CN102801135A - 低压欠压直通过压保护限流电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压欠压直通过压保护限流电路，包括P沟道的MOS管Q10和4个NPN型三极管Q11、Q12、Q13和Q14；还包括外围的多个电阻；本发明的低压欠压直通过压保护限流电路，采用P沟道的MOS管作为电路的主控制器件，在电压过高时能够MOS管关断输入，电压欠压时电压直通，同时有限流作用，从而保护产品和电源本身。对充电输入端的限制减小，方便使用者能用更多的充电器。因此该低压欠压直通过压保护限流电路集成了低压欠压直通、过压保护和限流的功能，电路简单，具有电压输入范围广和电路输出电压稳定的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种低压欠压直通过压保护限流电路，适用于用于消费类电电子产品，如GPS导航仪等。
背景技术
现有的消费类电子产品广泛应用，如智能手机和GPS导航仪等，都给人们的生活带来诸多便利，但是随之而来的，由于消费类电子产品耗电快，因此随时随地充电的问题就成了一个关键问题，现有的充电电路一般不具有限流和过压保护功能，因此，在不同环境下充电时很容易造成消费类电子产品的损坏，因此，有必要设计一种全新的低压欠压直通过压保护限流电路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低压欠压直通过压保护限流电路，该低压欠压直通过压保护限流电路集成了低压欠压直通、过压保护和限流的功能，电路简单，具有电压输入范围广和电路输出电压稳定的特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种低压欠压直通过压保护限流电路，包括P沟道的MOS管Q10和4个NPN型三极管Q11、Q12、Q13和Q14；
MOS管Q10的S极接低压欠压直通过压保护限流电路的正输入端Vin，MOS管Q10的D极通过电阻R18接低压欠压直通过压保护限流电路的正输出端Vout；MOS管Q10的G极与Vin之间接有电阻R19；
电阻R22和电阻R26串接成第一分压支路，且电阻R22与Vin相接，R26接地；第一分压支路的分压点接Q13的B极；Q13的C极通过电阻R17接Vin；Q13的E极接地；
Q14的B极接Q13的C极，Q14的C极接Q10的G极；Q14的E极接地；
电阻R21和电阻R25串接成第二分压支路；且电阻R21与Vout相接，电阻R25接地；第二分压支路的分压点接Q12的B极，Q12的C极和E极分别接Q14的B极和地；
电阻R20和电阻R27形成第三分压支路；且R20接Q10的D极，R27接地；第三分压支路的分压点接Q11的B极，Q11的C极和E极分别接Q12的C极和Vout；
在Vin与地之间以及Vout与地之间均接有滤波电容。
各电阻与各自的电阻值对应关系如下：
R17 200K；
R18 0.5；
R19 200K；
R20 560；
R21 12K；
R22 10K；
R25 1.75K；
R26 910；
R27 10K；电阻的阻值单位均为欧姆。
有益效果：
本发明的低压欠压直通过压保护限流电路，采用P沟道的MOS管作为电路的主控制器件，在电压过高时能够MOS管关断输入，电压欠压时电压直通，同时有限流作用，从而保护产品和电源本身。对充电输入端的限制减小。方便使用者能用更多的充电器。目前PND GPS行业还没有该功能。一般的便携式电子产品的充电器电压输入范围为：5V~20V，所以基本上笔记本电脑、手机、移动电源都可以给GPS 导航仪或手机等消费电子产品充电，节省了资源，更利于环保。
本电路结构简单，组合灵活（比如限流保护电路可以去掉，变成一个过压稳压保护欠压直通电路），成本低，在低压电子产品方面保护效果明显，欠压电路三极管Q14和电阻R17和PMOS管间合理配合，使得本电路在低于5V时欠压还能工作，在控制了成本同时提供了有效保护，比如有时产品（如GPS）不小心插入12VDC电源时，能有效保护产品不被过高电压损坏。而有些5V设备输出电压为4V欠压时本产品也能正常工作而不产生大的压差。
附图说明
图1是本发明的低压欠压直通过压保护限流电路的电路原理图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
如图1所示，一种低压欠压直通过压保护限流电路，包括P沟道的MOS管Q10和4个NPN型三极管Q11、Q12、Q13和Q14；
MOS管Q10的S极接低压欠压直通过压保护限流电路的正输入端Vin，MOS管Q10的D极通过电阻R18接低压欠压直通过压保护限流电路的正输出端Vout；MOS管Q10的G极与Vin之间接有电阻R19；
电阻R22和电阻R26串接成第一分压支路，且电阻R22与Vin相接，R26接地；第一分压支路的分压点接Q13的B极；Q13的C极通过电阻R17接Vin；Q13的E极接地；
Q14的B极接Q13的C极，Q14的C极接Q10的G极；Q14的E极接地；
电阻R21和电阻R25串接成第二分压支路；且电阻R21与Vout相接，电阻R25接地；第二分压支路的分压点接Q12的B极，Q12的C极和E极分别接Q14的B极和地；
电阻R20和电阻R27形成第三分压支路；且R20接Q10的D极，R27接地；第三分压支路的分压点接Q11的B极，Q11的C极和E极分别接Q12的C极和Vout；
在Vin与地之间以及Vout与地之间均接有滤波电容。
电路的具体工作原理说明如下：
1、过压保护过程：当5V输入电压升高到过压保护电压临界点时，三极管Q13导通，C极为低电平，则三极管Q14 C极为高电平，则P沟道MOS管G(栅极)为高电平,这时P沟道MOS管输出被关断，有效的保护了产品。保护电压临界点电压值设定；
Vref=Vidc*(R26/R26+R22) Vref为三极管结电压为0.6V ; Vidc为输入电压
Vidc =0.6/(R26/R26+R22)
Vidc =7.2V; 当输入电压高于保护电压临界点电压7.2V时，则输出被关断；调节R26和R22阻值则可以调整输入保护电压。
2、欠压直通过程；当5V输入电压低于5V以下时，（一般的低压稳压电路都有压差，为0.3~1.2V左右，而本电路选用内阻很低P沟道MOS做输出，在1A输出时压差很小，几乎为零，所以相当于直通）；三极管Q12，Q13不工作，Q14由电阻R17提供一个高电平，Q14导通C极为低电平，这时P沟道MOS管正常输出，由于内阻很小，所以相当于电压低于5V时输出是直通的；
3、输出稳压过程；当5V输入电压升高到稳压保护电压临界点时，（由于本电路输入电压最高为7.2V,而产品有些IC最高工作电压为5.5V以内，所以后面就要有稳压），三极管Q12导通，C极为低电平
则三极管Q14 C极为高电平，则P沟道MOS管G(栅极)为高电平,输出会拉低或关断，如此循环，这时P沟道MOS管输出电压会调整为稳压保护电压值，有效的保护了产品。稳压保护电压临界点电压值设定；
Vref=Vodc*(R25/R21+R25) Vref为三极管结电压为0.6V ; Vodc为输出电压
Vodc =0.6/(R25/R21+R25)
Vodc =5V; 当输入电压高于保护电压临界点电压7.2V时，则输出被关断；调节R21和R25阻值则可以调整稳压输出保护电压。
4、限流保护过程：当产品电流超过保护值时，（产品电子元件短路时，短路电流很大，必定会对输入电路造成损坏，所以限流保护也有一定的保护作用），三极管Q11导通，C极为低电平，则三极管Q14 C极为高电平，则P沟道MOS管G(栅极)为高电平,这时P沟道MOS管输出被关断，有效的保护了产品。保护电流值设定；
Q13 Vbe = R18*Io-(Vo+ R18*Io)(R20/R20+R27) Q13 Vbe为三极管结电压为0.6V ; Io为输出电流，
Io =1/R18[0.6(1+R20/R27)+(R20/R27)Vo]
Io =0.91A; 当输出电流高于保护电流0.91A时，则输出被关断；调节R18，R20和R27阻值则可以调整输出保护电流。
经过具体计算，各电阻与各自的电阻值对应关系如下：
R17 200K；
R18 0.5；
R19 200K；
R20 560；
R21 12K；
R22 10K；
R25 1.75K；
R26 910；
R27 10K；电阻的阻值单位均为欧姆。
Claims (2)
1.一种低压欠压直通过压保护限流电路，其特征在于，包括P沟道的MOS管Q10和4个NPN型三极管Q11、Q12、Q13和Q14；
MOS管Q10的S极接低压欠压直通过压保护限流电路的正输入端Vin，MOS管Q10的D极通过电阻R18接低压欠压直通过压保护限流电路的正输出端Vout；MOS管Q10的G极与Vin之间接有电阻R19；
电阻R22和电阻R26串接成第一分压支路，且电阻R22与Vin相接，R26接地；第一分压支路的分压点接Q13的B极；Q13的C极通过电阻R17接Vin；Q13的E极接地；
Q14的B极接Q13的C极，Q14的C极接Q10的G极；Q14的E极接地；
电阻R21和电阻R25串接成第二分压支路；且电阻R21与Vout相接，电阻R25接地；第二分压支路的分压点接Q12的B极，Q12的C极和E极分别接Q14的B极和地；
电阻R20和电阻R27形成第三分压支路；且R20接Q10的D极，R27接地；第三分压支路的分压点接Q11的B极，Q11的C极和E极分别接Q12的C极和Vout；
在Vin与地之间以及Vout与地之间均接有滤波电容。
2.根据权利要求1所述的低压欠压直通过压保护限流电路，其特征在于，各电阻与各自的电阻值对应关系如下：
R17 200K；
R18 0.5；
R19 200K；
R20 560；
R21 12K；
R22 10K；
R25 1.75K；
R26 910；
R27 10K；电阻的阻值单位均为欧姆。
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|---|---|---|---|---|
| CN201349121Y (zh) * | 2008-12-29 | 2009-11-18 | 深圳市同洲电子股份有限公司 | 直流输入的过压和欠压保护电路 |
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| CN114825300B (zh) * | 2022-06-27 | 2022-10-04 | 深圳市芯卓微科技有限公司 | 限流延时电路和限流延时芯片 |
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