CN107230965A - 端口多级保护电路 - Google Patents

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吴齐
吴翔龙
秦友强
李梓立
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage

Abstract

本发明公开了一种端口多级保护电路，包括：PTC自动恢复保险丝，与所述电源输入端连接；TVS瞬态抑制二极管，所述TVS瞬态抑制二极管的一端与所述PTC自动恢复保险丝连接，另一端接地；稳压管、三极管、功率场效应晶体管，所述稳压管一端通过第一电阻连接PTC自动恢复保险丝，另一端接地，所述三极管基极通过第二电阻连接稳压管，所述三极管发射极与所述功率场效应晶体管的源极连接，所述三极管的集电极通过第三电阻接地，所述功率场效应晶体管的栅极与所述三极管集电极连接，并通过第三电阻接地，所述功率场效应晶体管的漏极连接电源输入端。本发明能对端口电路提供三级安全保护，结构简单、实用性强、响应速度快、稳定可靠。

Description

端口多级保护电路
技术领域
本发明涉及保护电路技术领域，尤其涉及一种端口多级保护电路。
背景技术
现有的技术中，电源端口的保护控制方法主要有两种：一种是过流过压信号产生后芯片关断，这就需要芯片重新上电才能启动恢复工作，这种方法完全不能满足产品需要；另一种是过流过压产生后芯片关断，经过一段时间的等待后再次检测，如果此时大电流消失，则芯片开始工作，如果还存在大电流，则芯片重新进入关断状态，这种方式存在的问题是，如果电源输出端口因意外原因短路，则芯片将会进入不停地开启关断的循环中，这将严重影响芯片的使用寿命，甚至将芯片烧坏。
因此，现有技术需要改进。
发明内容
本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种端口多级保护电路，以解决现有技术中存在的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供的一种端口多级保护电路，包括：
PTC自动恢复保险丝，所述PTC自动恢复保险丝与所述电源输入端连接，在电路发生短路或过载时，所述PTC自动恢复保险丝内部发生断裂，电流被夹断，当系统断电或故障排除后，所述PTC自动恢复保险丝恢复为正常状态；
TVS瞬态抑制二极管，所述TVS瞬态抑制二极管的一端与所述PTC自动恢复保险丝连接，另一端接地，所述TVS瞬态抑制二极管的两级受到反向瞬态高能量冲击时，以设定速度量级，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收浪涌功率，使两极间保持电压设定值，保护电子线路中的元器件不受损坏；
稳压管、三极管、功率场效应晶体管，所述稳压管一端通过第一电阻连接PTC自动恢复保险丝，另一端接地，所述三极管基极通过第二电阻连接稳压管，所述三极管发射极与所述功率场效应晶体管的源极连接，所述三极管的集电极通过第三电阻接地，所述功率场效应晶体管的栅极与所述三极管集电极连接，并通过第三电阻接地，所述功率场效应晶体管的漏极连接电源输入端。
基于本发明上述端口多级保护电路的另一个实施例中，所述电源输入端的输入电压为3.3V稳定电压。
基于本发明上述端口多级保护电路的另一个实施例中，所述设定速度量级为10的-12次方秒量级。
基于本发明上述端口多级保护电路的另一个实施例中，所述电压设定值为5.1V。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明提供的端口多级保护电路，利用PTC自恢复保险丝的工作特性，进行一级保护电路，以防止后面所有元器件的损坏；利用TVS瞬态抑制二极管的工作特性，进行二级保护，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护被保护元器件或线路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作；利用二极管和场效应管的工作特性进行三级保护，进行电流限制和关断输出电源，以防止损坏后面其他元器件，本发明结构简单、实用性强、响应速度快、稳定可靠，保护电子设备不会因为操作失误导致的短路或过高的瞬间电压变化或上电瞬间过高的冲击电流而被损坏的端口多级保护电路。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明的端口多级保护电路的一个实施例的电路图。
图中：1 PTC自动恢复保险丝、2 TVS瞬态抑制二极管、3稳压管、4三极管、5功率场效应晶体管、6第一电阻、7第二电阻、8第三电阻。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例只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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种端口多级保护电路进行更详细地说明。
图1是本发明的端口多级保护电路的一个实施例的电路图，如图1所示，该实施例的端口多级保护电路包括：
PTC自动恢复保险丝1，所述PTC自动恢复保险丝1与所述电源输入端连接，在电路发生短路或过载时，所述PTC自动恢复保险丝1内部发生断裂，电流被夹断，当系统断电或故障排除后，所述PTC自动恢复保险丝1恢复为正常状态；
TVS瞬态抑制二极管2，所述TVS瞬态抑制二极管2的一端与所述PTC自动恢复保险丝1连接，另一端接地，所述TVS瞬态抑制二极管2的两极受到反向瞬态高能量冲击时，以设定速度量级，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收浪涌功率，使两极间保持电压设定值，保护电子线路中的元器件不受损坏；
稳压管3、三极管4、功率场效应晶体管5，所述稳压管3一端通过第一电阻6连接PTC自动恢复保险丝1，另一端接地，所述三极管4基极通过第二电阻7连接稳压管，所述三极管4发射极与所述功率场效应晶体管5的源极连接，所述三极管4的集电极通过第三电阻8接地，所述功率场效应晶体管5的栅极与所述三极管4集电极连接，并通过第三电阻8接地，所述功率场效应晶体管5的漏极连接电源输入端。
所述电源输入端的输入电压为3.3V稳定电压，所述设定速度量级为10的-12次方秒量级，所述电压设定值为5.1V。
在工作时，首先端口多级保护电路处于稳态，即电源输入端电压稳定为3.3V，通过一个50mA PTC自恢复保险丝1，正常情况下，PTC自恢复保险丝1导通正常工作，当电路发生短路或者过载时，PTC自恢复保险丝1内部发生断裂，电流被迅速夹断，从而对电路进行快速，准确的限制和保护，当断电和故障排除后，PTC自恢复保险丝1又恢复为正常状态，无需人工进行更换。
保护电路的高效能保护器件TVS瞬态抑制二极管2，的两级受到反向瞬态高能量冲击时，能以10的-12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压保持位于一个预定值，起到有效地保护电子线路中的元器件的作用。
电路中的稳压管3，三极管4以及功率场效应晶体管5。正常工作情况下，稳压管3没有被击穿，不起稳压工作作用，从而三极管4不导通，功率场效应晶体管5由于漏极电压大于栅极电压，功率场效应晶体管5导通，电源电压正常输出。当电源短路或者发生异常高电压时超过稳压管3时，稳压管3被击穿，通过稳压管3产生的5.1V电压为三极管4提供稳定的基极电压，此时三极管4导通，此时功率场效应晶体管5漏极和栅极之间的电压差不能使功率场效应晶体管5导通，从而关断电源，起到保护作用。
以上对本发明所提供的一种端口多级保护电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种端口多级保护电路，其特征在于，包括：
PTC自动恢复保险丝，所述PTC自动恢复保险丝与所述电源输入端连接，在电路发生短路或过载时，所述PTC自动恢复保险丝内部发生断裂，电流被夹断，当系统断电或故障排除后，所述PTC自动恢复保险丝恢复为正常状态；
TVS瞬态抑制二极管，所述TVS瞬态抑制二极管的一端与所述PTC自动恢复保险丝连接，另一端接地，所述TVS瞬态抑制二极管的两级受到反向瞬态高能量冲击时，以设定速度量级，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收浪涌功率，使两极间保持电压设定值，保护电子线路中的元器件不受损坏；
稳压管、三极管、功率场效应晶体管，所述稳压管一端通过第一电阻连接PTC自动恢复保险丝，另一端接地，所述三极管基极通过第二电阻连接稳压管，所述三极管发射极与所述功率场效应晶体管的源极连接，所述三极管的集电极通过第三电阻接地，所述功率场效应晶体管的栅极与所述三极管集电极连接，并通过第三电阻接地，所述功率场效应晶体管的漏极连接电源输入端。
2.根据权利要求1所述的端口多级保护电路，其特征在于，所述电源输入端的输入电压为3.3V稳定电压。
3.根据权利要求1所述的端口多级保护电路，其特征在于，所述设定速度量级为10的-12次方秒量级。
4.根据权利要求1所述的端口多级保护电路，其特征在于，所述电压设定值为5.1V。
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