CN203607824U - 一种过电压关断保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过电压关断保护电路，包括电压转换电路：提供不同直流电压信号之间的转换；电压采样比较电路：监视电压转换电路的输出电压信号，并与预设电压阈值比较，如果超过预设电压阈值，则输出过压控制信号至关断控制电路；关断控制电路：输入端和电压采样比较电路相连接收过压控制信号，输出端和电压转换电路相连，当接收到过压控制信号后及时关断输出并一直保持关断状态。本实用新型提供的输入过电流过电压保护电路，当产生过压时关断电压转换电路的输入并一直保持关断状态，使关断状态时开关管功耗接近为0，避免传统过压保护电路中开关管一直处于频繁开关状态而损坏元器件，从而使后级电路得到可靠保护。

Description

一种过电压关断保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种保护电路，特别涉及一种过电压关断保护电路。

背景技术

在现实应用中，有很多场合为了节省成本，会用到非隔离的DC/DC电源或LDO电路来实现电压转换。当DC/DC或LDO（LOW DROP-OUT，低压差线性稳压器）损坏时，有可能将前级的高电压直接引入后级电路，从而造成后级电路损坏或由于高电压产生火灾事故。为了避免此现象发生，需要在后级增加过压保护电路。目前过压保护电路大多采用过压关断，当电压正常后能自动恢复供电的保护电路。这种保护电路的缺点在于，当持续过压时，大部分功率将会消耗在开关管上，导致开关管发热严重，长时间工作后导致开关管损坏，如果开关管出现短路故障，可能导致前级高电压直接送往后级，导致后级电路损坏或事故。

实用新型内容

本实用新型所要解决问题是是提供一种过电压关断保护电路，当出现输出电压过压的情况时，电路将及时关断并一直保持关断状态，直到工程师维修解决故障后重新上电才能正常工作，从而避免导致后级电路损坏或事故。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种过电压关断保护电路，包括电压转换电路：提供不同直流电压信号之间的转换；电压采样比较电路：监视电压转换电路的输出电压信号，并与预设电压阈值比较，如果超过预设电压阈值，则输出过压控制信号至关断控制电路；关断控制电路：输入端和电压采样比较电路相连接收过压控制信号，输出端和电压转换电路相连，当接收到过压控制信号后及时关断输出并一直保持关断状态。

上述的过电压关断保护电路，其中，所述电压转换电路为DC/DC转换模块或LDO稳压电源模块。

上述的过电压关断保护电路，其中，所述关断控制电路包括光电耦合器U1、单向可控硅D1、MOS开关器Q1和三极管Q2，所述光电耦合器件U1的一个输出端通过电阻R5和输入电压相连，另一输出端通过下拉电阻R6接地，所述下拉电阻R6和单向可控硅D1的阴极相连，所述单向可控硅D1的阳极、MOS开关器件Q1的集电极、三极管Q2的栅极和输入电压相连，所述MOS开关器件Q1的栅极和三极管Q2的集电极相连，所述MOS开关器件Q1的发射极和电压转换电路的输入端相连，所述三极管Q2的发射极接地，当光电耦合器U1驱动打开时，驱动单向可控硅D1导通，从而关断MOS开关器Q1，使电压转换电路的电源关断。

上述的过电压关断保护电路，其中，所述电压采样比较电路包括电压采样电路和电压基准电路D2，所述电压采样电路由分压电阻R8和分压电阻R9组成，所述分压电阻R8和分压电阻R9串联后连接在电压转换电路的输出端，所述电压基准电路D2为三端取样集成电路，所述三端分别为控制端、取样端和接地端，所述电压基准电路D2的控制端连接在分压电阻R8和分压电阻R9之间，取样端通过光电耦合器U1的输入端和电压转换电路的输出端相连。

上述的过电压关断保护电路，其中，所述MOS开关器件Q1为P沟道MOS管，所述三极管Q2为NPN型三极管。

上述的过电压关断保护电路，其中，所述电压基准电路为TL431。

本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的过电压关断保护电路，当产生过压时关断电压转换电路的输入并一直保持关断状态，使关断状态时开关管功耗接近为0，避免传统过压保护电路中开关管一直处于频繁开关状态而损坏元器件，从而使后级电路得到可靠保护；此外，本实用新型电路使用极少的元器件实现了保护功能，占用PCB面积小，电路结构简单，成本低廉，工作可靠。

附图说明

图1为本实用新型过电压关断保护电路方框示意图；

图2为本实用新型过电压关断保护电路图。

图中：

1电压转换电路  2电压采样比较电路  3关断控制电路

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型过电压关断保护电路方框示意图；图2为本实用新型过电压关断保护电路图。

请参见图1和图2，本实用新型提供的过电压关断保护电路包括：

电压转换电路1：提供不同直流电压信号之间的转换；所述电压转换电路为DC/DC转换模块或LDO稳压电源模块。

电压采样比较电路2：监视电压转换电路的输出电压信号，并与预设电压阈值比较，如果超过预设电压阈值，则输出过压控制信号至关断控制电路；所述电压采样比较电路包括电压采样电路和电压基准电路D2，所述电压采样电路由分压电阻R8和分压电阻R9组成，所述分压电阻R8和分压电阻R9串联后连接在电压转换电路的输出端，所述电压基准电路D2为三端取样集成电路，具体可采用TI公司的TLV431，TL431是精密电压基准集成电路，有的资料上称为电压调节器或三端取样集成电路。TL431有两种封装形式：一种为TO-92封装，它的外型和小功率塑封三极管一模一样；另一种为双列直插8脚塑封结构。TL431有三个引出脚，分别用K、R、A表示，其中K为控制端，R为取样端，A为接地端。所述电压基准电路D2的控制端连接在分压电阻R8和分压电阻R9之间，取样端通过光电耦合器U1的输入端和电压转换电路的输出端相连。实际工作中，在电压输出是正常值的情况下，采样电压小于TL431的参考电压，TL431处于关断状态，电源正常供电。如果电源电压输出高于正常输出值的情况下，采样电压大于TL431的参考电压，此时TL431导通，从而驱动后级的关断保护电路动作。

关断控制电路3：输入端和电压采样比较电路相连接收过压控制信号，输出端和电压转换电路相连，当接收到过压控制信号后及时关断输出并一直保持关断状态；所述关断控制电路包括光电耦合器U1、单向可控硅D1、MOS开关器Q1和三极管Q2，所述光电耦合器件U1的一个输出端通过电阻R5和输入电压相连，另一输出端通过下拉电阻R6接地，所述下拉电阻R6和单向可控硅D1的阴极相连，所述单向可控硅D1的阳极、MOS开关器件Q1的集电极、三极管Q2的栅极和输入电压相连，所述MOS开关器件Q1的栅极和三极管Q2的集电极相连，所述MOS开关器件Q1的发射极和电压转换电路的输入端相连，所述三极管Q2的发射极接地，当光电耦合器U1驱动打开时，驱动单向可控硅D1导通，从而关断MOS开关器Q1，使电压转换电路的电源关断。所述MOS开关器件Q1优选为P沟道MOS管，所述三极管Q2优选为NPN型三极管。

本实用新型提供的过电压关断保护电路，输出电压的设定值由以下公式决定：

$\mathrm{Vset}=(1+\frac{R8}{R9})*\mathrm{Vref}$

其中Vset是电路中所保护的电压值，Vref是TL431的基准电压。当输出电压Vo小于Vset时，V1小于电压基准电路D2的参考电压，电压基准电路D2处于关断状态。此时，光电耦合器U1未驱动，V2电压为由R6下拉到电源地，使单向可控硅D1处于关断状态。此时，电源输入通过R3和R4使Q2导通，从而使R1，R2，Q2回路存在电流，R1两端的电压降使Q1处于导通状态，电路正常供电。

当输出电压Vo大于Vset时，V1电压大于电压基准电路D2的参考电压，电压基准电路D2导通，导致光电耦合器U1导通。此时，光耦输出端导通使V2电压上升，驱动单向可控硅D1导通。单向可控硅D1导通导致Q2的基极电压被嵌位到电源地，从而使Q2关断。Q2关断使R1两端电压差为0，从而迫使Q1关断。Q1关断后，后端输出Vo为0，此时电压基准电路D2和光电耦合器U1均恢复到关断状态，V2电压也回复到0V，但由于单向可控硅固有特点，即使触发端电压撤销，其仍保持导通状态。因此使Q1一直保持关断状态。

综上所述，本实用新型提供的过电压关断保护电路，当产生过压时关断电压转换电路的输入并一直保持关断状态，使关断状态时开关管功耗接近为0，避免传统过压保护电路中开关管一直处于频繁开关状态而损坏元器件，从而使后级电路得到可靠保护；此外，本实用新型电路使用极少的元器件实现了保护功能，占用PCB面积小，电路结构简单，成本低廉，工作可靠。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种过电压关断保护电路，其特征在于，包括：

电压转换电路：提供不同直流电压信号之间的转换；

电压采样比较电路：监视电压转换电路的输出电压信号，并与预设电压阈值比较，如果超过预设电压阈值，则输出过压控制信号至关断控制电路；

关断控制电路：输入端和电压采样比较电路相连接收过压控制信号，输出端和电压转换电路相连，当接收到过压控制信号后及时关断输出并一直保持关断状态。

2.如权利要求1所述的过电压关断保护电路，其特征在于，所述电压转换电路为DC/DC转换模块或LDO稳压电源模块。

3.如权利要求1所述的过电压关断保护电路，其特征在于，所述关断控制电路包括光电耦合器U1、单向可控硅D1、MOS开关器Q1和三极管Q2，所述光电耦合器件U1的一个输出端通过电阻R5和输入电压相连，另一输出端通过下拉电阻R6接地，所述下拉电阻R6和单向可控硅D1的阴极相连，所述单向可控硅D1的阳极、MOS开关器件Q1的集电极、三极管Q2的栅极和输入电压相连，所述MOS开关器件Q1的栅极和三极管Q2的集电极相连，所述MOS开关器件Q1的发射极和电压转换电路的输入端相连，所述三极管Q2的发射极接地，当光电耦合器U1驱动打开时，驱动单向可控硅D1导通，从而关断MOS开关器Q1，使电压转换电路的电源关断。

4.如权利要求3所述的过电压关断保护电路，其特征在于，所述电压采样比较电路包括电压采样电路和电压基准电路D2，所述电压采样电路由分压电阻R8和分压电阻R9组成，所述分压电阻R8和分压电阻R9串联后连接在电压转换电路的输出端，所述电压基准电路D2为三端取样集成电路，所述三端分别为控制端、取样端和接地端，所述电压基准电路D2的控制端连接在分压电阻R8和分压电阻R9之间，取样端通过光电耦合器U1的输入端和电压转换电路的输出端相连。

5.如权利要求3所述的过电压关断保护电路，其特征在于，所述MOS开关器件Q1为P沟道MOS管，所述三极管Q2为NPN型三极管。

6.如权利要求4所述的过电压关断保护电路，其特征在于，所述电压基准电路为TL431。