CN201038731Y - 过压保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种过压保护电路，包括待检测电路的取样电压输入端口和待机信号端口；其中，所述取样电压输入端口通过一电压门限电路连接一开关电路的控制端，所述开关电路的开关通路连接在所述待机信号端口与地之间，根据所述电压门限电路输出的控制信号改变其开关通路的导通与截止状态。本实用新型的过压保护电路结构简单，成本低廉，在待检测电路出现过压故障时可以及时地切断电源电路，控制整机进入待机状态，以避免造成更多功能芯片的损坏，有效提高了整机电路系统运行的稳定性和可靠性，有助于提高电器设备的整机品质。

Description

过压保护电路
技术领域
本实用新型涉及一种保护电路，具体地说，是涉及一种过电压保护电路。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，各种功能芯片在家电产品中的应用越来越多，尤其是具有编程功能的处理芯片，由于其内部集成化程度的不断提高，所能完成的功能也日益增多，已经成为整个电路板设计中的核心部件，是协调电路板中各功能模块协调工作的控制中枢。因此，在电器设备运行过程中，如果起关键作用的处理芯片受到损坏，无疑会导致整个电路系统的瘫痪。
由于目前的处理芯片，其各端口所能承受的输入电压幅度一般都不会太高，在实际应用过程中比较容易被较高的电压脉冲干扰所击穿。如果在处理芯片被击穿后，电源仍然正常工作，向其提供工作电压，还容易造成整机其他关键部件的损坏，如显像管的损毁等，使电路板的损坏程度进一步加大，损失更加严重。
因此，如何设计一种结构简单、且行之有效的过压保护电路是目前电路板设计领域技术人员所致力于解决的主要问题之一。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有电子电路在受到高压脉冲干扰时，容易导致其电子器件过压击穿的问题，提供了一种新型的过压保护电路，使电器设备在遇到过压情况时能够自动关机，以避免过高的电压干扰对电路板造成损坏，有效提高了整机系统的安全性和可靠性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种过压保护电路，包括待检测电路的取样电压输入端口和待机信号端口；其中，所述取样电压输入端口通过一电压门限电路连接一开关电路的控制端，所述开关电路的开关通路连接在所述待机信号端口与地之间，根据所述电压门限电路输出的控制信号改变其开关通路的导通与截止状态。
进一步的，在所述开关电路中包含有一NPN型三极管，所述三极管的基极即为所述开关电路的控制端，连接所述电压门限电路的输出端，集电极连接所述的待机信号端口，发射极接地。
又进一步的，在所述开关电路中还包含有一PNP型三极管，所述NPN型三极管的集电极通过所述PNP型三极管连接所述的待机信号端口；其中，所述PNP型三极管的基极连接所述NPN型三极管的集电极，发射极连接所述的待机信号端口，集电极接地。
为了配置所述NPN型三极管的基极电压，所述电压门限电路的输出端通过电阻分压网络接地，所述电阻分压网络的分压节点连接所述NPN型三极管的基极。
同时，所述PNP型三极管的集电极连接所述电阻分压网络的其中一个分压节点，通过所述的电阻分压网络接地。
再进一步的，所述PNP型三极管的集电极通过一滤波电容接地，有效避免干扰造成的误动作。
在本实用新型中，所述电压门限电路可以采用一稳压二极管实现，其中，所述稳压二极管的阴极连接所述取样电压输入端口，阳极连接所述开关电路的控制端。
为了在待检测电路出现过压时，整机电源能够停止工作，以避免后续电子器件的损坏，所述待机信号端口连接整机系统中电源电路的开关控制端，所述电源电路在其开关控制端接收到低电平信号时关断，阻断其电压输出端的输出，使后续电路断电停机。
更进一步的，所述待机信号端口为整机系统中主处理芯片的待机信号输出端口，通过上拉电阻连接一直流电源，在正常工作时输出高电平信号；而在待检测电路出现过压故障时，通过上述开关电路下拉到低电位，从而控制整机电路进入待机状态，实现过压保护的目的。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的过压保护电路结构简单，成本低廉，在待检测电路出现过压故障时可以及时地切断电源电路，控制整机进入待机状态，以避免造成更多功能芯片的损坏，有效提高了整机电路系统运行的稳定性和可靠性，有助于提高电器设备的整机品质。
附图说明
图1是本实用新型所提出的过压保护电路的第一种实施例的电路原理图；
图2是本实用新型所提出的过压保护电路的第二种实施例的电路原理图；
图3是本实用新型所提出的过压保护电路的第三种实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。
本实用新型的过压保护电路包括电压门限电路和开关电路，其中，电压门限电路的输入端连接待检测电路的取样电压输入端口，根据取样电压的电位值大小输出高/低电平控制信号；所述电压门限电路的输出端连接开关电路的控制端，所述开关电路的开关通路连接在待机信号端口与地之间，根据所述电压门限电路输出的高/低电平控制信号改变其开关通路的导通与截止状态，进而控制所述待机信号端口电位的高/低状态。所述待机信号端口连接整机系统中需要接收待机信号的模块电路，在所述模块电路接收到低电平待机信号时，控制整机进入待机状态，进而实现过压保护的目的。
实施例一，本实施例采用一稳压二极管VD01作为电压门限电路，采用一NPN型三极管Q02作为开关电路组成本实用新型所述的过压保护电路，具体结构参见图1所示。Port端口为待检测电路的取样电压输入端口，连接稳压二极管VD01的阴极，所述稳压二极管VD01的阳极连接NPN型三极管Q02的基极，三极管Q02的集电极连接待机信号端口STB，发射极接地。为了配置所述NPN型三极管Q02的基极电压，所述稳压二极管VD01的阳极通过由电阻R02、R03、R04组成的电阻分压网络接地，所述NPN型三极管Q02的基极连接在分压电阻R03、R04之间的节点上。
所述待机信号端口STB通过上拉电阻连接一直流电源，具体可以采用一+3.3V的直流电源实现。主处理芯片可以通过其一路I/O口检测所述待机信号端口STB的电位状态，根据所述待机信号端口STB的高低电位状态判断是否需要控制整机进入待机，即在主处理芯片检测到所述待机信号端口STB为低电平时，则判断为电路出现过压故障，进而通过其待机信号输出端口(STANDBY）输出低电平待机信号，一方面控制电源电路关断，另一方面控制其它功能模块(如功放电路等)进入待机模式。在电器设备开机正常工作时，主处理芯片的待机信号输出端口(STANDBY)则输出高电平，控制各功能模块正常工作。而在主处理芯片接收到用户发出的待机指令时，则将其待机信号输出端口(STANDBY)置为低电平，进而向各功能模块以及电源电路的开关控制端输出低电平有效的待机信号，控制电源电路关断，使整机进入待机状态。
为了在待检测电路出现过压故障时，能够及时地控制整机电路进入待机状态，以实现过压保护的目的，根据待检测电路正常工作的最大临界电压取样值来调整所述稳压二极管VD01的反向导通电压值以及分压电阻R02、R03、R04的阻值，进而设定所述电压门限电路的门限值。在整机电路开机正常工作时，待机信号端口STB处于高电位，通过事先调整好的稳压二极管VD01和分压电阻R02、R03、R04的参数，使NPN型三极管Q02的基极处于低电位，保持三极管Q02处于截止状态，从而不触发电源电路和各功能模块待机，保证整机电路正常工作。如果待检测电路出现过压故障，如芯片端口被击穿等情况，会引起取样电压输入端口Port的电压值高于所述的最大临界电压取样值，从而使三极管Q02导通，待机信号端口STB通过三极管Q02的集电极和发射极接地，将其电位强制下拉到低电平。此时，主处理芯片检测到所述待机信号端口STB为低电平，则判断为整机要进入待机状态，进而通过其待机信号输出端口(STANDBY）输出低电平待机信号，控制电源电路关断，切断其向后续各功能模块的供电，减少由于芯片某端口击穿导致芯片大面积的损坏。
在所述分压电阻R02、R03之间的节点处连接有接地的滤波电容C01，可以过滤掉电路中电压较高的干扰信号，避免干扰信号造成误动作，使整机电路错误地进入待机状态，影响用户的正常使用。
当然，所述的开关电路同样也可以采用继电器、场效应管或者集成开关芯片等具有开关作用的元器件实现，本实用新型不限于此。
实施例二，如图2所示，本实施例的电压门限电路采用稳压二极管VD01实现，开关电路采用一PNP型三极管Q01和一NPN型三极管Q02连接实现。待检测电路的取样电压输入端口Port通过稳压二极管VD01和分压电阻R02、R03连接NPN型三极管Q02的基极，并通过分压电阻R04接地。所述NPN型三极管Q02的发射极接地，集电极连接所述PNP型三极管Q01的基极。所述PNP型三极管Q01发射极连接待机信号端口STB，集电极接地。
在整机电路正常工作时，通过调整稳压二极管VD01的反向导通压降以及分压电阻R02、R03、R04的阻值，保证三极管Q01、Q02处于截止状态，待机信号端口STB通过上拉电阻连接直流电源，维持在高电平，从而保持各功能电路正常工作。如果待检测电路工作不正常，使Port端口的取样电压升高，高于最大临界值，此时，NPN型三极管Q02的基极电压升高，达到其饱和导通电压值，NPN型三极管Q02饱和导通，集电极电位下拉到零。这时，PNP型三极管Q01的发射极电压高于其基极电压，从而使PNP型三极管Q01饱和导通，待机信号端口STB通过PNP型三极管Q01的发射极和集电极接地，从而使待机信号端口STB的电位为低。此时，主处理芯片通过其一路I/O口检测到所述待机信号端口STB为低电平，则判断为整机需要进入待机状态，进而控制其内部程序进行待机前的数据存储等待机准备工作，然后通过其待机信号输出端口(STANDBY）输出低电平待机信号，一方面控制电源电路关断，切断向各功能芯片的供电；另一方面控制其它功能模块进入待机模式，如控制伴音功放电路进入关机静音模式等等，实现整机待机保护。
实施例三，如图3所示，本实施例的电压门限电路同样也采用稳压二极管VD01实现，开关电路同样也采用一PNP型三极管Q01和一NPN型三极管Q02连接实现。与实施例二不同之处在于：PNP型三极管Q01的集电极通过电阻R011连接分压电阻R02、R03之间的节点，并通过滤波电容C01接地。
此时，所述待机信号端口STB可以是整机系统中主处理芯片的待机信号输出端口，即STANDBY，具体可以采用主处理芯片的其中一路I/O口实现，通过上拉电阻连接一直流电源。在电器设备开机正常工作时，主处理芯片的待机信号输出端口(STANDBY)输出高电平，保持所述待机信号端口STB处于高电位，各功能模块正常工作。而在主处理芯片接收到待机指令时，将其待机信号输出端口(STANDBY）置为低电平，进而向各功能模块以及电源电路的开关控制端输出低电平有效的待机信号，控制电源电路关断，使整机进入待机状态。
在待检测电路正常工作时，调节稳压二极管VD01的反向导通压降以及分压电阻R02、R03、R04的阻值，保证三极管Q01与Q02都处于放大状态，此时，所述待机信号端口STB维持在高电位。在待检测电路出现过压故障时，只要Port端口有正向触发脉冲，三极管Q02进行电流放大后，又流回三极管Q01的基极(Ib1＝Ic2)，形成正向反馈。正向反馈循环的结果，造成两个管子的电流剧增到饱和导通，此时，待机信号端口STB通过PNP型三极管Q01的发射极、基极以及NPN型三极管Q02的集电极、发射极接地，电位被强制拉低到0.7V，进而控制电源电路进入待机状态，切断向后续各功能芯片的供电，使整机进入待机状态，实现过压保护的目的。由于正反馈的作用，此时Port端口状态不影响后续电路，使待机信号端口STB可以一致保持在低电位，故能让电源电路保持待机状态。
由于第三种实施例不需要额外占用主处理芯片的一路I/O口，因此，从节约主处理芯片端口资源的角度考虑，本实用新型选择第三种实施例作为优选实施方式。
当然，上述三个实施例中的电压门限电路同样也可以采用一集成门限芯片实现，本实用新型不限于此。
综上所述，本实用新型通过简单的电路结构可以使电器设备的关键芯片在工作不正常时令整机电路待机，进入过压保护状态，从而减少电源电路继续供电给后续更多芯片造成的损坏，有效提高了整机系统的安全性。所述过压保护电路可以广泛应用于电视机、DVD机、PC机等绝大部分家用电器设备中，同时对今后其他电路的设计有具有较高的指导意义。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，包括待检测电路的取样电压输入端口和待机信号端口；其特征在于：所述取样电压输入端口通过一电压门限电路连接一开关电路的控制端，所述开关电路的开关通路连接在所述待机信号端口与地之间，根据所述电压门限电路输出的控制信号改变其开关通路的导通与截止状态。
2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于：在所述开关电路中包含有一NPN型三极管，所述三极管的基极即为所述开关电路的控制端，连接所述电压门限电路的输出端，集电极连接所述的待机信号端口，发射极接地。
3.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于：在所述开关电路中还包含有一PNP型三极管，所述NPN型三极管的集电极通过所述PNP型三极管连接所述的待机信号端口；其中，所述PNP型三极管的基极连接所述NPN型三极管的集电极，发射极连接所述的待机信号端口，集电极接地。
4.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于：所述电压门限电路的输出端通过电阻分压网络接地，所述电阻分压网络的分压节点连接所述NPN型三极管的基极。
5.根据权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于：所述PNP型三极管的集电极连接所述电阻分压网络的其中一个分压节点，通过所述的电阻分压网络接地。
6.根据权利要求5所述的过压保护电路，其特征在于：所述PNP型三极管的集电极通过一滤波电容接地。
7.根据上述任一权利要求所述的过压保护电路，其特征在于：所述电压门限电路为一稳压二极管，所述稳压二极管的阴极连接所述取样电压输入端口，阳极连接所述开关电路的控制端。
8.根据权利要求7所述的过压保护电路，其特征在于：所述待机信号端口通过上拉电阻连接一直流电源。
9.根据权利要求8所述的过压保护电路，其特征在于：所述待机信号端口连接整机系统中电源电路的开关控制端，所述电源电路在其开关控制端接收到低电平信号时关断。
10.根据权利要求8所述的过压保护电路，其特征在于：所述待机信号端口为整机系统中主处理芯片的待机信号输出端口。
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