CN202004428U - 浪涌阻断式保护电路 - Google Patents

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王建国
王景存
迟书凯
赵健
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Abstract

本实用新型主要公开了一种浪涌阻断式保护电路，在电源输出支路上连接开关电路,在电源输出VCC过高时,开关电路断开,电源输出VCC正常时,开关电路接通。本实用新型有效保护汽车电源，提高电子产品使用寿命与可靠性，降低成本。

Description

浪涌阻断式保护电路
技术领域
本实用新型涉及汽车电子技术中的电源保护电路领域，特别与浪涌阻断式保护电路有关。
背景技术
目前汽车电子领域中，瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor）简称TVS，即一种二极管形式的高效能保护器件，广泛运用于电源保护电路中，如图1所示。TVS二极管能在电源或其它共电源电子产品产生的电压浪涌与电流浪涌时，以10-12秒量级的速度，将两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压嵌位于一个预定值，有效的保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。
但是TVS二极管的保护电路中存在下述不足之处：
①．TVS管所承受的瞬态脉冲是不重复的。器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01%，如果电路内出现重复性脉冲，TVS管会损坏，即TVS管的工作电压受到很多限制，且不能承受较长脉宽浪涌。
②．在给定的最大嵌位电压下，功率越小，其浪涌电流的承受能力就越小；在给定的功耗下，嵌位电压VC越高，其浪涌电流的承受能力就越小。另外峰值脉冲功耗还与脉冲波形、环境温度有关。故TVS管的工作在汽车环境中不够稳定，有很大的失效隐患。
③．TVS管的成本较高。
本发明人针对现有TVS保护电路存在的问题，设计出一种浪涌阻断式保护电路，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种浪涌阻断式保护电路，有效保护汽车电源，提高电子产品使用寿命与可靠性，降低成本。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种浪涌阻断式保护电路，在电源输出支路上连接开关电路,在电源输出VCC过高时,开关电路断开,电源输出VCC正常时,开关电路接通。
所述的开关电路包括由场效应管Q1,三极管Q2、Q3和若干电阻组成；场效应管Q1的源极连接电源输出VCC，同时通过电阻R3跨接到栅极，栅极通过电阻R4连接到三极管Q2集电极，三极管Q2发射极接地，三极管Q2基极连接在三极管Q3集电极，三极管Q3发射极接地；在电源输出支路上接出两个并联的分压电路，其中一个分压电路由电阻R1、R2串联形成，三极管Q3基极通过电阻R5连接在电阻R1、R2的连接处，三极管Q3集电极通过电阻R6连接在电阻R7、R8串联构成的另一分压电路的两个电阻连接处。
采用上述方案后，本实用新型在电源输出VCC大于[（R5*IB3+VBE3）(1+R1/R2)] 时（其中R5为R5的电阻值，其他电阻同理，IB3是三极管Q3在基极上的电流，VBE3是三极管Q3在基极和发射极之间的电压），三极管Q3导通、三极管Q2截止、场效应管Q1关断，此时阻止瞬间高电压输出，有效防止浪涌电压对后续电子器件的干扰，当电源输出VCC恢复正常时，三极管Q3截止、三极管Q2导通、场效应管Q1正常工作。本实用新型是一种开关式电路，不会因为电压过高时，被击穿且不能恢复，所以能有效保护汽车电源，从而提高电子产品使用寿命，可靠性比TVS强，成本得到降低。
附图说明
图1是现有二极管形式电源保护电路；
图2是本实用新型较佳实施例的电路图。
具体实施方式
结合图2，对本实用新型较佳实施例做进一步详细说明。
本实施例中主要是采用晶体管形成开关电路，给电源输出VCC形成一个有效保护，当电源输出VCC过高时,开关电路断开,电源输出VCC正常时,开关电路接通。
本实施例中的开关电路主要是由场效应管Q1,三极管Q2、Q3和电阻R1～R8组成。
首先，场效应管Q1的源极连接电源输出VCC，漏极就相当于最终的电压输出端，同时源极通过电阻R3跨接到栅极，栅极通过电阻R4连接到三极管Q2集电极，三极管Q2发射极接地，三极管Q2基极连接在三极管Q3集电极，三极管Q3发射极接地。
在电源输出支路上接出两个并联的分压电路，一路是电阻R1、R2串联后接地，另外一路是R7、R8串联后接地。三极管Q3基极通过电阻R5连接在电阻R1、R2的连接处，三极管Q3集电极通过电阻R6连接在电阻R7、R8的连接处。
当电源输出VCC>[(R5*IB3+VBE3）(1+R1/R2)]时，三极管Q3导通，此时三极管Q2的基极和发射极之间的电压不满足导通的电压值，所以三极管Q2截止，二极管Q3的基极电流IBQ3 = [Vcc﹡R2/(R1+R2)-VBE3]/R5≥IBSQ3(二极管Q3基极饱和电流)，由于二极管Q2截止，二极管Q2集电极上没有电流，场效应管Q1源极和栅极之间的电压Vgs=0，所以场效应管Q1关断，阻止电压向外输出。
当输入电压恢复正常时，三极管Q3截止，三极管Q2导通，此时二极管Q2基极电流IBQ2=[Vcc﹡R8/(R7+R8)-VBEQ2]/R6≥IBSQ2(二极管Q2基极饱和电流)，场效应管Q1源栅极电压Vgs=Vcc﹡R3/(R3+R4)≥VTH（开启电压），Q1导通，输出电源VCC得以正常输出。
本实施例中通过改变R1与R2的比值，设定合适的关断电压，且整体电路的响应时间≤10μs。

Claims (2)

1.一种浪涌阻断式保护电路，其特征在于：在电源输出支路上连接开关电路,在电源输出VCC过高时,开关电路断开,电源输出VCC正常时,开关电路接通。
2.如权利要求1所述的一种浪涌阻断式保护电路，其特征在于：所述的开关电路包括由场效应管Q1,三极管Q2、Q3和若干电阻组成；场效应管Q1的源极连接电源输出VCC，同时通过电阻R3跨接到栅极，栅极通过电阻R4连接到三极管Q2集电极，三极管Q2发射极接地，三极管Q2基极连接在三极管Q3集电极，三极管Q3发射极接地；在电源输出支路上接出两个并联的分压电路，其中一个分压电路由电阻R1、R2串联形成，三极管Q3基极通过电阻R5连接在电阻R1、R2的连接处，三极管Q3集电极通过电阻R6连接在电阻R7、R8串联构成的另一分压电路的两个电阻连接处。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103248381A (zh) * 2013-05-15 2013-08-14 成都市宏山科技有限公司 一种具有防浪涌保护功能的收音机
CN104184102A (zh) * 2013-05-27 2014-12-03 海洋王（东莞）照明科技有限公司 一种本安限能电路及照明装置

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