CN208174242U - 过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供过压保护电路，包括：分压模块、限压模块和输出模块；所述分压模块的第一端口与正极接口连接，所述分压模块的第二端口与负极接口连接；所述限压模块的第一端口与所述分压模块连接；所述限压模块的第一端口的电压超过上限值时，所述限压模块的第二端口与第三端口短接，所述限压模块的第一端口的电压未超过所述上限值时，所述限压模块的第二端口与第三端口断开；所述输出模块的第二端口与所述负极接口断开时，所述输出模块的第四端口与第一端口导通；所述输出模块的第二端口与所述负极接口短接时，所述输出模块的第四端口与第一端口断开。该技术方案在正极接口电压过高时断开电压输出，防止负载损坏。

Description

过压保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子制造技术领域，尤其涉及过压保护电路。

背景技术

直流电源模块输出直流电压，为负载供电。当输出电压过高时可能造成负载损坏。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的第一目的是：提供一种可在输入电压超限时断开输出的过压保护电路，以解决输出电压过高损坏负载的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种过压保护电路，包括：

分压模块、限压模块和输出模块；

所述分压模块的第一端口与正极接口连接，所述分压模块的第二端口与负极接口连接；

所述限压模块的第一端口与所述分压模块连接，所述限压模块的第二端口与所述负极接口连接，当所述限压模块的第一端口的电压超过上限值时，所述限压模块的第二端口与第三端口短接，当所述限压模块的第一端口的电压未超过所述上限值时，所述限压模块的第二端口与第三端口断开；

所述输出模块的第一端口与所述正极接口连接，所述输出模块的第二端口与所述限压模块的第三端口连接，所述输出模块的第三端口与所述负极接口连接，所述输出模块的第四端口为所述过压保护电路的输出端口；

所述输出模块的第二端口与所述负极接口断开时，所述输出模块的第四端口与第一端口短接；

所述输出模块的第二端口与所述负极接口短接时，所述输出模块的第四端口与第一端口断开。

在一个实施例中，所述限压模块的第一端口与所述分压模块的分压点连接，所述分压点的电压为K*U，其中U为所述正极接口的输出电压，0＜K＜1。

在一个实施例中，所述分压模块包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端与所述正极接口连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述负极接口连接，所述第二电阻阻值与所述第一电阻阻值和所述第二电阻阻值之和的比值为K；

所述第一电阻和所述第二电阻之间的连接点为所述分压模块的分压点。

在一个实施例中，所述限压模块包括：稳压二极管和第一开关；

所述稳压二极管的正极为所述限压模块的第一端口；

所述稳压二极管的负极与所述第一开关的控制端口连接；

所述第一开关的两连接端分别为所述限压模块的第二端口和第三端口，所述第一开关的两连接端在所述控制端口为高电平时导通。

在一个实施例中，所述限压模块还包括第三电阻；

所述第三电阻的第一端与所述第一开关的控制端口连接，所述第三电阻的第二端与所述负极接口连接。

在一个实施例中，所述第一开关为三极管，所述第一开关的控制端为基极，所述第一开关的发射极为所述限压模块的第二端口，所述第一开关的集电极为所述限压模块的第三端口。

在一个实施例中，所述输出模块包括：第二开关、第三开关、第四电阻以及第五电阻；

所述第四电阻的第一端与所述正极接口连接，所述第四电阻的第二端为所述输出模块的第二端口；

所述第五电阻的第一端与所述正极接口连接，所述第五电阻的第二端与所述第二开关的一个连接端连接，所述第二开关的另一连接端为所述输出模块的第三端口，所述第二开关的控制端为高电平时所述第二开关的两个连接端导通；

所述第三开关的第一连接端与所述第五电阻的第一端连接，所述第三开关的控制端与所述第五电阻的第二端连接，所述第三开关的第二连接端为所述输出模块的第四端口，所述第三开关的第一连接端与控制端之间的电压差超过导通门限电压时，所述第三开关的第一连接端和第二连接端导通。

在一个实施例中，所述输出模块还包括第六电阻；

所述第六电阻的第一端与所述第五电阻的第二端连接，所述第六电阻的第二端与所述第二开关的一个连接端连接，所述第二开关的另一连接端为所述输出模块的第三端口。

在一个实施例中，所述第二开关为三极管，所述第二开关的控制端为基极，所述第二开关的发射极为所述限压模块的第三端口，所述第二开关的集电极与所述第六电阻的第二端连接。

在一个实施例中，所述第三开关为PMOS管，所述第三开关的控制端为栅极，第一连接端为漏极，第二连接端为源极。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型提供了一种过压保护电路，过压保护电路连接在直流电源模块和负载之间，用于保护负载。限压模块的第一端口与分压模块连接，正极接口电压正常时限压模块的第一端口电压不超过上限值，限压模块的第二端口与第三端口断开，使得输出模块的第二端口与负极接口断开，此时输出模块的第四端口与第一端口导通，即输出模块的第四端口的输出电压等于正极接口的电压。

正极接口电压异常升高时导致限压模块的第一端口电压超过上限值，使得所述限压模块的第二端口与第三端口短接，相当于限压模块的第三端口与负极接口短接，使得输出模块的第二端口与负极接口短接，此时输出模块的第四端口与第一端口断开，即防止第四端口输出电压过高，从而防止与第四端口连接的负载因为电压过高而损坏。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是过压保护电路的连接位置说明示意图。

图2是根据实施例一示出的过压保护电路的结构说明示意图。

图3是根据实施例二示出的过压保护电路的结构说明示意图。

图4是根据实施例三示出的过压保护电路的结构说明示意图。

图5是根据实施例四示出的过压保护电路的结构说明示意图。

图6是根据实施例四示出的过压保护电路的工作原理的说明示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的设备和方法的例子。

直流电源模块输出直流电压，为负载供电。当输出电压过高时可能造成负载损坏。

本实用新型的实施例提供一种过压保护电路。参照图1所示，过压保护电路连接在直流电源模块和负载之间。过压保护电路的输入端连接直流电源模块的输出，过压保护电路的输出端连接负载。当直流电源模块的输出电压正常时，过压保护电路将直流电源模块与负载接通。当直流电源模块的输出电压异常高时，过压保护电路断开电压直流电源模块和负载之间的连接，以防止负载被损坏。

实施例一

图2是实施例一示出的一种过压保护电路的结构示意图，过压保护电路包括：分压模块21、限压模块22和输出模块23。

分压模块21的第一端口211与正极接口连接，正极接口为电源模块的输出正极接口。分压模块21的第二端口212与负极接口连接，负极接口为电源模块的输出负极接口，本实用新型的实施例以负极接口接地的情形为例进行说明。

限压模块22的第一端口221与分压模块连接。限压模块22的第二端口222与负极接口连接。

限压模块22的第一端口221电压与正极接口电压正相关，限压模块22的第一端口的电压超过上限值时，限压模块22的第二端口222与第三端口223短接，限压模块22的第一端口的电压未超过上限值时，限压模块22的第二端口222与第三端口223断开。

输出模块23的第一端口231与正极接口连接，输出模块23的第二端口232与限压模块22的第三端口连接，输出模块23的第三端口233与负极接口连接，输出模块23的第四端口为过压保护电路的输出端口。

输出模块23的第二端口232与负极接口断开时，输出模块23的第四端口234与第一端口231短接。

输出模块23的第二端口232与负极接口短接时，输出模块23的第四端口234与第一端口231断开。

正极接口电压正常时限压模块22的第一端口221电压不超过上限值，限压模块22的第二端口222与第三端口223断开，使得输出模块23的第二端口232与负极接口断开，此时输出模块23的第四端口234与第一端口231导通，即输出模块23的第四端口234的输出电压等于正极接口的电压。

正极接口电压异常升高时导致限压模块22的第一端口221超过上限值，使得限压模块22的第二端口222与第三端口223短接，相当于限压模块22的第三端口223与负极接口短接，使得输出模块23的第二端口232与负极接口短接，此时输出模块23的第四端口234与第一端口231断开，即防止第四端口输出电压过高，从而防止与第四端口连接的负载因为电压过高而损坏。

实施例二

实施例二提供分压模块的一种结构，参照图3所示，分压模块21包括第一电阻214和第二电阻215。第一电阻214的第一端与正极接口连接，第一电阻214的第二端与第二电阻215的第一端连接，第二电阻215的第二端与负极接口连接。第一电阻214与第二电阻215的连接点为分压模块21的分压点213，限压模块22的第一端口221与分压模块21的分压点213连接。

第二电阻215阻值与第一电阻214阻值和第二电阻215阻值之和的比值为K，0＜K＜1。以R1表示第一电阻214阻值，以R2表示第二电阻215阻值，有R2/(R1+R2)＝K。

以U₁表示分压点213的电压，以U表示正极接口的输出电压，则U₁＝[R2/(R1+R2)]*U＝K*U，即分压点213电压与正极接口的电压成正比。正极接口电压异常升高时，分压点213电压对应升高，使得限压模块22第一端口221电压超过上限值。

实施例三

实施例三提供限压模块的一种结构，参照图4所示，限压模块22包括：稳压二极管224和第一开关225。

稳压二极管224的正极为限压模块22的第一端口221。稳压二极管224的负极与第一开关225的控制端口连接。第一开关225的两连接端分别为限压模块22的第二端口222和第三端口223。第一开关225的两连接端在控制端口为高电平时导通。

例如，正极接口输出电压的正常值为12V，K＝12/14，稳压二极管224的稳定电压为限压模块22的第一端口电压的上限值，取值为12V。

当正极接口输出电压不超过14V时，分压点213电压不超过12V，此时稳压二极管224不导通，第一开关225的控制端口为低电平，即限压模块22的第二端口222与第三端口断开。

当正极接口输出电压超过14V时，分压点213电压超过12V，此时稳压二极管224导通，第一开关225的控制端口为高电平，第一开关225的两连接端导通，即限压模块22的第二端口222与第三端口短接。

限压模块22还可包括第三电阻226，图4所示为限压模块22包括第三电阻226的情形。第三电阻226的第一端与第一开关225的控制端口连接，第三电阻226的第二端与负极接口连接。第三电阻226可拉高第一开关225的控制端口的电压，确保稳压二极管224导通时第一开关225也随之导通。第一开关225可以为三极管，第一开关225的控制端为基极，第一开关225的发射极为限压模块22的第二端口222，第一开关225的集电极为限压模块22的第三端口223。

实施例四

实施例四提供输出模块的一种结构，参照图5所示，输出模块23包括：第二开关235、第三开关236、第四电阻237以及第五电阻238。

第四电阻237的第一端与正极接口连接，第四电阻237的第二端为输出模块23的第二端口232。

第五电阻238的第一端与正极接口连接，第五电阻238的第二端与第第二开关235的一个连接端连接，第二开关235的另一连接端为输出模块23的第三端口233，第二开关235的控制端为高电平时两个连接端导通。

第二开关235可以为三极管，第二开关235的控制端为基极，第二开关235的发射极为限压模块22的第三端口，第二开关235的集电极与第六电阻239的第二端连接。

第三开关236的第一连接端与第五电阻238的第一端连接，第三开关236的控制端与第五电阻238的第二端连接，第三开关236的第二连接端为输出模块23的第四端口234，第三开关236的第一连接端与控制端之间的电压差超过导通门限电压时，第三开关236的第一连接端和第二连接端导通。

第三开关236可以为PMOS管，第二开关235的第一连接端为漏极，控制端为栅极，第二连接端为源极。

输出模块23还可包括第六电阻239，图5所示为输出模块23包括第六电阻239的情形。第六电阻239的第一端与第五电阻238的第二端连接，第六电阻239的第二端与第二开关235的一个连接端连接，第二开关235的另一连接端为输出模块23的第三端口233。

基于上述实施例所提供的各个模块的电路结构，参照图6所示，当正极接口电压不超过14V时，稳压二极管224正极电压不超过12V，稳压二极管224不导通。第一开关225基极为低电平，第一开关225截止，第二开关235基极为高电平，第二开关235导通，第三开关236漏极和栅极之间的电压差超过导通门限电压，第三开关236导通，第三开关236的第一连接端和第二连接端导通，第三开关236的第二连接端电压等于正极接口。

当正极接口电压超过14V时，稳压二极管224正极电压超过12V，稳压二极管224导通。第一开关225基极为高电平，第一开关225导通，第二开关235基极为低电平，第二开关235截止，第三开关236漏极和栅极之间电压相等，第三开关236截止，第三开关236的第一连接端和第二连接端断开，第三开关236的第二连接端电压为零。

本实用新型提供的技术方案提供过压保护电路，过压保护电路连接在直流电源模块和负载之间，用于保护负载。限压模块的第一端口与分压模块连接，正极接口电压正常时限压模块的第一端口电压不超过上限值，限压模块的第二端口与第三端口断开，使得输出模块的第二端口与负极接口断开，此时输出模块的第四端口与第一端口导通，即输出模块的第四端口的输出电压等于正极接口的电压。

正极接口电压异常升高时导致限压模块的第一端口电压超过上限值，使得限压模块的第二端口与第三端口短接，相当于限压模块的第三端口与负极接口短接，使得输出模块的第二端口与负极接口短接，此时输出模块的第四端口与第一端口断开，即防止第四端口输出电压过高，从而防止与第四端口连接的负载因为电压过高而损坏。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，其特征在于，包括：分压模块、限压模块和输出模块；

所述分压模块的第一端口与正极接口连接，所述分压模块的第二端口与负极接口连接；

所述限压模块的第一端口与所述分压模块连接，所述限压模块的第二端口与所述负极接口连接，当所述限压模块的第一端口的电压超过上限值时，所述限压模块的第二端口与第三端口短接，当所述限压模块的第一端口的电压未超过所述上限值时，所述限压模块的第二端口与第三端口断开；

所述输出模块的第一端口与所述正极接口连接，所述输出模块的第二端口与所述限压模块的第三端口连接，所述输出模块的第三端口与所述负极接口连接，所述输出模块的第四端口为所述过压保护电路的输出端口；

所述输出模块的第二端口与所述负极接口断开时，所述输出模块的第四端口与第一端口短接；

所述输出模块的第二端口与所述负极接口短接时，所述输出模块的第四端口与第一端口断开。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，

所述限压模块的第一端口与所述分压模块的分压点连接，所述分压点的电压为K*U，其中U为所述正极接口的输出电压，0＜K＜1。

3.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，

所述分压模块包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端与所述正极接口连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述负极接口连接，所述第二电阻阻值与所述第一电阻阻值和所述第二电阻阻值之和的比值为K；

所述第一电阻和所述第二电阻之间的连接点为所述分压模块的分压点。

4.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述限压模块包括：稳压二极管和第一开关；

所述稳压二极管的正极为所述限压模块的第一端口；

所述稳压二极管的负极与所述第一开关的控制端口连接；

所述第一开关的两连接端分别为所述限压模块的第二端口和第三端口，所述第一开关的两连接端在所述控制端口为高电平时导通。

5.根据权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，所述限压模块还包括第三电阻；

所述第三电阻的第一端与所述第一开关的控制端口连接，所述第三电阻的第二端与所述负极接口连接。

6.根据权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，

所述第一开关为三极管，所述第一开关的控制端为基极，所述第一开关的发射极为所述限压模块的第二端口，所述第一开关的集电极为所述限压模块的第三端口。

7.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述输出模块包括：第二开关、第三开关、第四电阻以及第五电阻；

所述第四电阻的第一端与所述正极接口连接，所述第四电阻的第二端为所述输出模块的第二端口；

所述第五电阻的第一端与所述正极接口连接，所述第五电阻的第二端与所述第二开关的一个连接端连接，所述第二开关的另一连接端为所述输出模块的第三端口，所述第二开关的控制端为高电平时所述第二开关的两个连接端导通；

所述第三开关的第一连接端与所述第五电阻的第一端连接，所述第三开关的控制端与所述第五电阻的第二端连接，所述第三开关的第二连接端为所述输出模块的第四端口，所述第三开关的第一连接端与控制端之间的电压差超过导通门限电压时，所述第三开关的第一连接端和第二连接端导通。

8.根据权利要求7所述的过压保护电路，其特征在于，所述输出模块还包括第六电阻；

所述第六电阻的第一端与所述第五电阻的第二端连接，所述第六电阻的第二端与所述第二开关的一个连接端连接，所述第二开关的另一连接端为所述输出模块的第三端口。

9.根据权利要求8所述的过压保护电路，其特征在于，

所述第二开关为三极管，所述第二开关的控制端为基极，所述第二开关的发射极为所述限压模块的第三端口，所述第二开关的集电极与所述第六电阻的第二端连接。

10.根据权利要求7所述的过压保护电路，其特征在于，

所述第三开关为PMOS管，所述第三开关的控制端为栅极，第一连接端为漏极，第二连接端为源极。