CN204886143U - 一种防电压脉冲电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防电压脉冲电路，包括直流电压输入端、比较电路、电平反转电路、开关电路、直流电压输出端；所述比较电路的输入端、所述电平反转电路的输入端、所述开关电路的输入端分别与所述直流电压输入端连接，所述比较电路的反馈输出端连接所述电平反转电路的控制端，所述电平反转电路的反馈输出端连接所述开关电路的控制端，所述开关电路的输出端连接所述直流电压输出端，所述比较电路的输出端、所述电平反转电路的输出端分别接地。采用本实用新型技术方案，使电路体积较小，成本较低，防电压脉冲的效果较好。

Description

一种防电压脉冲电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种防电压脉冲电路。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，汽车的保有量也随之快速增长。汽车中设置的各种电器设备小到灯泡、晶闸管等元器件，大到仪表、控制电脑等各种用电设备，都需要使用低压直流电源，汽车上的低压直流电源通常通过蓄电池和发电机进行提供。汽车在启动时，由蓄电池提供电能，为汽车上的各种用电设备进行供电；当汽车打着以后，则通过发电机为用电设备供电，发电机多余的电能则用于为蓄电池充电。汽车上的各种用电设备都有自身的耐压范围，但汽车上电路的供电电压很不稳定，尤其是当汽车打火时，供电电路中就会有较高的电压脉冲，一旦超过用电设备的正常工作电压，就会对用电设备造成损伤，重则烧毁用电设备，造成巨大损失。

现有技术中提供一种防电压脉冲电路，如图1所示，采用稳压二极管和LC滤波电路的方式将输入电压脉冲滤除，当电压脉冲功率较高时，就需要稳压二极管D1具有较大的功率，电感L1和电容C1具有较大的储能能力，这样就会导致这些元件体积偏大，价格较高，进而使整个电路体积偏大，价格较高；较高的电压脉冲经过本电路滤波处理后，输出端的输出电压仍有可能会超过用电设备的正常工作电压，存在烧毁用电设备的风险，导致本电路防电压脉冲的效果较差；本电路在运行过程中，较高的电压脉冲会对本电路中的电子元器件造成损伤，使本电路的可靠性较低。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种防电压脉冲电路，电路体积较小，成本较低，防电压脉冲的效果较好。

为了达到上述目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

所述防电压脉冲电路包括直流电压输入端、比较电路、电平反转电路、开关电路和直流电压输出端；所述比较电路的输入端、所述电平反转电路的输入端、所述开关电路的输入端分别与所述直流电压输入端连接，所述比较电路的反馈输出端连接所述电平反转电路的控制端，所述电平反转电路的反馈输出端连接所述开关电路的控制端，所述开关电路的输出端连接所述直流电压输出端，所述比较电路的输出端、所述电平反转电路的输出端分别接地。

进一步的，所述比较电路包括第八电阻、第十电阻和比较器；所述第八电阻的一端连接所述比较电路的输入端，所述第八电阻的另一端和所述第十电阻的一端分别与所述比较器的VDD脚连接，所述比较器的VOUT脚连接所述比较电路的反馈输出端，所述第十电阻的另一端和所述比较器的GND脚分别接地。

又进一步的，所述比较电路还包括第二稳压二极管；所述第二稳压二极管的负极连接所述第十电阻的一端，所述第二稳压二极管的正极连接所述第十电阻的另一端。

再进一步的，所述电平反转电路包括第四开关管、第五开关管、第六电阻和第七电阻；所述第四开关管的公共端连接所述电平反转电路的反馈输出端，所述第四开关管的输出端接地，所述第四开关管的控制端连接所述第五开关管的公共端；所述第五开关管的输出端接地，所述第五开关管的控制端连接所述电平反转电路的控制端；所述第六电阻的一端和所述第七电阻的一端分别与所述电平反转电路的输入端连接，所述第六电阻的另一端连接所述第四开关管的控制端，所述第七电阻的另一端连接所述第五开关管的控制端。

在一种实施方式中，所述第四开关管为第四三极管，所述第五开关管为第五三极管；所述第四三极管为NPN型三极管；所述第四三极管的集电极作为所述第四开关管的公共端，所述第四三极管的发射极作为所述第四开关管的输出端，所述第四三极管的基极作为所述第四开关管的控制端；所述第五三极管为NPN型；所述第五三极管的集电极作为所述第五开关管的公共端，所述第五三极管的发射极作为所述第五开关管的输出端，所述第五三极管的基极作为所述第五开关管的控制端。

在另一种实施方式中，所述第四开关管为第四场效应管，所述第五开关管为第五三极管；所述第四场效应管为N沟道型；所述第四场效应管的漏极作为所述第四开关管的公共端，所述第四场效应管的源极作为所述第四开关管的输出端，所述第四场效应管的栅极作为所述第四开关管的控制端；所述第五三极管为NPN型三极管；所述第五三极管的集电极作为所述第五开关管的公共端，所述第五三极管的发射极作为所述第五开关管的输出端，所述第五三极管的基极作为所述第五开关管的控制端。

进一步的，所述开关电路包括第三开关管和第五电阻；所述第三开关管的公共端连接所述开关电路的输出端，所述第三开关管的输出端连接所述开关电路的输入端，所述第三开关管的控制端连接所述开关电路的控制端；所述第五电阻的一端连接所述第三开关管的输出端，所述第五电阻的另一端连接所述第三开关管的控制端。

在一种实施方式中，所述第三开关管为第三场效应管；所述第三场效应管为P沟道型；所述第三场效应管的漏极作为所述第三开关管的公共端，所述第三场效应管的源极作为所述第三开关管的输出端，所述第三场效应管的栅极作为所述第三开关管的控制端。

在另一种实施方式中，所述第三开关管为第三三极管；所述第三三极管为PNP型；所述第三三极管的集电极作为所述第三开关管的公共端，所述第三三极管的发射极作为所述第三开关管的输出端，所述第三三极管的基极作为所述第三开关管的控制端。

进一步的，所述开关电路还包括第一电容和第一稳压二极管；所述第一电容与所述第五电阻并联；所述第一稳压二极管的正极接地，所述第一稳压二极管的负极连接所述第三开关管的公共端。

本实用新型实施例所提供的一种防电压脉冲电路，当直流电压输入端输入正常电压的电流时，开关电路导通，直流电压输出端输出正常电压的电流；当直流电压输入端输入较高的电压脉冲时，开关电路断开，直流电压输出端不输出电流，从而避免了直流电压输出端输出电压较高损害用电设备的情况发生，达到了防电压脉冲的效果。本电路对电路中电子元器件的规格要求不高，所以可以采用低规格的电子元器件即可，使整个电路体积较小，成本较低；当直流电压输入端输入较高的电压脉冲时，直流电压输出端不输出电流，不存在输出电压会超过用电设备的正常工作电压的情况，使本电路防电压脉冲的效果较好；较高的电压脉冲不会对本电路中的电子元器件造成损伤，使本电路的可靠性较高。

附图说明

图1是现有技术中的防电压脉冲电路的结构示意图；

图2是本实用新型提供的防电压脉冲电路的第一实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的防电压脉冲电路的第二实施例的结构示意图；

图4是本实用新型提供的防电压脉冲电路的第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图2，为本实用新型提供的防电压脉冲电路的第一实施例的结构示意图。

所述防电压脉冲电路包括直流电压输入端101、比较电路102、电平反转电路103、开关电路104和直流电压输出端105；

所述比较电路102的输入端、所述电平反转电路103的输入端、所述开关电路104的输入端分别与所述直流电压输入端101连接，所述比较电路102的反馈输出端连接所述电平反转电路103的控制端，所述电平反转电路103的反馈输出端连接所述开关电路104的控制端，所述开关电路104的输出端连接所述直流电压输出端105，所述比较电路102的输出端、所述电平反转电路103的输出端分别接地。当直流电压输入端101输入正常电压的电流时，开关电路104导通，直流电压输出端105输出正常电压的电流；当直流电压输入端101输入较高的电压脉冲时，开关电路104断开，直流电压输出端105不输出电流，从而避免了直流电压输出端105输出电压较高损害用电设备的情况发生，达到了防电压脉冲的效果。

在具体实施当中，所述防电压脉冲电路中的开关管Q3、Q4可以是三极管、场效应管、IGBT、晶闸管等三端控制器件或其派生器件。其中，开关管的控制端、公共端及输出端，可以分别对应于三极管的基极、集电极、发射极，场效应管的栅极、漏极、源极，IGBT的栅极、集电极、发射极，单向晶闸管的栅极、阳极、阴极，双向晶闸管的栅极、端口2、端口1。

下面为方便说明，仅分别以三极管和场效应管为例对本发明实施例的技术方案进行描述，本发明实施例提供的防电压脉冲电路中的开关管并不限于三极管和场效应管。

参见图3，为本实用新型提供的防电压脉冲电路的第二实施例的结构示意图。

所述防电压脉冲电路包括直流电压输入端VCCIN、比较电路、电平反转电路、开关电路和直流电压输出端OUT；

所述比较电路包括第八电阻R8、第十电阻R10和比较器U1；其中，第八电阻R8的一端为所述比较电路的输入端，该输入端连接所述直流电压输入端VCCIN，所述第八电阻R8的另一端和所述第十电阻R10的一端分别与所述比较器U1的VDD脚连接，所述比较器U1的VOUT脚连接所述比较电路的反馈输出端，所述第十电阻R10的另一端和所述比较器U1的GND脚分别接地。此外，在具体实施时，所述比较电路还包括参考电压部分，以便于为所述比较器U1提供参考电压。该参考电压部分为本领域常用技术，在本实用新型中不做详细描述。

所述电平反转电路包括第四三极管Q4、第五三极管Q5、第六电阻R6和第七电阻R7；所述第四三极管Q4、所述第五三极管Q5均为NPN型三极管；所述第四三极管Q4的集电极连接所述电平反转电路的反馈输出端，所述第四三极管Q4的发射极接地，所述第四三极管Q4的基极连接所述第五三极管Q5的集电极；所述第五三极管Q5的发射极接地，所述第五三极管Q5的基极连接所述电平反转电路的控制端；所述第六电阻R6的一端和所述第七电阻R7的一端分别与所述电平反转电路的输入端连接，该电平反转电路的输入端连接所述直流电压输入端VCCIN；所述第六电阻R6的另一端连接所述第四三极管Q4的基极，所述第七电阻R7的另一端连接所述第五三极管Q5的基极。具体实施时，比较器U1的耐压一般只有10V，本实用新型增加第四三极管Q4和第五三极管Q5是为了提高耐压，第四三极管Q4和第五三极管Q5的基极会被钳位在0.7V。其中，第四三极管Q4和第五三极管Q5一般选用耐压100V的器件。所述电平反转电路中第四三极管Q4、第五三极管Q5的两级电平翻转的作用是防止所述直流电压输入端VCCIN的输入电压高于所述比较器U1的VOUT脚的耐压值而使比较器U1损坏。

所述开关电路包括第三场效应管Q3和第五电阻R5；所述第三场效应管Q3为P沟道型；所述第三场效应管Q3的漏极连接所述开关电路的输出端，所述第三场效应管Q3的源极连接所述开关电路的输入端，所述第三场效应管Q3的栅极连接所述开关电路的控制端；所述第五电阻R5的一端连接所述第三场效应管Q3的源极，所述第五电阻R5的另一端连接所述第三场效应管Q3的栅极。

进一步的，所述比较电路还包括第二稳压二极管D2；所述第二稳压二极管D2的负极连接所述第十电阻R10的一端，所述第二稳压二极管D2的正极连接所述第十电阻R10的另一端，所述第二稳压二极管D2的作用为防止所述第八电阻R8和所述第十电阻R10的分压作用使所述比较器U1的VDD脚的输入电压高于其耐压值。所述开关电路还包括第一电容C1和第一稳压二极管D1；所述第一电容C1与所述第五电阻R5并联；所述第一稳压二极管D1的正极接地，所述第一稳压二极管D1的负极连接所述第三场效应管Q3的漏极，所述第一稳压二极管D1的作用为当所述第三场效应管Q3的响应速度偏慢时所述第一稳压二极管D1起稳压作用。

下面对本实施例提供的防电压脉冲电路的具体工作原理进行详细描述：

所述直流电压输入端VCCIN输入的正常电压是12V、脉冲电压是90V，所述比较器U1的检测电压为3.3V。

当所述直流电压输入端VCCIN输入12V正常电压时，由于所述第八电阻R8和所述第十电阻R10的分压作用，所述比较器U1的VDD脚的输入电压小于3.3V，使比较器U1的VOUT脚输出低电平，经过所述第四三极管Q4和所述第五三极管Q5的两级电平翻转，使得所述第三场效应管Q3的栅极的输入为低电平，则所述第三场效应管Q3导通，使所述直流电压输入端VCCIN与所述直流电压输出端OUT导通，电源正常供电。

当所述直流电压输入端VCCIN输入90V脉冲电压时，由于所述第八电阻R8和所述第十电阻R10的分压作用，所述比较器U1的VDD脚的输入电压大于3.3V，使比较器U1的VOUT脚输出高电平，经过所述第四三极管Q4和所述第五三极管Q5的两级电平翻转，使得所述第三场效应管Q3的栅极的输入为高电平，则所述第三场效应管Q3断开，使所述直流电压输出端OUT无电流输出，电源停止供电，从而起到隔断电压脉冲的作用，防止电压脉冲损坏用电设备。

需要说明的是，本实施例中所述直流电压输入端VCCIN输入的正常电压、脉冲电压和所述比较器U1的检测电压仅分别以12V、90V和3.3V为例进行说明，所述直流电压输入端VCCIN输入的正常电压、脉冲电压和所述比较器U1的检测电压还可以为其他数值。在具体实施中，本电路中使用不同检测电压的所述比较器U1搭配不同阻值的所述第八电阻R8和所述第十电阻R10，可适用于不同的正常电压和脉冲电压范围。

参见图4，是本实用新型提供的防电压脉冲电路的第三实施例的结构示意图。

本实施例提供的防电压脉冲电路，与图3所示的第二实施例相比，其不同点在于：所述第四开关管为第四场效应管Q4；所述第四场效应管Q4为N沟道型；所述第四场效应管Q4的漏极作为所述第四开关管的公共端，所述第四场效应管Q4的源极作为所述第四开关管的输出端，所述第四场效应管Q4的栅极作为所述第四开关管的控制端。所述第三开关管为第三三极管Q3；所述第三三极管为PNP型；所述第三三极管Q3的集电极作为所述第三开关管的公共端，所述第三三极管Q3的发射极作为所述第三开关管的输出端，所述第三三极管Q3的基极作为所述第三开关管的控制端。

本实施例的工作原理与图3所示的第二实施例相同，在此不再赘述。

本实用新型实施例所提供的一种防电压脉冲电路，当直流电压输入端输入正常电压的电流时，开关电路导通，直流电压输出端输出正常电压的电流；当直流电压输入端输入较高的电压脉冲时，开关电路断开，直流电压输出端不输出电流，从而避免了直流电压输出端输出电压较高损害用电设备的情况发生，达到了防电压脉冲的效果。本电路对电路中电子元器件的规格要求不高，所以可以采用低规格的电子元器件即可，使整个电路体积较小，成本较低；当直流电压输入端输入较高的电压脉冲时，直流电压输出端不输出电流，不存在输出电压会超过用电设备的正常工作电压的情况，使本电路防电压脉冲的效果较好；较高的电压脉冲不会对本电路中的电子元器件造成损伤，使本电路的可靠性较高。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制。本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。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的精神和范围内，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)

1.一种防电压脉冲电路，其特征在于，包括直流电压输入端、比较电路、电平反转电路、开关电路和直流电压输出端；

所述比较电路的输入端、所述电平反转电路的输入端、所述开关电路的输入端分别与所述直流电压输入端连接，所述比较电路的反馈输出端连接所述电平反转电路的控制端，所述电平反转电路的反馈输出端连接所述开关电路的控制端，所述开关电路的输出端连接所述直流电压输出端，所述比较电路的输出端、所述电平反转电路的输出端分别接地。

2.如权利要求1所述的防电压脉冲电路，其特征在于：所述比较电路包括第八电阻、第十电阻和比较器；

所述第八电阻的一端连接所述比较电路的输入端，所述第八电阻的另一端和所述第十电阻的一端分别与所述比较器的VDD脚连接，所述比较器的VOUT脚连接所述比较电路的反馈输出端，所述第十电阻的另一端和所述比较器的GND脚分别接地。

3.如权利要求2所述的防电压脉冲电路，其特征在于：所述比较电路还包括第二稳压二极管；所述第二稳压二极管的负极连接所述第十电阻的一端，所述第二稳压二极管的正极连接所述第十电阻的另一端。

4.如权利要求1-3任一项所述的防电压脉冲电路，其特征在于：所述电平反转电路包括第四开关管、第五开关管、第六电阻和第七电阻；

所述第四开关管的公共端连接所述电平反转电路的反馈输出端，所述第四开关管的输出端接地，所述第四开关管的控制端连接所述第五开关管的公共端；

所述第五开关管的输出端接地，所述第五开关管的控制端连接所述电平反转电路的控制端；

所述第六电阻的一端和所述第七电阻的一端分别与所述电平反转电路的输入端连接，所述第六电阻的另一端连接所述第四开关管的控制端，所述第七电阻的另一端连接所述第五开关管的控制端。

5.如权利要求4所述的防电压脉冲电路，其特征在于：所述第四开关管为第四三极管，所述第五开关管为第五三极管；

所述第四三极管为NPN型三极管；所述第四三极管的集电极作为所述第四开关管的公共端，所述第四三极管的发射极作为所述第四开关管的输出端，所述第四三极管的基极作为所述第四开关管的控制端；

所述第五三极管为NPN型三极管；所述第五三极管的集电极作为所述第五开关管的公共端，所述第五三极管的发射极作为所述第五开关管的输出端，所述第五三极管的基极作为所述第五开关管的控制端。

6.如权利要求4所述的防电压脉冲电路，其特征在于：所述第四开关管为第四场效应管，所述第五开关管为第五三极管；

所述第四场效应管为N沟道型；所述第四场效应管的漏极作为所述第四开关管的公共端，所述第四场效应管的源极作为所述第四开关管的输出端，所述第四场效应管的栅极作为所述第四开关管的控制端；

所述第五三极管为NPN型；所述第五三极管的集电极作为所述第五开关管的公共端，所述第五三极管的发射极作为所述第五开关管的输出端，所述第五三极管的基极作为所述第五开关管的控制端。

7.如权利要求1或5或6所述的防电压脉冲电路，其特征在于：所述开关电路包括第三开关管和第五电阻；

所述第三开关管的公共端连接所述开关电路的输出端，所述第三开关管的输出端连接所述开关电路的输入端，所述第三开关管的控制端连接所述开关电路的控制端；

所述第五电阻的一端连接所述第三开关管的输出端，所述第五电阻的另一端连接所述第三开关管的控制端。

8.如权利要求7所述的防电压脉冲电路，其特征在于：所述第三开关管为第三场效应管；

所述第三场效应管为P沟道型；所述第三场效应管的漏极作为所述第三开关管的公共端，所述第三场效应管的源极作为所述第三开关管的输出端，所述第三场效应管的栅极作为所述第三开关管的控制端。

9.如权利要求7所述的防电压脉冲电路，其特征在于：所述第三开关管为第三三极管；

所述第三三极管为PNP型；所述第三三极管的集电极作为所述第三开关管的公共端，所述第三三极管的发射极作为所述第三开关管的输出端，所述第三三极管的基极作为所述第三开关管的控制端。

10.如权利要求8或9所述的防电压脉冲电路，其特征在于：所述开关电路还包括第一电容和第一稳压二极管；所述第一电容与所述第五电阻并联；所述第一稳压二极管的正极接地，所述第一稳压二极管的负极连接所述第三开关管的公共端。