CN106300247A - 电压保护电路和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电压保护电路和系统，所述电路，包括：所述负向电压检测比较电路，用于检测负向电压是否达到预先设置的电压阈值，如果所述负向电压达到所述电压阈值，则控制所述隔离光耦处于导通状态；所述隔离光耦，用于控制与所述隔离光耦相连的MOS管截止；所述MOS管，与所述隔离光耦和负载电路相连。

Description

电压保护电路和系统
技术领域
本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种电压保护电路和系统。
背景技术
随着科学技术的进步及生活水平的提高，用户对电子通信设备的要求也越来越高。电子通信设备的抗雷击电流及浪涌能力越来越受到相应领域人士及相关电子通信设备厂家的重视。世界各国基本都出台了相关的电磁兼容标准，规定进入改过市场的电子通信设备必须满足各国的认证要求。比如，我国的3C认证标准，欧洲的CE认证标准，美国的UL认证标准。这些认证标准均对雷击电流和浪涌指标做了明确的等级要求。进入这些国家的电子通信设备必须满足对雷击电流和浪涌指标的要求。
由于雷击电流、浪涌等会产生瞬时大电流、过电压，为了避免电子、通信设备在实际使用的过程中受到损坏或影响用户体验，需要对雷击电流、浪涌采取防护措施。尤其是负向雷击电流或浪涌出现时，会吸收负载前端的电容上的能量，可能会造成系统重启，严重影响用户体验，给用户造成不好的产品质量印象。
发明内容
本发明提供一种电压保护电路和系统，要解决的问题是因为负向雷击电流或负向浪涌的出现造成系统重启的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种电压保护电路，包括负向电压检测比较电路、隔离光耦和MOS管；其中：
所述负向电压检测比较电路，用于检测负向电压是否达到预先设置的电压阈值，如果所述负向电压达到所述电压阈值，则控制所述隔离光耦处于导通状态；
所述隔离光耦，用于控制与所述隔离光耦相连的MOS管截止；
所述MOS管，与所述隔离光耦和负载电路相连。
其中，所述负向电压检测比较电路还用于：
在所述负向电压未达到预先设置的电压阈值时，控制所述隔离光耦处于断开状态。
其中，所述负向电压检测电路包括：第一分压单元、第二分压单元、二极管和电压基准单元，其中第二分压单元的一端接输入端负极，第二分压单元的另一端与第一分压单元相连，所述第一分压单元和第一电容与在电压基准单元的阳极引脚相连，电压基准单元的阳极引脚接在二极管的阳极引脚，二极管的阴极引脚接在输入端的正极。
其中，所述负向电压检测电路包括：第一电容，其中所述第一电容和所述第一分压单元并联在电压基准单元的REF引脚和阳极。
其中，所述负向电压检测电路还包括：分压调节电路，用于调节第一分压单元的电压和第二分压电压的电压之间的比值。
其中，所述隔离光耦原边的阴极一端与电压基准单元的阴极引脚相连，所述隔离光耦原边的另一端阳极通过电阻与输入端的负极相连；所述隔离光耦副边的发射极与MOS管的源极相连，所述隔离光耦副边的集电极通过电阻与在MOS的栅极相连。
其中，所述MOS管与负载的直流电源共地。
其中，所述电路还包括：退偶电感，位于所述输入线路上所述负向电压检测电路与MOS管之间的负向通道上。
一种电压保护系统，包括：
防护电路；
上文所述的电路，输入端与所述防护电路的输出端相连，输出端与负载电路的输入端相连。
本发明提供的实施例，根据负向电压与电压阈值的比较，确定是否防护电路和负载之间的电路是否导通，解决负向雷击电流或负向浪涌出现造成系统重启的问题，提高电子通信设备的可靠性，提高设备的客户体验满意度。
同时，本发明提供的电路兼具防反接功能，当设备的输入源正负极接反时，不会对设备造成损坏。本发明提供的电路具有一定的通用性，电路简单，易于实现。
附图说明
图1为本发明提供一种电压保护电路的示意图；
图2为本发明提供一种电压保护电路的结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1为本发明提供一种电压保护电路的示意图。图1所示电路，包括负向电压检测比较电路、隔离光耦和MOS管；其中：
所述负向电压检测比较电路，用于检测负向电压是否达到预先设置的电压阈值，如果所述负向电压达到所述电压阈值，则控制所述隔离光耦处于导通状态；
所述隔离光耦，用于控制与所述隔离光耦相连的MOS管截止；
所述MOS管，与所述隔离光耦和负载电路相连。
在实际应用中，负向雷击电流或负向浪涌出现时，有以下两种常见的方法可以解决此问题：1、利用晶体管的开关特性，同时检测干路中的逆向电流，设置合适的电流阈值，控制晶体管的导通与关断。使用此方法需要额外增加一个具有阻性功能器件以便检测逆向电流，不具有通用性；2、利用晶体管的开关特性，同时检测雷击防护电路之后的负向残压，设置合适电压阈值，控制晶体管的导通与关断。
由上可以看出，本发明提供的实施例，根据负向电压与电压阈值的比较，确定是否防护电路和负载之间的电路是否导通，解决负向雷击电流或负向浪涌出现造成系统重启的问题，提高电子通信设备的可靠性，提高设备的客户体验满意度。
另外，所述负向电压检测比较电路还用于：
在所述负向电压未达到预先设置的电压阈值时，控制所述隔离光耦处于断开状态。
其中，该电压阈值是根据电路的实际需要确定的，例如根据造成负载重启的电压的大小计算出电压阈值，或者，根据经验值确定。
其中，所述负向电压检测电路包括：第一分压单元、第二分压单元、二极管和电压基准单元，其中第二分压单元的一端接输入端负极，第二分压单元的另一端与第一分压单元相连，所述第一分压单元和第一电容与在电压基准单元的阳极引脚相连，电压基准单元的阳极引脚接在二极管的阳极引脚，二极管的阴极引脚接在输入端的正极。
具体的，当电路中出现负向雷击电流或负向浪涌时，首先经过前端的防护模块会产生负向电压，此时会在第一分压单元两端产生电压，当电压达到电压基准单元的基准电压时，二极管导通，随之隔离光耦导通，光耦副边把MOS管的驱动VDR拉低到DC-，关闭VT1，这样便不会产生较大的逆向电流，避免负载前端上的能量被反抽导致系统重启。
另外，当电路不存反接情况，且没有负向雷击电流、负向浪涌时，由于二极管的单向导电性，电压基准单元和隔离光耦不会工作，通过外部电路为MOS管提供驱动电压，使MOS管导通，电路正常工作。
其中，所述负向电压检测电路包括：第一电容，其中所述第一电容和所述第一分压单元并联在电压基准单元的REF引脚和阳极。
其中第一电容的作用是为电压基准芯片进行滤波，增加第一电容的抗干扰能力。优选的，第一电容的容值为皮法pf级。通过设置电容C1的容值，可以调节电路的响应时间。
其中，所述负向电压检测电路还包括：分压调节电路，用于调节第一分压单元的电压和第二分压电压的电压之间的比值。
在实际应用中，可以通过该分压调节电路控制两个分压单元得到的电压，从而实现对电流阈值的修改。
其中，所述隔离光耦原边的阴极一端与电压基准单元的阴极引脚相连，所述隔离光耦原边的另一端阳极通过电阻与输入端的负极相连；所述隔离光耦副边的发射极与MOS管的源极相连，所述隔离光耦副边的集电极通过电阻与在MOS的栅极相连。
其中，所述MOS管与负载的直流电源共地。
其中，所述电路还包括：退偶电感，位于所述输入线路上所述负向电压检测电路与MOS管之间的负向通道上。
退偶电感的作用在于：当大的负向雷击电流或浪涌出现时，可以阻止电容上的电压过快的被负向雷击电流或浪涌吸收到，以便端口产生负压供负压检测比较电路动作。
另外，本发明还提供一种电压保护系统，包括：
防护电路；
上文所述的电压保护电路，输入端与所述防护电路的输出端相连，输出端与负载电路的输入端相连。
本发明提供的系统实施例，根据负向电压与电压阈值的比较，确定是否防护电路和负载之间的电路是否导通，解决负向雷击电流或负向浪涌出现造成系统重启的问题，提高电子通信设备的可靠性，提高设备的客户体验满意度。
下面对本发明提供的电路和系统作进一步说明：
图2为本发明提供一种电压保护电路的结构图，图2所示电路包括负向电压检测电路，控制MOS管开通或关断的隔离光耦，退偶电感，功率MOS管。
如图2所示，本发明提供的电路要放置在满足规格要求的雷击电流防护、浪涌防护电路之后，退偶电感要放输入线路的负向通道上，在MOS管之前。
如图2所示，分压电阻R1和R2、C1、VD1组成负压检测电路，R2的一端接输入端负极，R2另一端与R1连接。R1和C1并联在电压基准D1的REF引脚和阳极引脚，然后，D1的阳极引脚接在二极管VD1的阳极引脚，VD1的阴极引脚接在输入端的正极。电压基准的阴极引脚与光耦D2原边的阴极一端相连，光耦D2原边的另一端阳极与电阻R3相连，R3的另一端与输入端的负极相连。光耦副边的发射极与MOS管VT1的源极相连，光耦副边的集电极通过一个驱动电阻R4接在MOS管VT1的栅极。
如图2所示给出了一种MOS管VT1驱动电压产生的方式，MOS管VT1的驱动电压来VDR自于DC+和DC-之间，R6与12V稳压管串联，为MOS管产生12V驱动电压，C2起到滤波储能作用。
当电路输入端反接时，R1和R2串联分压，R1两端的电压达到电压基准D1的基准电压时，D1导通，随之光耦D2导通，光耦副边把MOS管的驱动VDR拉低到DC-，VT1无法导通，反接后的负压不会到达后级的负载，避免后级负载的损坏。
当电路中出现负向雷击电流或负向浪涌时，首先经过前端的防护模块在AB端产生负向电压，此时会在R1两端产生电压，当电压达到电压基准D1的基准电压时，D1导通，随之光耦D2导通，随之光耦D2导通，光耦副边把MOS管的驱动VDR拉低到DC-，关闭VT1，这样便不会产生较大的逆向电流，避免负载前端电容C3上的能量被反抽导致系统重启。
本发明提供的应用实例，通过检测雷击浪涌防护电路之后的残压，解决负向雷击电流或负向浪涌出现造成系统重启的问题，提高电子通信设备的可靠性，提高设备的客户体验满意度。同时，本发明提供的电路兼具防反接功能，当设备的输入源正负极接反时，不会对设备造成损坏。本电路具有一定的通用性，电路简单，易于实现。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的全部或部分步骤可以使用计算机程序流程来实现，所述计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在相应的硬件平台上(如系统、设备、装置、器件等)执行，在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用集成电路来实现，这些步骤可以被分别制作成一个个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元可以采用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，也可以分布在多个计算装置所组成的网络上。
上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的计算机可读取存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电压保护电路，其特征在于，包括负向电压检测比较电路、隔离光耦和MOS管；其中：
所述负向电压检测比较电路，用于检测负向电压是否达到预先设置的电压阈值，如果所述负向电压达到所述电压阈值，则控制所述隔离光耦处于导通状态；
所述隔离光耦，用于控制与所述隔离光耦相连的MOS管截止；
所述MOS管，与所述隔离光耦和负载电路相连。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述负向电压检测比较电路还用于：
在所述负向电压未达到预先设置的电压阈值时，控制所述隔离光耦处于断开状态。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述负向电压检测电路包括：第一分压单元、第二分压单元、二极管和电压基准单元，其中第二分压单元的一端接输入端负极，第二分压单元的另一端与第一分压单元相连，所述第一分压单元和第一电容与在电压基准单元的阳极引脚相连，电压基准单元的阳极引脚接在二极管的阳极引脚，二极管的阴极引脚接在输入端的正极。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述负向电压检测电路包括：第一电容，其中所述第一电容和所述第一分压单元并联在电压基准单元的REF引脚和阳极。
5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述负向电压检测电路还包括：分压调节电路，用于调节第一分压单元的电压和第二分压电压的电压之间的比值。
6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述隔离光耦原边的阴极一端与电压基准单元的阴极引脚相连，所述隔离光耦原边的另一端阳极通过电阻与输入端的负极相连；所述隔离光耦副边的发射极与MOS管的源极相连，所述隔离光耦副边的集电极通过电阻与在MOS的栅极相连。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述MOS管与负载的直流电源共地。
8.根据权利要求1至7任一所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：退偶电感，位于所述输入线路上所述负向电压检测电路与MOS管之间的负向通道上。
9.一种电压保护系统，其特征在于，包括：
防护电路；
如权利要求1至8任一所述的电路，输入端与所述防护电路的输出端相连，输出端与负载电路的输入端相连。
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