一种短路保护电路、供电装置和电子装置的制作方法

1.本技术涉及电路技术领域，具体涉及一种短路保护电路、供电装置和电子装置。


背景技术：

2.目前对供电电路的可靠性以及安全性要求越来越高，供电电路的短路故障容易导致供电电路输出的供电信号的幅值过大，从而造成器件损坏，而现有的短路恒流保护机制只能维持供电信号幅值稳定，无法断开供电电路与负载之间设置的防护件，无法对负载进行保护，而短路打嗝保护机制能够消除瞬时大幅值的供电信号，但容易对供电电路造成损坏，两种短路保护机制都无法对负载以及供电电路起到较好的短路保护效果。


技术实现要素：

3.本技术提供一种短路保护电路、供电装置和电子装置，能够对负载以及供电系统进行短路保护，提高电路可靠性。
4.为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：提供一种短路保护电路，短路保护电路的输入端用于连接供电系统的检测输出端，其中，供电系统包括供电电路以及连接于供电电路与负载之间的防护件，供电电路用于输出供电信号，以为负载供电；短路保护电路包括保护模组，保护模组通过输入端与供电系统连接，用于在供电系统发生短路故障时，输出负载保护信号至供电系统，以使得供电电路输出第一供电信号至防护件，进而使得防护件断开供电系统与负载之间的通路，对负载进行短路保护；在供电系统与负载之间的通路断开后，输出系统保护信号至供电系统，以使得供电电路输出第二供电信号，对供电系统进行短路保护，第一供电信号的幅值大于第二供电信号的幅值。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的另一技术方案是：提供一种供电装置，包括供电系统与短路保护电路，供电系统包括供电电路以及连接于供电电路与负载之间的防护件，供电电路用于输出供电信号，以为负载供电；短路保护电路的输入端与供电系统的检测输出端连接，用于在供电系统发生短路故障时，对供电系统以及负载进行短路保护，其中，短路保护电路为上述技术方案中的短路保护电路。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的又一技术方案是：提供一种电子装置，包括短路保护电路，其中，短路保护电路为上述技术方案中的短路保护电路。
7.通过上述方案，本技术的有益效果是：输入端连接供电系统的检测输出端，保护模组通过输入端与供电系统连接，能够在供电系统发生短路故障时，输出负载保护信号至供电系统，以使得供电电路输出第一供电信号至防护件，进而使得防护件断开供电系统与负载之间的通路，以对负载进行短路保护；在供电系统与负载之间的通路断开后，输出系统保护信号至供电系统，以使得供电电路输出第二供电信号，以对供电系统进行短路保护；能够通过保护模组对供电系统进行短路监测，在供电系统出现短路故障时，可先输出负载保护信号至供电系统，以使得供电系统输出幅值较大的第一供电信号至防护件，从而使得防护件断开供电系统与负载之间的通路，实现对负载的保护，然后再输出系统保护信号至供电
系统，以使得供电系统恒定输出幅值较小的第二供电信号，能够降低供电系统因短路产生的能量损耗，防止供电系统的器件受到损坏，兼顾对负载以及供电系统的短路保护，大大提高电路可靠性。
附图说明
8.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。其中：
9.图1是本技术提供的短路保护电路一实施例的结构示意图；
10.图2是本技术提供的短路保护电路另一实施例的结构示意图；
11.图3是本技术提供的短路保护电路与供电系统的电路连接示意图；
12.图4是本技术提供的短路保护电路的实验测试结果；
13.图5是本技术提供的供电装置一实施例的结构示意图；
14.图6是本技术提供的电子装置一实施例的结构示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例，对本技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本技术，但不对本技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本技术的部分实施例而非全部实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。
16.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
17.需要说明的是，本技术中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
18.请参阅图1，图1是本技术提供的短路保护电路一实施例的结构示意图，短路保护电路10的输入端用于连接供电系统11的检测输出端，可通过监测输出端对供电系统11输出信号的幅值进行监测，从而判断供电系统11是否出现短路故障。
19.具体地，供电系统11可包括供电电路111以及连接于供电电路111与负载12之间的防护件112，供电电路111用于输出供电信号，以为负载12供电；可以理解地，供电电路111可为供电技术领域中的常规电路结构，在此不作限定，防护件112可为保险丝或空气开关等器
件，其能够在供电信号的幅值大于自身的预设安全幅值时，自动断开供电系统11与负载12之间的通路，从而对负载12起到保护作用，以防止负载12受到大电流的冲击后受损，其中，防护件112的预设安全幅值可根据实际情况进行设置，在此不作限定。
20.短路保护电路10包括保护模组101，保护模组101可通过输入端与供电系统11连接，其用于在供电系统11发生短路故障时，输出负载保护信号至供电系统11，以使得供电电路111输出第一供电信号至防护件112，进而使得防护件112断开供电系统11与负载12之间的通路，以对负载12进行短路保护；保护模组101还可在供电系统11与负载12之间的通路断开后，输出系统保护信号至供电系统11，以使得供电电路111输出第二供电信号，以对供电系统11进行短路保护。
21.具体地，供电信号可包括第一供电信号与第二供电信号，第一供电信号的幅值大于第二供电信号的幅值，第一供电信号的幅值可大于或等于防护件112的预设安全幅值，以利用幅值较大的第一供电信号触发防护件112断开供电系统11与负载12之间的通路，以对负载12进行短路保护，然后利用幅值较小的第二供电信号降低供电系统11的能量损耗，以对供电系统11进行保护，防止能量过大损坏电源以及供电系统11中的器件。
22.在一实施方式中，保护模组101可通过在预设时间段内输出负载保护信号/系统保护信号至供电系统11，能够使得供电电路111在预设时间段内恒定输出第一供电信号/第二供电信号。
23.具体地，在保护模组101监测到供电系统11发生短路故障时，可先在第一预设时间段内反馈负载保护信号至供电系统11，使得供电电路111基于负载保护信号在第一预设时间段内恒定输出幅值较大的第一供电信号；然后在供电系统11与负载12之间的通路断开后，再在第二预设时间段内输出系统保护信号至供电系统11，以使得供电电路111在第二预设时间段内恒定输出第二供电信号，以对供电系统11进行短路保护；可以理解地，第一预设时间段与第二预设时间段的时间长短可根据实际情况进行设置，在一具体的实施方式中，第一预设时间段或第二预设时间段还可为某一瞬时时间，在此不作限定。
24.本实施例中的短路保护电路包括保护模组，能够通过保护模组对供电系统进行短路监测，在供电系统出现短路故障时，保护模组先输出负载保护信号至供电系统，以使得供电电路输出幅值较大的第一供电信号至防护件，从而使得防护件断开供电系统与负载之间的通路，实现对负载的保护，然后保护模组再输出系统保护信号至供电系统，以使得供电电路恒定输出幅值较小的第二供电信号，能够降低供电系统因短路产生的能量损耗，防止供电系统的器件受到损坏，兼顾对负载以及供电系统的短路保护，大大提高电路可靠性。
25.请参阅图2，图2是本技术提供的短路保护电路另一实施例的结构示意图，短路保护电路20的输入端用于连接供电系统22的检测输出端；供电系统22可包括供电电路23以及连接于供电电路23与负载27之间的防护件24，供电电路23用于输出供电信号，以为负载27供电，供电信号可包括第一供电信号与第二供电信号；具体地，在一实施方式中，供电电路23可包括供电控制芯片25与驱动电路26，供电控制芯片25用于输出脉冲调制信号(pulse width modulation，pwm)；驱动电路26与电源28、供电控制芯片25、防护件24以及保护模组21连接，其用于基于脉冲调制信号对电源28输出的电源28信号进行处理，输出供电信号。
26.具体地，供电控制芯片25可与保护模组21连接，其用于接收负载保护信号或系统保护信号，并基于负载保护信号或系统保护信号调整脉冲调制信号的占空比，以使得驱动
电路26基于脉冲调制信号的占空比调整供电信号的幅值，以输出幅值恒定的第一供电信号或第二供电信号；其中，基于脉冲调制信号的占空比调整供电信号的幅值的方式可为本技术领域中的常规方式，在此不再赘述。
27.保护模组21可通过输入端与供电系统22连接，其用于在供电系统22发生短路故障时，输出负载保护信号至供电系统22，以使得供电系统22中的供电电路23输出第一供电信号至防护件24，进而使得防护件24断开供电系统22与负载27之间的通路，以对负载27进行短路保护；在供电系统22与负载27之间的通路断开后，保护模组21还可输出系统保护信号至供电系统22，以使得供电系统22中的供电电路23输出第二供电信号，以对供电系统22进行短路保护，第一供电信号的幅值大于第二供电信号的幅值。具体地，保护模组21可包括电流控制环路，电流控制环路可为电路技术领域中的电流控制环路，在此不对电流控制环路的电路结构进行限定。
28.在一实施方式中，保护模组21可包括一个电流控制环路，即电流控制环路的数量可为一个，电流控制环路可通过输入端与供电系统22连接，其用于在供电系统22发生短路故障时，输出负载保护信号至供电系统22，在供电系统22与负载27之间的通路断开后，输出系统保护信号至供电系统22；具体地，可利用软件控制的方式控制电流控制环路先输出负载保护信号，然后再输出系统保护信号；可以理解地，在其他实施方式中，电流控制环路输出的保护信号的数量可为两个或两个以上，具体数量可根据实际情况进行设置，以使得供电系统22能够输出幅值阶梯式递减的供电信号，在此不作限定。
29.在另一实施方式中，保护模组21还可包括两个或两个以上的电流控制环路；具体地，保护模组21可包括互相并联的负载电流控制环路以及系统电流控制环路，负载电流控制环路用于在供电系统22发生短路故障时，输出负载保护信号至供电系统22；系统电流控制环路用于在供电系统22与负载27之间的通路断开后，输出系统保护信号至供电系统22；其中，负载电流控制环路可用于监测供电系统22中供电电路23输出的供电信号，并在供电信号的幅值大于第一预设幅值时，确定供电系统22发生短路故障，以输出负载保护信号至供电系统22，第一预设幅值的具体数值大小可根据实际情况进行设置，在此不作限定。
30.进一步地，系统电流控制环路可包括多个电流控制环路，多个电流控制环路相互并联，系统保护信号可包括多个子系统保护信号，多个电流控制环路用于输出多个子系统保护信号，以利用多个子系统保护信号控制供电系统22中供电电路23输出的第二供电信号的幅值递减；在一具体的实施方式中，并联的多个系统电流控制环路可分别依次输出子系统保护信号至供电系统22，多个子系统保护信号控制供电系统22中供电电路23输出的第二供电信号的幅值递减，从而逐步降低供电系统22的能量损耗，有效阻止电源28因能量过大而烧毁供电系统22的情况发生。
31.可以理解地，第一供电信号的幅值可等于防护件24的预设安全幅值，从而能够在保护模组21监测到供电系统22发生短路故障时，使得供电系统22能够基于负载保护信号在恒定输出第一供电信号，达到防护件24的预设安全幅值，以使得防护件24断开供电系统22与负载27之间的通路。
32.在一具体的实施方式中，保护模组21可先在第一预设时间段内反馈负载保护信号至供电系统22，然后在供电系统22与负载27之间的通路断开后，再在第二预设时间段内输出系统保护信号至供电系统22，以使得供电系统22中的供电电路23在第二预设时间段内恒
定输出第二供电信号，以对供电系统22进行短路保护；可以理解地，第一预设时间段与第二预设时间段的时间长短可根据实际情况进行设置。
33.具体地，第一预设时间段可为某一瞬时时间，即保护模组21可在瞬时输出负载保护信号至供电系统22，从而使得供电系统22中的供电电路23瞬时输出幅值较大的第一供电信号来断开供电系统22与负载27之间的通路，然后保护模组21便立即输出系统保护信号至供电系统22，以使得供电系统22中的供电电路23输出幅值较小的第二供电信号，这样能够保证供电系统22与负载27之间的通路断开的同时，降低第一供电信号的输出时间，从而进一步大大降低供电系统22的能量损耗，提升短路保护的效果；可以理解地，在其他实施方式中，第二预设时间段也可为某一瞬时时间，在此不作限定。
34.第一供电信号的幅值与第二供电信号的幅值可由负载保护信号与系统保护信号决定，电流控制环路可根据自身的电流预设值输出不同的负载保护信号/系统保护信号，以控制供电系统22中的供电电路23输出不同幅值的供电信号，电流预设值可由用户根据实际情况进行选择，在此不作限定；例如：负载电流控制环路的电流预设值设置为35a，系统电流控制环路的电流预设值设置为8a，则在供电系统22的短路故障发生时，能够利用负载保护信号控制供电系统22中的供电电路23输出幅值为35a的第一供电信号，利用系统保护信号控制供电系统22中的供电电路23输出8a的第二供电信号，以此类推，在系统电流控制环路的数量为多个时，每个系统电流控制环路的电流预设值可逐步降低，从而使得供电信号的幅值逐步降低。
35.在一实施方式中，保护模组21还可包括光耦隔离电路(图中未示出)，光耦隔离电路的输出端与供电系统22连接，光耦隔离电路的输入端与负载电流控制环路以及系统电流控制环路连接，其用于接收负载保护信号或系统保护信号，并将负载保护信号或系统保护信号输出至供电系统22；具体地，如图3所示，图3为短路保护电路20与供电系统22的电路连接示意图，其中，图3以保护模组21包括一个电流控制环路为例，保护模组21可将反馈的负载保护信号或系统保护信号通过光耦隔离电路u1输出至供电控制芯片25的comp管脚，以对供电信号的幅值进行控制，同时利用光耦隔离电路u1实现隔离、抗干扰的作用。
36.在一具体的实施方式中，驱动电路26可包括开关管，开关管与电源28以及供电控制芯片25连接，其用于基于脉冲调制信号对电源28输出的电源28信号进行斩波处理，得到供电信号；具体地，如图3所示，开关管可为场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)，驱动电路26还可包括第一绕组l1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5以及三极管q1，第一电阻r1的一端与供电控制芯片25的output管脚以及第二电阻r2的一端连接，第二电阻r2的另一端与第三电阻r3的一端以及三极管q的基极连接，三极管q的发射极与第三电阻r3的另一端以及第五电阻r5的另一端连接，三极管q1的集电极与第四电阻r4的一端连接，第四电阻r4的另一端与第五电阻r5的一端、第一电阻r1的另一端以及mos管m的栅极连接，mos管m的漏极与第一绕组l1的一端连接，第一绕组l1的另一端与电源28连接。
37.可以理解地，图3仅以驱动电路26的一种电路结构进行举例说明，在其他实施方式中，驱动电路26还可为电路技术领域中其他结构，在此不作限定。
38.在一具体的实施方式中，供电系统22还可包括整流电路(图中未示出)，整流电路与供电控制芯片25连接，其用于对供电控制芯片25的芯片供电信号进行整流处理，得到直
流供电信号输出至供电控制芯片25，以为供电控制芯片25供电；具体地，如图3所示，整流电路可包括第一电容c1、第二电容c2、二极管d以及第二绕组l2，第一电容c1的一端与供电控制芯片25的vcc管脚、第二电容c2的一端以及二极管d的一端连接，第一电容c1的另一端接地，二极管d的另一端与第二绕组l2的一端连接，第二绕组l2的另一端与第二电容c2的另一端连接并接地。
39.可以理解地，图3仅以整流电路的一种电路结构进行举例说明，在其他实施方式中，整流电路还可为电路技术领域中其他整流结构，在此不作限定。
40.在一具体的实施方式中，保护模组21还可包括采样电路(图中未示出)，采样电路用于获取供电系统22的供电信号，并对供电信号进行处理，得到电压信号，将电压信号反馈至供电系统22，以使得供电系统22在电压信号的幅值大于第二预设幅值时，停止向负载27供电，在电压信号的幅值降低至第三预设幅值之后，恢复对负载27供电；具体地，采样电路与供电控制芯片25以及驱动电路26连接，其用于对供电信号进行处理，得到电压信号，并将电压信号反馈至供电控制芯片25，以使得供电控制芯片25在电压信号的幅值大于第二预设幅值时，输出低电平的脉冲调制信号，以使得驱动电路26停止输出供电信号，在电压信号的幅值降低至第三预设幅值之后，继续输出高电平的脉冲调制信号，以实现短路打嗝功能；其中，第二预设幅值可小于第一预设幅值，即在短路故障发生且供电信号的幅值较小时，利用打嗝保护功能来实现短路保护，第二预设幅值的具体数值可根据实际情况进行设置，在此不作限定。
41.可以理解地，第三预设幅值可为0a，即在短路故障发生时，停止输出供电信号，以瞬间消除幅值较大的供电信号，然后再继续输出供电信号，恢复正常工作状态，以起到短路保护作用；可以理解地，本实施例中采用的是高电平导通的mos管m，则此时可输出低电平的脉冲调制信号停止输出供电信号，在其他实施方式中，若采用低电平导通的器件，此时可输出高电平的脉冲调制信号停止输出供电信号，在此不作限定。
42.具体地，如图3所示，采样电路可包括第六电阻r6、第七电阻r7以及第三电容c3，第六电阻r6的一端与第三电容c3的一端以及供电控制芯片25的isense管脚连接，第六电阻r6的另一端与第七电阻r7的一端以及mos管m的源极连接，第七电阻r7的另一端与第三电容c3的另一端以及防护件24连接，第七电阻r7用于输出供电信号至防护件24，且对供电信号进行处理，得到电压信号，并通过第六电阻r6反馈至供电控制芯片25的isense管脚，以使得供电控制芯片25在电压信号的幅值大于第二预设幅值时，输出低电平的脉冲调制信号，进而使得mos管m截止，停止输出供电信号。
43.如图4所示，图4为本实施例中的短路保护电路20的实验测试结果，其中，横轴表示时间，纵轴表示供电信号的幅值，负载电流控制环路可在监测到供电信号的幅值大于35a时(如图4中的示意点a)，确定供电系统22出现短路故障，从而瞬时输出负载保护信号至供电系统22，以使得供电系统22瞬时输出幅值为35a的第一供电信号(如图4中的波形1)，从而使得防护件24断开供电系统22与负载27之间的通路，紧接着便可在第二预设时间段内输出系统保护信号至供电系统22，以使得供电系统22在第二预设时间段内维持幅值为8a的第二供电信号输出(如图4中的波形2)，再在第三预设时间段内输出第三保护信号至供电系统22，以使得供电系统22在第三预设时间段内维持幅值为6.6a的第三供电信号输出(如图4中的波形3)，在第四预设时间段内输出第四保护信号至供电系统22，以使得供电系统22在第四
预设时间段内维持幅值为0a的第三供电信号输出(如图4中的波形4)，以停止输出供电信号。
44.可知，在供电系统22出现短路故障时，本实施例中的短路保电路能够瞬时输出幅值较大的供电信号断开供电系统22与负载27之间的通路，并且能够控制供电信号的幅值逐步降低，实现能量阶梯化降低。
45.本实施例能够在监测到短路故障时，利用一个或多个电流控制环路先后输出对应的保护信号至供电系统，从而在短路故障开始的瞬间，使得供电系统输出幅值较大的第一供电信号至防护件，以使得防护件断开供电系统与负载之间的通路，从而实现对负载的保护，然后再使得供电系统输出幅值阶梯式递减的供电信号，从而逐步降低供电系统的能量损耗，有效阻止电源因能量过大而烧毁供电系统的情况发生，大大提高电路可靠性。
46.请参阅图5，图5是本技术提供的供电装置一实施例的结构示意图，供电装置50包括供电系统51与短路保护电路52，供电系统51包括供电电路53以及连接于供电电路53与负载55之间的防护件54，供电电路53用于输出供电信号，以为负载55供电；短路保护电路52的输入端与供电系统51的检测输出端连接，用于在供电系统51发生短路故障时，对供电系统51以及负载55进行短路保护，其中，短路保护电路52为上述实施例中的短路保护电路。
47.在一具体的实施方式中，供电电路53可包括供电控制芯片(图中未示出)与驱动电路(图中未示出)，供电控制芯片用于输出脉冲调制信号；驱动电路与电源、供电控制芯片、防护件54以及短路保护电路52连接，其用于基于脉冲调制信号对电源输出的电源信号进行处理，输出供电信号；其中，驱动电路可为上述实施例中举例的电路结构，还可为电路技术领域中的其他结构，在此不作限定。
48.具体地，供电控制芯片与短路保护电路52连接，其用于接收负载55保护信号或系统保护信号，并基于负载55保护信号或系统保护信号调整脉冲调制信号的占空比，以使得驱动电路基于脉冲调制信号的占空比调整供电信号的幅值，以输出幅值恒定的第一供电信号或第二供电信号。
49.在一具体的实施方式中，短路保护电路52还可包括采样电路(图中未示出)，其中，该采样电路即为上述实施例中保护模组21中包括的采样电路，采样电路与供电控制芯片以及驱动电路连接，其用于对供电信号进行处理，得到电压信号，并将电压信号反馈至供电控制芯片，以使得供电控制芯片在电压信号的幅值大于第二预设幅值时，输出低电平的脉冲调制信号，以使得驱动电路停止输出供电信号，在电压信号的幅值降低至第三预设幅值之后，继续输出高电平的脉冲调制信号。
50.本实施例中的供电装置能够在短路故障发生时，有效实现对负载和供电系统的保护，并且能够逐步降低供电系统的能量损耗，有效阻止电源因能量过大而烧毁供电系统的情况发生，大大提高装置可靠性。
51.请参阅图6，图6是本技术提供的电子装置一实施例的结构示意图，电子装置60包括短路保护电路61，其中，短路保护电路61为上述实施例中的短路保护电路。
52.以上仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术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，均同理包括在本技术的专利保护范围内。