CN111244886A - 一种输入过压及输出过流保护电路 - Google Patents

一种输入过压及输出过流保护电路 Download PDF

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张叶茂
莫淑贤
陈政君
袁然昌
覃维昆
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Abstract

本发明揭示了一种输入过压及输出过流保护电路，其包括过压保护电路和过流保护电路，过压保护电路对输入电压进行过电压输入限制，当输入电压超过额定电压时会断开输入回路；过流保护电路对输出端负载进行短路过流保护，当出现短路或者过流时，电路会断开输出端负载供电，当短路状态清除后，电路自动恢复正常。本发明具既有输入过压保护有具有输出过流保护，能够有效保障负载的安全，而且当短路状态清除后电路会自动恢复正常。

Description

一种输入过压及输出过流保护电路
技术领域
本发明的实施例涉及保护电路，具体而言，涉及一种输入过压及输出过流保护电路。
背景技术
电子设备要正常工作离不开稳定的电源。然而，在实际使用过程中，受到各种非正常因素的影响，输入电源可能会产生异常，而且用户使用非标配电源的情况也经常发生，使得设备的输入电源电压不能保证；而且在某些原因下有可能造成负载短路或者过电流。一旦发生这些情况，轻则整个设备被烧毁或者输入电源被损坏，重则引起火灾、爆炸等安全事故。现有的保护电路一般在启动过流保护之后，需要断电后再恢复正常工作状态，在一定程度上增加了不便性。因此，有必要在设备的电源端和负载之间增加能够在排除短路状况后自动恢复正常的过压过流保护电路。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种输入过压及输出过流保护电路，该电路可以对输出端负载具有短路过电流保护，并在短路状况清除后，电路能过自动恢复正常。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种输入过压及输出过流保护电路，包括过压保护电路和过流保护电路，过压保护电路耦接在电源与过流保护电路之间，用于对输入电压进行过电压输入限制；过流保护电路包括PNP型三极管Q2、NPN型三极管Q3、PNP型三极管Q4、NPN型三极管Q5、稳压二极管D3和充电电容，NPN型三极管Q3基极与过压保护电路耦接，发射极接地，集电极与PNP型三极管Q4的基极耦接，PNP型三极管Q4的发射极与过压保护电路耦接，集电极与负载耦接，PNP型三极管Q2的发射极与过压保护电路耦接，基极反接稳压二极管D3后与负载耦接，集电极与NPN型三极管Q5的基极耦接，NPN型三极管Q5的发射极接地，集电极与NPN型三极管Q3的基极耦接，PNP型三极管Q4的发射极还与PNP型三极管Q2的基极耦接，充电电容一端与NPN型三极管Q3基极和过流保护电路输出端耦接，另一端与负载耦接。
此外，本发明还提供如下附属技术方案：
NPN型三极管Q3基极和过压保护电路之间耦接有第五电阻。
PNP型三极管Q4的发射极和PNP型三极管Q2的基极之间耦接有第六电阻。
PNP型三极管基极Q2的基极和稳压管二级管D3之间耦接有发光二极管。
过压保护电路包括比较器、采样电路、基准电压电路和P沟道场效应管，比较器的同相输入端与采样电路耦接，反向输入端耦接基准电压电路，输出端与P沟道场效应管栅极耦接，P沟道场效应管的源极与电源耦接，漏极与过流保护电路耦接。
采样电路耦接在电源和地之间，其包括依次串联的第一电阻和第二电阻，比较器的同相输入端耦接在第一电阻和第二电阻之间。
基准电压电路耦接在电源和地之间，其包括依次耦接的串联的第三电阻和稳压二极管D1，比较器的反相输入端耦接在第三电阻和稳压二极管D1之间。
相比于现有技术，本发明的优势在于：
保护电路包括过压保护电路和过流保护电路，在输入电压正常的情况下，NPN型三极管Q3导通，NPN型三极管Q3导通后PNP型三极管Q4压导通，正常向负载供电，当出现过流时，PNP型三极管Q4的CE之间的压降Uce会使稳压二极管D3被击穿导通稳压，导致PNP型三极管Q2导通，PNP型三极管Q2导通后NPN型三极管Q5也导通，NPN型三极管Q5导通就导致了NPN型三极管Q3和PNP型三极管Q4截止，则电源停止向负载端供电，同时充电电容开始充电，在故障排除后，充电电容导通NPN型三极管Q3，电路恢复正常供电。本发明的过压保护可以对输入电压进行过电压输入限制，过流保护电路对输出端负载具有短路过电流保护，并在短路状况清除后，电路能过自动恢复正常。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述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涉及本发明的一些实施例，并非对本发明的限制。
图1是本发明的电路图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明技术方案作进一步非限制性的详细描述。
如图1所示，一种输入过压及输出过流保护电路，包括过压保护电路和过流保护电路，过压保护电路对输入电压进行过电压输入限制，当输入电压超过额定电压时会断开输入回路；过流保护电路对输出端负载进行短路过流保护，当出现短路或者过流时，电路会断开输出端负载供电，当短路状态清楚后，电路自动恢复正常。
输入过流保护电路包括比较器U1、采样电路、基准电压电路、第四电阻R4、第一电容C1和P沟道场效应管Q1，采样电路包括第一电阻R1和第二电阻R2，基准电压电路包括第三电阻R3和稳压二级管D1。第一电阻R1和第二电阻R2串联后耦接在电源JP1和地之间，第三电阻R3一端与电源耦接，另一端与稳压二极管D1负极耦接，稳压二极管D1正极接地。比较器U1的同相输入端耦接在第一电阻R1和第二电阻R2之间，反向输入端耦接在第三电阻R3和稳压二极管D1之间，输出端通过第四电阻R4与P沟道场效应管Q1的栅极耦接，P沟道场效应管Q1的源极与电源耦接，漏极与过流保护电路耦接。第一电容C1耦接在P沟道场效应管的漏极与地之间。在本实施例中，稳压器U1的型号为TLV1805，稳压二极管D1的值根据设定的过压值进行选定，P沟道场效应管为低压MOS管AO3415A，第一电阻R1的阻值为200K，第二电阻R2和第四电阻R4的阻值为100K，第三电阻R3的阻值为10K，第一电容C1的容值为100uf。
过压保护电路的工作原理是：
当电源JP1电压正常时，比较器U1同相输入端的电压低于反向输入端的电压，比较器U1输出低电平，此时P沟道场效应管Q1导通，正常供电；当电源JP1输入过电压时，比较器U1同相输入端电压高于反向输入端电压，比较器U1输出高电平，P沟道场效应管Q1截止，停止供电。
过流保护电路包括第PNP型三极管Q2、NPN型三极管Q3、PNP型三极管Q4、NPN型三极管Q5、发光二极管D2、稳压二极管D3、充电电容C2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11。NPN型三极管Q3基极通过第五电阻R5与P沟道场效应管Q1漏极耦接，发射极通过第九电阻R9接地，集电极与PNP型三极管Q4的基极耦接。PNP型三极管Q4的发射极与P沟道场效应管Q1漏极耦接，集电极与负载耦接。PNP型三极管Q2的发射极与P沟道场效应管Q1漏极耦接，基极与发光二极管D2阳极耦接，集电极通过第八电阻R8与NPN型三极管Q5的基极耦接，NPN型三极管Q5的发射极接地，集电极通过第十电阻R10与NPN型三极管Q3的基极耦接。PNP型三极管Q4的发射极通过与PNP型三极管Q2的基极耦接。发光二极管阴极与稳压二极管D3的阴极耦接，稳压二极管D3的阳极通过第七电阻R7与负载耦接。充电电容一端与NPN型三极管Q3基极耦接，同时还通过第五电阻R5与P沟道场效应管Q1漏极耦接，另一端与负载耦接。第十一电阻R11耦接在NPN型三极管Q5的集电极与P沟道场效应管Q1的D极之间。在本实施例中，PNP型三极管Q2的型号是S8550，PNP型三极管Q4的型号是TIP42C，NPN型三极管Q3和NPN型三极管Q5的型号是S8050，第五电阻R5的阻值是10K，第六电阻R6的阻值是470Ω，第七电阻R7的阻值是3.3K，第八电阻R8的阻值是470Ω，第九电阻R9的阻值是680Ω，第十电阻R10的阻值是820Ω，第十一电阻R11的阻值是10K。
过流保护电路的工作原理是：
当电路正常工作时，输入电压通过第五电阻R5向NPN型三极管Q3的基极提供电压，NPN型三极管Q3饱和导通，PNP型三极管Q4正常导通，电路正常向输出端负载JP2供电；当输出端负载JP2某种原因短路或者过流时，会使得PNP型三极管Q4的CE之间的压降Uce通过第六电阻R6和发光二极管D2、稳压二极管D3、第七电阻R7形成回路，此时稳压二极管D3能被击穿导通稳压，导致PNP型三极管Q2的发射极电压高于基极电压，则PNP型三极管Q2由截止变为导通，PNP型三极管Q2导通后通过第八电阻R8向NPN型三极管Q5管的基极提供电压，NPN型三极管Q5导通，NPN型三极管Q5导通导致NPN型三极管Q3基极电压迅速下降使NPN型三极管Q3截止，NPN型三极管Q3截止后PNP型三极管Q4截止，电路不能向输出端供电。PNP型三极管Q4截止后，电源电流通过第五电阻R5向充电电容C2充电，为NPN型三极管Q3的下一次导通做准备。在短路故障点未排除之前，电路经过第五电阻R5、第十电阻R10、NPN型三极管Q5流入地，PNP型三极管Q4保持截止，电路无输出；如果短路故障排除，这个时候充电电容C2上的电压随时都可以导通NPN型三极管Q3，NPN型三极管Q3导通则第二PNP型三极管Q4就导通，电路恢复正常供电。

Claims (7)

1.一种输入过压及输出过流保护电路，其特征在于：包括过压保护电路和过流保护电路，
所述过压保护电路耦接在电源与过流保护电路之间，用于对输入电压进行过电压输入限制；
所述过流保护电路包括PNP型三极管Q2、NPN型三极管Q3、PNP型三极管Q4、NPN型三极管Q5、稳压二极管D3和充电电容，NPN型三极管Q3基极与过压保护电路耦接，发射极接地，集电极与PNP型三极管Q4的基极耦接，PNP型三极管Q4的发射极与过压保护电路耦接，集电极与负载耦接，PNP型三极管Q2的发射极与过压保护电路耦接，基极接稳压二极管D3后与负载耦接，集电极与NPN型三极管Q5的基极耦接，NPN型三极管Q5的发射极接地，集电极与NPN型三极管Q3的基极耦接，PNP型三极管Q4的发射极还与PNP型三极管Q2的基极耦接，充电电容一端与NPN型三极管Q3基极和过流保护电路输出端耦接，另一端与负载耦接。
2.根据权利要求1所述的输入过压及输出过流保护电路，其特征在于：所述NPN型三极管Q3基极和过压保护电路之间耦接有第五电阻。
3.根据权利要求1所述的输入过压及输出过流保护电路，其特征在于：所述PNP型三极管Q4的发射极和PNP型三极管Q2的基极之间耦接有第六电阻。
4.根据权利要求1所述的输入过压及输出过流保护电路，其特征在于：所述PNP型三极管基极Q2的基极和稳压管二级管D3之间耦接有发光二极管。
5.根据权利要求1所述的输入过压及输出过流保护电路，其特征在于：所述过压保护电路包括比较器、采样电路、基准电压电路和P沟道场效应管，比较器的同相输入端与采样电路耦接，反向输入端耦接基准电压电路，输出端与P沟道场效应管栅极耦接，P沟道场效应管的源极与电源耦接，漏极与过流保护电路耦接。
6.根据权利要求5所述的输入过压及输出过流保护电路，其特征在于：所述采样电路耦接在电源和地之间，其包括依次串联的第一电阻和第二电阻，比较器的同相输入端耦接在第一电阻和第二电阻之间。
7.根据权利要求5所述的输入过压及输出过流保护电路，其特征在于：所述基准电压电路耦接在电源和地之间，其包括依次耦接的串联的第三电阻和稳压二极管D1，比较器的反相输入端耦接在第三电阻和稳压二极管D1之间。
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