[发明专利]一种短路保护电路和供电系统

说明书

本发明提供了一种短路保护电路，其包括电流监测模块、短路响应模块以及开关模块：开关模块与负载连接；电流监测模块与开关模块连接；短路响应模块与电流监测模块和开关模块连接。开关模块用于控制负载电流路径的通断；电流监测模块实时监测负载电流，当短路发生时，电流监测模块输出的第一电压信号大于预设阈值，能够可靠触发短路响应模块；短路响应模块接收第一电压信号，在负载短路时可以快速输出持续性驱动信号以控制开关模块关断并保持。此时，短路响应模块输出的持续性驱动信号可以使得开关模块完全关断，而非处于开关中间状态。

技术领域

本发明属于短路保护技术领域，尤其涉及一种短路保护电路和供电系统。

背景技术

目前，传统的短路保护电路存在以下问题：

1、以N型MOSFET为核心的控制开关，通过负载电流变化触发N-MOSFET的关断；短路发生时流经负载、该控制开关以及限流模块的电流值，并非是上升突变的。在电流上升的过程中，限流模块的压降逐渐增大，短路保护模块中的开关逐渐导通，短路保护模块输出到MOS管受控端的电压逐渐下降，该MOS管也逐渐由导通向关断过渡，并进一步限制短路电流的上升。根据理论分析和实际测试的结果，上述过程最终会使控制开关中的N-MOSFET不会彻底的完全关断，而是处于电阻较大的中间状态，同时负载电流处于一个较低水平而非完全为零。特别地，在PoE(Power Over Ethernet，以太网供电)应用中，输出电压一般为48V或者53.5V；在这种应用场景中，PoE电压主要加在N-MOSFET的源漏两极之间，此时MOSFET上的巨大功耗会使其在极短时间内烧毁，使得整个PoE设备发生不可逆的损坏。

2、以P型MOSFET为核心的控制开关，通过输出电压变化触发P-MOSFET的关断。当负载短路时，若短路电流仍在供电设备的带载能力范围内，例如，带有数量较多的PoE供电端口设备，单口功率限值与整机带载能力相比只占很小部分，这种应用场景下，则输出电压无明显跌落或只有部分跌落，同时电流显著增加的情况，此时该短路保护电路无法被正常触发，导致不能启动短路保护功能。由此引入负载设备烧毁的风险。

因此，传统的技术方案中存在短路保护电路的启动不能被可靠触发以及短路发生时不能够快速地使控制开关处于关断状态的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种短路保护电路，旨在解决传统的技术方案中存在的短路发生时不能够快速地使控制开关处于关断状态的问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种短路保护电路，其包括电流监测模块、短路响应模块以及开关模块；开关模块，与负载连接，用于控制负载电流路径的通断；电流监测模块，与开关模块连接，电流监测模块用于监测负载电流，并根据负载电流输出第一电压信号；以及短路响应模块，与电流监测模块和开关模块连接，短路响应模块接收第一电压信号，用于在负载短路时快速输出持续性驱动信号以控制开关模块关断并保持，负载短路时，第一电压信号大于预设阈值。

结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，短路响应模块包括第一电源、执行开关单元以及辅助开关单元；执行开关单元与电流监测模块连接以接入第一电压信号，用于负载短路时输出持续性驱动信号以控制开关模块关断并保持；辅助开关单元与执行开关单元连接，用于根据持续性驱动信号控制执行开关单元保持导通状态。

结合第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第二种实施方式中，短路响应模块还包括第一电压控制器，其与电流监测模块和执行开关单元连接，用于对接入的第一电压信号进行电压转换，并在负载短路时输出使执行开关单元被触发为导通状态的第二电压信号。

结合第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第三种实施方式中，短路响应模块还包括第二电压控制器，其与第一电源和辅助开关单元连接，用于对第一电源进行电压转换以输出第三电压信号。

结合第一方面或者第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第四种实施方式中，电流监测模块包括第一分压器，第一分压器的第一端用于连接开关模块的近地端，第一分压器的第二端接地。