CN201156544Y - 场效应管过压保护电路及具有所述电路的电器设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种场效应管过压保护电路，包括场效应管和与其连接的外围电路，其中，在所述场效应管的源极与栅极之间连接有第一分压电阻，当所述场效应管为N沟道场效应管时，其源极通过第二分压电阻接地或通过第二分压电阻与开关电路的开关通路接地；当所述场效应管为P沟道场效应管时，其栅极通过第二分压电阻接地或通过第二分压电阻与开关电路的开关通路接地；所述开关电路的控制端接收开关控制信号。本实用新型又公开了一种应用该过压保护电路的电器设备，结构简单，易于实现，有效避免了由于场效应管的栅极与源极之间电压过高所造成的器件损坏等故障，对其内部电路实现了有效保护，有利于提高电器设备运行的稳定性以及整机的性能品质。

Description

场效应管过压保护电路及具有所述电路的电器设备

技术领域

本实用新型属于保护电路技术领域，具体地说，是涉及一种为解决场效应管的栅极与源极电压过高时导致器件损坏问题的过压保护电路及应用该电路的电器设备。

背景技术

在大部分的电器设备中都使用场效应管MOSFET来对其内部电源电路进行开关控制，比如在目前的液晶电视机产品中，绝大部分采用MOSFET来控制给屏的供电以及对其开关电源的的开关控制。而MOSFET的栅极与源极之间的耐压值是一定的，当栅源极电压过高时，就会造成MOSFET器件的击穿损坏，进而给整机电路造成影响，导致整机故障。

以目前的液晶电视产品为例，液晶屏的供电Vp大部分是5V或者12V，其电源开关控制电路使用双路MOSFET器件对这路电源进行开关控制，如图1所示。在传统的电路设计中，供电电源Vcc加在场效应管U1的源极上，即1脚和3脚。当主芯片通过其GPIO口发出的控制信号为高电平时，使图1中的NPN型三极管Q1导通。由于场效应管U1的栅极(即2脚和4脚)连接在三极管Q1的集电极上，因此，场效应管U1的栅极相当于接地，这样加在电阻R1也就是场效应管U1源极和栅极之间的电压就是Vcc，场效应管U1导通，通过其漏极(即5、6、7、8脚)输出的电压Vp＝Vcc。由于场效应管U1源极与栅极之间的最大耐压值为12V，当Vcc＝5V时，此电路是没有问题的；但是，当Vcc＝12V时，场效应管U1的源极与栅极之间的耐压就处在临界状态了。当电视机刚开机时，电压会有一个上冲，使Vcc＞12V，这样很容易造成场效应管U1的过压损坏，进而导致整个电路出现故障，严重影响了电视产品的可靠性和整机品质。

实用新型内容

本实用新型为了解决场效应管门极与源极电压过高时容易造成器件击穿损坏的问题，提供了一种场效应管的过压保护电路，通过对现有采用场效应管作为开关元件的电路进行简单改进，有效避免了场效应管的过压损坏，保护了器件。

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：

一种场效应管过压保护电路，包括场效应管和与其连接的外围电路，当所述场效应管为P沟道场效应管时，在其源极与栅极之间连接有第一分压电阻，其栅极通过第二分压电阻接地或通过第二分压电阻与开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收开关控制信号；当所述场效应管为N沟道场效应管时，在其源极与栅极之间连接有第一分压电阻，其源极通过第二分压电阻接地或通过第二分压电阻与开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收开关控制信号。

进一步的，在所述场效应管的源极与栅极之间连接有电容，以防止电压尖峰脉冲。

基于上述场效应管过压保护电路，本实用新型又提出了一种内部包含有由场效应管和与其连接的外围电路组成的电源开关控制电路的电器设备。当所述场效应管为P沟道场效应管时，通过其源级连接供电电源，漏极连接负载的供电端；同样，为了对所述场效应管实现过压保护，在所述场效应管的源极与栅极之间连接有第一分压电阻，并将其栅极通过第二分压电阻接地或通过第二分压电阻与一开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收开关控制信号。当所述场效应管为N沟道场效应管时，通过其栅极连接供电电源，漏极一方面通过第三分压电阻连接所述的供电电源，另一方面连接负载的供电端；为了对所述场效应管实现过压保护，在所述场效应管的源极与栅极之间连接有第一分压电阻，并将其源极通过第二分压电阻接地或通过第二分压电阻与一开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收开关控制信号。

进一步的，在所述场效应管的源极与栅极之间连接有电容，以防止电压尖峰脉冲对场效应管产生的瞬间冲击。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的场效应管过压保护电路结构简单，易于实现，有效避免了由于场效应管的栅极与源极之间电压过高所造成的器件损坏等故障。将其应用于电器设备内部的电源开关控制电路中，可对其内部电路实现有效保护，从而有利于提高电器设备运行的稳定性以及整机的性能品质。

附图说明

图1是传统液晶电视机中为屏供电的电源开关控制电路的原理图；

图2是本实用新型所提出的场效应管过压保护电路的一种实施例的原理图；

图3是本实用新型所提出的场效应管过压保护电路的另一种实施例的原理图；

图4是对图1改进后的电源开关控制电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地说明。

本实用新型的场效应管过压保护电路通过对连接在场效应管的源极和栅极上的外围电路进行改进，利用分压电阻来分担一部分直流电压，从而使施加到场效应管源极和栅极之间的电压得以降低，达到其最大耐压值以下，进而有效避免了场效应管由于其栅源极电压过高所引起的击穿问题，达到了保护开关器件和整机电路的设计目的。

实施例一，参见图2所示，本实施例以P沟道场效应管V1为例加以说明。对于P沟道场效应管来说，当其源极电压与栅极电压之差大于其导通压降时，P沟道场效应管导通，连通其源极与漏极之间的通路，使电流由源极流向漏极。图2中，P沟道场效应管V1的源极连接供电电源Vcc，栅极通过第二分压电阻R2连接开关电路的开关通路，所述开关通路的另一端接地。在本实施例中，所述开关电路具体以一NPN型三极管Q1为例加以说明，其集电极连接所述的第二分压电阻R2，发射极接地，基极作为所述开关电路的控制端通过限流电阻R4接收开关控制信号。所述开关控制信号可以通过电器设备中主处理芯片的GPIO口输出提供。在所述P沟道场效应管V1的源极与栅极之间连接有第一分压电阻R1，其两端并联有电容C3。当主处理芯片通过其GPIO口输出的开关控制信号为低电平时，三极管Q1截止；此时，P沟道场效应管V1的源极电压和栅极电压相等，都等于Vcc，P沟道场效应管V1处于截止状态，其漏极无电压输出。当主处理芯片通过其GPIO口输出的开关控制信号为高电平时，三极管Q1导通；此时，P沟道场效应管V1的源极电压等于Vcc，供电电源Vcc通过第一分压电阻R1施加到P沟道场效应管V1的源极与栅极之间，又通过第二分压电阻R2接地，这样，P沟道场效应管V1的栅源极之间的电压就变成Vcc*R1/(R1+R2)，小于Vcc，选择合适的分压电阻R1、R2的阻值，就可以确保其远小于场效应管V1栅源极之间的最大耐压值，从而可以有效避免场效应管V1由于其栅源极之间的电压过高而导致的击穿损坏问题，对场效应管V1起到过压保护的作用。同时，电容C3可以防止忽然的电压上冲，达到进一步保护场效应管V1的目的。图2中，滤波电容C4连接在供电电源Vcc与地之间，确保供电电源Vcc稳定供电。

当然，在本实施例中，所述P沟道场效应管V1的栅极也可通过第二分压电阻R2直接接地，此时，只要供电电源Vcc建立起一定的电压输出，即可控制P沟道场效应管V1导通。将所述P沟道场效应管V1的漏极连接到负载的供电端，即可控制负载上电工作。

此外，所述的开关电路除了采用本实施例中的NPN型三极管Q1外，还可以采用其它具有开关作用的元器件或者集成芯片构成，本实用新型不限于此。

实施例二，参见图3所示，本实施例以N沟道场效应管V2为例加以说明。对于N沟道场效应管来说，当其栅极电压与源极电压之差大于其导通压降时，N沟道场效应管导通，连通其漏极与源极之间的通路，使电流由漏极流向源极。图3中，N沟道场效应管V2的栅极连接供电电源Vcc，漏极一方面经第三分压电阻R3连接供电电源Vcc，另一方面连接负载的供电端；源极通过第二分压电阻R2连接开关电路的开关通路，并通过开关通路接地；或通过第二分压电阻R2直接接地。本实施例以连接开关电路为例，所述开关电路同样以一NPN型三极管Q1为例加以说明，其集电极连接所述的第二分压电阻R2，发射极接地，基极作为所述开关电路的控制端通过限流电阻R4接收来自主处理芯片的GPIO口输出的开关控制信号。在所述N沟道场效应管V2的源极与栅极之间连接有第一分压电阻R1，其两端并联有电容C3。当开关控制信号为低电平时，三极管Q1截止；此时，N沟道场效应管V2的栅极电压＝源极电压＝Vcc，N沟道场效应管V2处于截止状态，供电电源Vcc通过第三分压电阻R3向负载的供电端提供直流供电。当开关控制信号为高电平时，三极管Q1导通；此时，N沟道场效应管V2的栅极电压大于其源极电压，且其电压差大于其导通压降并远小于Vcc，这样，通过选择分压电阻R1、R2的阻值，就很容易确保场效应管V2的栅源极电压远小于其最大的耐压值，从而可以有效避免场效应管V1由于其栅源极之间的电压过高而导致的击穿损坏问题，对场效应管V2起到过压保护作用。同样的，电容C3可以防止瞬间产生的电压尖峰脉冲，电容C4对供电电源Vcc进行滤波，确保其稳定供电。

当然，所述开关电路也可采用其他结构形式实现，本实用新型对此不进行具体限制。

实施例三，参见图4所示，本实施例列举了一种可应用于液晶电视机中为屏供电的电源开关控制电路的电路结构。

图4中，U1为双路P沟道MOSFET器件，其两路源极(即1脚、3脚)连接供电电源Vcc，栅极(即2脚、4脚)一方面通过第一分压电阻R1连接其源极，另一方面通过第二分压电阻R2连接NPN型三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极接地，基极通过电阻R4连接电视机解码板上主处理芯片的GPIO口；所述MOSFET器件U1的漏极(即5、6、7、8脚)连接液晶屏的供电端。

当电视机开机运行后，主处理芯片通过其GPIO口输出高电平开关控制信号，控制三极管Q1导通，供电电源Vcc通过第一分压电阻R1加到MOSFET器件U1的源极与栅极之间，又通过第二分压电阻R2接到地，这样MOSFET器件U1栅源极之间的电压就变成Vcc*R1/(R1+R2)。选择R1＝R2，那么此时MOSFET器件U1的源极与栅极之间的电压就只有Vcc的一半。当液晶屏所需的工作电源Vp为12V时，选择电压值为12V的供电电源Vcc施加到MOSFET器件U1的源极，此时，MOSFET器件U1的源极与栅极之间的电压只有6V，远远小于MOSFET器件U1的最大耐压值(12V)，在满足液晶屏供电的前提下，解决了MOSFET器件U1栅源极过压损坏的问题。

当然，所述的过压保护电路也可以广泛应用于其它电器设备中，对其内部电路实现保护作用。

需要说明的是，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种场效应管过压保护电路，包括场效应管和与其连接的外围电路，其特征在于：所述场效应管为P沟道场效应管，在其源极与栅极之间连接有第一分压电阻，其栅极通过第二分压电阻接地或通过第二分压电阻与开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收开关控制信号。

2、根据权利要求1所述的场效应管过压保护电路，其特征在于：在所述场效应管的源极与栅极之间连接有电容。

3、一种场效应管过压保护电路，包括场效应管和与其连接的外围电路，其特征在于：所述场效应管为N沟道场效应管，在其源极与栅极之间连接有第一分压电阻，其源极通过第二分压电阻接地或通过第二分压电阻与开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收开关控制信号。

4、根据权利要求3所述的场效应管过压保护电路，其特征在于：在所述场效应管的源极与栅极之间连接有电容。

5、一种电器设备，包括由场效应管和与其连接的外围电路组成的电源开关控制电路，其特征在于：所述场效应管为P沟道场效应管，在其源极与栅极之间连接有第一分压电阻，其栅极通过第二分压电阻接地或通过第二分压电阻与一开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收开关控制信号。

6、根据权利要求5所述的电器设备，其特征在于：在所述场效应管的源极与栅极之间连接有电容。

7、根据权利要求5或6所述的电器设备，其特征在于：所述场效应管的源极连接供电电源，漏极连接负载的供电端。

8、一种电器设备，包括由场效应管和与其连接的外围电路组成的电源开关控制电路，其特征在于：所述场效应管为N沟道场效应管，在其源极与栅极之间连接有第一分压电阻，其源极通过第二分压电阻接地或通过第二分压电阻与一开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收开关控制信号。

9、根据权利要求8所述的电器设备，其特征在于：在所述场效应管的源极与栅极之间连接有电容。

10、根据权利要求8或9所述的电器设备，其特征在于：所述场效应管的栅极连接供电电源，漏极一方面通过第三分压电阻连接所述的供电电源，另一方面连接负载的供电端。

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