CN202817719U - 多功能电源保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及多功能电源保护电路，包括输入端和输出端，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第一稳压二极管，第二稳压二极管，第一三极管，第二三极管；所述第一电阻一端接输入端，另一端与所述第一三极管的基极和所述第一稳压二极管的阴极连接；所述第二电阻的一端与所述第一稳压二极管的阳极连接，另一端接地；所述第一三极管的发射极与输入端连接，所述第一三极管的集电极与第二三极管的基极和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地；所述第二三极管的发射极和输入端连接；所述第二三极管的集电极与输出端、第二稳压二极管的阴极连接；所述第二稳压二极管的阳极接地；所述第一三极管、第二三极管为PNP型三极管。

Description

多功能电源保护电路

技术领域

本实用新型属于电源保护电路领域，尤其涉及一种汽车环境传感器电源保护电路。

背景技术

在现有电子系统中，从电子元器件到大规模的电子系统，都需要电源来供其正常运转，不同的电子系统对电源都有一定的要求。在使用外接电源时，外接电源有可能会引入高压或负压而使设备永久损坏，因此，需要有相应的保护电路。

目前，公知的电源保护电路有过压保护和反向电压保护等电路,都是自成一体，分别构成，或者过压保护和反向电压保护电路是在输入电源处仅并联一只稳压二极管。当电源电压处于大于稳压二极管击穿电压状态时，稳压二极管被击穿。呈低阻抗，利用其他控制电路防止下级电路的输入电压过高。当电源电压处于负电压时，稳压二极管正向导通，通过其他控制电路使得下级电路的输入电压不会为负电压。

但是上述技术方案在较长时间过压或者较长时间输入负电压的情况下容易损坏稳压二极管和其他控制电路的电子元器件，导致电源保护电路损坏，以至于其电路的自恢复能力差。另外，现有其他很多电源保护电路是由芯片来实现，功能单一，成本高。

发明内容

针对上述不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种结构简单，并同时具有过压保护、负压保护功能的电源保护电路。

本实用新型的技术方案具体包括，用于与电源连接的输入端和用于对外输出电压的输出端，其特征在于：进一步包括第一电阻，第二电阻，第三电阻，第一稳压二极管，第二稳压二极管，第一三极管，第二三极管；所述第一电阻一端接输入端，另一端与所述第一三极管的基极和所述第一稳压二极管的阴极连接；所述第二电阻的一端与所述第一稳压二极管的阳极连接，另一端接地；所述第一三极管的发射极与输入端连接，所述第一三极管的集电极与第二三极管的基极和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地；所述第二三极管的发射极和输入端连接；所述第二三极管的集电极与输出端、第二稳压二极管的阴极连接；所述第二稳压二极管的阳极接地；所述第一三极管、第二三极管为PNP型三极管。

优选的，所述第一三极管、第二三极管为低压降型PNP型三极管。

优选的，所述第一三极管、第二三极管为BC807-25型PNP型三极管

优选的，所述第二稳压二极管的最大反向电压阀值为所述电路承受的最大过压值。

优选的，所述第一稳压二极管的反向击穿电压阀值小于第二稳压二极管的反向击穿电压阀值。

优选的，所述第一三极管和第二三极管的基极到发射极的最大反偏电压为所述电路承受的最大负压值。

优选的，所述第一电阻阻值大于所述第二电阻阻值。

优选的，所述第一电阻与第二电阻的阻值比为5：1～5：4。

优选的，所述第一电阻阻值为10KΩ，所述第二电阻阻值3.83 KΩ。

优选的，所述第三电阻阻值范围为500Ω~2KΩ。

本实用新型的优点在于：用2个低压降型三极管和2个稳压二极管作为开关电路，并与3个作为分压和限流的电阻进行配合，利用低压降型三极管、稳压二极管的不同工作状态的特性，实现对过压、负压的保护。当输入端过压、负压处于一定范围内时，由于有了三极管、二极管和电阻的配合，电源保护电路不会输出过压值、负压值给输出端，不会因为输入电压过压、负压而导致输出电压为过压、负压，损坏下一级的工作电路；同时在一定范围内的过压、负压也不会损坏本实用新型自身的元器件。具备自恢复能力。虽然，在一定范围内的过压值导致了稳压二极管的反向击穿，但是当输入端电压恢复为正常值时，稳压二极管仍然能够正常工作，因此，本实用新型的电路自恢复能力强。

与公知的电源保护电路相比，本实用新型的电路在较长时间(数秒)过压、负压情况下由于三极管和稳压二极管的耐过压、负压时间较长，所以，在较长时间(数秒)内，出现过压、负压，本实用新型不会发生损坏同时也不对外输出电压，并能在输入端的电压值达到正常电压时，本实用新型能够输出正常的电压值，保护了下一级的工作电路。本实用新型的电路结构简单，由分离元器件构成，成本低，同时具有过压、负压保护功能。

附图说明

为了更清楚地描述本发明所涉及的相关技术方案，下面将其涉及的附图予以简单说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。

图1：电源保护电路原理图。

附图标记说明： 

R1第一电阻，R2第二电阻，R3第三电阻，D1第一稳压二极管，D2第二稳压二极管，Q1第一三极管，Q2第二三极管，Vin输入端，Vout输出端，GND地。

具体实施方式

为了便于本领域的技术人员对本实用新型的进一步理解，并清楚地认识本申请所记载的技术方案，完整、充分地公开本发明的相关技术内容，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细的描述，显而易见地，所描述的具体实施方式仅仅以列举方式给出了本实用新型的一部分实施例，用于帮助理解本发明及其核心思想。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，和/或在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，即使对部分的连接关系或结构进行了改变，以及根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型保护的范围。

本实用新型是利用了稳压二极管的稳压特性和三极管的开关特性来解决输入电源的电压在过压，负压情况下，输出电压是否在安全范围内的问题。

如图1所示，本实用新型包括第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第一稳压二极管D1，第二稳压二极管D2，第一三极管Q1和第二三极管Q2。所述第一电阻，第二电阻和第三电阻均为限流电阻；所述第一电阻阻值和第二电阻阻值比为5：1~5：4之间；例如，本实施例中所述第一电阻R1阻值为10KΩ，所述第二电阻R2阻值为3.83KΩ，因此，所述第一电阻阻值和第二电阻阻值比为5：3.83，所述第三电阻R3阻值为1KΩ。当第一电阻阻值和第二电阻阻值较大是能够降低本实用新型自身的能耗。所述第一稳压二极管D1型号为BZX84C5V6LT1，所述第二稳压稳压二极管D2型号为1SMB28AT3。所述第一三极管Q1为BC807-25，是低压降型PNP三极管；所述第二三极管Q2型号为：BC807-25，是低压降型PNP三极管；所述第一稳压二极管D1的反向击穿电压为+6.3v，所述第二稳压二极管D2的反向击穿电压为+32v。所述第一三极管Q1的基极到发射极的最大反偏电压为+5v，所述第二三极管Q2的基极到发射极的最大反偏电压为+5v。所述第一电阻R1一端接输入端Vin，另一端与所述第一三极管Q1的基极和所述第一稳压二极管D1的阴极连接；所述第二电阻R2的一端与所述第一稳压二极管D1的阳极连接，另一端接地；所述第一三极管Q1的发射极与输入端Vin连接，所述第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的基极和第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端接地；所述第二三极管Q2的发射极和输入端Vin连接；所述第二三极管Q2的集电极与第二稳压二极管D2的阴极连接，所述第二三极管Q2的集电极为所述保护电路的输出端；所述第二稳压二极管D2的阳极接地。

当所述保护电路的输入端Vin的电压分别出现过压、瞬态过压和负压状态时，所述保护电路的工作状态如下：

过压状态：当输入端Vin的电压大于第一稳压二极管D1的反向击穿电压，但是低于第二稳压二极管D2的反向击穿电压时，且持续时间为数秒时，视为输入端Vin的电压处于过压状态。本实施例中第一电阻R1=10KΩ，第二电阻R2=3.83KΩ，第三电阻R3=1KΩ，所述第一电阻阻值和第二电阻阻值比为5：3.83第一稳压二极管D1型号为BZX84C5V6LT1，第二稳压二极管D2型号为1SMB28AT3,第一三极管Q1的型号为BC807-25，第二三极管Q2的型号为BC807-25；第一稳压二极管D1(BZX84C5V6LT1)的反向击穿电压为+6.3v，第二稳压二极管D2(1SMB28AT3)的反向击穿电压为+32v。在本实施例中，正常状态下输入端Vin的电压为+5v；在过压状态下，以输入端Vin的电压为+6.5v为例进行说明。在所述输入端Vin的电压为+6.5v时，所述第一稳压二极管D1处于反向击穿状态，所述第一稳压二极管D1的反向电阻值很低，处于低阻区；所述第二稳压二极管D2未导通，所述第二稳压二极管D2的反向电阻处于高阻值状态。并且，在过压状态下，当所述输入端Vin的电压在+6.5v时，持续时间在数秒时，由于有第二电阻R2的存在，第一稳压二极管D1不会因为处于反向击穿状态过长，电流很大而被烧毁。在所述输入端Vin的电压为+6.5v时，第一电阻R1和第二电阻R2都有电流流过，第一电阻R1和第二电阻R2都有压降，使得第一三极管Q1的发射极到第一三极管Q1的基极呈正偏状态，且第一三极管Q1的发射极电压约等于第一三极管Q1的集电极电压，此时第一三极管Q1处于饱和状态。由于第二三极管Q2的基极和第一三极管Q1的集电极相连，所以第一三极管Q1的集电极电压等于第二三极管Q2的基极电压，此时第二三极管Q2的基极电压等于第二三极管Q2的发射极电压，第二三极管Q2处于截止状态，第二三极管Q2的集电极无输出电压，此时输出端Vout无电压输出。因此，本电路在所述输入端Vin的电压为+6.5v时，即超出了正常输入端Vin的供电电压+5v时，输出电压端Vout无输出电压，保护了下一级工作电路的安全。

瞬态过压状态：当输入端Vin的电压大于第二稳压二极管D2的反向击穿电压时，且持续时间仅为数毫秒时，视为输入端Vin的电压处于瞬态过压状态。本实施例中第一电阻R1=10KΩ，第二电阻R2=3.83KΩ，第三电阻R3=1KΩ，所述第一电阻阻值和第二电阻阻值比为5：3.83，第一稳压二极管D1型号为BZX84C5V6LT1，第二稳压二极管D2型号为1SMB28AT3,第一三极管Q1的型号为BC807-25，第二三极管Q2的型号为BC807-25；第一稳压二极管D1(BZX84C5V6LT1)的反向击穿电压为+6.3v，第二稳压二极管D2(1SMB28AT3)的反向击穿电压为+32v。在本实施例中，正常情况下输入端Vin的电压为+5v；在瞬态过压状态下，以输入端Vin的电压为+33v为例进行说明。当所述输入端Vin的电压为+33v状态时，且持续时间仅为数毫秒时，所述第一稳压二极管D1被反向击穿，所述第二稳压二极管D2被反向击穿，所述第二稳压二极管D2处于低阻区；此时，由于输入端Vin的瞬态过压持续很短，仅为数毫秒，第一三极管Q1和第二三极管Q2内部的各PN结均还未发生偏置状态改变的情况，因此，第二三极管Q2的集电极输出端，即本电源保护电路的输出端Vout，仍然处于所述输入端Vin的电压为+33v到来以前的状态。因此，本电源保护电路可以解决当输入端Vin的电压为瞬态过压对下一级工作电路的影响的问题，保护了下一级工作电路的安全。

负压状态：当输入端Vin的电压为负电压时，视为输入端Vin的电压处于反向电压状态。本实施例中第一电阻R1=10KΩ，第二电阻R2=3.83KΩ，第三电阻R3=1KΩ，所述第一电阻阻值和第二电阻阻值比为5：3.83，第一稳压二极管D1型号为BZX84C5V6LT1，第二稳压二极管D2型号为1SMB28AT3,第一三极管Q1的型号为BC807-25，第二三极管Q2的型号为BC807-25；第一稳压二极管D1(BZX84C5V6LT1)的反向击穿电压为+6.3v，第二稳压二极管D2(1SMB28AT3)的反向击穿电压为+32v。在本实施例中，正常输入端Vin的电压为+5v；在负压状态下，以输入电源电压为-3v为例进行说明。当输入端Vin的电压为-3v时，第一稳压二极管D1导通，有正向电流，第一电阻R1和第二电阻R2上有压降，第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接到输入端Vin，所以第一三极管Q1的基极电压高于第一三极管Q1的发射极电压，第一三极管Q1的基极到第一三极管Q1的发射极为反偏状态，第一三极管Q1处于截止状态，第一三极管Q1的集电极无电流输出。第二三极管Q2的基极通过第三电阻R3接到地GND，无电流流过第三电阻R3，第二三极管Q2的基极相当于接地GND，而第二三极管Q2的发射极为负电压，所以第二三极管Q2的基极到第二三极管Q2的发射极处于反偏状态，因此第二三极管Q2同样处于截止状态，第二三极管Q2的集电极无输出，即输出端Vout无输出。因此，本电源保护电路起到了防止负电压作为输入电源电压时，对下一级工作电路起到的破坏作用。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例。以上对本实用新型实施例所提供的一种电源保护电路，进行了详细介绍，本申请中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的构成及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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。

Claims (10)

1.一种多功能电源保护电路，包括用于与电源连接的输入端和用于对外输出电压的输出端，其特征在于：进一步包括第一电阻，第二电阻，第三电阻，第一稳压二极管，第二稳压二极管，第一三极管，第二三极管；所述第一电阻一端接输入端，另一端与所述第一三极管的基极和所述第一稳压二极管的阴极连接；所述第二电阻的一端与所述第一稳压二极管的阳极连接，另一端接地；所述第一三极管的发射极与输入端连接，所述第一三极管的集电极与第二三极管的基极和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地；所述第二三极管的发射极和输入端连接；所述第二三极管的集电极与输出端、第二稳压二极管的阴极连接；所述第二稳压二极管的阳极接地；所述第一三极管、第二三极管为PNP型三极管。

2.根据权利要求1所述电路，其特征在于：所述第一三极管、第二三极管为低压降型PNP型三极管。

3.根据权利要求2所述电路，其特征在于：所述第一三极管、第二三极管为BC807-25型PNP型三极管。

4.根据权利要求1所述电路，其特征在于：所述第二稳压二极管的最大反向电压阀值为所述电路承受的最大过压值。

5.根据权利要求1所述电路，其特征在于：所述第一稳压二极管的反向击穿电压阀值小于第二稳压二极管的反向击穿电压阀值。

6.根据权利要求1所述电路，其特征在于：所述第一三极管和第二三极管的基极到发射极的最大反偏电压为所述电路承受的最大负压值。

7.根据权利要求1任一项所述电路，其特征在于：所述第一电阻阻值大于所述第二电阻阻值。

8.根据权利要求7所述电路，其特征在于：所述第一电阻与第二电阻的阻值比为5：1～5：4。

9.根据权利要求8所述电路，其特征在于：所述第一电阻阻值为10KΩ，所述第二电阻阻值3.83 KΩ。

10.根据权利要求1-9任一项所述电路，其特征在于：所述第三电阻阻值范围为500Ω~2KΩ。

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