一種負載過流過壓保護電路的制作方法

本實用新型涉及電子設備技術領域，尤其涉及一種負載過流過壓保護電路。

背景技術：

顯示屏背光電路、電解電路等需要較高的電壓，通常需要將電池電壓或系統的5V電壓升壓到12V或更高，但是在負載設備接入的瞬間或短路時，電流過大，容易燒毀負載設備。現有技術中給負載設備提供防浪涌保護和過流保護，一般采用增加防浪涌保護芯片和過流保護芯片，但這會增加電路成本，且不利于設備小型化，增加研發難度。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于提出一種負載過流過壓保護電路，電路簡單、成本低，能夠對負載設備起到過流過壓保護作用。

為解決上述問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種負載過流過壓保護電路，包括升壓芯片、中央處理器MCU、負載設備、開關電路、電流采樣電路和電壓采樣電路，升壓芯片的使能信號EN由中央處理器MCU控制、連接中央處理器MCU的GPO1接口；升壓芯片的電壓信號SW的輸出端連接負載設備的正極，給負載設備供電；負載設備的負極連接開關電路并經過電流采樣電路接地，中央處理器MCU連接開關電路的控制信號的輸入端、電流采樣電路的信號輸出端和電壓采樣電路的信號輸出端，中央處理器MCU通過根據電流采樣電路和/或電壓采樣電路的采樣信號控制開關電路的導通與關斷來控制負載設備的導通和關斷。

其中，所述開關電路包括一NMOS管Q1和一電阻R3，負載設備的工作內阻為電阻R7，電阻R7的一端連接升壓芯片的電壓信號SW的輸出端，電阻R7的另一端連接NMOS管Q1的漏極，NMOS管Q1的柵極接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接中央處理器MCU的GPO2接口，NMOS管Q1的源極接電流采樣電路。

其中，所述電流采樣電路包括一采樣電阻R1，采樣電阻R1的一端連接NMOS管Q1的源極，采樣電阻R1的另一端接地。

其中，還包括一濾波電路，電流采樣電路的信號輸出端經過所述濾波電路連接到中央處理器MCU的模/數轉換輸入接口ADC_IN1，所述濾波電路包括一電阻R6和一電容C1，所述電阻R6的一端連接采樣電阻R1的一端，電阻R6的另一端連接電容C1的一端和中央處理器MCU的模/數轉換輸入接口ADC_IN1，電容C1的另一端接地。

其中，所述電壓采樣電路包括一電阻R4和一電阻R5，電阻R5的一端連接升壓芯片的電壓信號SW的輸出端，電阻R5的另一端連接中央處理器MCU的模/數轉換輸入接口ADC_IN2和電阻R4的一端，電阻R4的另一端接地。

其中，所述升壓芯片的電壓信號SW的輸出端經過穩壓二極管D1的正極連接電阻R7的一端和電阻R5的一端。

其中，還包括一電阻R2，電阻R2的一端連接NMOS管Q1的柵極，電阻R2的另一端接地。

其中，所述升壓芯片的型號為FP6291；中央處理器MCU的型號為STM32F103；NMOS管Q1的型號為AO3402。

其中，所述采樣電阻R1的取值范圍為0.2-1Ω。

其中，所述采樣電阻R1為0.49Ω，電阻R2為100KΩ，電阻R3為2KΩ，電阻R4為100KΩ，電阻R5為499KΩ，電阻R6為10KΩ，電容C1為100nF。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：本實用新型通過中央處理器MCU通過根據電流采樣電路和/或電壓采樣電路的采樣信號控制開關電路的導通與關斷來控制負載設備的導通和關斷，當電流采樣電路和/或電壓采樣電路的采樣信號當超過對應的預設范圍時，即負載設備過流或過壓時，中央處理器MCU控制開關電路關斷，使負載設備開路，從避免負載設備損壞，對負載設備起到保護作用，且電路簡單、成本低。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對本實用新型實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據本實用新型實施例的內容和這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型具體實施方式1提供的一種負載過流過壓保護電路的電路圖。

具體實施方式

為使本實用新型解決的技術問題、采用的技術方案和達到的技術效果更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施例的技術方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

下面結合附圖1對本實用新型實施例作進一步的詳細描述。圖圖1是本實用新型具體實施方式1提供的一種負載過流過壓保護電路的電路圖，如附圖1所示，在一些實施例中，該負載過流過壓保護電路包括升壓芯片11、中央處理器MCU 12、負載設備13、開關電路14、電流采樣電路15和電壓采樣電路17，升壓芯片11的使能信號EN由中央處理器MCU 12控制、連接中央處理器MCU12的GPO1接口；升壓芯片11的電壓信號SW的輸出端連接負載設備13的正極，給負載設備13供電；負載設備13的負極連接開關電路14并經過電流采樣電路15接地，中央處理器MCU 12連接開關電路14的控制信號的輸入端、電流采樣電路15的信號輸出端和電壓采樣電路17的信號輸出端，中央處理器MCU12通過根據電流采樣電路15和/或電壓采樣電路17的采樣信號控制開關電路14的導通與關斷來控制負載設備13的導通和關斷。

如附圖1所示，在一些優選的實施中，升壓芯片11的使能信號EN由中央處理器MCU 12控制，使能信號EN置高后，VCC_Boost有穩定輸出，即升壓芯片11的電壓信號SW的輸出端有穩定輸出并延時一定時間后，中央處理器MCU 12置高SWITCH_ON，負載設備13和采樣電路14連通，形成負載回路，負載設備13工作。確保VCC_Boost有穩定輸出才接上負載設備13，避免VCC_Boost的上升沿有波動導致負載設備13工作異常。

在一些優選的實施例中，開關電路14包括一NMOS管Q1和一電阻R3，負載設備13的工作內阻為電阻R7，電阻R7的一端連接升壓芯片11的電壓信號SW的輸出端，電阻R7的另一端連接NMOS管Q1的漏極，NMOS管Q1的柵極接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接中央處理器MCU的GPO2接口，NMOS管Q1的源極接電流采樣電路15。

在一些優選的實施例中，電流采樣電路15包括一采樣電阻R1，采樣電阻R1的一端連接NMOS管Q1的源極，采樣電阻R1的另一端接地。在一些優選的實施例中，還包括一濾波電路16，電流采樣電路15的信號輸出端經過所述濾波電路16連接到中央處理器MCU 12的模/數轉換輸入接口ADC_IN1，濾波電路16包括一電阻R6和一電容C1，電阻R6的一端連接采樣電阻R1的一端，電阻R6的另一端連接電容C1的一端和中央處理器MCU的模/數轉換輸入接口ADC_IN1，電容C1的另一端接地。濾波電路16對中央處理器MCU 12獲取的電流采樣電路16的輸出信號進行濾波，以獲得穩定的采樣結果，使判斷結果更準確。

負載設備13的工作內阻等效于R7，SWITCH_ON置高后電阻R7和電阻R1串聯，采樣電流，即V_G處電流為：VCC_Boost/(R7+R1)；電壓為R1*VCC_Boost/(R7+R1)，該電壓較小，通過電阻R6和電容C1組成的RC濾波電路進入到中央處理器MCU 12的模/數轉換輸入接口ADC_IN1，中央處理器MCU 12通過采樣的電壓值可映射出對應的負載設備工作電流表來判斷電流波動情況，R1固定不變，當負載設備的內阻R7減小時，電流增大，V_G電壓會增大，MCU通過V_G電壓的增大可判斷出負載設備電流的增加，若負載設備電流超過設定值，若需要進行過電流保護，把SWITCH_ON置低即可把負載開路，避免負載設備損壞。

在一些優選的實施例中，電壓采樣電路17包括一電阻R4和一電阻R5，電阻R5的一端連接升壓芯片11的電壓信號SW的輸出端，電阻R5的另一端連接中央處理器MCU的模/數轉換輸入接口ADC_IN2和電阻R4的一端，電阻R4的另一端接地。如附圖1所示，Boost_FB信號由R4、R5分壓所得，中央處理器MCU 12通過此信號的電平來判斷VCC_Boost是否偏低于或高于設定值，若低于或高于設定值，則不會置高SWITCH_ON，讓負載設備無導通回路，避免電壓過低時，負載抽電流，燒毀設備；避免電壓過高，超過設備承受電壓、設備受損。

在一些優選的實施例中，升壓芯片11的電壓信號SW的輸出端經過穩壓二極管D1的正極連接電阻R7的一端和電阻R5的一端，穩壓二極管D1使升壓芯片11輸出的電壓更穩定地施加到負載設備13上。

在一些優選的實施例中，還包括一電阻R2，電阻R2的一端連接NMOS管Q1的柵極，電阻R2的另一端接地，電阻R2能保證開關電路14中NMOS管Q1的初始狀態不導通，避免因為誤操作使開關電路14導通而使負載設備13受到損壞。

在一些優選的實施例中，所述升壓芯片11的型號為FP6291；中央處理器MCU 12的型號為STM32F103；NMOS管Q1的型號為AO3402。在一些優選的實施例中，采樣電阻R1的取值范圍為0.2-1Ω。可根據負載設備的工作電流選取合適的R1值，可使負載設備電流波動在一定范圍內也能正常工作。作為一個優選的實施例，所述采樣電阻R1為0.49Ω，電阻R2為100KΩ，電阻R3為2KΩ，電阻R4為100KΩ，電阻R5為499KΩ，電阻R6為10KΩ，電容C1為100nF。這里只給出了一個優選的實施例，對于各元器件參數這里不做限定。

本實用新型通過中央處理器MCU通過根據電流采樣電路和/或電壓采樣電路的采樣信號控制開關電路的導通與關斷來控制負載設備的導通和關斷，當電流采樣電路和/或電壓采樣電路的采樣信號當超過對應的預設范圍時，即負載設備過流或過壓時，中央處理器MCU控制開關電路關斷，使負載設備開路，從避免負載設備損壞，對負載設備起到保護作用，且電路簡單、成本低。

以上結合具體實施例描述了本實用新型的技術原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護范圍的限制，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。基于此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本實用新型的其它具體實施方式，這些方式都將落入本實用新型的保護范圍之內。