CN107147097A - 一种保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种保护电路，属于电学技术领域，该保护电路包括：第一电子元件，所述第一电子元件具有两个电极，所述第一电子元件外接电源正极；防浪涌电阻，所述防浪涌电阻与所述第一二极管串联，且所述防浪涌电阻与所述地之间串联有一负载；第二电子元件，所述第二电子元件具有两个电极，且只允许电流由单一方向流过，所述第二电子元件串联在所述防浪涌电阻和所述地之间，并与所述负载并联。抛负载试验中产生的高能量脉冲被防浪涌电阻消耗，防浪涌电阻与瞬态抑制二极串联，所以浪涌功率而又不至于产生太大压降,导致能有效保护电路中的元器件的技术效果。
Description
技术领域
本发明属于电学技术领域，特别涉及一种保护电路。
背景技术
电子设备广泛应用于汽车中，电子设备在运行时将产生电气和电磁骚扰，这些骚扰可以通过传导、耦合、辐射等方式传播到其它电子设备中，影响其它电子设备的正常运行。
为避免受骚扰而影响电子设备正常工作，汽车的电子产品都需要做EMC验证，即要求做抛负载试验，抛负载试验是模拟在断开电池(亏电状态)的同时，发电机正在产生充电电流，而发电机电路上仍有其它负载时产生的瞬态，未断开时发电机的线圈内电流较大，断开时电流突然变小，产生反电动势，造成负载电源电压瞬间变大，从而出现浪涌。浪涌是指瞬间出现超出稳定值的峰值，它包括浪涌电压和浪涌电流。
由于抛负载试验中浪涌主要是高能量脉冲，而设备的抗干扰能力较差，设备的抗破坏能力较低，不能有效保护电路中的元器件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是由于抛负载试验中浪涌主要是高能量脉冲，而设备的抗干扰能力较差，设备的抗破坏能力较低，不能有效保护电路中的元器件。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种保护电路，所述保护电路包括：
第一电子元件，所述第一电子元件具有两个电极，且只允许电流由单一方向流过，所述第一电子元件外接电源正极；
防浪涌电阻，所述防浪涌电阻与所述第一二极管串联，并接地，且所述防浪涌电阻与所述地之间串联有一负载；
第二电子元件，所述第二电子元件具有两个电极，且只允许电流由单一方向流过，所述第二电子元件串联在所述防浪涌电阻和所述地之间，并与所述负载并联；
其中，所述保护电路工作时经过所述防浪涌电阻的电流是80mA-120mA，在所述防浪涌电阻上的压降为0.2V-0.4V。
进一步地，所述保护电路还包括：所述第一电子元件是肖特基二极管。
进一步地，所述保护电路包括：所述肖特基二极管的反向电压VR是60V；
所述肖特基二极管的正向浪涌峰值电流IFSM是70A；
所述肖特基二极管的正向压降VF最大值是0.52V。
进一步地，所述保护电路包括：所述第二电子元件是瞬态抑制二极管。
进一步地，所述保护电路包括：所述瞬态抑制二极管的峰值功率PPK是600W；
所述瞬态抑制二极管的脉冲峰值电流IPP是12A；
所述瞬态抑制二极管的击穿电压VBR是36V；
所述瞬态抑制二极管的箝位电压Vc是49.9V。
进一步地，所述保护电路包括：
所述第一电子元件是肖特基二极管；其中，所述肖特基二极管的反向电压VR是60V；所述肖特基二极管的正向浪涌峰值电流IFSM是70A；所述肖特基二极管的正向压降VF最大值是0.52V；
和，
所述第二电子元件是瞬态抑制二极管；其中，所述瞬态抑制二极管的峰值功率PPK是600W；所述瞬态抑制二极管的脉冲峰值电流IPP是12A；所述瞬态抑制二极管的击穿电压VBR是36V；所述瞬态抑制二极管的箝位电压Vc是49.9V。
进一步地，所述保护电路包括：
所述防浪涌电阻的电阻值是3Ω。
有益效果：第一电子元件可以是肖特基二极管，因为具有很低的前向压降,当电池反向连接时这个二极管可以阻止反向电流流动，所以二极管上会产生一定的压降，会消耗一定的功率。从而避免了不良电池操作或错误维护造成的反向电池连接可能导致的损坏风险。第二电子元件是瞬态抑制二极管，使用瞬态抑制二极管，因为在正常状况下，瞬态抑制二极管呈现高阻抗状态，当瞬间电压超过瞬态抑制二极管的击穿电压时其阻抗立即降至极低的导通值，瞬态抑制二极管提供一个低阻抗的路径，所以瞬态抑制二极管允许大电流通过，使流向被保护器件的电流分流到瞬态抑制二极管，同时将受保护器件两端的电压限制在瞬态抑制二极管的箝位电压。当过电压条件消失后，瞬态抑制二极管又恢复到高阻抗状态。抛负载试验中产生的高能量脉冲被防浪涌电阻消耗，防浪涌电阻与瞬态抑制二极串联，所以浪涌功率而又不至于产生太大压降,导致能有效保护电路中的元器件的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种保护电路示意图；
附图说明：1—第一电子元件，2—第二电子元件，3—防浪涌电阻，4—负载。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；其中本实施中所涉及的“和/或”关键词，表示和、或两种情况，换句话说，本发明实施例所提及的A和/或B，表示了A和B、A或B两种情况，描述了A与B所存在的三种状态，如A和/或B，表示：只包括A不包括B；只包括B不包括A；包括A与B。
同时，本发明实施例中，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本发明实施例中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的，并不是旨在限制本发明。
参见图1，本发明实施例提供的一种保护电路，所述保护电路包括：
第一电子元件1，所述第一电子元件1具有两个电极，且只允许电流由单一方向流过，所述第一电子元件1外接电源正极；
进一步地，所述第一电子元件1是肖特基二极管；
进一步地，所述肖特基二极管的反向电压VR是60V；
所述肖特基二极管的正向浪涌峰值电流IFSM是70A；
所述肖特基二极管的正向压降VF最大值是0.52V；
进一步地，防浪涌电阻3，所述防浪涌电阻3与所述第一二极管串联，并接地，且所述防浪涌电阻3与所述地之间串联有一负载4；
进一步地，所述防浪涌电阻3的电阻值是3Ω。
具体而言，第一电子元件1可以选择使用肖特基二极管，但也可以选择使用例如普通二极管等其它二极管。第一电子元件1具有两个电极，且只允许电流由单一方向流过，第一电子元件1外接电源正极。第一二极管即是第一电子元件1，防浪涌电阻3与第一二极管串联，并接地可以是指第一二极管与电源正极连接，防浪涌电阻3一端与第一二极管连接，防浪涌电阻3的另一端与地连接。在本发明提供的实施例中，第一电子元件1只允许电流从电源流向防浪涌电阻3。肖特基二极管具有很低的前向压降。当出现不良电池操作或错误维护造成的反向电池连接时，可导致的损坏电路元器件，此时，需要采取反向电池保护措施。可以通过增加一个反向电池保护器件来保护电路(可以保护负载4)。可以与电池串联一个肖特基二极管，当电池反向连接时，肖特基二极管可以阻止反向电流流。并且肖特基二极管与一般的二极管相比，肖特基二极管产生的压降和消耗的功率都更小，对电路的影响也更小。使用的肖特基二极管可以是：反向电压VR＝60V，正向浪涌峰值电流IFSM＝70A，正向压降VF最大值＝0.52V，当出现不良电池操作或错误维护造成的反向电池连接时，由于电源正极接肖特基二极管，反向电压VR＝60V，正向浪涌峰值电流IFSM＝70A，正向压降VF最大＝0.52V。电源接反了直接导通肖特基二极管，肖特基二极管起着过压吸收作用，从而保护后级电路(例如负载4瞬态抑制二极管电路)。在肖特基二极管后面可以串联一个防浪涌电阻3，防浪涌电阻3的阻值为：3Ω。当电路正常工作时电流为100mA，此时在肖特基二极管上产生的压降为0.3V，电源从输入口经过保护电路以后加载到集成电路电源引脚的电压值都在正常范围内，因此不影响集成电路正常工作(可以不影响负载4正常工作)及模块供电电压范围。
第二电子元件2，所述第二电子元件2具有两个电极，且只允许电流由单一方向流过，所述第二电子元件2串联在所述防浪涌电阻3和所述地之间，并与所述负载4并联；
进一步地，所述第二电子元件2是瞬态抑制二极管。
进一步地，所述瞬态抑制二极管的峰值功率PPK是600W；
所述瞬态抑制二极管的脉冲峰值电流IPP是12A；
所述瞬态抑制二极管的击穿电压VBR是36V；
所述瞬态抑制二极管的箝位电压Vc是49.9V。
具体而言，第二电子元件2可以是选择使用瞬态抑制二极管。第二电子元件2具有两个电极，且只允许电流由单一方向流过。在本发明提供的实施例中，第二电子元件2只允许电流由防浪涌电阻3流向地。瞬态抑制二极管(简称TVS)是一种限压保护器件。使用TVS时，TVS与被保护电路(可以是负载4)并联。在正常状况下，TVS呈现高阻抗状态；当电路中瞬间电压超过TVS的击穿电压时，TVS的阻抗立即降至极低的导通值，TVS提供一个低阻抗的路径，从而允许大电流从TVS通过。因为TVS与被保护电路(可以是负载4)并联，当电路中瞬间电压超过TVS的击穿电压时，TVS提供一个低阻抗的路径，所以能使流向被保护器件(可以是负载4)的电流分流到TVS。同时也将受保护器件(可以是负载4)两端的电压限制在TVS的箝位电压。当过电压条件消失后，即当电路中瞬间电压小于TVS的击穿电压时，TVS正常工作，即此时，TVS又恢复到高阻抗状态。例如：当TVS的峰值功率PPK是600W，TVS的脉冲峰值电流IPP是12A，TVS的击穿电压VBR是36V，箝位电压Vc是49.9V。此时，TVS一端与防浪涌电阻3连接，另一端与地连接，并且TVS与负载4并联。
在正常状况下，即当电路中瞬间电压不超过TVS的击穿电压VBR＝36V时，TVS呈现高阻抗状态；当电路中瞬间电压超过TVS的击穿电压VBR＝36V时，TVS的阻抗立即降至极低的导通值。此时，TVS提供一个低阻抗的路径，从而允许大电流从TVS通过。因为TVS与被保护电路(可以是负载4)并联，当电路中瞬间电压超过TVS的击穿电压VBR＝36V时，TVS提供一个低阻抗的路径，所以能使流向被保护器件(可以是负载4)的电流分流到TVS。同时也将受保护器件(可以是负载4)两端的电压限制在TVS的箝位电压Vc＝49.9V。当过电压条件消失后，即当电路中瞬间电压小于TVS的击穿电压VBR＝36V时，TVS正常工作，即此时，TVS又恢复到高阻抗状态。
进一步地，所述保护电路工作时经过所述防浪涌电阻3的电流是80mA-120mA，在所述防浪涌电阻3上的压降为0.2V-0.4V。
具体而言，保护电路可以指电源与负载4部分的电路。当保护电路工作时，经过防浪涌电阻3的电流范围的数值是：80mA-120mA，在防浪涌电阻3上产生的压降范围的数值是：0.2V-0.4V。
在本发明提供的保护电路实施例中，：所述第一电子元件1是肖特基二极管；其中，所述肖特基二极管的反向电压VR是60V；所述肖特基二极管的正向浪涌峰值电流IFSM是70A；所述肖特基二极管的正向压降VF最大值是0.52V；
和，
所述第二电子元件2是瞬态抑制二极管；其中，所述瞬态抑制二极管的峰值功率PPK是600W；所述瞬态抑制二极管的脉冲峰值电流IPP是12A；所述瞬态抑制二极管的击穿电压VBR是36V；所述瞬态抑制二极管的箝位电压Vc是49.9V。
进一步地，所述防浪涌电阻3的电阻值是3Ω。
具体而言，肖特基二极管即是是第一电子元件1，瞬态抑制二极管即是第二电子元件2。肖特基二极管与电源正极连接，允许电源正极流出的电流通过；防浪涌电阻3与肖特基二极管连接；瞬态抑制二极管与防浪涌电阻3连接，允许通过防浪涌电阻3的电流通过，并且瞬态抑制二极管与地连接。此时，电源正极流出的电流先经过肖特基二极管，然后经过防浪涌电阻3，其次经过瞬态抑制二极管，最后经过地，形成一个由电源、肖特基二极管、防浪涌电阻3、瞬态抑制二极管、地组成的一个串联的电流路径(简称为路径1)。肖特基二极管与电源正极连接，允许电源正极流出的电流通过；防浪涌电阻3与肖特基二极管连接；负载4与防浪涌电阻3连接。此时，电源正极流出的电流先经过肖特基二极管，然后经过防浪涌电阻3，其次经过负载4，最后经过地。形成一个由电源、肖特基二极管、防浪涌电阻3、负载4、地组成的一个串联的电流路径(简称为路径2)。当出现不良电池操作或错误维护造成的反向电池连接时，可导致损坏电路元器件，此时，需要采取反向电池保护措施。可以通过增加一个反向电池保护器件来保护电路(可以保护负载4)。可以与电池串联一个肖特基二极管，当电池反向连接时，肖特基二极管可以阻止反向电流流。并且肖特基二极管与一般的二极管相比，肖特基二极管产生的压降和消耗的功率都更小，对电路的影响也更小。第二电子元件2可以是选择使用瞬态抑制二极管。第二电子元件2具有两个电极，且只允许电流由单一方向流过。在本发明提供的实施例中，第二电子元件2只允许电流由防浪涌电阻3流向地。瞬态抑制二极管(简称TVS)是一种限压保护器件。使用TVS时，TVS与被保护电路(可以是负载4)并联。在正常状况下，TVS呈现高阻抗状态；当电路中瞬间电压超过TVS的击穿电压时，TVS的阻抗立即降至极低的导通值，TVS提供一个低阻抗的路径，从而允许大电流从TVS通过。因为TVS与被保护电路(可以是负载4)并联，当电路中瞬间电压超过TVS的击穿电压时，TVS提供一个低阻抗的路径，所以能使流向被保护器件(可以是负载4)的电流分流到TVS。同时也将受保护器件(可以是负载4)两端的电压限制在TVS的箝位电压。当过电压条件消失后，即当电路中瞬间电压小于TVS的击穿电压时，TVS正常工作，即此时，TVS又恢复到高阻抗状态。使用的肖特基二极管可以是：反向电压VR＝60V，正向浪涌峰值电流IFSM＝70A，正向压降VF最大值＝0.52V；TVS的峰值功率PPK是600W，TVS的脉冲峰值电流IPP是12A，TVS的击穿电压VBR是36V，箝位电压Vc是49.9V。路径2为通路正常工作时，正常工作时电流为100mA，因此在防浪涌电阻3上产生的压降为0.3V，电源从输入口经过保护电路以后加载到集成电路电源引脚的电压值在正常范围内，不影响集成路径2的正常工作及模块供电电压范围。此时，电源正极流出的电流先经过肖特基二极管，然后经过防浪涌电阻3，其次经过负载4，最后经过地。路径1为通路时，此时TVS处的瞬间电压超过36V，TVS阻抗立即降至极低的导通值，TVS提供一个低阻抗的路径，从而允许大电流通过，使流向被保护器件的电流分流到TVS，即流向路径2中的电流流进路径1。并且将受保护器件两端(即负载4两端)的电压限制在不高于TVS的49.9V。路径1的通路，肖特基二极管也起着过压吸收作用，保护了负载4部分的电路。
有益效果：第一电子元件1可以是肖特基二极管，因为具有很低的前向压降,当电池反向连接时这个二极管可以阻止反向电流流动，所以二极管上会产生一定的压降，会消耗一定的功率。从而避免了不良电池操作或错误维护造成的反向电池连接可能导致的损坏风险。第二电子元件2是瞬态抑制二极管，使用瞬态抑制二极管，因为在正常状况下，瞬态抑制二极管呈现高阻抗状态，当瞬间电压超过瞬态抑制二极管的击穿电压时其阻抗立即降至极低的导通值，瞬态抑制二极管提供一个低阻抗的路径，所以瞬态抑制二极管允许大电流通过，使流向被保护器件的电流分流到瞬态抑制二极管，同时将受保护器件两端的电压限制在瞬态抑制二极管的箝位电压。当过电压条件消失后，瞬态抑制二极管又恢复到高阻抗状态。抛负载试验中产生的高能量脉冲被防浪涌电阻消耗，防浪涌电阻3与瞬态抑制二极串联，所以浪涌功率而又不至于产生太大压降,导致能有效保护电路中的元器件的技术效果。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：
第一电子元件，所述第一电子元件具有两个电极，且只允许电流由单一方向流过，所述第一电子元件外接电源正极；
防浪涌电阻，所述防浪涌电阻与所述第一二极管串联，并接地，且所述防浪涌电阻与所述地之间串联有一负载；
第二电子元件，所述第二电子元件具有两个电极，且只允许电流由单一方向流过，所述第二电子元件串联在所述防浪涌电阻和所述地之间，并与所述负载并联；
其中，所述保护电路工作时经过所述防浪涌电阻的电流是80mA-120mA，在所述防浪涌电阻上的压降为0.2V-0.4V。
2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于：
所述第一电子元件是肖特基二极管。
3.如权利要求3所述的保护电路，其特征在于：
所述肖特基二极管的反向电压VR是60V；
所述肖特基二极管的正向浪涌峰值电流IFSM是70A；
所述肖特基二极管的正向压降VF最大值是0.52V。
4.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于：
所述第二电子元件是瞬态抑制二极管。
5.如权利要求4所述的保护电路，其特征在于：
所述瞬态抑制二极管的峰值功率PPK是600W；
所述瞬态抑制二极管的脉冲峰值电流IPP是12A；
所述瞬态抑制二极管的击穿电压VBR是36V；
所述瞬态抑制二极管的箝位电压Vc是49.9V。
6.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于：
所述第一电子元件是肖特基二极管；其中，所述肖特基二极管的反向电压VR是60V；所述肖特基二极管的正向浪涌峰值电流IFSM是70A；所述肖特基二极管的正向压降VF最大值是0.52V；
和，
所述第二电子元件是瞬态抑制二极管；其中，所述瞬态抑制二极管的峰值功率PPK是600W；所述瞬态抑制二极管的脉冲峰值电流IPP是12A；所述瞬态抑制二极管的击穿电压VBR是36V；所述瞬态抑制二极管的箝位电压Vc是49.9V。
7.如权利要求6所述的保护电路，其特征在于：
所述防浪涌电阻的电阻值是3Ω。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170908 |