本實(shí)用新型涉及DC-DC電源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本實(shí)用新型涉及一種具有保護(hù)電路的DC-DC電源模塊、及設(shè)置有該種DC-DC電源模塊的電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

DC-DC電源模塊是進(jìn)行直流電壓轉(zhuǎn)換的模塊，例如將輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓輸出，以為3.3V的用電負(fù)載供電，因此，DC-DC電源廣泛地存在于各種電子設(shè)備中。

DC-DC電源模塊在使用中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題是，如果有用電負(fù)載發(fā)生短路燒壞，則DC-DC電源模塊也會(huì)被損壞，而且其他用電負(fù)載也無(wú)法正常工作，這是由于用電負(fù)載發(fā)生短路時(shí)產(chǎn)生瞬間大電流，從而導(dǎo)致上位的DC-DC電源模塊中芯片的輸出管腳損壞所致，這將使得DC-DC電源模塊直接報(bào)廢而需重新更換，進(jìn)而增加了維修成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例的一個(gè)目的是提供一種具有保護(hù)電路的DC-DC電源模塊。

根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種DC-DC電源模塊，包括DC-DC轉(zhuǎn)換芯片和功率電感，所述功率電感連接在所述DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的開(kāi)關(guān)管腳與所述DC-DC電源模塊的電源輸出端之間，所述DC-DC電源模塊還包括：無(wú)源諧振電路、電壓比較電路和使能控制電路；所述無(wú)源諧振電路包括用于接收所述功率電感產(chǎn)生的電磁能量的諧振電感，所述無(wú)源諧振電路被設(shè)置為向所述電壓比較電路提供反映流經(jīng)所述功率電感的電流大小的電壓信號(hào)；所述電壓比較電路被設(shè)置為將所述電壓信號(hào)的電壓值與設(shè)置的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并在所述電壓值大于所述基準(zhǔn)電壓時(shí)輸出第一開(kāi)關(guān)信號(hào)；所述使能控制電路被設(shè)置為在接收到所述第一開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)向所述DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的使能管腳輸出關(guān)閉所述DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的信號(hào)。

可選的是，所述無(wú)源諧振電路還包括諧振電容和諧振電阻，所述諧振電容與所述諧振電阻并聯(lián)連接在所述諧振電感的兩端之間。

可選的是，所述功率電感與所述諧振電感正對(duì)、且相鄰設(shè)置。

可選的是，所述電壓比較電路包括電壓比較器和基準(zhǔn)電壓電路，所述無(wú)源諧振電路被設(shè)置為向所述電壓比較器的第一輸入端提供所述電壓信號(hào)，所述基準(zhǔn)電壓電路被設(shè)置為向所述電壓比較器的第二輸入端輸出基準(zhǔn)電壓。

可選的是，所述基準(zhǔn)電壓電路包括第一分壓?jiǎn)卧偷诙謮簡(jiǎn)卧?，所述第一分壓?jiǎn)卧B接在電源端與所述第二輸入端之間，所述第二分壓?jiǎn)卧B接在所述第二輸入端與接地端之間。

可選的是，所述使能控制電路包括三極管，所述三極管的基極接收所述第一開(kāi)關(guān)信號(hào)。

可選的是，所述DC-DC轉(zhuǎn)換芯片為高電平使能芯片，所述三極管為NPN型三極管，所述第一開(kāi)關(guān)信號(hào)為高電平信號(hào)，所述關(guān)閉所述DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的信號(hào)為低電平信號(hào)；所述NPN型三極管的集電極與所述使能管腳連接，所述NPN型三極管的發(fā)射極與所述接地端連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，還提供了一種電子設(shè)備，其包括根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面所述的DC-DC電源模塊。

可選的是，所述電子設(shè)備還包括音頻編解碼芯片，所述DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的電源輸出管腳與所述音頻編解碼芯片的電源輸入管腳連接。

可選的是，所述電子設(shè)備為虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。

本實(shí)用新型的一個(gè)有益效果在于，本實(shí)用新型的DC-DC電源模塊利用電磁感應(yīng)原理，通過(guò)簡(jiǎn)單的外圍電路組成與DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的功率電感相感應(yīng)的諧振控制電路，進(jìn)而能夠在基本不增加電路功耗的前提下實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的檢測(cè)；在此基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型的DC-DC電源模塊在檢測(cè)到大電流時(shí)，通使能控制電路向DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的使能管腳輸出關(guān)閉DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的信號(hào)，以使DC-DC轉(zhuǎn)換芯片在負(fù)載因短路等原因產(chǎn)生瞬間大電流時(shí)立即停止工作，從而起到保護(hù)DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的作用。

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說(shuō)明

被結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同其說(shuō)明一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。

圖1為DC-DC電源模塊的經(jīng)典電路原理圖；

圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的DC-DC電源模塊的一種實(shí)施例的電路原理圖；

圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的電子設(shè)備的一種實(shí)施例的電路原理圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

U1：DC-DC轉(zhuǎn)換芯片； U2：無(wú)源諧振電路；

U4：電壓比較電路； U5：使能控制電路；

SW：開(kāi)關(guān)管腳； Vin：電源輸入管腳；

ADJ：電壓調(diào)節(jié)管腳； EN：使能管腳；

OUT：電源輸出管腳； Vout：電源輸出端；

VCC：電源端； GND：接地端；

R1：上拉電阻； U3：電壓比較器；

R3、R4、R5、R6：電阻； Q1：NPN三極管；

U310：DC-DC電源模塊； U320：音頻編解碼芯片；

U330：處理器； U340：USB接口。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。

以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說(shuō)明書(shū)的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

圖1為一種DC-DC電源模塊的經(jīng)典電路原理圖。

根據(jù)圖1所示，該DC-DC電源模塊包括DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1、功率電感L1、電阻R1、電阻R3和電阻R4。

DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1具有電源輸入管腳Vin、電源輸出管腳OUT、使能管腳EN、開(kāi)關(guān)管腳SW和電壓調(diào)節(jié)管腳ADJ等。

上述電源輸入管腳Vin作為DC-DC電源模塊的電源輸入端用于連接輸入電源Vbus。

圖1中的DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1為高電平使能，因此，上述使能管腳EN可以經(jīng)上拉電阻R1與輸入電源Vbus連接，以使DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1處于工作狀態(tài)。

上述開(kāi)關(guān)管腳SW經(jīng)由功率電感L1與DC-DC電源模塊的電源輸出端Vout連接。該功率電感L1為DC-DC電源模塊必備的儲(chǔ)能續(xù)流電感。

DC-DC電源模塊的電源輸出端Vout與DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1的電源輸出管腳OUT連接。

上述電阻R3與電阻R4作為分壓電阻串聯(lián)連接在電源輸出端Vout與接地端GND之間，而電阻R3與電阻R4之間的分壓點(diǎn)則與電壓調(diào)節(jié)管腳ADJ連接。

由于圖1所示的該種DC-DC電源模塊不具有大電流保護(hù)電路，因此，在與電源輸出端Vout連接的用電負(fù)載發(fā)生短路燒壞時(shí)，DC-DC電源模塊會(huì)被用電負(fù)載發(fā)生短路產(chǎn)生的瞬間大電流損壞。

為了解決DC-DC電源模塊會(huì)被用電負(fù)載發(fā)生短路產(chǎn)生的瞬間大電流損壞的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種具有保護(hù)電路的DC-DC電源模塊，圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的DC-DC電源模塊的一種實(shí)施例的電路原理圖。

根據(jù)圖2所示，本實(shí)用新型DC-DC電源模塊的一種實(shí)施例在圖1所示DC-DC電源模塊的基礎(chǔ)上，增加了保護(hù)電路。

該保護(hù)電路包括無(wú)源諧振電路U2、電壓比較電路U4和使能控制電路U5。

上述無(wú)源諧振電路U2包括用于接收功率電感L1產(chǎn)生的電磁能量的諧振電感L2。由于功率電感L1的電磁能量隨著流經(jīng)功率電感L1的電流的增大而增大，因此，無(wú)源諧振電路U2能夠產(chǎn)生反映流經(jīng)該功率電感L1的電流大小的電壓信號(hào)。

為了提高諧振電感L2在相同情況下接收到的電磁能量，進(jìn)而提高反應(yīng)靈敏度，該功率電感L1可以與諧振電感L2正對(duì)、且相鄰設(shè)置。

在該實(shí)施例中，該無(wú)源諧振電路U2可以采用并聯(lián)諧振電路。

進(jìn)一步地，在該實(shí)施例中，該無(wú)源諧振電路U2還可以包括諧振電容C1和諧振電阻R2，其中，諧振電容與諧振電阻R2并聯(lián)連接在諧振電感L2的兩端之間。

該無(wú)源諧振電路U2被設(shè)置為向電壓比較電路U4提供反映流經(jīng)功率電感L1的電流大小的電壓信號(hào)，以與電壓比較電路U4設(shè)置的基準(zhǔn)電壓V1相比較。

該電壓比較電路U4被設(shè)置為將該電壓信號(hào)的電壓值與設(shè)置的基準(zhǔn)電壓V1進(jìn)行比較，并在電壓值大于該基準(zhǔn)電壓V1時(shí)輸出第一開(kāi)關(guān)信號(hào)。

該使能控制電路U5被設(shè)置為在接收到該第一開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)向DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1的使能管腳EN輸出關(guān)閉DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1的信號(hào)。

在圖2所示的實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1為高電平使能芯片，因此，該關(guān)閉DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1的信號(hào)為低電平信號(hào)，而該第一開(kāi)關(guān)信號(hào)的電平高低則可以根據(jù)使能控制電路U5的具體電路結(jié)構(gòu)設(shè)置。因此，可將使能控制電路U5連接在DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1的使能管腳EN與接地端GND之間。

在圖2所示的實(shí)施例中，該使能控制電路U5可以包括NPN三極管Q1，該NPN三極管Q1的集電極與使能管腳EN連接、發(fā)射極與接地端GND連接、及基極接收第一開(kāi)關(guān)信號(hào)。在此，該第一開(kāi)關(guān)信號(hào)為高電平信號(hào)，此時(shí)，NPN三極管Q1導(dǎo)通，使能控制電路U5將使能管腳EN的電平拉低，進(jìn)而向使能管腳EN輸出低電平信號(hào)，以關(guān)閉DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1。

在圖2所示的實(shí)施例中，該電壓比較電路U4進(jìn)一步包括電壓比較器U3和基準(zhǔn)電壓電路。

上述無(wú)源諧振電路U2將電壓信號(hào)輸出至電壓比較器U3的同相輸入端。

上述基準(zhǔn)電壓電路U4被設(shè)置為向電壓比較器U3的反相輸入端輸出基準(zhǔn)電壓V1。

該基準(zhǔn)電壓電路U4可以進(jìn)一步包括第一分壓?jiǎn)卧偷诙謮簡(jiǎn)卧摰谝环謮簡(jiǎn)卧B接在電源端VCC與反相輸入端之間，該第二分壓?jiǎn)卧B接在反相輸入端與接地端GND之間。這樣，便可以通過(guò)調(diào)節(jié)第一分壓?jiǎn)卧c第二分壓?jiǎn)卧g的阻值比，調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓電路U4輸出的基準(zhǔn)電壓V1的數(shù)值。

在圖2所示的實(shí)施例中，第一分壓?jiǎn)卧娮鑂5，第二分壓?jiǎn)卧娮鑂6。

在圖2所示的實(shí)施例中，本實(shí)用新型DC-DC電源模塊的電路保護(hù)原理為：

設(shè)：DC-DC電源模塊正常工作時(shí)，開(kāi)關(guān)管腳SW的工作頻率為100KHZ、電流為1A，由于諧振電感L2在無(wú)源諧振電路U2中充當(dāng)天線的作用，當(dāng)接收到正常100KHZ信號(hào)時(shí)，無(wú)源諧振電路U2會(huì)在電阻R2上產(chǎn)生電壓V01。通過(guò)選擇電阻R5和電阻R6的阻值，使得基準(zhǔn)電壓電路U4輸出的基準(zhǔn)電壓V1大于電壓V01。這樣，在正常工作情況下，因基準(zhǔn)電壓V1大于電壓VO1，因此，電壓比較器U3輸出低電平信號(hào)，從而NPN三極管Q1截止，DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1的使能管腳EN保持高電平，DC-DC電源模塊正常工作。

當(dāng)電路負(fù)載出現(xiàn)短路或者虛短的情況下，流經(jīng)功率電感L1的電流會(huì)大幅度增加，這會(huì)導(dǎo)致無(wú)源諧振電路U2的諧振電感L2接收到的電磁能量增加，從而直接導(dǎo)致無(wú)源諧振電路U2產(chǎn)生的電壓信號(hào)V0的電壓值增大到大于基準(zhǔn)電壓V1，此時(shí)，電壓比較器U3將輸出高電平信號(hào)至NPN三極管Q1的基極使得NPN三極管Q1導(dǎo)通，進(jìn)而將使能管腳EN的電平拉低連，DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1將停止工作，從而實(shí)現(xiàn)了電路的迅速保護(hù)功能。

由此可見(jiàn)，根據(jù)DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1承受電流的能力適當(dāng)?shù)剡x擇基準(zhǔn)電壓V1的數(shù)值，便可保護(hù)DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U2不被瞬時(shí)大電流損壞。

根據(jù)本實(shí)用新型的DC-DC電源模塊，由于無(wú)源諧振電路U2是感應(yīng)功率電感L1的電流工作，所以本身功耗極低，因此，本實(shí)用新型的DC-DC電源模塊能夠很好地使用在對(duì)整機(jī)功耗要求比較高的設(shè)計(jì)中。

在另外的實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1也可以是低電平使能，這可以是基準(zhǔn)電壓電路U4向電壓比較器U3的同相輸入端輸出基準(zhǔn)電壓V1，而無(wú)源諧振電路U2向電壓比較器U3的反相輸入端輸出反映流經(jīng)功率電感L1的電流大小的電壓信號(hào)，以使NPN三極管Q1在正常工作狀態(tài)下保持導(dǎo)通狀態(tài)，并在出現(xiàn)大電流異常時(shí)截止，進(jìn)而使得使能管腳EN的電平被拉高，此時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1將停止工作。

在另外的實(shí)施例中，上述使能控制電路U5也可以采用至少一個(gè)MOS管實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)作用。

在另外的實(shí)施例中，上述使能控制電路U5也可以包括PNP型三極管。

在另外的實(shí)施例中，可以根據(jù)DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U1的使能電平來(lái)設(shè)置電壓比較器U3接收基準(zhǔn)電壓V1的輸入端、及電壓比較器U3接收無(wú)源諧振電路U2輸出的電壓信號(hào)的輸入端。

在另外的實(shí)施例中，電壓比較電路U4可以包括MCU等能夠進(jìn)行比較、并根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號(hào)的裝置。

本實(shí)用新型還提供了一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括以上任一種DC-DC電源模塊。

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型電子設(shè)備的一種實(shí)施例的電路原理圖。

根據(jù)圖3所示，該電子設(shè)備包括DC-DC電源模塊U310和音頻編解碼芯片(Audio Codec)U320。

音頻編解碼芯片U320作為DC-DC電源模塊U310的負(fù)載，其電源輸入管腳Vin1與DC-DC電源模塊U310的電源輸出端Vout連接。

當(dāng)音頻編解碼芯片U320發(fā)生短路燒壞進(jìn)而產(chǎn)生瞬間大電流時(shí)，DC-DC電源模塊U310受其自身保護(hù)電路的保護(hù)作用將停止工作，并在音頻編解碼芯片U320被更換時(shí)，可以自動(dòng)恢復(fù)工作狀態(tài)。

該電子設(shè)備還可以包括處理器U330和USB接口U340，處理器U330可以通過(guò)I2S總線與音頻編解碼芯片U320的I2S管腳連接，以傳輸音頻信號(hào)。USB接口U340可以為DC-DC電源模塊U310的電源輸入端Vin提供輸入電源Vbus。

USB接口U340可以與處理器U330通信連接，以進(jìn)行數(shù)據(jù)、指令等的傳輸。

使能管腳EN可以接收處理器U330輸出的使能控制信號(hào)，以使DC-DC電源模塊U310的工作狀態(tài)還受控于處理器U330。

該電子設(shè)備例如可以是虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、手機(jī)、平板電腦、智能穿戴設(shè)備等等。

該電子設(shè)備也可以是其他任何的設(shè)置有DC-DC電源模塊U310的設(shè)備。

本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分相互參見(jiàn)即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，而且各個(gè)實(shí)施例可以根據(jù)需要單獨(dú)使用或者相互結(jié)合使用。

雖然已經(jīng)通過(guò)例子對(duì)本實(shí)用新型的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上例子僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。