CN103972859A - 过压保护电路 - Google Patents

Abstract

一种过压保护电路，用于在负载两端电压过压时，断开负载与电源之间的电连接，包括分压模块、电压阈值模块、充电模块、开关模块及负载保护模块；通过分压模块将从电源分得的电压加到电压阈值模块两端。电压阈值模块对加在自身两端的电压进行比较，若在设定的阈值范围内，电压阈值模块处于稳压状态，开关模块截止，负载保护模块失电，负载正常工作；若超过设定阈值时，即出现过压现象，电压阈值模块被击穿导通，充电模块开始充电，在充电模块的充电电压达到开关模块的导通阈值时，开关模块导通，与开关模块电连接的负载保护模块得电导通，断开负载的电源，负载停止工作。从而在出现过压现象时及时快速的保护负载，避免过压现象对负载造成损坏。

Description

过压保护电路

技术领域

本发明涉及过压保护电路，特别是涉及一种响应快、可靠的过压保护电路。

背景技术

在现代电子技术电路中，由于电子器件的输出或输入信号要求较高，因此，对于电子器件的输入信号或者输出信号的范围要求较为严格。例如，电压信号的过高，容易导致电子器件烧毁或影响使用寿命。而实际中，电网的不稳定性，使得输出的电压信号可能会过高，而对后续电路中的电子器件造成损坏。

发明内容

基于此，提供一种响应快、可靠的过压保护电路。

一种过压保护电路，用于在负载两端电压过压时，断开负载与电源之间的电连接，包括分压模块、电压阈值模块、充电模块、开关模块及负载保护模块；

所述分压模块包括输入电源电压的输入端及输出电压的输出端；

所述电压阈值模块包括与所述分压模块输出端电连接的输入端及输出端；

所述充电模块包括与所述电压阈值模块输出端电连接的输入端及接地端；

所述开关模块包括控制端、输出端及接地端，所述电压阈值模块的输出端与所述充电模块的输入端的公共连接点与所述开关模块的控制端电连接；

所述负载保护模块包括用于与电源正极电连接的电源端、与所述开关模块的输出端电连接的输入端及用于与负载电连接的输出端；

其中，所述分压模块用于将分得电源电压加在所述电压阈值模块两端，所述电压阈值模块两端的电压超过设定的阈值时，所述电压阈值模块处于击穿导通状态，所述充电模块开始充电，在所述充电模块的充电电压达到所述开关模块的导通阈值后，所述开关模块导通，与所述开关模块电连接的所述负载保护模块得电导通，所述负载保护模块断开负载与电源之间的电连接；

所述电压阈值模块两端的电压在设定的阈值范围内时，所述电压阈值模块处于稳压状态，所述充电模块的充电电压低，所述开关模块截止，所述负载保护模块失电，负载正常工作。

在其中一个实施例中，所述分压模块包括分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻R1和所述分压电阻R2串联，所述分压电阻R1和所述分压电阻R2串联后的一端为所述分压模块的输入端，另一端为所述分压模块的输出端。

在其中一个实施例中，所述电压阈值模块包括二极管D1，所述二极管D1的阴极为所述电压阈值模块的输入端，所述二极管D1的阳极为所述电压阈值模块的输出端。

在其中一个实施例中，所述二极管D1的型号为IN4739。

在其中一个实施例中，所述充电模块包括充电电容C1和限流电阻R3，所述充电电容C1和所述限流电阻R3并联，所述充电电容C1和所述限流电阻R3并联后的一端为所述充电模块的输入端，另一端接地。

在其中一个实施例中，所述开关模块包括场效应管Q1，所述场效应管Q1的栅极、漏极和源极对应为所述开关模块的控制端、输出端和接地端。

在其中一个实施例中，所述负载保护模块包括继电器K1，所述继电器K1的电子线圈一端用于电源的正极连接，另一端与所述开关模块的输出端连接，所述继电器K1的常闭开关与负载串联于电源的两端，所述继电器K1电子线圈与所述开关模块输出端连接的一端为所述负载保护模块的输入端，所述继电器K1电子线圈与电源电连接的一端为所述负载保护模块的电源端，所述继电器K1的常闭开关为所述负载保护模块的输出端。

上述过压保护电路通过分压模块将从电源分得的电压加到电压阈值模块两端。电压阈值模块对加在自身两端的电压进行比较，若在设定的阈值范围内，电压阈值模块处于稳压状态，开关模块截止，负载保护模块失电，负载正常工作；若超过设定阈值时，即出现过压现象，电压阈值模块被击穿导通，充电模块开始充电，在充电模块的充电电压达到开关模块的导通阈值时，开关模块导通，与开关模块电连接的负载保护模块得电导通，断开负载的电源，负载停止工作。从而在出现过压现象时及时快速的保护负载，避免过压现象对负载造成损坏。

附图说明

图1为过压保护电路的模块图；

图2为过压保护电路的原理图。

具体实施方式

如图1所示，为过压保护电路的模块图。

一种过压保护电路，用于在负载两端电压过压时，断开负载与电源之间的电连接，包括分压模块101、电压阈值模块103、充电模块105、开关模块107及负载保护模块109。

分压模块101包括输入电源电压的输入端及输出电压的输出端。

电压阈值模块103包括与分压模块101输出端电连接的输入端及输出端。

充电模块105包括与电压阈值模块103输出端电连接的输入端及接地端。

开关模块107包括控制端、输出端及接地端，电压阈值模块103的输出端与充电模块105的输入端的公共连接点与开关模块107的控制端电连接。

负载保护模块109包括用于与电源正极电连接的电源端、与开关模块107的输出端电连接的输入端及用于与负载电连接的输出端。

其中，分压模块101用于将分得电源电压加在电压阈值模块103两端，电压阈值模块103两端的电压超过设定的阈值时，电压阈值模块103处于击穿导通状态，充电模块105开始充电，在充电模块105的充电电压达到开关模块107的导通阈值后，开关模块107导通，与开关模块107电连接的负载保护模块109得电导通，负载保护模块109断开负载与电源之间的电连接。

电压阈值模块103两端的电压在设定的阈值范围内时，电压阈值模块103处于稳压状态，充电模块105的充电电压低，开关模块107截止，负载保护模块109失电，负载正常工作。

分压模块101用于将从电源处分得的电压加在电压阈值模块103两端。由于电压阈值模块103需要的工作电压低于电源电压，因此，采用分压模块101对电源电压进行分压，以使得电压阈值模块103能够正常工作。

电压阈值模块103用于设定过压阈值，并根据接收的电压值大小控制自身的导通状态。具体地，当电压阈值模块103两端的电压超过设定的阈值时，电压阈值模块103处于击穿导通状态。当电压阈值模块103两端的电压在设定的阈值范围内时，电压阈值模块103处于稳压状态。

充电模块105为开关模块107提供导通电压，充电模块105在充电电压达到开关模块107的导通电压阈值时，开关模块107导通。充电模块105只有在电压阈值模块103处于击穿状态时才开始充电。也就是说，充电模块105在电压阈值模块103处于稳压状态时不充电，即稳压状态下，充电模块105的输入端压降不变，因而，此时与充电模块105电连接的开关模块107截止。

开关模块107用于控制负载保护模块109的导通与截止。具体的，开关模块107控制端的输入电压达到开关模块107的导通电压阈值时，开关模块107导通，负载保护模块109导通。而开关模块107截止时，同样的，负载保护模块109截止。

负载保护模块109用于根据开关模块107的导通与截止控制自身的得电与失电，并控制电源与负载之间的断开与连接。负载保护模块109在开关模块107导通时得电，并断开电源与负载之间的电连接。负载保护模块109在开关模块107截止时失电，电源与负载之间的电连接关系不变，负载正常工作。

请结合图2。

分压模块101包括分压电阻R1和分压电阻R2，分压电阻R1和分压电阻R2串联，分压电阻R1和分压电阻R2串联后的一端为分压模块101的输入端，另一端为分压模块101的输出端。

电压阈值模块103包括二极管D1，二极管D1的阴极为电压阈值模块103的输入端，二极管D1的阳极为电压阈值模块103的输出端。

优选地，二极管D1的型号选用IN4739。

充电模块105包括充电电容C1和限流电阻R3，充电电容C1和限流电阻R3并联，充电电容C1和限流电阻R3并联后的一端为充电模块105的输入端，另一端接地。

开关模块107包括场效应管Q1，场效应管Q1的栅极、漏极和源极对应为开关模块107的控制端、输出端和接地端。

负载保护模块109包括继电器K1，继电器K1的电子线圈一端用于电源的正极连接，另一端与开关模块107的输出端连接，继电器K1的常闭开关与负载串联于电源的两端，继电器K1电子线圈与开关模块107输出端连接的一端为负载保护模块109的输入端，继电器K1电子线圈与电源电连接的一端为负载保护模块109的电源端，继电器K1的常闭开关为负载保护模块109的输出端。

基于上述所有实施例，过压保护电路的工作原理如下：

设定分压电阻R1的阻值为4.7KΩ，分压电阻R2的阻值为5.1KΩ，充电电容C1的大小为10UF，限流电阻R3的阻值为10KΩ。则过压保护电路设定的阈值输入电压值为12V。

在电源的输入电压为12V时，经过分压电阻R1和分压电阻R2分压后，加在二极管D1上的电压小于9V。由于二极管D1的击穿电压为9.1V，所以此时二极管D1不会被击穿，即二极管D1处于稳压状态。充电电容C1被限制充电，因而场效应管Q1的栅极电压无法达到场效应管Q1的导通电压大小，即场效应管Q1截止。与场效应管Q1的漏极连接的继电器K1的电子线圈不得电，继电器Q1的常闭开关处于闭合状态，因而不影响与继电器Q1常闭开关串联的负载的工作状态。整个过压保护电路与负载均处于设定的电压值下正常工作。

在输入的电压高于12V时，特别的，输入的电压值达到13V-15V时，经过分压电阻R1和分压电阻R2分压后，加到二极管D1上的电压大于9.1V，因而二极管D1被击穿，二极管D1反向导通。充电电容C1与限流电阻R3组成充电回路开始充电。当充电电容C1的充电电压达到场效应管Q1的导通电压时，且由于场效应管Q1栅极与充电电容C1的高电压端连接，因而场效应管Q1导通，场效应管Q1的源极和漏极导通，继电器K1的电子线圈得电，继电器K1的常闭开关断开。由于负载与继电器K1的常闭开关串联于电源的两端，在继电器K1的常闭开关断开后，即负载与电源之间的电连接断开。负载停止工作，避免因过压而损坏负载中的元件。

上述过压保护电路通过分压模块101将从电源分得的电压加到电压阈值模块103两端。电压阈值模块103对加在自身两端的电压进行比较，若在设定的阈值范围内，电压阈值模块103处于稳压状态，开关模块107截止，负载保护模块109失电，负载正常工作；若超过设定阈值时，即出现过压现象，电压阈值模块103被击穿导通，充电模块105开始充电，在充电模块105的充电电压达到开关模块107的导通阈值时，开关模块107导通，与开关模块107电连接的负载保护模块109得电导通，断开负载的电源，负载停止工作。从而在出现过压现象时及时快速的保护负载，避免过压现象对负载造成损坏。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种过压保护电路，用于在负载两端电压过压时，断开负载与电源之间的电连接，其特征在于，包括分压模块、电压阈值模块、充电模块、开关模块及负载保护模块；

所述分压模块包括输入电源电压的输入端及输出电压的输出端；

所述电压阈值模块包括与所述分压模块输出端电连接的输入端及输出端；

所述充电模块包括与所述电压阈值模块输出端电连接的输入端及接地端；

所述开关模块包括控制端、输出端及接地端，所述电压阈值模块的输出端与所述充电模块的输入端的公共连接点与所述开关模块的控制端电连接；

所述负载保护模块包括用于与电源正极电连接的电源端、与所述开关模块的输出端电连接的输入端及用于与负载电连接的输出端；

其中，所述分压模块用于将分得电源电压加在所述电压阈值模块两端，所述电压阈值模块两端的电压超过设定的阈值时，所述电压阈值模块处于击穿导通状态，所述充电模块开始充电，在所述充电模块的充电电压达到所述开关模块的导通阈值后，所述开关模块导通，与所述开关模块电连接的所述负载保护模块得电导通，所述负载保护模块断开负载与电源之间的电连接；

所述电压阈值模块两端的电压在设定的阈值范围内时，所述电压阈值模块处于稳压状态，所述充电模块的充电电压低，所述开关模块截止，所述负载保护模块失电，负载正常工作。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述分压模块包括分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻R1和所述分压电阻R2串联，所述分压电阻R1和所述分压电阻R2串联后的一端为所述分压模块的输入端，另一端为所述分压模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压阈值模块包括二极管D1，所述二极管D1的阴极为所述电压阈值模块的输入端，所述二极管D1的阳极为所述电压阈值模块的输出端。

4.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述二极管D1的型号为IN4739。

5.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述充电模块包括充电电容C1和限流电阻R3，所述充电电容C1和所述限流电阻R3并联，所述充电电容C1和所述限流电阻R3并联后的一端为所述充电模块的输入端，另一端接地。

6.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关模块包括场效应管Q1，所述场效应管Q1的栅极、漏极和源极对应为所述开关模块的控制端、输出端和接地端。

7.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述负载保护模块包括继电器K1，所述继电器K1的电子线圈一端用于电源的正极连接，另一端与所述开关模块的输出端连接，所述继电器K1的常闭开关与负载串联于电源的两端，所述继电器K1电子线圈与所述开关模块输出端连接的一端为所述负载保护模块的输入端，所述继电器K1电子线圈与电源电连接的一端为所述负载保护模块的电源端，所述继电器K1的常闭开关为所述负载保护模块的输出端。