CN203813432U - 一种限流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种限流保护电路，包括具有第一栅极、第一源极、第一漏极的耗尽型N沟道场效应管Q1和具有第二栅极、第二源极、第二漏极的耗尽型P沟道场效应管Q2，所述第一源极和第二源极连接成为共源极，其特征在于：还包括分别具有三个端子的第一辅助电路和第二辅助电路，所述第一辅助电路的三个端子分别连接在所述第一漏极、共源极和第二栅极上，所述第二辅助电路的三个端子分别连接在第二漏极、共源极和第一栅极上。其显著效果是：电路结构简单，使用安全、方便，不同变化的辅助电路具有不同的输入输出电压，从而适应不同的负载情况，电路整体可以作为两端器件独立使用，实现限流保护和快速可恢复，安全可靠。

Description

一种限流保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术，具体地说，是一种限流保护电路。

背景技术

现有的限流保护电路通常采用保险管，热金属保险管，PPTC自恢复保险，这几种反应速度比较慢，而且有的不能自恢复，难以真正起到保护电路和器件的作用。有的限流保护电路虽然可以恢复，但是电路结构复杂，不能作为一个独立的器件使用，成本高。

如图1所示，场效应管因其自身的阻抗变换特性常常作为开关元件和限流保护元件使用，图中所示为一个典型的限流保护电路，Q1、Q2均为耗尽型场效应管，通过Q1、Q2共源极串联，随着电路两端电流的增大，通过Q1、Q2的电流将形成栅极电压，一旦电流超过预定阈值，栅极电压容易导致场效应管截止，使其处于高阻状态，从而保护串联的负载，实现限流保护。

虽然这种电路结构简单，可以作为独立的器件使用，但是由于场效应管自身特性的限制，两个管子简单串联所适应的场景有限，电路的输入输出范围较窄。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种改进型的限流保护电路，在现有的共源极相连的场效应管限流保护电路的基础上，通过增设修正电路，使其具备更宽的输入输出特性，同时电路整体可集成一体作为两端器件独立使用，节约成本。

为达到上述目的，本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种限流保护电路，包括具有第一栅极、第一源极、第一漏极的耗尽型N沟道场效应管Q1和具有第二栅极、第二源极、第二漏极的耗尽型P沟道场效应管Q2，所述第一源极和第二源极连接成为共源极，其关键在于：还包括分别具有三个端子的第一辅助电路和第二辅助电路，所述第一辅助电路的三个端子分别连接在所述第一漏极、第二栅极和共源极上，所述第二辅助电路的三个端子分别连接在第二漏极、第一栅极和共源极上。

本方案通过在共源极相连的两个场效应管的其它端极之间增设辅助电路，从而改变场效应管的栅极电压采样点，使得整个电路满足不同的输入输出特性要求，扩大电路的应用范围。

作为进一步描述，所述第一辅助电路包括电阻R1和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括电阻R2和稳压二极管D2，其中：

电阻R1的一端作为第一辅助电路的第一端子连接在所述第一漏极上，电阻R1的另一端与稳压二极管D1的负极相连作为第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，稳压二极管D1的正极作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上；

电阻R2的一端作为第二辅助电路的第一端子连接在所述第二漏极上，电阻R2的另一端与稳压二极管D2的正极相连作为第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，稳压二极管D2的负极作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上。

选用电阻和稳压二极管作为辅助电路，按照上述连接关系连接后，电阻R1串接在场效应管Q1的漏极和场效应管Q2的栅极之间，电阻R2串接在场效应管Q2的漏极和场效应管Q1的栅极之间，通过电阻R1和电阻R2起到限流作用，通过稳压二极管D1和稳压二极管D2可以钳制场效应管Q1和场效应管Q2的栅极电压，使得保护电路适用于更宽的输入电压。

作为另一种设计方式，所述第一辅助电路包括场效应管Q3和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4和稳压二极管D2，其中：

场效应管Q3的漏极作为第一辅助电路的第一端子连接在所述第一漏极上，场效应管Q3的源极与稳压二极管D1的负极相连作为第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，稳压二极管D1的正极作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上，场效应管Q3的栅极与场效应管Q3的源极相连；

场效应管Q4的漏极作为第二辅助电路的第一端子连接在所述第二漏极上，场效应管Q4的源极与稳压二极管D2的正极相连作为第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，稳压二极管D2的负极作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上，场效应管Q4的栅极与场效应管Q4的源极相连。

该方式采用场效应管Q3和场效应管Q4作为限流元件，取代第一种方式中电阻R1和电阻R2的功能，使得限流保护电路适用与更宽的电压范围，电路制作时可以将场效应管Q1、Q2、Q3、Q4整体集成，便于电路的生产和实现。

再次作为另一种设计方式，所述第一辅助电路包括场效应管Q3、电阻R1和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4、电阻R2和稳压二极管D2，其中：

场效应管Q3的漏极作为所述第一辅助电路的第一端子与所述第一漏极相连，场效应管Q3的源极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与稳压二极管D1的负极相连作为所述第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，稳压二极管D1的正极作为所述第一辅助电路的第三端子连接在共源极上，场效应管Q3的栅极与稳压二极管D1的负极相连；

场效应管Q4的漏极作为所述第二辅助电路的第一端子与所述第二漏极相连，场效应管Q4的源极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与稳压二极管D2的正极相连作为所述第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，稳压二极管D1的负极作为所述第二辅助电路的第三端子连接在共源极上，场效应管Q4的栅极与稳压二极管D2的正极相连。

本方式将电阻和场效应管连接一体后作为辅助电路，场效应管Q3的栅极通过电阻R1获取栅极电压，场效应管Q3的栅极通过电阻R2获取栅极电压，场效应管Q3和电阻R1,Q4和R2分别组成恒流电路，减少Q3和Q4的单位电流密度和获得更好的恒定电流。

上述三种方式中，所述第一辅助电路中还包括电容C1，所述第二辅助电路中还包括电容C2，其中电容C1连接在稳压二极管D1的两端，电容C2连接在稳压二极管D2的两端。

通过在稳压二极管的两端连接电容，使得场效应管内部电流的变化更加平稳,减少尖峰电流的影响。

作为一种电路变形，所述第一辅助电路包括场效应管Q3和电阻R1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4和电阻R2，其中：

场效应管Q3的漏极作为第一辅助电路的第一端子连接在所述第一漏极上，场效应管Q3的源极与电阻R1的一端相连作为第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，场效应管Q3的栅极与电阻R1的另一端相连作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上；

场效应管Q4的漏极作为第二辅助电路的第一端子连接在所述第二漏极上，场效应管Q4的源极与电阻R2的一端相连作为第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，场效应管Q4的栅极与电阻R2的另一端相连作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上。

该电路省略了稳压二极管D1和稳压二极管D2。场效应管Q3和电阻R1,Q4和R2分别组成恒流电路，减少Q3和Q4的单位电流密度，这里需要根据Q2的夹断电压调整Q3的夹断电压和根据Q1的夹断电压调整Q4的夹断电压来满足电路的正常工作。

作为另一种电路变形，所述第一辅助电路包括场效应管Q3、电阻R1和电阻R3，所述第二辅助电路包括场效应管Q4、电阻R2和电阻R4，其中：

场效应管Q3的漏极作为第一辅助电路的第一端子连接在所述第一漏极上，场效应管Q3的源极与电阻R1的一端相连作为第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，场效应管Q3的栅极与电阻R1的另一端相连后串接电阻R3作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上；

场效应管Q4的漏极作为第二辅助电路的第一端子连接在所述第二漏极上，场效应管Q4的源极与电阻R2的一端相连作为第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，场效应管Q4的栅极与电阻R2的另一端相连后串接电阻R4作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上。

本电路仍然利用场效应管Q3和电阻R1,Q4和R2分别组成恒流电路，减少Q3和Q4的单位电流密度，增加两个电阻R3和R4，使R1和R3串联后的两端电压满足Q2的夹断电压，使R2和R4串联后的两端电压满足Q1的夹断电压，实现限流保护功能。

还有一种同等变形，所述第一辅助电路包括场效应管Q3、电阻R1和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4、电阻R2和稳压二极管D2，其中：

场效应管Q3的漏极作为第一辅助电路的第一端子连接在所述第一漏极上，场效应管Q3的源极与稳压二极管D1的负极相连，稳压二极管D1的正极与电阻R1的一端相连作为第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，电阻R1的另一端作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上，场效应管Q3的栅极与源极相连；

场效应管Q4的漏极作为第二辅助电路的第一端子连接在所述第二漏极上，场效应管Q4的源极与稳压二极管D2的正极相连，稳压二极管D2的负极与电阻R2的一端相连作为第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，电阻R2的另一端作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上，场效应管Q4的栅极与源极相连。

该电路通过电阻R1和稳压二极管D1的配合实现Q2和Q3的控制，通过电阻R2和稳压二极管D2的配合实现Q1和Q4的控制，最终实现电路两端限流保护，改善电路的电阻特性和实现不同的关断电压。

在上述各种电路中，场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3和场效应管Q4均可以为JFET场效应管或耗尽型MOSFET场效应管。

本实用新型的显著效果是：电路结构简单，使用安全、方便，不同变化的辅助电路具有不同的反应速度和方便电路集成，从而适应不同的应用场合，电路整体可以作为两端器件独立使用，对电路，模块组件，功率器件和接口电路起到过流保护和阻断高压干扰，实现可恢复功能，限流保护快速，安全可靠。

附图说明

图1是现有技术中的限流保护电路；

图2是本实用新型的电路原理拓扑图；

图3是具体实施例1的电路原理图；

图4是具体实施例2的电路原理图；

图5是具体实施例3的电路原理图；

图6是具体实施例4的电路原理图；

图7是具体实施例5的电路原理图；

图8是具体实施例6的电路原理图；

图9是具体实施例7的电路原理图；

图10是具体实施例8的电路原理图；

图11是具体实施例9的电路原理图。

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以及工作原理作进一步详细说明。

如图2所示，一种限流保护电路，包括：具有第一栅极、第一源极、第一漏极的耗尽型N沟道场效应管Q1，具有第二栅极、第二源极、第二漏极的耗尽型P沟道场效应管Q2，以及具有三个端子的第一辅助电路和第二辅助电路，第一源极和第二源极连接成为共源极，第一辅助电路的三个端子分别连接在所述第一漏极、第二栅极和共源极上，所述第二辅助电路的三个端子分别连接在第二漏极、第一栅极和共源极上。

具体实施例1：

如图3所述，作为一种实施方式，所述第一辅助电路包括电阻R1和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括电阻R2和稳压二极管D2，其中：

电阻R1的一端作为第一辅助电路的第一端子；电阻R1的另一端与稳压二极管D1的负极相连作为第一辅助电路的第二端子，稳压二极管D1的正极作为第一辅助电路的第三端子；

相对应的，电阻R2的一端作为第二辅助电路的第一端子，电阻R2的另一端与稳压二极管D2的正极相连作为第二辅助电路的第二端子，稳压二极管D2的负极作为第二辅助电路的第三端子。

具体实施例2：

如图4所示，本实施例与实施例1的差异在于：将电容C1连接在稳压二极管管D1的两端，将电容C2连接在稳压二极管管D2的两端，使得场效应管内部电流的变化更加平稳,减少尖峰电流的影响。

具体实施例3：

如图5所示，所述第一辅助电路包括场效应管Q3和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4和稳压二极管D2，其中：

场效应管Q3的漏极作为第一辅助电路的第一端子，场效应管Q3的源极与稳压二极管D1的负极相连作为第一辅助电路的第二端子，稳压二极管D1的正极作为第一辅助电路的第三端子，场效应管Q3的栅极与场效应管Q3的源极相连；

相应的，场效应管Q4的漏极作为第二辅助电路的第一端子，场效应管Q4的源极与稳压二极管D2的正极相连作为第二辅助电路的第二端子，稳压二极管D2的负极作为第二辅助电路的第三端子，场效应管Q4的栅极与场效应管Q4的源极相连。

本实施例与实施例1的差别在于，用场效应管Q3替代电阻R1，用场效应管Q4替代电阻R2，以场效应管的阻抗特性替代电阻元件的功能，同样实现本方案的技术效果。

具体实施例4：

如图6所示，本实施例与实施例3的差异也仅仅在于：将电容C1连接在稳压二极管管D1的两端，将电容C2连接在稳压二极管管D2的两端，使得场效应管内部电流的变化更加平稳,减少尖峰电流的影响。

具体实施例5:

如图7所示，作为另一种实施方式，所述第一辅助电路包括场效应管Q3、电阻R1和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4、电阻R2和稳压二极管D2，跟图5所示的实施例3相比，其差异在于增设了电阻R1和电阻R2，其中电阻R1增设在场效应管Q3的源极上，电阻R2增设在场效应管Q4的源极上，使得Q3从R1上获取栅极电压，Q4从R2上获取栅极电压，同样实现本发明的目的。

具体实施例6：

如图8所示，类似的，本实施例与实施例5的差异在于，将电容C1连接在稳压二极管管D1的两端，将电容C2连接在稳压二极管管D2的两端。

具体实施例7：

如图9所示，本实施例中，所述第一辅助电路包括场效应管Q3和电阻R1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4和电阻R2，其中：

场效应管Q3的漏极作为第一辅助电路的第一端子，场效应管Q3的源极与电阻R1的一端相连作为第一辅助电路的第二端子，场效应管Q3的栅极与电阻R1的另一端相连作为第一辅助电路的第三端子；

相应的，场效应管Q4的漏极作为第二辅助电路的第一端子，场效应管Q4的源极与电阻R2的一端相连作为第二辅助电路的第二端子，场效应管Q4的栅极与电阻R2的另一端相连作为第二辅助电路的第三端子。

具体实施例8：

如图10所示，本实施相对于实施例7而言，其差异在于：场效应管Q3的栅极串接电阻R3后再作为第一辅助电路的第三端子；场效应管Q4的栅极串接电阻R4后再作为第二辅助电路的第三端子；通过电阻R1和R3的分压特性，以及电阻R2和R4的分压特性，改变各个场效应管的栅极取样电压。

具体实施例9：

如图11所示，本实施例与图7所示的实施例5的差异在于：互换电阻跟稳压二极管的位置，同时改变Q3、Q4的取样点，具体为场效应管Q3的源极与稳压二极管D1的负极相连，稳压二极管D1的正极与电阻R1的一端相连作为第一辅助电路的第二端子，电阻R1的另一端作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上，场效应管Q3的栅极与源极相连；

场效应管Q4的源极与稳压二极管D2的正极相连，稳压二极管D2的负极与电阻R2的一端相连作为第二辅助电路的第二端子，电阻R2的另一端作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上，场效应管Q4的栅极与源极相连。

上述各个实施例中，场效应管Q1、Q2、Q3、Q4可以根据具体应用场景的需求选择JFET场效应管或耗尽型MOSFET场效应管。

在图2-图11中可以看出，图中的第一辅助电路和第二辅助电路的第一端子、第二端子和第三端子的位置分别用1,2,3标注出来，各种电路形态的变换可以适应不同的输入输出需要，辅助电路可以模块化设计，便于在场效应管Q1和场效应管Q2之间更换，也可以将电路的整体作为模块化设计，形成两端器件，便于实现限流保护。

上述的电路主要用于实现单向直流限流保护，为了实现双向保护，使用上述结构的两个限流保护电路可以正极与正极连接或者负极与负极连接组成双向限流保护电路。

尽管这里参照本实用新型的多种实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员还可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对电路组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种限流保护电路，包括具有第一栅极、第一源极、第一漏极的耗尽型N沟道场效应管Q1和具有第二栅极、第二源极、第二漏极的耗尽型P沟道场效应管Q2，所述第一源极和第二源极连接成为共源极，其特征在于：还包括分别具有三个端子的第一辅助电路和第二辅助电路，所述第一辅助电路的三个端子分别连接在所述第一漏极、第二栅极和共源极上，所述第二辅助电路的三个端子分别连接在第二漏极、第一栅极和共源极上。

2.根据权利要求1所述的一种限流保护电路，其特征在于：所述第一辅助电路包括电阻R1和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括电阻R2和稳压二极管D2，其中：

电阻R1的一端作为第一辅助电路的第一端子连接在所述第一漏极上，电阻R1的另一端与稳压二极管D1的负极相连作为第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，稳压二极管D1的正极作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上；

电阻R2的一端作为第二辅助电路的第一端子连接在所述第二漏极上，电阻R2的另一端与稳压二极管D2的正极相连作为第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，稳压二极管D2的负极作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上。

3.根据权利要求1所述的一种限流保护电路，其特征在于：所述第一辅助电路包括场效应管Q3和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4和稳压二极管D2，其中：

场效应管Q3的漏极作为第一辅助电路的第一端子连接在所述第一漏极上，场效应管Q3的源极与稳压二极管D1的负极相连作为第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，稳压二极管D1的正极作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上，场效应管Q3的栅极与场效应管Q3的源极相连；

场效应管Q4的漏极作为第二辅助电路的第一端子连接在所述第二漏极上，场效应管Q4的源极与稳压二极管D2的正极相连作为第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，稳压二极管D2的负极作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上，场效应管Q4的栅极与场效应管Q4的源极相连。

4.根据权利要求1所述的一种限流保护电路，其特征在于：所述第一辅助电路包括场效应管Q3、电阻R1和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4、电阻R2和稳压二极管D2，其中：

场效应管Q3的漏极作为所述第一辅助电路的第一端子与所述第一漏极相连，场效应管Q3的源极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与稳压二极管D1的负极相连作为所述第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，稳压二极管D1的正极作为所述第一辅助电路的第三端子连接在共源极上，场效应管Q3的栅极与稳压二极管D1的负极相连；

场效应管Q4的漏极作为所述第二辅助电路的第一端子与所述第二漏极相连，场效应管Q4的源极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与稳压二极管D2的正极相连作为所述第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，稳压二极管D1的负极作为所述第二辅助电路的第三端子连接在共源极上，场效应管Q4的栅极与稳压二极管D2的正极相连。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种限流保护电路，其特征在于：所述第一辅助电路中还包括电容C1，所述第二辅助电路中还包括电容C2，其中电容C1连接在稳压二极管D1的两端，电容C2连接在稳压二极管D2的两端。

6.根据权利要求1所述的一种限流保护电路，其特征在于：所述第一辅助电路包括场效应管Q3和电阻R1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4和电阻R2，其中：

场效应管Q3的漏极作为第一辅助电路的第一端子连接在所述第一漏极上，场效应管Q3的源极与电阻R1的一端相连作为第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，场效应管Q3的栅极与电阻R1的另一端相连作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上；

场效应管Q4的漏极作为第二辅助电路的第一端子连接在所述第二漏极上，场效应管Q4的源极与电阻R2的一端相连作为第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，场效应管Q4的栅极与电阻R2的另一端相连作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上。

7.根据权利要求1所述的一种限流保护电路，其特征在于：所述第一辅助电路包括场效应管Q3、电阻R1和电阻R3，所述第二辅助电路包括场效应管Q4、电阻R2和电阻R4，其中：

场效应管Q3的漏极作为第一辅助电路的第一端子连接在所述第一漏极上，场效应管Q3的源极与电阻R1的一端相连作为第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，场效应管Q3的栅极与电阻R1的另一端相连后串接电阻R3作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上；

场效应管Q4的漏极作为第二辅助电路的第一端子连接在所述第二漏极上，场效应管Q4的源极与电阻R2的一端相连作为第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，场效应管Q4的栅极与电阻R2的另一端相连后串接电阻R4作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上。

8.根据权利要求1所述的一种限流保护电路，其特征在于：所述第一辅助电路包括场效应管Q3、电阻R1和稳压二极管D1，所述第二辅助电路包括场效应管Q4、电阻R2和稳压二极管D2，其中：

场效应管Q3的漏极作为第一辅助电路的第一端子连接在所述第一漏极上，场效应管Q3的源极与稳压二极管D1的负极相连，稳压二极管D1的正极与电阻R1的一端相连作为第一辅助电路的第二端子连接在所述第二栅极上，电阻R1的另一端作为第一辅助电路的第三端子连接在所述共源极上，场效应管Q3的栅极与源极相连；

场效应管Q4的漏极作为第二辅助电路的第一端子连接在所述第二漏极上，场效应管Q4的源极与稳压二极管D2的正极相连，稳压二极管D2的负极与电阻R2的一端相连作为第二辅助电路的第二端子连接在所述第一栅极上，电阻R2的另一端作为第二辅助电路的第三端子连接在所述共源极上，场效应管Q4的栅极与源极相连。

9.根据权利要求1、2、3、4、6、7或8所述的一种限流保护电路，其特征在于：所述场效应管Q1和场效应管Q2为JFET场效应管或MOSFET场效应管。

10.根据权利要求3、4、6、7或8所述的一种限流保护电路，其特征在于：所述场效应管Q3和场效应管Q4为JFET场效应管或耗尽型MOSFET场效应管。