本实用新型涉及硬件保护领域，具体涉及一种硬件保护电路和开关电源。
背景技术：
随着时代的发展以及电源开发技术的进步，数字控制电源越来越普及，现在很多电源尤其是几百瓦以上的电源都习惯采用数字控制。数字控制灵活多变，在同一个模块平台上可以产生多种不同的控制策略，但数字控制不仅对采样精度要求高，而且对编程人员要求高，若采样不准或采样受到干扰都会影响控制，若编程人员在编写数字芯片程序时，忘记编写某些保护程序或编写的保护值不对，那么当电源模块异常时都无法进行保护。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供一种硬件保护电路和开关电源，同时带过压保护和欠压保护功能，解决了数字控制电源模块单独依靠软件采样信号作为保护而易受干扰的问题，保证电源模块能安全、可靠的工作，在电压突发异常情况下不依靠软件程序而得到及时的保护。
第一方面，本实用新型实施例提供一种硬件保护电路，其特征在于，包括分压电路、保护电路和检测电路，其中：
所述分压电路与所述保护电路连接，所述保护电路和所述检测电路连接，所述保护电路包括欠压保护电路和过压保护电路；
所述分压电路用于获取电压比较信号，所述保护电路用于上报异常电压信号，所述检测电路用于保护电源。
在一个实施例中，所述分压电路包括电压输入端、第一电阻、第二电阻、第一电容和第一端口，所述第一电阻的两端分别与所述电压输入端以及所述第一端口连接，所述第二电阻与所述第一电容并联且并联后的两端分别连接所述第一端口和地。
在一个实施例中，所述欠压保护电路包括第一电源端口、第二电源端口、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容、第一电压比较器、第一二极管、电压检测端口和欠压信号输出端口，所述第一电源端口通过所述第三电阻与所述第一电压比较器的正向输入端连接，所述第四电阻与所述第二电容并联且并联后的两端分别连接所述第一电压比较器的正向输入端和地，所述第五电阻的两端分别连接所述第一电压比较器的正向输入端和所述第一电压比较器的输出端，所述第六电阻的两端分别连接所述第一电压比较器的输出端和所述第二电源端口，所述第一电压比较器的输出端连接所述欠压信号输出端口和所述第一二极管的阳极，所述第七电阻的两端分别连接所述第一二极管的阴极和所述电压检测端口，所述第三电容的两端分别连接所述电压检测端口和地。
在一个实施例中，所述过压保护电路包括第三电源端口、第四电源端口、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第四电容、第五电容、第二电压比较器、第二二极管和过压信号输出端口，所述第八电阻的两端分别连接所述第二电压比较器的正向输入端和所述第一端口，所述第四电容的两端分别连接所述第二电压比较器的正向输入端和地，所述第二电压比较器的正向输入端与所述第一电压比较器的反向输入端连接，所述第十电阻的两端分别连接所述第二电压比较器的正向输入端和所述第二电压比较器的输出端，所述第二电压比较器的输出端连接所述过压信号输出端口和所述第二二极管的阳极，所述第十一电阻的两端分别连接所述第二电压比较器的输出端和所述第四电源端口，所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阴极连接，所述第九电阻的两端分别连接所述第三电源端口和所述第二电压比较器的反向输入端，所述第十二电阻和所述第五电容并联且并联后的两端分别连接所述第二电压比较器的反向输入端和地。
在一个实施例中，所述检测电路包括第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第六电容、第七电容、第八电容、第一mos管、第二mos管、pwm端口、第五电源接口、第六电源接口和第一与门，所述第十三电阻的两端分别连接所述电压检测端口和所述第一mos管的栅极，所述第十四电阻与所述第六电容并联且并联后的两端分别连接所述第一mos管的栅极和地，所述第一mos管的漏极连接所述第一与门的第一管脚，所述第一mos管的源极接地，所述第十五电阻的两端分别连接所述第五电源接口和所述第一与门的第一管脚，所述第十六电阻与所述第七电容并联且并联后的两端分别连接所述第一与门的第一管脚和地，所述第八电容与所述第十七电阻并联且并联后的两端分别连接所述第一与门的第二管脚和地，所述第一与门的第二管脚连接所述pwm端口，所述第十八电阻的两端分别连接所述第一与门的第三管脚和所述第二mos管的栅极，所述第十九电阻的两端分别连接所述第二mos管的栅极和地，所述第二十电阻的两端分别连接所述第二mos管的源极和地，所述第二十一电阻的两端分别连接第二mos管的漏极和所述第六电源接口。
在一个实施例中，所述pwm端口、所述欠压信号输出端口和所述过压信号输出端口均与数字信号处理器连接。
在一个实施例中，当所述第二电压比较器的反向输入端端口电压大于所述第二电压比较器的正向输入端端口电压，且所述第二电压比较器的正向输入端端口电压大于所述第一电压比较器的正向输入端端口电压时，电路正常工作。
在一个实施例中，其特征在于，当电压输入端电压高于或低于预设电压范围时，所述第二mos管关断，且将电路状态上报给所述数字信号处理器。
在一个实施例中，其特征在于，所述第一mos管和所述第二mos管均为n沟道mos管。
第二方面，本实用新型实施例提供一种开关电源，包括本实用新型实施例第一方面公开的硬件保护电路。
在本实用新型中，硬件保护电路包括分压电路、硬件保护电路和检测电路，其中：所述分压电路与所述保护电路连接，所述保护电路和所述检测电路连接，所述保护电路包括欠压保护电路和过压保护电路；所述分压电路用于获取电压比较信号，所述保护电路用于上报异常电压信号，所述检测电路用于保护电源。可见，本实用新型解决了数字控制电源模块单独依靠软件采样信号作为保护而易受干扰的问题，保证电源模块能安全、可靠的工作，在电压突发异常情况下不依靠软件程序而得到及时的保护。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或背景技术中所涉及到的附图作简单地介绍。
图1是本实用新型实施例提供的一种硬件保护电路的电路框图；
图2是本实用新型实施例提供的一种硬件保护电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。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、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、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“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实用新型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。
请参阅图1，图1是本实用新型实施例公开的一种硬件保护电路的电路框图。本实施例中所描述的硬件保护电路100包括分压电路101、保护电路102和检测电路103，其中：
所述分压电路101与所述保护电路102连接，所述保护电路102和所述检测电路103连接，所述保护电路102包括欠压保护电路104和过压保护电路105；
所述分压电路101用于获取电压比较信号，所述保护电路102用于上报异常电压信号，所述检测电路103用于保护电源。
其中，欠压保护电路104连接过压保护电路105，所述检测电路103可外接其他电路。
下面结合图2对本实用新型实施例进行详细介绍，图2是本实用新型实施例公开的一种硬件保护电路的结构示意图。
在一个可能的示例中，所述分压电路101包括电压输入端、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1和第一端口，所述第一电阻r1的两端分别与所述电压输入端以及所述第一端口连接，所述第二电阻r2与所述第一电容c1并联且并联后的两端分别连接所述第一端口和地。
其中，为了防止电压过大损坏电路和芯片，电压输入端电压vin需经过分压电路分压，得到所述第一端口处电压vinp。
在一个可能的示例中，所述欠压保护电路104包括第一电源端口s1、第二电源端口s2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第二电容c2、第三电容c3、第一电压比较器l1、第一二极管d1、电压检测端口vinq和欠压信号输出端口vinp_l，所述第一电源端口s1通过所述第三电阻r3与所述第一电压比较器l1的正向输入端连接，所述第四电阻r4与所述第二电容c2并联且并联后的两端分别连接所述第一电压比较器l1的正向输入端和地，所述第五电阻r5的两端分别连接所述第一电压比较器l1的正向输入端和所述第一电压比较器l1的输出端，所述第六电阻r6的两端分别连接所述第一电压比较器l1的输出端和所述第二电源端口s2，所述第一电压比较器l1的输出端连接所述欠压信号输出端口vinp_l和所述第一二极管d1的阳极，所述第七电阻r7的两端分别连接所述第一二极管d1的阴极和所述电压检测端口vinq，所述第三电容c3的两端分别连接所述电压检测端口vinq和地。
在一个可能的示例中，所述过压保护电路105包括第三电源端口s3、第四电源端口s4、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第四电容c4、第五电容c5、第二电压比较器l2、第二二极管d2和过压信号输出端口vinp_h，所述第八电阻r8的两端分别连接所述第二电压比较器l2的正向输入端和所述第一端口，所述第四电容c4的两端分别连接所述第二电压比较器l2的正向输入端和地，所述第二电压比较器l2的正向输入端与所述第一电压比较器l1的反向输入端连接，所述第十电阻r10的两端分别连接所述第二电压比较器l2的正向输入端和所述第二电压比较器l2的输出端，所述第二电压比较器l2的输出端连接所述过压信号输出端口vinp_h和所述第二二极管d2的阳极，所述第十一电阻r11的两端分别连接所述第二电压比较器l2的输出端和所述第四电源端口s4，所述第二二极管d2的阴极与所述第一二极管d1的阴极连接，所述第九电阻r9的两端分别连接所述第三电源端口s3和所述第二电压比较器l2的反向输入端，所述第十二电阻r12和所述第五电容c5并联且并联后的两端分别连接所述第二电压比较器l2的反向输入端和地。
在一个可能的示例中，所述检测电路103包括第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第一mos管q1、第二mos管q2、pwm端口、第五电源接口s5、第六电源接口s6和第一与门u1，所述第十三电阻r13的两端分别连接所述电压检测端口vinq和所述第一mos管的栅极，所述第十四电阻r14与所述第六电容c6并联且并联后的两端分别连接所述第一mos管q1的栅极和地，所述第一mos管q1的漏极连接所述第一与门u1的第一管脚，所述第一mos管q1的源极接地，所述第十五电阻r15的两端分别连接所述第五电源接口s5和所述第一与门u1的第一管脚，所述第十六电阻r16与所述第七电容c7并联且并联后的两端分别连接所述第一与门u1的第一管脚和地，所述第八电容c8与所述第十七电阻r17并联且并联后的两端分别连接所述第一与门u1的第二管脚和地，所述第一与门u1的第二管脚连接所述pwm端口，所述第十八电阻r18的两端分别连接所述第一与门u1的第三管脚和所述第二mos管q2的栅极，所述第十九电阻r19的两端分别连接所述第二mos管q2的栅极和地，所述第二十电阻r20的两端分别连接所述第二mos管q2的源极和地，所述第二十一电阻r21的两端分别连接第二mos管q2的漏极和所述第六电源接口s6。
其中，所述第一与门u1的第一管脚和第二管脚为所述第一与门u1的两个与门输入端，第三管脚为所述第一与门u1的输出端，可将所述第二十电阻和所述第六电源的连接点引出连接外电路。
在一个可能的示例中，所述pwm端口、所述欠压信号输出端口vinp_l和所述过压信号输出端口vinp_h均与数字信号处理器dsp连接。
其中，所述数字信号处理器dsp输出驱动信号pwm，经所述pwm端口驱动所述第二mos管q2。
在一个可能的示例中，当所述第二电压比较器l2的反向输入端端口电压大于所述第二电压比较器l2的正向输入端端口电压，且所述第二电压比较器l2的正向输入端端口电压大于所述第一电压比较器l1的正向输入端端口电压时，电路正常工作。
在一个可能的示例中，当电压输入端电压vin高于或低于预设电压范围时，所述第二mos管q2关断，且将电路状态上报给所述数字信号处理器dsp。
其中，当电压输入端电压vin高于预设电压范围即过压时，所述硬件保护电路通过过压信号输出端口vinp_h向所述数字信号处理器dsp上报所述硬件保护电路过压，当电压输入端电压vin低于预设电压范围即欠压时，所述硬件保护电路通过欠压信号输出端口vinp_l向所述数字信号处理器dsp上报所述硬件保护电路欠压。
在一个可能的示例中，所述第一mos管q1和所述第二mos管均q2为n沟道mos管。
在以上实施例中，所述第一电源接口s1和所述第三电源接口s3的接口电压为2.5v，所述第二电源接口s2、所述第四电源接口s4和所述第五电源接口s5的接口电压为3.3v。
下面对本实用新型实施例保护原理进行详细介绍，数字控制电源，是以数字芯片来采样电压、电流以及其它信号，通过控制数字芯片发送不同的调宽、调频或者高低电平等信号来控制功率开关管的驱动，从而达到预设的输出电压、电流和功率，本实用新型申请实施例提出一种同时带过压保护和欠压保护功能的硬件保护电路，可在软件失控或通信异常中断时，在电压输入端电压vin过高或过低时关断驱动，保护电源模块。
当所述电压输入端电压为vin时，所述第一端口处电压为vinp，其中，
当vin∈[vin1，vin2]时，vinp_h和vinp_l都为低电平，vinp为低电平，即所述第一mos管q1的栅极为低电平，所述第一mos管q1不导通，所述第一mos管q1的漏极为高电平，即所述第一与门u1的第一管脚为高电平，此时，所述第一与门u1的第三管脚即输出端和所述第二mos管q2的栅极均与所述第一与门u1的第二管脚同步，因为所述第一与门u1的第二管脚接入驱动信号pwm，故所述第二mos管q2按驱动信号pwm信号通断。
当vin>vin2时，vinp_l都为低电平，vinp_h为高电平，vinp为高电平，所述第一mos管q1导通，所述第一mos管q1的漏极为低电平，即所述第一与门u1的第一管脚为低电平，所述第一与门u1的第三管脚即输出端为低电平，所述第二mos管q2不导通。同时，dsp检测到vinp_l的低电平，上报过压硬件保护给上位机。
当vin<vin1时，vinp_l都为高电平，vinp_h为低电平，vinp为高电平，所述第一mos管q1导通，所述第一mos管q1的漏极为低电平，即所述第一与门u1的第一管脚为低电平，所述第一与门u1的第三管脚即输出端为低电平，所述第二mos管q2不导通。同时，dsp检测到vinp_h的低电平，上报欠压硬件保护给上位机。
可见，该硬件保护电路可以有效的设置vin的工作范围，当它过压或欠压时关闭驱动第二mos管q2，保护电源，增强了电源模块的安全、可靠性。
在一个可能的示例中，本实用新型实施例提供一种开关电源，开关电源包括上述任一实施例提供的硬件保护电路。
需要说明的是，对于前述的各实用新型实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本实用新型并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本实用新型，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本实用新型所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上上述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
1.一种硬件保护电路，其特征在于，包括分压电路、保护电路和检测电路，其中：
所述分压电路与所述保护电路连接，所述保护电路和所述检测电路连接，所述保护电路包括欠压保护电路和过压保护电路；
所述分压电路用于获取电压比较信号，所述保护电路用于上报异常电压信号，所述检测电路用于保护电源。
2.根据权利要求1所述的硬件保护电路，其特征在于，所述分压电路包括电压输入端、第一电阻、第二电阻、第一电容和第一端口，所述第一电阻的两端分别与所述电压输入端以及所述第一端口连接，所述第二电阻与所述第一电容并联且并联后的两端分别连接所述第一端口和地。
3.根据权利要求2所述的硬件保护电路，其特征在于，所述欠压保护电路包括第一电源端口、第二电源端口、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容、第一电压比较器、第一二极管、电压检测端口和欠压信号输出端口，所述第一电源端口通过所述第三电阻与所述第一电压比较器的正向输入端连接，所述第四电阻与所述第二电容并联且并联后的两端分别连接所述第一电压比较器的正向输入端和地，所述第五电阻的两端分别连接所述第一电压比较器的正向输入端和所述第一电压比较器的输出端，所述第六电阻的两端分别连接所述第一电压比较器的输出端和所述第二电源端口，所述第一电压比较器的输出端连接所述欠压信号输出端口和所述第一二极管的阳极，所述第七电阻的两端分别连接所述第一二极管的阴极和所述电压检测端口，所述第三电容的两端分别连接所述电压检测端口和地。
4.根据权利要求3所述的硬件保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括第三电源端口、第四电源端口、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第四电容、第五电容、第二电压比较器、第二二极管和过压信号输出端口，所述第八电阻的两端分别连接所述第二电压比较器的正向输入端和所述第一端口，所述第四电容的两端分别连接所述第二电压比较器的正向输入端和地，所述第二电压比较器的正向输入端与所述第一电压比较器的反向输入端连接，所述第十电阻的两端分别连接所述第二电压比较器的正向输入端和所述第二电压比较器的输出端，所述第二电压比较器的输出端连接所述过压信号输出端口和所述第二二极管的阳极，所述第十一电阻的两端分别连接所述第二电压比较器的输出端和所述第四电源端口，所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阴极连接，所述第九电阻的两端分别连接所述第三电源端口和所述第二电压比较器的反向输入端，所述第十二电阻和所述第五电容并联且并联后的两端分别连接所述第二电压比较器的反向输入端和地。
5.根据权利要求4所述的硬件保护电路，其特征在于，所述检测电路包括第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第六电容、第七电容、第八电容、第一mos管、第二mos管、pwm端口、第五电源接口、第六电源接口和第一与门，所述第十三电阻的两端分别连接所述电压检测端口和所述第一mos管的栅极，所述第十四电阻与所述第六电容并联且并联后的两端分别连接所述第一mos管的栅极和地，所述第一mos管的漏极连接所述第一与门的第一管脚，所述第一mos管的源极接地，所述第十五电阻的两端分别连接所述第五电源接口和所述第一与门的第一管脚，所述第十六电阻与所述第七电容并联且并联后的两端分别连接所述第一与门的第一管脚和地，所述第八电容与所述第十七电阻并联且并联后的两端分别连接所述第一与门的第二管脚和地，所述第一与门的第二管脚连接所述pwm端口，所述第十八电阻的两端分别连接所述第一与门的第三管脚和所述第二mos管的栅极，所述第十九电阻的两端分别连接所述第二mos管的栅极和地，所述第二十电阻的两端分别连接所述第二mos管的源极和地，所述第二十一电阻的两端分别连接第二mos管的漏极和所述第六电源接口。
6.根据权利要求5所述的硬件保护电路，其特征在于，所述pwm端口、所述欠压信号输出端口和所述过压信号输出端口均与数字信号处理器连接。
7.根据权利要求4所述的硬件保护电路，其特征在于，当所述第二电压比较器的反向输入端端口电压大于所述第二电压比较器的正向输入端端口电压，且所述第二电压比较器的正向输入端端口电压大于所述第一电压比较器的正向输入端端口电压时，电路正常工作。
8.根据权利要求6所述的硬件保护电路，其特征在于，当电压输入端电压高于或低于预设电压范围时，所述第二mos管关断，且将电路状态上报给所述数字信号处理器。
9.根据权利要求5所述的硬件保护电路，其特征在于，所述第一mos管和所述第二mos管均为n沟道mos管。
10.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括如权利要求1-9任一项所述的硬件保护电路。
技术总结