一种保护电路及供电装置的制作方法

本技术实施例涉及过压保护领域，特别是涉及一种保护电路及供电装置。

背景技术：

1、微控制器（microcontroller unit，mcu）作为电子设备的核心控制芯片，需要稳定可靠的供电以保证系统正常运行。在实际应用中，mcu的供电电路常面临输入电压波动、过压冲击、负载电流突变等问题，这些异常情况可能导致mcu损坏甚至整个系统失效。

2、目前，mcu供电电路中常见的过压保护方案主要采用瞬态电压抑制（transientvoltage suppression，tvs）二极管钳位电路，其工作原理是当输入电压超过tvs管的击穿电压时，tvs管导通并将过压钳位在安全范围内，从而保护后级电路。这种方案具有结构简单、成本低廉的优点，在一般应用场景中能够提供基本的过压保护功能。

3、然而，传统的tvs管钳位保护方案存在以下技术缺陷：首先，tvs管的击穿电压易受环境温度影响，温度变化会导致保护阈值漂移，影响保护精度。在高温或低温环境下，tvs管可能无法在准确的电压点动作，导致保护不及时或误动作。其次，当输入电压长时间处于过压状态时，tvs管需要持续导通并承受较大的功耗。如果过压时间过长或过压幅度过大，tvs管可能因过热而永久性损坏。一旦tvs管失效，后级的线性稳压器和mcu将直接暴露在过压威胁下，极易造成不可恢复的损坏，导致整个系统失效。

技术实现思路

1、本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种保护电路及供电装置，能够解决现有mcu保护电路存在的至少部分缺陷。

2、第一方面，本实用新型实施方式提供了一种保护电路，包括：线性稳压模块，与输入电源连接，用于将所述输入电源的输入电压转换为目标输出电压；过压保护模块，分别与所述线性稳压模块以及所述输入电源连接，用于传输所述目标输出电压，采集所述线性稳压模块的输出电流，以及在所述输入电压达到第一预设阈值、所述目标输出电压达到第二预设阈值或接收到过流保护信号时，输出所述过压保护信号； 过流保护模块，与所述过压保护模块连接，用于接收所述输出电流的采样信号，并在所述采样信号达到第一预设基准电压时，输出所述过流保护信号；导通控制模块，分别与所述过压保护模块以及主控芯片连接，用于响应于所述目标输出电压导通，传输所述目标输出电压至所述主控芯片；以及响应于过压保护信号关断。

3、可选地，所述过压保护模块包括电流采样单元、第一检测单元、第二检测单元以及信号输出单元；所述电流采样单元分别与所述线性稳压模块、所述过流保护模块以及所述导通控制模块连接，用于传输所述目标输出电压，采集所述输出电流，并将所述输出电流转换为所述采样信号；所述第一检测单元与所述输入电源连接，用于在所述输入电压达到所述第一预设阈值时，输出第一检测信号；所述第二检测单元与所述线性稳压模块连接，用于在所述目标输出电压达到所述第二预设阈值时，输出第二检测信号；所述信号输出单元分别与所述第一检测单元、所述第二检测单元、所述过流保护模块以及所述导通控制模块连接，用于在接收到所述第一检测信号、所述第二检测信号以及所述过流保护信号中至少一个信号时，输出所述过压保护信号。

4、可选地，所述电流采样单元包括第五电阻以及第二电容；所述第五电阻的第一端与所述第二电容的第一端、所述线性稳压模块的输出端以及所述过流保护模块的第一输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述第二电容的第二端、所述过流保护模块的第二输入端以及所述导通控制模块的输入端连接。

5、可选地，所述第一检测单元包括第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阴极与所述输入电源连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述信号输出单元的信号端连接；所述第二检测单元包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阴极与所述线性稳压模块的输出端连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述信号输出单元的信号端连接。

6、可选地，所述信号输出单元包括第一电容、第一电阻、第三电阻、第六电阻、第二开关管以及第四开关管；所述第一电阻的第一端与所述第二开关管的发射极以及所述导通控制模块的输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述第三电阻的第一端以及所述第二开关管的基极连接，所述第三电阻的第二端与所述第四开关管的集电极连接，所述第二开关管的集电极与所述导通控制模块的信号端连接；所述第四开关管的基极与所述第六电阻的第二端以及所述第一电容的第一端连接，所述第六电阻的第一端与所述第一检测单元的输出端、所述第二检测单元的输出端以及所述过流保护模块的输出端连接，所述第四开关管的发射极与所述第一电容的第二端接参考地。

7、可选地，所述过流保护模块包括运算放大单元以及比较单元；所述运算放大单元与所述过压保护模块连接，用于将所述采样信号放大为比较电压；所述比较单元与所述运算放大单元以及所述过压保护模块连接，用于在所述比较电压大于第二预设基准电压时，输出所述过流保护信号；所述第二预设基准电压与所述第一预设基准电压的比值为所述运算放大单元的电压放大倍数。

8、可选地，所述运算放大单元包括第三电容、第四电容、第八电容、第九电阻、第十电阻、第十二电阻、第十四电阻、第十六电阻以及运算放大器；所述第十二电阻的第一端与所述电流采样单元的第一端连接，所述第十二电阻的第二端与所述第十电阻的第二端、所述第四电容的第二端以及所述运算放大器的同相输入端连接，所述第四电容的第一端与所述第三电容的第二端以及所述第九电阻的第一端连接至第一供电电压，所述第九电阻的第二端与所述第十电阻的第一端连接，所述第三电容的第一端接参考地；所述第十四电阻的第一端与所述电流采样单元的第二端连接，所述第十四电阻的第二端与所述第十六电阻的第一端、所述第八电容的第一端以及所述运算放大器的反相输入端连接，所述运算放大器的输出端与所述第十六电阻的第二端、所述第八电容的第二端以及所述比较单元的输入端连接。

9、可选地，所述比较单元包括第五电容、第六电容、第七电容、第七电阻、第八电阻、第十一电阻、第十三电阻、第十五电阻、第一肖特基二极管、第二肖特基二极管以及比较器；所述第一肖特基二极管的阳极与所述运算放大单元的输出端以及所述第六电容的第一端连接，所述第一肖特基二极管的阴极与所述第十三电阻的第一端连接，所述第十三电阻的第二端与所述第七电容的第一端、所述第十五电阻的第一端以及所述比较器的反相输入端连接，所述第六电容的第二端、所述第七电容的第二端以及所述第十五电阻的第二端接参考地；所述第八电阻的第一端连接至第一供电电压，所述第八电阻的第二端与所述第七电阻的第一端、所述第十一电阻的第二端、所述第五电容的第二端以及所述比较器的同相输入端连接，所述第五电容的第一端以及所述第十一电阻的第一端接所述参考地；所述第七电阻的第二端与所述第二肖特基二极管的阳极连接，所述比较器的正极连接第二供电电压，所述比较器的负极连接所述参考地，所述比较器的输出端与所述第二肖特基二极管的阴极以及所述过压保护模块的信号端连接。

10、可选地，所述导通控制模块包括第二电阻、第四电阻、第二电解电容以及第三开关管；所述第二电阻的第一端与所述过压保护模块的电压输出端以及所述第三开关管的源极连接，所述第二电阻的第二端与所述过压保护模块的信号输出端、所述第三开关管的栅极以及所述第四电阻的第一端连接，所述第三开关管的漏极与所述第二电解电容的第一端以及所述主控芯片的输入端连接，所述第四电阻的第二端以及所述第二电解电容的第二端接参考地。

11、第二方面，本实用新型实施方式提供了一种供电装置，包括：如第一方面所述的保护电路。

12、本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例通过过压保护模块采集输出电流、检测输入电压和输出电压，在检测到输入过压、输出过压或过流异常时，控制导通控制模块主动关断供电通路，实现主动断路保护，克服了tvs管击穿电压随温度漂移的问题，避免保护器件因长时间过压而永久损坏，故障消除后可自动恢复，实现可重复保护，提高了mcu供电电路的安全性以及可靠性。