CN101950955A - 一种防超压防浪涌电压控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防超压防浪涌电压控制电路。通过控制场效应管的开闭来实现对输出电压的控制，当输出的电压高于设置的电压上限时，场效应管的栅极电位被拉低，场效应管处于关闭状态，此时负载消耗电容中存储的电荷；当输出的电压低于设置的电压下限时，场效应管的栅极电位被拉高，场效应管处于导通状态，此时通过场效应管输入的电流对负载进行供电并对电容进行充电。本发明可以防止持续的高压及浪涌损坏负载，同时通过电容来保证在场效应管关闭时持续对负载进行供电。同时本发明可以根据负载的额定电压对电路进行调节，使得输出的电压与负载的额定电压相匹配，以便适用于具有不同额定电压的负载。

Description

一种防超压防浪涌电压控制电路

技术领域

本发明涉及一种防超压防浪涌电压控制电路，属于电子技术领域。

背景技术

目前，汽车以及船舶上的电子设备的供电都是由汽车船舶上的供电系统提供。但是汽车船舶上的供电系统存在着浪涌电压、有时电压不稳定。目前用电设备通常所使用的稳定电压的办法是使用一个稳压管，将负载两端的电压限定在某个上限范围，但是如果供电系统所提供的是一个持续时间较长的高压，这样就很容易损坏用电设备供电系统，从而造成设备失效。因此目前还很难实现即防止超压防浪涌又能确保设备工作正常。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种防超压防浪涌电压控制电路。本发明使用场效应管来控制电路的开闭，使用电容来保证电路的持续供电。

本发明的具体技术方案如下：

本发明包括防超压电路和判断控制电路。

所述的防超压电路包括：2个电阻，分别为R12、R13；1个二极管VD12；2个稳压管，分别为VS11、VS12；1个电容C11；1个场效应管M11；

其中，输入电源的正极与场效应管M11的漏极D相连，场效应管M11的源极S与二极管VD12的正端相连，二极管VD12的负端与电容C11的一端相连，电容C11的另一端接地，场效应管M11的S极与稳压管VS11的正端相连，稳压管VS11的负端与场效应管M11的栅极G、稳压管VS12的负端、电阻R13的一端及电阻R12的一端分别相连，稳压管VS12的正端和电阻R13的另一端分别接地，电阻R12的另一端与判断控制电路中组合场效应管P4中P沟道场效应管的漏极相连；二极管VD12的负端输出经控制后的电压；

所述的判断控制电路包括：10个电阻，分别为R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R210；1个二极管VD21；1个稳压管VS21；6个电容，分别为C21、C22、C23、C24、C25、C26；1个电感，为L21；4个芯片，分别为升降压芯片P1，电压监控芯片P2，触发器P3A，组合场效应管P4；

其中，升降压芯片P1的EN脚、VCC脚、SWVIN脚以及电容C21、C22的一端分别连接5V的电压，电容C21和C22的另一端接地，升降压芯片P1的SWOUT脚通过电感L21与升降压芯片P1的LX脚相连，升降压芯片P1的LX脚与二极管VD21的正端相连，二极管VD21的负端分别与电阻R21的一端、电容C23及电容C24相连，电容C23和电容C24的另一端同时接地，电阻R21的另一端分别与升降压芯片P1的FB脚及电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端接地，二极管VD21的负端与电压监控芯片P2的VCC脚相连，电压监控芯片P2的VCC脚、EN脚相连并通过电容C25接地，电阻R25的一端分别与电阻R26的一端以及电压监控芯片P2的INB-脚相连，电阻R26的另一端接地，电压监控芯片P2的INA+脚通过电阻R27接地，电压监控芯片P2的INA+脚通过电阻R28与电阻R25的另一端以及防超压电路的电容C11的一端相连，电压监控芯片P2的LOGIC脚接地，电压监控芯片P2的OUTA脚通过电阻R29与5V电源的正极相连，5V电源的正极通过电阻R210与电压监控芯片P2的OUTB脚及触发器P3A的CD脚相连，电压监控芯片P2的OUTA脚与触发器P3A的SD脚相连，触发器P3A的D脚和CLK脚相连并接地，触发器P3A的VCC脚通过电容C26接地同时触发器P3A的VCC脚接5V电源的正极，触发器P3A的Q脚与组合场效应管P4中N沟道场效应管的栅极相连，组合场效应管P4中N沟道场效应管的源极接地，组合场效应管P4中P沟道场效应管的源极分别与电压监控芯片P2的VCC脚、稳压管VS21的负端及电阻R23的一端相连，稳压管VS21的正端、电阻R23的另一端、组合场效应管P4中P沟道场效应管的栅极及电阻R24的一端相连，电阻R24的另一端与组合场效应管P4的中N沟道场效应管的漏极相连。

本发明还包括一个二极管VD11，输入电源的正极通过二极管VD11与场效应管M11的漏极D相连。

本发明还包括一个电阻R11，输入电源的正极通过电阻R11与场效应管M11的漏极D相连。

本发明还包括一个自恢复保险丝CB1，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB1与电容C11的一端相连。

本发明还包括一个自恢复保险丝CB2，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB2输出经控制后的电压。

本发明还包括一个二极管VD11和自恢复保险丝CB2，输入电源的正极通过二极管VD11与场效应管M11的漏极D相连，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB2输出经控制后的电压。

本发明还包括一个电阻R11和自恢复保险丝CB2，输入电源的正极通过电阻R11与场效应管M11的漏极D相连，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB2输出经控制后的电压。

本发明还包括一个二极管VD11和自恢复保险丝CB1，输入电源的正极通过二极管VD11与场效应管M11的漏极D相连，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB1与电容C11的一端相连。

本发明还包括一个电阻R11和自恢复保险丝CB1，输入电源的正极通过电阻R11与场效应管M11的漏极D相连，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB1与电容C11的一端相连。

本发明还包括一个电阻R11和一个二极管VD11，输入电源的正极通过二极管VD11与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与场效应管M11的漏极D相连。

本发明还包括一个电阻R11、一个二极管VD11和一个自恢复保险丝CB1，输入电源的正极通过二极管VD11与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与场效应管M11的漏极D相连，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB1与电容C11的一端相连。

本发明还包括一个电阻R11、一个二极管VD11、一个自恢复保险丝CB1和一个自恢复保险丝CB2，输入电源的正极通过二极管VD11与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与场效应管M11的漏极D相连，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB1和自恢复保险丝CB2输出控制后的电压。

有益效果

本发明的防超压防浪涌电路通过控制场效应管来实现对输出电压的控制，防止持续的高压以及浪涌电压损坏负载，同时通过电容来保证在电路关闭时持续对负载进行供电。

其次，本发明可以根据负载的额定电压调节电阻R21和电阻R22的阻值，当组合场效应管导通时，实现对场效应管M11栅极最高电位的设定，通过调整电阻R25、R26、R27以及R28来设置输出电压的上下限，当输出电压高于所设置的上限时，判断控制电路控制场效应管M11处于关闭状态，当输出电压低于所设置的下限时，判断控制电路控制场效应管M11处于导通状态，保证了负载可以持续的工作。

而且，本发明中包括，二极管VD11可以防止输入电压的反接，电阻R11可以防止开机冲击电流太大，自恢复保险丝CB1可以防止场效应管M11导通时电流过大，自恢复保险丝CB2可以防止负载电流过大。

附图说明

图1是本发明的电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种防超压防浪涌电压控制电路，包括防超压电路和判断控制电路。

所述的防超压电路包括：3个电阻，分别为R11、R12、R13；2个二极管，分别为VD11，VD12；2个稳压管，分别为VS11，VS12；1个电容C11；1个场效应管M11；2个自恢复保险丝，分别为CB1、CB2。

其中，二极管VD11(S5MHE3)的正端与电源的正极相连，二极管VD11的负端通过电阻R11(MF73-1R-020-20)与场效应管M11(IRFP4668PbF)的D极相连，场效应管M11的S极与二极管VD12(S5MHE3)的正端相连，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB1(AHEF1000)与电容C11(CAP)的一端相连，并进一步通过自恢复保险丝CB2(AHEF1000)输出控制后的电压，电容C11的另一端接地，场效应管M11的S极与稳压管VS11(1.5SMC24CD2)的正端相连，稳压管VS11的负端与场效应管M11的G极、稳压管VS12(3KASMC33A)的负端、电阻R13(49.9K)的一端及电阻R12(5K)的一端分别相连，稳压管VS12的正端和电阻R13的另一端分别接地，电阻R12的另一端与判断控制电路组合场效应管P4中P沟道场效应管的漏极(5)和(6)相连。

所述的判断控制电路包括：10个电阻，分别为R21，R22，R23，R24，R25，R26，R27，R28，R29，R210；1个二极管VD21；1个稳压管VS21；6个电容，分别为C21，C22，C23，C24，C25，C26；1个电感L21；4个芯片，分别为升降压芯片P1，电压监控芯片P2，触发器P3A，组合场效应管P4。

其中，升降压芯片P1(AS1340A-BTDT)的EN脚(1)、VCC脚(2)、SWVIN脚(3)以及电容C21(4.7uF/50V)、C22(0.1uF/50V)的一端分别连接+5V，电容C21和C22的另一端接地，升降压芯片P1的SWOUT脚(6)通过电感L21(4R7M)与升降压芯片P1的LX脚(5)相连，升降压芯片P1的LX脚(5)与二极管VD21(VSSA210)的正端相连，二极管VD21的负端分别与电阻R21(3.6M)的一端、电容C23(4.7uF/50V)及电容C24(0.1uF/50V)相连，电容C23和电容C24的另一端同时接地，电阻R21的另一端分别与升降压芯片P1的FB脚(8)及电阻R22(124K)的一端相连，电阻R22的另一端接地，二极管VD21的负端与电压监控芯片P2(MAX16011TAA+)的VCC脚(1)相连，电压监控芯片P2的VCC脚(1)、EN脚(6)相连并通过电容C25(0.1uF/50V)接地，电阻R25(953K)的一端分别与电阻R26(49.9K)的一端以及电压监控芯片P2的INB-脚(5)相连，电阻R26的另一端接地，电压监控芯片P2的INA+脚(8)通过电阻R27(49.9K)接地，电压监控芯片P2的INA+脚(8)通过电阻R28(910K)与电阻R25的另一端相连以及防超压电路的电容C11的一端相连，电压监控芯片P2的LOGIC脚(3)接地，电压监控芯片P2的OUTA脚(7)通过电阻R29(100k)与5V电源的正极相连，5V电源的正极通过电阻R210(100K)与电压监控芯片P2的OUTB脚(4)相连及触发器P3A(SN74HC74D)的CD脚(1)相连，电压监控芯片P2的OUTA脚(7)与触发器P3A的SD脚(4)相连，触发器P3A的D脚(2)和CLK脚(3)相连并接地，触发器P3A的VCC脚(14)通过电容C26(0.1uF/50V)接地同时触发器P3A的VCC脚(14)接5V电源，触发器P3A的Q脚(5)与组合场效应管P4(IRF7350PBF)中N沟道场效应管的栅极(2)相连，组合场效应管P4中N沟道场效应管的源极(1)接地，组合场效应管P4中P沟道场效应管的源极(3)分别与电压监控芯片P2的VCC脚(1)、稳压管VS21(1.5MC15C)的负端及电阻R23(30K)的一端相连，稳压管VS21的正端、电阻R23的另一端、组合场效应管P4中P沟道场效应管的栅极(4)及电阻R24(30K)的一端相连，电阻R24的另一端与组合场效应管P4的中N沟道场效应管的漏极(7)和(8)相连。

该电路的工作过程如下：

根据负载的额定电压调节电阻R21和R22，使二极管VD21的负极输出的电压比负载所需电压高约10～30V。根据负载额定电压调节电阻R25、R26、R27和R28来设置比较电压的上下限。当电路输入一个高压的时候，场效应管M11若处于导通状态，对负载供电、对电容C11进行充电，当电容C11两端的电压高于比较电压的上限时，即电压监控芯片P2的INB-脚和INA+脚的电位皆高于额定上限值，电压监控芯片P2的OUTB脚输出低电平，使得触发器P3A的Q脚输出低电平，组合场效应管P4处于关闭状态，则电阻R13将场效应管M11的栅极电位拉低，场效应管M11关闭，负载消耗电容C11内存储的电荷。随着负载对电容C11内存储的电荷的消耗，电容C11两端的电压逐渐下降，当电容C11两端的电压低于比较电压的下限时，即电压监控芯片P2的INB-脚和INA+脚两端的电位均低于额定下限值，电压监控芯片P2的OUTA脚输出低电平，将触发器P3A的Q脚置为高电平，使得组合场效应管P4处于导通状态，从而使二极管VD21的负端通过组合场效应管中P沟道的场效应管与电阻R12短路，因此场效应管栅极电位被拉高，场效应管M11处于导通状态，此时输入的电流提供负载所需的能量同时对电容C11进行充电。因此本发明在持续高压输入的情况下，可以实现不损坏负载同时对其持续供电。

Claims (10)

1.一种防超压防浪涌电压控制电路，包括防超压电路和判断控制电路，其特征在于：

所述的防超压电路包括：2个电阻，分别为R12、R13；1个二极管VD12；2个稳压管，分别为VS11、VS12；1个电容C11；1个场效应管M11；

其中，输入电源的正极与场效应管M11的漏极D相连，场效应管M11的源极S与二极管VD12的正端相连，二极管VD12的负端与电容C11的一端相连，电容C11的另一端接地，场效应管M11的S极与稳压管VS11的正端相连，稳压管VS11的负端与场效应管M11的栅极G、稳压管VS12的负端、电阻R13的一端及电阻R12的一端分别相连，稳压管VS12的正端和电阻R13的另一端分别接地，电阻R12的另一端与判断控制电路中组合场效应管P4中P沟道场效应管的漏极相连；二极管VD12的负端输出经控制后的电压；

所述的判断控制电路包括：10个电阻，分别为R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R210；1个二极管VD21；1个稳压管VS21；6个电容，分别为C21、C22、C23、C24、C25、C26；1个电感，为L21；4个芯片，分别为升降压芯片P1，电压监控芯片P2，触发器P3A，组合场效应管P4；

其中，升降压芯片P1的EN脚、VCC脚、SWVIN脚以及电容C21、C22的一端分别连接5V的电压，电容C21和C22的另一端接地，升降压芯片P1的SWOUT脚通过电感L21与升降压芯片P1的LX脚相连，升降压芯片P1的LX脚与二极管VD21的正端相连，二极管VD21的负端分别与电阻R21的一端、电容C23及电容C24相连，电容C23和电容C24的另一端同时接地，电阻R21的另一端分别与升降压芯片P1的FB脚及电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端接地，二极管VD21的负端与电压监控芯片P2的VCC脚相连，电压监控芯片P2的VCC脚、EN脚相连并通过电容C25接地，电阻R25的一端分别与电阻R26的一端以及电压监控芯片P2的INB-脚相连，电阻R26的另一端接地，电压监控芯片P2的INA+脚通过电阻R27接地，电压监控芯片P2的INA+脚通过电阻R28与电阻R25的另一端以及防超压电路的电容C11的一端相连，电压监控芯片P2的LOGIC脚接地，电压监控芯片P2的OUTA脚通过电阻R29与5V电源的正极相连，5V电源的正极通过电阻R210与电压监控芯片P2的OUTB脚及触发器P3A的CD脚相连，电压监控芯片P2的OUTA脚与触发器P3A的SD脚相连，触发器P3A的D脚和CLK脚相连并接地，触发器P3A的VCC脚通过电容C26接地同时触发器P3A的VCC脚接5V电源的正极，触发器P3A的Q脚与组合场效应管P4中N沟道场效应管的栅极相连，组合场效应管P4中N沟道场效应管的源极接地，组合场效应管P4中P沟道场效应管的源极分别与电压监控芯片P2的VCC脚、稳压管VS21的负端及电阻R23的一端相连，稳压管VS21的正端、电阻R23的另一端、组合场效应管P4中P沟道场效应管的栅极及电阻R24的一端相连，电阻R24的另一端与组合场效应管P4的中N沟道场效应管的漏极相连。

2.根据权利要求1所述的防超压防浪涌电压控制电路，其特征在于还包括一个二极管VD11，输入电源的正极通过二极管VD11与场效应管M11的漏极D相连。

3.根据权利要求1所述的防超压防浪涌电压控制电路，其特征在于还包括一个电阻R11，输入电源的正极通过电阻R11与场效应管M11的漏极D相连。

4.根据权利要求1所述的防超压防浪涌电压控制电路，其特征在于还包括一个自恢复保险丝CB1，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB1与电容C11的一端相连。

5.根据权利要求1所述的防超压防浪涌电压控制电路，其特征在于还包括一个自恢复保险丝CB2，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB2输出经控制后的电压。

6.根据权利要求2或3所述的防超压防浪涌电压控制电路，其特征在于还包括一个自恢复保险丝CB2，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB2输出经控制后的电压。

7.根据权利要求2或3所述的防超压防浪涌电压控制电路，其特征在于还包括一个自恢复保险丝CB1，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB1与电容C11的一端相连。

8.根据权利要求3所述的防超压防浪涌电压控制电路，其特征在于还包括一个二极管VD11，输入电源的正极通过二极管VD11与电阻R11的一端相连。

9.根据权利要求8所述的防超压防浪涌电压控制电路，其特征在于还包括一个自恢复保险丝CB1，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB1与电容C11的一端相连。

10.根据权利要求9所述的防超压防浪涌电压控制电路，其特征在于还包括一个自恢复保险丝CB2，二极管VD12的负端通过自恢复保险丝CB1和自恢复保险丝CB2输出控制后的电压。