一种电源输入保护电路及方法
【专利摘要】本发明提供一种电源输入保护电路及方法，其电路包括输入单元、监测单元、设置单元、控制单元、开关单元和输出单元，其中，控制单元和开关单元均包括限流电阻和MOS管，且限流电阻的一端均连接于MOS管的栅极；上述输出单元设置为一端接地的极性电容，检测单元获取输入单元当前的电压状态；电压状态决定控制单元的MOS管的导通状态，开关单元的MOS管不导通，解决了EDFA模块输入电源电压过高或过低造成功能失效的问题，降低了电路复杂性、提高电路可靠性及降低生产成本。
【专利说明】一种电源输入保护电路及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于开关电源产品【技术领域】，尤其涉及一种电源输入保护电路及方法。
【背景技术】
[0002] 掺饵光纤放大器（EDFA)的研制成功，是光通信发展的一个"里程碑"，打破了光纤 通信传输距离受光纤损耗的限制，使全光通信距离延长至上千公里，为光纤通信带来了革 命性的变化。EDFA模块通常由光路和电路两部分组成，其中电路主要包括电源输入装置、微 处理自动控制单元、监控接口和报警及保护电路。
[0003] EDFA模块对电路输入电源的要求较高，一旦电源电压出现过压或欠压的情况，就 可能造成EDFA模块功能的失效，从而影响通信系统的功能。目前常见EDFA电路的电源输 入装置一般需要集成控制芯片和比较芯片，不但价格昂贵，而且需要独立的输入电源，增加 了电路的复杂性和不可预测的影响因素。
【发明内容】
[0004] 为解决EDFA模块输入电源电压过高或过低造成功能失效的问题，本发明提供一 种电源输入保护电路及方法。
[0005] 本发明的发明目的之一为降低电路复杂性、提高电路可靠性及降低生产成本。
[0006] 为达到上述发明目的，本发明提供一种电源输入保护电路，包括一输入单元、一监 测单元、一设置单元、一控制单元、一开关单元和一输出单元。所述输入单元的输出端分别 连接监测单元和开关单元的输入端；所述监测单元的输出端分别连接设置单元和控制单元 的输入端；所述控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端；所述开关单元的输出端连 接输出单元的输入端；其特征在于：其中，所述控制单元和所述开关单元均包括一限流电 阻和一 M0S管，且上述限流电阻的一端均连接于所述M0S管的栅极；且上述控制单元包括的 限流电阻的另一端连接于上述监测单元的输出端，上述开关单元包括的限流电阻的领一端 连接于输入单兀的输出端。
[0007] 其中，优选实施方式之一为：上述输入单兀设置为一端接地的TVS管。
[0008] 其中，优选实施方式之一为：上述监测单元进一步包括一串联连接的限流电阻和 稳压管。
[0009] 其中，优选实施方式之一为：上述设置单元设置为一接地可调电阻。
[0010] 其中，优选实施方式之一为：上述控制单元进一步包括一稳压管，其连接于上述控 制单元包括的M0S的栅极和源极。
[0011] 其中，优选实施方式之一为：上述控制单元包括的M0S管设置为P沟道M0S管。
[0012] 其中，优选实施方式之一为：上述开关单元进一步包括一稳压管，其连接于上述开 关单元包括的M0S的栅极和源极。
[0013] 其中，优选实施方式之一为：上述开关单元包括的M0S管设置为P沟道M0S管。
[0014] 其中，优选实施方式之一为：上述输出单兀设置为一端接地的极性电容。
[0015] 本发明同时提供一种电源输入保护方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：首 先，检测单元获取输入单元当前的电压状态；其次，上述电压正常时，控制单元包括的M0S 管的栅源电压大于阈值电压，该M0S管不导通；上述电压过高时，检测单元的限流电阻的输 出端电压大于监测单元的稳压管的阈值电压，监测单元的稳压管导通，控制单元的M0S管 导通；上述电压过低时，开关单元的M0S管的栅源电压大于阈值电压，不导通；最后，控制单 元包括的M0S管不导通，开关单元包括的M0S管导通，电源输入电路正常工作；控制单元包 括的M0S管导通，开关单元的M0S管栅源电压大于阈值电压，开关单元的M0S管不导通，电 源输入电路停止工作。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有下述优点：首先，通过设置电源输入保护电路，在输 入电源过压或欠压的情况下，电源输入保护电路自动断路，避免了后续连接的电路的损坏； 其次，本发明的电源输入保护电路增加了过压阈值可调功能，简化了电路设计的复杂性，降 低了成本；最后，本发明的电源输入保护电路不需要独立电源，为低功耗电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的电源输入保护电路的原理框图。
[0018] 图2为本发明的电源输入保护电路的原理图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的电源输入保护电路及方法做更进一步 详细说明。
[0020] 为实现对EDFA辅助电路输入电源进行有效的保护，在电源电路的直流电压输出 端设计了如图1所示的过压、欠压保护电路。图1为本发明的电源输入保护电路的原理框 图，包括输入单元110、监测单元120、设置单元130、控制单元140、开关单元150和输出单 元160,其中输入单元110作为本发明的电源输入保护电路的输入端V in，分别与监控单元 120的输入端及开关单元150的输入端连接；监测单元120用于获取当前输入单元110输 出的电压状态，其输入端连接于输入单元110的输出端，其输出端分别连接控制单元140的 输入端和设置单元130的输入端；设置单元130用于调整电源输入保护电路的过压阈值，其 输入端连接于监测单元120的输出端，其输出端接地；控制单元140用于比较当前电源电压 和阈值电压，并向开关单元150输出信号，其输入端连接于监测单元120的输出端，其输出 端连接于开关单元150的输入端；开关单元150根据接收的信号判断并控制电路的开关状 态，其输入端分别连接输入单元110的输出端和控制单元140的输出端；输出单元160作为 整个电源输入控制电路的输出端V wt，平滑整个电路的输出，其输入端连接于开关单元150 的输出端。
[0021] 图2为本发明的电路原理图，下面根据原理图对各元器件做更为详细的解释，在 电路图中输入单元110是一瞬变电压抑制器件，且其另一端接地，例如可设置为如图所示 的TVS管D 4，用来抑制输入端vin的浪涌电压、消除尖峰电压，防止瞬间高电压导致电源断 开，输入电压v in通过输入单兀110后输出电压v4。
[0022] 监测单元120包括限流电阻札和稳压管Di，且限流电阻Ri与稳压管Di串联连接， 限流电阻1^的一端作为监测单元120的输入端，稳压管0 1的一端作为监测单元120的输出 端。监测单元120的输入电压为V4，经过限流电阻Ri，电压变化为V5，且稳压管Di导通的阈 值设置为VD1。当输入电压V5<VD1时，稳压管01不导通，电压保持为V 5。当输入电压V5> VD1时，稳压管〇1导通，拉低电压^至^'。
[0023] 设置单元130包括接地电阻R5，当监测单元120的稳压管Di导通后，稳压管Di串 联至接地电阻R 5，接地电阻R5用于调整稳压管Di导通的阈值电压。
[0024] 控制单元140包括限流电阻R2和P沟道型M0S管％，限流电阻R2的一端连接于限 流电阻札的输出端，另一端连接于M0S管％的栅极GpMOS管％的源极Si连接于输入单元 的输出端，其电压VSi = V4。当输入电压过高时，监测单元的稳压管Di导通，电压V5降低至 V，通过限流电阻R 2后，103管％的栅极电压Vei同样降低，因此，1^管％的栅源电压VeSi 降低（M0S管％为P沟道型的M0S管，栅源电压降低即栅极与源极的电压差绝对值增大）， 当V esi降低至小于M0S管％的导通阈值电压VT1时，M0S管％导通，M0S管％的漏极电压VM =VS1 ;反之输入电压正常时，监测单元120的稳压管Di不导通时，M0S管％的栅源电压不 变，因此M0S管％不导通。其中，控制单元140可设置稳压管D 2，保护M0S管％，防止栅源 电压差过大损坏M0S管％，稳压管D2 -端连接于M0S管％的栅极匕，另一端连接于输入单 元110的输出端。
[0025] 开关单元150包括电阻R3、R4和P沟道M0S管Q 2，电阻R3的一端连接于输入单元 110的输出端，另一端连接于冊5管％的漏极01且同时连接电阻&及冊3管％的栅极G 2， 电阻R4的另一端接地，M0S管Q2的源极S2连接于输入单元110的输出端。电路通过正常的 电压时，M0S管％不导通，电阻R 3两端的电压差即为M0S管Q2栅源两极的电压差，电阻R4用 来调节电阻R 3两端的电压差使其小于M0S管Q2的阈值电压VT2，保持M0S管Q2的导通。电 路的输入电压过高时，103管％导通，此时电阻R 3被短路，其两端电压差近似为零，即M0S管 Q2的栅源电压近似为零，大于其导通阈值电压，因此M0S管Q 2不导通。其中，开关单元150 可设置稳压管D3，保护M0S管Q2，防止栅源电压差过大损坏M0S管Q 2，稳压管D3 -端连接于 M0S管Q2的栅极G2，另一端连接于输入单元110的输出端。
[0026] 输出单元160包括接地电容Q，其另一端连接于M0S管Q2的漏极和输出端V wt，电 容(^用来存储和释放电荷以充当保护电路的滤波器，平滑输出电压信号。
[0027] 本发明的过压或欠压保护方法，其步骤描述如下：
[0028] S100 :检测单元120获取输入单元110的当前输出电压V4 ;
[0029] S200 :当输出电压V4正常时，限流电阻&的输出端电压V5小于等于稳压管的阈值 电压V D1，不导通稳压管Di ;M0S管％的栅源电压差不变，M0S管％不导通；当输入电压V4过 高时，限流电阻&的输出端电压V 5大于稳压管Di的阈值电压VD1，导通稳压管Di，稳压管Di 导通后拉低V5至V 5'，M0S管％导通；当输入电压过低时，M0S管Q2的栅源电压大于其导通 阈值电压。
[0030] S300 :M0S管％不导通，开关单元150的M0S管Q2导通，电源输入电路正常工作， 输出电压U = Vin ;M0S管Qi导通时，M0S管Q2的栅源两端电压差不变，M0S管Q2不导通， 电源输入电路停止工作。
[0031] 与现有技术相比，本发明具有下述优点：首先，通过设置电源输入保护电路，在输 入电源过压或欠压的情况下，电源输入保护电路自动断路，避免了后续连接的电路的损坏； 其次，本发明的电源输入保护电路增加了过压阈值可调功能，简化了电路设计的复杂性；最 后，本发明的电源输入保护电路不需要独立电源，为低功耗电路。
[0032] 以上所述，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明 申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。
【权利要求】
1. 一种电源输入保护电路，包括一输入单元、一监测单元、一设置单元、一控制单元、一 开关单元和一输出单元；所述输入单元的输出端分别连接监测单元和开关单元的输入端； 所述监测单元的输出端分别连接设置单元和控制单元的输入端；所述控制单元的输出端连 接所述开关单元的输入端；所述开关单元的输出端连接输出单元的输入端；其特征在于： 其中，所述控制单元和所述开关单元均包括一限流电阻和一 MOS管，且上述限流电阻的一 端均连接于所述MOS管的栅极；且上述控制单元包括的限流电阻的另一端连接于上述监测 单元的输出端，上述开关单元包括的限流电阻的另一端连接于输入单元的输出端。
2. 如权利要求1所述一种电源输入保护电路，其特征在于：上述输入单元设置为一端 接地的瞬变抑制器件。
3. 如权利要求1所述一种电源输入保护电路，其特征在于：上述监测单元进一步包括 一串联连接的限流电阻和稳压管。
4. 如权利要求1所述一种电源输入保护电路，其特征在于：上述设置单元设置为一接 地可调电阻。
5. 如权利要求1所述一种电源输入保护电路，其特征在于：上述控制单元进一步包括 一稳压管，其连接于上述控制单元包括的MOS的栅极和源极。
6. 如权利要求1或5所述一种电源输入保护电路，其特征在于：上述控制单元包括的 MOS管设置为P沟道型MOS管。
7. 如权利要求1所述一种电源输入保护电路，其特征在于：上述开关单元进一步包括 一稳压管，其连接于上述开关单元包括的MOS的栅极和源极。
8. 如权利要求1或7所述一种电源输入保护电路，其特征在于：上述开关单元包括的 MOS管设置为P沟道型MOS管。
9. 如权利要求1所述一种电源输入保护电路，其特征在于：上述输出单元设置为一端 接地滤波器件。
10. -种电源输入保护方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 首先，检测单元获取输入单元的当前输出电压； 其次，上述输出电压正常时，控制单元包括的MOS管的栅源电压差不变，该MOS管不导 通；上述输出电压过高时，检测单元的限流电阻的输出端电压大于监测单元的稳压管的阈 值电压，监测单元的稳压管导通，控制单元的MOS管导通； 最后，控制单元包括的MOS管不导通，开关单元包括的MOS管导通，电源输入电路正常 工作；控制单元包括的MOS管导通，开关单元的MOS管的栅源两端电压差不变，开关单元的 MOS管不导通，电源输入电路停止工作。
【文档编号】H02H7/10GK104065042SQ201310092373
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】郭心亮, 虞爱华, 王惊伟 申请人:昂纳信息技术（深圳）有限公司