第三mos管q3的g极的电压为高电平信号，第三mos管q3导通，从而将第三mos管q3的d极的电位拉低，即第一mos管q1的g极及第二mos管q2的g极的电位被拉低，第一mos管q1及第二mos管q2均导通，进而实现了充电模块10的闭合，即充电模块10正常工作，为电子设备供电；而当充电输入端11的输入电压大于充电额定电压时，ovp输入引脚vbusin检测到充电输入端11的电压不满足电子设备的充电需求，则检测控制引脚nacok输出关断的控制信号，所述控制信号为高电平信号，即第三mos管q3的s极为高电平信号，此时，cpu模块21控制第三mos管q3的g极的电压为低电平信号，第三mos管q3关断，第一mos管q1及第二mos管q2的d极与s极处于相同的电位，第一mos管q1及第二mos管q2均关断，进而实现了充电模块10的断开，即充电模块10停止工作，不再为电子设备供电，避免了过高的电压为电子设备充电，降低了安全风险。具体的，第一mos管q1及第二mos管q2为p型mos管，第三mos管q3为n型mos管。

进一步地，ovp芯片u1还包括ovp输出引脚vbusout，ovp输出引脚vbusout连接pmi(powermanagementic，电源管理ic)模块33，pmi模块33用于检测充电输入端11的电压信息并将所述电压信息传递至cpu模块21，cpu模块21根据所述电压信息控制第三mos管q3的g极的电压。当充电输入端11的输入电压小于或等于充电额定电压时，cpu模块21控制第三mos管q3的g极的电压为高电平信号，进而实现了充电模块10的闭合；而当充电输入端11的输入电压大于充电额定电压时，cpu模块21控制第三mos管q3的g极的电压为低电平信号，进而实现了充电模块10的断开。

具体的，ovp芯片u1的ovp输出引脚vbusout还连接有稳压电容c1，优选地，稳压电容c1的大小为0.1μf，稳压电容c1用于稳定ovp输出引脚vbusout检测的电压。

进一步地，第三mos管q3的s极还连接pmu(powermanagementunit，电源管理单元)模块22，pmu模块22用于为第三mos管q3的s极提供上拉电压。具体的，所述上拉电压的大小为1.8v，第三mos管q3的s极与pmu模块22之间还连接有上拉电阻r1，优选地，上拉电阻r1的阻值为10k，上拉电阻r1的作用为：在ovp输入引脚vbusin没有输入及ovp输出引脚vbusout没有输出的情况下，保证第三mos管q3的s极为高电平，确保第三mos管q3处于关断状态，即第一mos管q1及第二mos管q2均关断，进而实现了充电模块10的断开。可以理解，本实用新型中的pmi模块33及pmu模块22均与cpu模块21能够进行信号传递，即通过有线或无线通信控制相应模块输出相应的控制信号。

具体的，ovp芯片u1的ovp输入引脚vbusin还连接有第一分压电阻r2及第二分压电阻r3，通过调整第一分压电阻r2及第二分压电阻r3的阻值，能够调节过压保护模块30的预设的充电额定电压的大小，本实施方式中，第一分压电阻r2的阻值为100k，第二分压电阻r3的阻值为12k。

本实用新型提供的过压保护电路100，第一mos管q1的g极与s极之间还连接有并联的第一安全电阻r4及第一安全电容c2，第一安全电阻r4及第一安全电容c2相互配合，能够进行电路的安全性处理，例如抑制开关噪声及过压吸收，具体的，第一安全电阻r4的阻值为10k，第一安全电容c2的大小为1000pf；第二mos管q2的g极与s极之间还连接有并联的第二安全电阻r5及第二安全电容c3，第二安全电阻r5及第二安全电容c3相互配合，能够进行电路的安全性处理，例如抑制开关噪声及过压吸收，具体的，第二安全电阻r5的阻值为100k，第二安全电容c3的大小为1000pf。

本实施方式中，第三mos管q3的d极与第一mos管q1及第二mos管q2的g极之间还连接有预留电阻r6，需要说明的是，在实际应用时，预留电阻r6可以取消。

本实用新型还提供一种电子设备，包括上述实施例中的过压保护电路100，电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑等智能终端。

本实用新型提供的过压保护电路100及电子设备，能够有效的避免过高的电压为电子设备充电，避免了电子设备或电路元件的烧毁，提高了安全性能；并且，过压保护模块30连接充电输入端11，过压保护模块30通过开关模块20来控制充电模块10的闭合或断开，过压保护模块30及开关模块20不增加充电模块10的线路阻抗，在不影响充电效率的情况下，实现了对低压充电线路进行过压保护，提高了充电线路的安全性能。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。