CN104682341A - 过压欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

过压欠压保护电路通过分压检测模块检测负载的输入压降，并将检测结果转换为检测电压输出给过压检测模块和欠压检测模块。过压检测模块判断检测电压大于或等于过压阈值时向电压保护模块输出高电平，欠压检测模块判断检测电压小于或等于欠压阈值时向电压保护模块输出高电平。而电压保护模块只要接收到高电平就控制开关模块截止，从而使得输入电源停止向负载供电。即在输入电源出现过压或欠压时，开关模块就截止，从而输入电源停止供电，进而达到保护负载在正常工作电压范围内工作，避免负载因电压不工作而受到损坏。

Description

过压欠压保护电路

技术领域

本发明涉及电压保护电路，特别是涉及一种电压不在正常工作电压范围内的过压欠压保护电路。

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。

欠压是指由于短路故障等原因，线路电压会在短时间内出现大幅度降低甚至消失的现象。它会给线路和电器设备带来损伤。例如：使电动机疲倒、堵转，从而产生数倍于额定电流的过电流，烧坏电动机；当电压恢复时，大量电动机的自起动又会使电动机的电压大幅度下降，造成危害。

发明内容

基于此，有必要提供一种电压不在正常工作电压范围内的过压欠压保护电路。

一种过压欠压保护电路，用于在输出电压过压或欠压时，断开电源与负载的连接，包括分压检测模块、欠压检测模块、过压检测模块、电压保护模块及开关模块；

所述分压检测模块的输入端接负载，所述分压检测模块的输出端分别接所述欠压检测模块的输入端和所述过压检测模块的输入端，所述欠压检测模块的输出端和所述过压检测模块的输出端同时接所述电压保护模块的输入端，所述分压检测模块的接地端、所述欠压检测模块的接地端、所述过压检测模块的接地端及所述电压保护模块的接地端均接地，所述电压保护模块的电源端接输入电源，所述电压保护模块的输出端接所述开关模块的输入端，所述开关模块的输出端接负载，所述开关模块的电源端接输入电源；

所述分压检测模块两端的压降为负载的压降，所述分压检测模块输出检测电压给所述过压检测模块及所述欠压检测模块；所述过压检测模块及所述欠压检测模块分别获取所述检测电压，所述过压检测模块判断所述检测电压大于或等于过压阈值时向所述电压保护模块输出高电平，所述欠压检测模块判断所述检测电压小于或等于欠压阈值时向所述电压保护模块输出高电平；所述电压保护模块接收高电平后控制所述开关模块截止，所述输入电源停止对负载供电。

在其中一个实施例中，所述分压检测模块包括分压电阻R3和分压电阻R4；所述分压电阻R3和所述分压电阻R4串联于负载与接地之间，所述分压电阻R3远离所述分压电阻R4的一端为所述分压检测模块的输入端，所述分压电阻R4远离所述分压电阻R2的一端为所述分压检测模块的接地端，所述分压电阻R3和所述分压电阻R4的公共连接点为所述分压检测模块的输出端。

在其中一个实施例中，所述过压检测模块包括二极管D1和三极管Q2，所述二极管D1的负极接所述分压检测模块的输出端，所述二极管D1的正极接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极接所述电压保护模块的输入端。

在其中一个实施例中，所述欠压检测模块包括分压电阻R5、分压电阻R6和三极管Q3；所述分压电阻R5和所述分压电阻R6串联于所述分压检测模块的输出端和接地之间，其中所述分压电阻R5远离所述分压电阻R6的一端接所述分压检测模块的输出端，所述分压电阻R6远离所述分压电阻R5的一端接地，所述分压电阻R5和所述分压电阻R6的公共连接点接所述三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极接所述电压保护模块的输入端。

在其中一个实施例中，所述电压保护模块包括555芯片、电容C2和电容C3，所述555芯片的触发端为所述电压保护模块的输入端，所述电容C3的一端接接地，另一端接所述555芯片的触发端和阈值端，所述电容C2的一端接地，另一端接所述555芯片的控制电压端，所述555芯片的复位端和电源端接输入电源，所述555芯片的接地端接地，所述555芯片的放电端接所述开关模块的输入端。

在其中一个实施例中，还包括与所述555芯片的输出端连接的指示模块，所述555芯片的触发端接收高电平时，所述555芯片输出端输出高电平给所述指示模块，所述指示模块接收高电平并发出指示信号。

在其中一个实施例中，所述指示模块包括LED1和分压电阻R7，所述分压电阻R7的一端接所述555芯片的输出端，另一端接所述LED1的正极，所述LED1的负极接地。

在其中一个实施例中，开关模块包括分压电阻R1、分压电阻R2和三极管Q1，所述分压电阻R1的一端接所述电压保护模块的输出端，另一端接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接输入电源，所述三极管Q1的集电极接负载，所述分压电阻R2的一端接所述三极管Q1的发射极，另一端接所述三极管Q1的基极。

在其中一个实施例中，还包括电解电容C1，所述电解电容C1的正极接输入电源，另一端接地。

上述过压欠压保护电路通过分压检测模块检测负载的输入压降，并将检测结果转换为检测电压输出给过压检测模块和欠压检测模块。过压检测模块判断检测电压大于或等于过压阈值时向电压保护模块输出高电平，欠压检测模块判断检测电压小于或等于欠压阈值时向电压保护模块输出高电平。而电压保护模块只要接收到高电平就控制开关模块截止，从而使得输入电源停止向负载供电。即在输入电源出现过压或欠压时，开关模块就截止，从而输入电源停止供电，进而达到保护负载在正常工作电压范围内工作，避免负载因电压不工作而受到损坏。

附图说明

图1为过压欠压保护电路的模块图；

图2为过压欠压保护电路的原理图。

具体实施方式

如图1所示，为过压欠压保护电路的模块图。

一种过压欠压保护电路，用于在输出电压过压或欠压时，断开电源与负载的连接，包括分压检测模块101、欠压检测模块102、过压检测模块103、电压保护模块104及开关模块105。

所述分压检测模块101的输入端接负载，所述分压检测模块101的输出端分别接所述欠压检测模块102的输入端和所述过压检测模块103的输入端，所述欠压检测模块102的输出端和所述过压检测模块103的输出端同时接所述电压保护模块104的输入端，分压检测模块101的接地端、所述欠压检测模块102的接地端、所述过压检测模块103的接地端及所述电压保护模块104的接地端均接地，所述电压保护模块104的电源端接输入电源，所述电压保护模块104的输出端接所述开关模块105的输入端，所述开关模块105的输出端接负载，所述开关模块105的电源端接输入电源。

所述分压检测模块101两端的压降为负载的压降，所述分压检测模块101输出检测电压给所述过压检测模块103及所述欠压检测模块102；所述过压检测模块103及所述欠压检测模块102分别获取所述检测电压，所述过压检测模块103判断所述检测电压大于或等于过压阈值时向所述电压保护模块104输出高电平，所述欠压检测模块102判断所述检测电压小于或等于欠压阈值时向所述电压保护模块104输出高电平；所述电压保护模块104接收高电平后控制所述开关模块105截止，所述输入电源停止对负载供电。

分压检测模块101用于将负载两端的压降转换为检测电压输出给过压检测模块103和欠压检测模块102。

欠压检测模块102用于判断检测电压是否小于或等于欠压阈值，在欠压检测模块102判断出检测电压大于欠压阈值时，即负载两端的压降不属于欠压范围，欠压检测模块102不工作，不向电压保护模块104输出电平信号。而在欠压检测模块102判断出检测电压小于或等于欠压阈值时，即负载两端的压降低于正常工作电压，负载处于欠压工作电压范围，因此欠压检测模块102开始工作，即向电压保护模块104输出高电平信号。

过压检测模块103用于判断检测电压是否大于或等于过压阈值，在过压检测模块103判断出检测电压小于过压阈值时，即负载两端的压降不属于过压范围，过压检测模块103不工作，不向电压保护模块104输出电平信号。而在过压检测模块103判断出检测电压大于或等于过压阈值时，即负载两端的压降高于正常工作电压，负载处于过压工作电压范围，因此过压检测模块103开始工作，即向电压保护模块104输出高电平信号。

电压保护模块104用于根据欠压检测模块102或过压检测模块103输出电平信号控制开关模块105的导通和截止。具体为，在电压保护模块104接收到欠压检测模块102或过压检测模块103输出的高电平时，电压保护模块104控制开关模块105截止。在电压保护模块104没有接收到欠压检测模块102和过压检测模块103的输出电平时，即欠压检测模块102和过压检测模块103均没有输出信号时，电压保护模块104控制开关模块105导通。

开关模块105用于控制输入电源与负载的连接与断开，在电压保护模块104接收高电平时，电压保护模块104控制开关模块105截止，从而使得输入电源与负载断开连接，输入电源停止对负载供电。在电压保护模块104没有接收到高电平时，电压保护模块104控制开关模块105导通，从而使得输入电源与负载连接，输入电源向负载供电。

请结合图2。

分压检测模块101包括分压电阻R3和分压电阻R4；所述分压电阻R3和所述分压电阻R4串联于负载与接地之间，所述分压电阻R3远离所述分压电阻R4的一端为所述分压检测模块101的输入端，所述分压电阻R4远离所述分压电阻R3的一端为所述分压检测模块101的接地端，所述分压电阻R3和所述分压电阻R4的公共连接点为所述分压检测模块101的输出端。

过压检测模块103包括二极管D1和三极管Q2，所述二极管D1的负极接所述分压检测模块101的输出端，所述二极管D1的正极接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极接所述电压保护模块104的输入端。

三极管Q2为NPN型三极管。

欠压检测模块102包括分压电阻R5、分压电阻R6和三极管Q3；所述分压电阻R5和所述分压电阻R6串联于所述分压检测模块101的输出端和接地之间，其中所述分压电阻R5远离所述分压电阻R6的一端接所述分压检测模块101的输出端，所述分压电阻R6远离所述分压电阻R5的一端接地，所述分压电阻R5和所述分压电阻R6的公共连接点接所述三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极接所述电压保护模块104的输入端。

三极管Q3为PNP型三极管。

电压保护模块104包括555芯片、电容C2和电容C3，所述555芯片的触发端为所述电压保护模块104的输入端，所述电容C3的一端接接地，另一端接所述555芯片的触发端和阈值端，所述电容C2的一端接地，另一端接所述555芯片的控制电压端，所述555芯片的复位端和电源端接输入电源，所述555芯片的接地端接地，所述555芯片的放电端接所述开关模块105的输入端。

过压欠压保护电路还包括与所述555芯片的输出端连接的指示模块106，所述555芯片的触发端接收高电平时，所述555芯片输出端输出高电平给所述指示模块106，所述指示模块106接收高电平并发出指示信号。

指示模块106包括LED1和分压电阻R7，所述分压电阻R7的一端接所述555芯片的输出端，另一端接所述LED1的正极，所述LED1的负极接地。

开关模块105包括分压电阻R1、分压电阻R2和三极管Q1，所述分压电阻R1的一端接所述电压保护模块104的输出端，另一端接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接输入电源，所述三极管Q1的集电极接负载，所述分压电阻R2的一端接所述三极管Q1的发射极，另一端接所述三极管Q1的基极。

三极管Q1为PNP型三极管。

过压欠压保护电路还包括电解电容C1，所述电解电容C1的正极接输入电源，另一端接地。

基于上述所有实施例，过压欠压保护电路的工作原理如下：

分压电阻R3和分压电阻R4串联于负载和接地之间，因此，分压电阻R3和分压电阻R4串联后分得的压降为负载两端的压降。负载两端的压降在经由分压电阻R3和分压电阻R4分压后，将分压电阻R3分得的压降输出给过压检测模块103和欠压检测模块102。

在出现欠压时，二极管D1无法达到击穿导通电压，因此，三极管Q2没有电压输入，三极管Q2截止。而分压电阻R5和分压电阻R6分得的压降输出给三极管Q3的基极，使得三极管Q3导通，三极管Q3的集电极输出高电平给555芯片的触发端。555芯片被触发，555芯片的输出端输出高电平，LED1与分压电阻R7和接地形成导通回路，LED1被点亮。同时，555芯片的放电端输出高电平，三极管Q1的基极接收高电平，三极管Q1截止。输入电源停止向负载供电。

在出现过压时，分压电阻R5和分压电阻R6分的压降过高，使得三极管Q3截止。而过压时分压电阻R3的压降使得二极管D1达到击穿导通电压，二极管D1击穿导通，因此三极管Q2的基极接收高电平，三极管Q2导通，三极管Q2的集电极输出高电平给555芯片的触发端。555芯片被触发，555芯片的输出端输出高电平，LED1与分压电阻R7和接地形成导通回路，LED1被点亮。同时，555芯片的放电端输出高电平，三极管Q1的基极接收高电平，三极管Q1截止。输入电源停止向负载供电。

即在出现过压或欠压时，三极管Q1均截止，而LED1均被点亮，即指示负载处于不正常的工作电压范围内。

上述过压欠压保护电路通过分压检测模块101检测负载的输入压降，并将检测结果转换为检测电压输出给过压检测模块103和欠压检测模块102。过压检测模块103判断检测电压大于或等于过压阈值时向电压保护模块104输出高电平，欠压检测模块102判断检测电压小于或等于欠压阈值时向电压保护模块104输出高电平。而电压保护模块104只要接收到高电平就控制开关模块105截止，从而使得输入电源停止向负载供电。即在输入电源出现过压或欠压时，开关模块105就截止，从而输入电源停止供电，进而达到保护负载在正常工作电压范围内工作，避免负载因电压不工作而受到损坏。

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 (9)

1.一种过压欠压保护电路，用于在输出电压过压或欠压时，断开电源与负载的连接，其特征在于，包括分压检测模块、欠压检测模块、过压检测模块、电压保护模块及开关模块；

所述分压检测模块的输入端接负载，所述分压检测模块的输出端分别接所述欠压检测模块的输入端和所述过压检测模块的输入端，所述欠压检测模块的输出端和所述过压检测模块的输出端同时接所述电压保护模块的输入端，所述分压检测模块的接地端、所述欠压检测模块的接地端、所述过压检测模块的接地端及所述电压保护模块的接地端均接地，所述电压保护模块的电源端接输入电源，所述电压保护模块的输出端接所述开关模块的输入端，所述开关模块的输出端接负载，所述开关模块的电源端接输入电源；

所述分压检测模块两端的压降为负载的压降，所述分压检测模块输出检测电压给所述过压检测模块及所述欠压检测模块；所述过压检测模块及所述欠压检测模块分别获取所述检测电压，所述过压检测模块判断所述检测电压大于或等于过压阈值时向所述电压保护模块输出高电平，所述欠压检测模块判断所述检测电压小于或等于欠压阈值时向所述电压保护模块输出高电平；所述电压保护模块接收高电平后控制所述开关模块截止，所述输入电源停止对负载供电。

2.根据权利要求1所述的过压欠压保护电路，其特征在于，所述分压检测模块包括分压电阻R3和分压电阻R4；所述分压电阻R3和所述分压电阻R4串联于负载与接地之间，所述分压电阻R3远离所述分压电阻R4的一端为所述分压检测模块的输入端，所述分压电阻R4远离所述分压电阻R2的一端为所述分压检测模块的接地端，所述分压电阻R3和所述分压电阻R4的公共连接点为所述分压检测模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的过压欠压保护电路，其特征在于，所述过压检测模块包括二极管D1和三极管Q2，所述二极管D1的负极接所述分压检测模块的输出端，所述二极管D1的正极接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极接所述电压保护模块的输入端。

4.根据权利要求1所述的过压欠压保护电路，其特征在于，所述欠压检测模块包括分压电阻R5、分压电阻R6和三极管Q3；所述分压电阻R5和所述分压电阻R6串联于所述分压检测模块的输出端和接地之间，其中所述分压电阻R5远离所述分压电阻R6的一端接所述分压检测模块的输出端，所述分压电阻R6远离所述分压电阻R5的一端接地，所述分压电阻R5和所述分压电阻R6的公共连接点接所述三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极接所述电压保护模块的输入端。

5.根据权利要求1所述的过压欠压保护电路，其特征在于，所述电压保护模块包括555芯片、电容C2和电容C3，所述555芯片的触发端为所述电压保护模块的输入端，所述电容C3的一端接接地，另一端接所述555芯片的触发端和阈值端，所述电容C2的一端接地，另一端接所述555芯片的控制电压端，所述555芯片的复位端和电源端接输入电源，所述555芯片的接地端接地，所述555芯片的放电端接所述开关模块的输入端。

6.根据权利要求5所述的过压欠压保护电路，其特征在于，还包括与所述555芯片的输出端连接的指示模块，所述555芯片的触发端接收高电平时，所述555芯片输出端输出高电平给所述指示模块，所述指示模块接收高电平并发出指示信号。

7.根据权利要求6所述的过压欠压保护电路，其特征在于，所述指示模块包括LED1和分压电阻R7，所述分压电阻R7的一端接所述555芯片的输出端，另一端接所述LED1的正极，所述LED1的负极接地。

8.根据权利要求1所述的过压欠压保护电路，其特征在于，开关模块包括分压电阻R1、分压电阻R2和三极管Q1，所述分压电阻R1的一端接所述电压保护模块的输出端，另一端接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接输入电源，所述三极管Q1的集电极接负载，所述分压电阻R2的一端接所述三极管Q1的发射极，另一端接所述三极管Q1的基极。

9.根据权利要求1所述的过压欠压保护电路，其特征在于，还包括电解电容C1，所述电解电容C1的正极接输入电源，另一端接地。