CN207939200U - 一种钳位保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钳位保护电路，包括钳位电路、驱动电路和开关电路；所述钳位电路包括信号输入端和参考电压端；所述驱动电路包括第一控制端、第一输入端和第一输出端；所述开关电路包括第二控制端、第二输入端和第二输出端；所述信号输入端用于输入信号，所述参考电压端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端，所述第一控制端用于连接第一电压源，所述第一输出端连接所述第二控制端，所述第二输出端用于连接参考电压源。采用本实用新型的实施例，在实现正常钳位功能的同时，能够有效防止电流倒灌，保证系统正常启动。

Description

一种钳位保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种钳位保护电路。

背景技术

集成电路的输入输出口过压时容易损坏，而这些输入输出口连接的外部设备又存在热插拔的情况，所以常通过钳位电路限制电压，以实现电路的过压保护。参见图1，图1是典型的钳位电路的结构示意图，通常可以采用BAV99作为钳位电路，BAV99包括两个反向连接的二极管，正常工作时，钳位电路实现正常的电压钳位，但是机器断电时，部分信号在空闲时间是高电平的(如行场、I2C、串口)，当主板断电或者待机，BAV99连接的电源VCC断电，电平降低，而信号源VGA没断电，此时电流从信号源VGA流向电源VCC，电流倒灌，把断电的电源VCC的电平拉高，严重时会影响系统启动。因此，亟待一个能够在实现正常钳位功能的同时，有效防止电流倒灌和保证系统正常启动的钳位保护电路，来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种钳位保护电路，在实现正常钳位功能的同时，能够有效防止电流倒灌，保证系统正常启动。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种钳位保护电路，包括钳位电路、驱动电路和开关电路；

所述钳位电路包括信号输入端和参考电压端；

所述驱动电路包括第一控制端、第一输入端和第一输出端；

所述开关电路包括第二控制端、第二输入端和第二输出端；

所述信号输入端用于输入信号，所述参考电压端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端，所述第一控制端用于连接第一电压源，所述第一输出端连接所述第二控制端，所述第二输出端用于连接参考电压源。

本实用新型公开的钳位保护电路，通过在主板电路与所述钳位电路之间增加所述驱动电路和所述开关电路，能够在所述主板电路断电或待机时将所述钳位电路与所述主板电路断开，解决了现有技术中因主板电路断电或待机时导致电流从负载流向主板而造成电流倒灌，从而影响系统正常工作的问题，能够在实现正常钳位功能的同时，有效防止电流倒灌，保证系统正常启动。

作为上述方案的改进，所述驱动电路为三极管驱动电路，所述开关电路为场效应管开关电路。

作为上述方案的改进，所述钳位电路还包括信号输出端和电压钳位端；所述电压钳位端分别连接所述信号输入端和所述信号输出端；所述信号输出端用于输出经过所述钳位电路进行电压钳位后的信号。

作为上述方案的改进，所述钳位电路包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的正极接地，所述第一二极管的负极与所述钳位电路的电压钳位端连接；所述第二二极管的正极与所述钳位电路的电压钳位端连接，所述第二二极管的负极与所述钳位电路的参考电压端连接。

作为上述方案的改进，所述钳位保护电路还包括第一电阻；所述第一电阻的第一端与所述钳位电路的参考电压端连接，所述第一电阻的第二端接地。

作为上述方案的改进，所述驱动电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和三极管；所述第三电阻的第一端与所述驱动电路的第一控制端连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接；所述第四电阻的第一端与所述三极管的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地；所述第五电阻的第一端与所述驱动电路的第一输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述三极管的第二端连接；所述三极管的第二端与所述驱动电路的第一输出端连接，所述三极管的第三端接地。

作为上述方案的改进，所述三极管为NPN型三极管；所述三极管的第一端为所述NPN型三极管的基极，所述三极管的第二端为所述NPN型三极管的集电极，所述三极管的第三端为所述NPN型三极管的发射极。

作为上述方案的改进，所述开关电路包括第二电阻和开关管；所述第二电阻的第一端与所述开关管的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述开关电路的第二控制端连接；所述开关管的第二端与所述开关电路的第二输出端连接，所述开关管的第三端与所述开关电路的第二输入端连接。

作为上述方案的改进，所述开关管为P沟道场效应管；所述开关管的第一端为所述P沟道场效应管的栅极，所述开关管的第二端为所述P沟道场效应管的漏极，所述开关管的第三端为所述P沟道场效应管的源极。

附图说明

图1是本实用新型现有技术中一种钳位保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种钳位保护电路的系统框图；

图3是本实用新型实施例提供的一种钳位保护电路的电路结构图；

图4是本实用新型实施例提供的一种钳位保护电路的开关管的电路结构图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种钳位保护电路的系统框图；包括钳位电路100、驱动电路200和开关电路300；

所述钳位电路100包括信号输入端IN1和参考电压端OUT1；所述驱动电路200包括第一控制端IN2、第一输入端IN3和第一输出端OUT2；所述开关电路300包括第二控制端IN5、第二输入端IN4和第二输出端OUT3；

所述信号输入端IN1用于输入信号，所述参考电压端OUT1分别连接所述第一输入端IN3和所述第二输入端IN4，所述第一控制端IN2用于连接第一电压源，所述第一输出端OUT2连接所述第二控制端IN5，所述第二输出端OUT3用于连接参考电压源。

优选的，所述驱动电路200为三极管驱动电路，所述开关电路300为场效应管开关电路。

具体的，所述信号输入端IN1用于输入信号，所述输入信号为与主板电路外接的负载电路的输出信号；所述第一控制端IN2用于连接第一电压源，所述第二输出端OUT3用于连接参考电压源，所述第一电压源和所述参考电压源均由主板电路提供；只要所述参考电压源的电压值满足参考电压端OUT1的电压值需求，第一电压源的电压值满足主板正常工作时能够实现驱动电路的启动即可，优选的，所述第一电压源和所述参考电压源可以为主板提供的同一电压源。在其它实施例中，所述第一电压源的电压值和所述参考电压源的电压值也可以不同，即所述第一电压源和所述参考电压源为主板电路提供的不同电压源。

参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种钳位保护电路的电路结构图；

所述钳位电路100还包括信号输出端OUT4和电压钳位端IN6；所述电压钳位端IN6分别连接所述信号输入端IN1和所述信号输出端OUT4；所述信号输出端OUT4用于输出经过所述钳位电路100进行电压钳位后的信号。

所述钳位电路100包括第一二极管D1和第二二极管D2；所述第一二极管D1的正极接地，所述第一二极管D1的负极与所述钳位电路100的电压钳位端IN6连接；所述第二二极管D2的正极与所述钳位电路100的电压钳位端IN6连接，所述第二二极管D2的负极与所述钳位电路100的参考电压端OUT1连接。

优选的，所述钳位保护电路100还包括第一电阻R1；所述第一电阻R1的第一端与所述钳位电路100的参考电压端OUT1连接，所述第一电阻R1的第二端接地。

所述驱动电路200包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和三极管Q2；所述第三电阻R3的第一端与所述驱动电路200的第一控制端IN2连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第四电阻R4的第一端连接；所述第四电阻R4的第一端与所述三极管Q2的第一端连接，所述第四电阻R4的第二端接地；所述第五电阻R5的第一端与所述驱动电路200的第一输入端IN3连接，所述第五电阻R5的第二端与所述三极管Q2的第二端连接；所述三极管Q2的第二端与所述驱动电路200的第一输出端OUT2连接，所述三极管Q2的第三端接地。

优选的，所述三极管Q2为NPN型三极管；所述三极管Q2的第一端为所述NPN型三极管的基极b，所述三极管Q2的第二端为所述NPN型三极管的集电极c，所述三极管Q2的第三端为所述NPN型三极管的发射极e。

所述开关电路300包括第二电阻R2和开关管Q1；所述第二电阻R2的第一端与所述开关管Q1的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述开关电路300的第二控制端IN5连接；所述开关管Q1的第二端与所述开关电路300的第二输出端OUT3连接，所述开关管Q1的第三端与所述开关电路300的第二输入端IN4连接。

优选的，所述开关管Q1为P沟道场效应管；所述开关管Q1的第一端为所述P沟道场效应管的栅极G，所述开关管Q1的第二端为所述P沟道场效应管的漏极D，所述开关管Q1的第三端为所述P沟道场效应管的源极S。

具体的，当所述主板电路正常工作时，提供所述第一电压源给所述驱动电路200的第一控制端IN2，同时提供所述参考电压源给所述开关电路300的第二输出端OUT3；所述驱动电路200为共发射极放大电路；当所述第一电压源作用于所述三极管Q2的基极b，此时所述三极管Q2导通；所述第三电阻R3为所述三极管Q2的偏压电阻，对所述三极管Q2进行补偿电压，以提高放大效率；所述第四电阻R4为下拉电阻，防止所述第一电压源过高而损坏所述三极管Q2；所述第一电阻R1为下拉电阻，防止所述钳位电路100的参考电压端OUT1的电压过高而烧坏所述开关管Q1。

参阅图4，图4是本实用新型实施例提供的一种钳位保护电路的开关管的电路结构图；具体的，所述开关电路300中的第二输出端OUT3接所述参考电压源；当所述三极管Q2导通后，所述第一输出端OUT2输出控制信号给所述开关电路300的第二控制端IN5，因所述第二电阻R2的作用，此时所述开关管Q1的栅极G电压被拉低，所述第二电阻R2为分压电阻；由于所述开关管Q1的漏极D和源极S之间有寄生二极管D3，当所述开关电路300的第二控制端IN5输入所述控制信号时，所述寄生二极管D3不导通，流过所述开关管Q1的电流通过所述寄生二极管D3给所述开关管Q1的栅极G和源极S建立电场，此时所述源极S的电压大于所述栅极G的电压，从而使所述开关管Q1的栅极G和源极S之间的电压VGS达到了开启电压，所述开关管Q1进入饱和区，此时所述开关管Q1导通，进而使得参考电压端OUT1与参考电压源接通，参考电压源为参考电压端OUT1提供参考电压值以实现钳位电路100的钳位功能。

具体的，当所述开关管Q1导通后，信号输入端IN1输入的信号的电压值大于参考电压端OUT1的电压值时，此时所述钳位电路100的第一二极管D2导通，使所述电压钳位端IN6的电压值钳制在固定的钳位电压值，进而使与电压钳位端IN6连接的信号输出端0UT4所输出的信号的电压值钳制为钳位电压值，避免输入信号的压值过大带来的损害，起到过压保护，实现主板正常工作时钳位保护电路的正常钳位功能。

具体的，当所述主板电路断电或待机时，所述第一电压源和所述参考电压源消失，此时所述第一控制端IN2没有输入信号，所述三极管Q2不导通，此时所述开关管Q1因栅极G没有所述控制信号的作用而不导通，此时所述钳位保护电路处于断路状态，从而断开信号输入和主板提供的参考供电电源之间的连接，即使所述负载电路存在输入信号也不会发生电流倒灌的现象。

本实用新型公开的钳位保护电路，通过在主板电路与所述钳位电路之间增加所述驱动电路和所述开关电路，能够在所述主板电路断电或待机时将所述钳位电路与所述主板电路断开，解决了现有技术中因主板电路断电或待机时导致电流从负载流向主板而造成电流倒灌，从而影响系统正常工作的问题，能够在实现正常钳位功能的同时，有效防止电流倒灌，保证系统正常启动。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，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原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种钳位保护电路，其特征在于，包括钳位电路、驱动电路和开关电路；

所述钳位电路包括信号输入端和参考电压端；

所述驱动电路包括第一控制端、第一输入端和第一输出端；

所述开关电路包括第二控制端、第二输入端和第二输出端；

所述信号输入端用于输入信号，所述参考电压端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端，所述第一控制端用于连接第一电压源，所述第一输出端连接所述第二控制端，所述第二输出端用于连接参考电压源。

2.如权利要求1所述的钳位保护电路，其特征在于，所述驱动电路为三极管驱动电路，所述开关电路为场效应管开关电路。

3.如权利要求1所述的钳位保护电路，其特征在于，所述钳位电路还包括信号输出端和电压钳位端；所述电压钳位端分别连接所述信号输入端和所述信号输出端；所述信号输出端用于输出经过所述钳位电路进行电压钳位后的信号。

4.如权利要求3所述的钳位保护电路，其特征在于，所述钳位电路包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的正极接地，所述第一二极管的负极与所述钳位电路的电压钳位端连接；所述第二二极管的正极与所述钳位电路的电压钳位端连接，所述第二二极管的负极与所述钳位电路的参考电压端连接。

5.如权利要求1所述的钳位保护电路，其特征在于，所述钳位保护电路还包括第一电阻；所述第一电阻的第一端与所述钳位电路的参考电压端连接，所述第一电阻的第二端接地。

6.如权利要求1所述的钳位保护电路，其特征在于，所述驱动电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和三极管；所述第三电阻的第一端与所述驱动电路的第一控制端连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接；所述第四电阻的第一端与所述三极管的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地；所述第五电阻的第一端与所述驱动电路的第一输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述三极管的第二端连接；所述三极管的第二端与所述驱动电路的第一输出端连接，所述三极管的第三端接地。

7.如权利要求6所述的钳位保护电路，其特征在于，所述三极管为NPN型三极管；所述三极管的第一端为所述NPN型三极管的基极，所述三极管的第二端为所述NPN型三极管的集电极，所述三极管的第三端为所述NPN型三极管的发射极。

8.如权利要求1所述的钳位保护电路，其特征在于，所述开关电路包括第二电阻和开关管；所述第二电阻的第一端与所述开关管的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述开关电路的第二控制端连接；所述开关管的第二端与所述开关电路的第二输出端连接，所述开关管的第三端与所述开关电路的第二输入端连接。

9.如权利要求8所述的钳位保护电路，其特征在于，所述开关管为P沟道场效应管；所述开关管的第一端为所述P沟道场效应管的栅极，所述开关管的第二端为所述P沟道场效应管的漏极，所述开关管的第三端为所述P沟道场效应管的源极。