CN209748190U - 一种防护电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种防护电路和电子设备。该防护电路包括：第一电源端和第二电源端；第一保护单元和第二保护单元，所述第一保护单元的第一端与所述第一电源端电连接，所述第一保护单元的第二端与所述第二保护单元的第一端电连接，所述第二保护单元的第二端与所述第二电源端电连接；第一容性单元，所述第一容性单元并联于所述第一保护单元的两端；第二容性单元，所述第二容性单元并联于所述第二保护单元的两端。与现有技术相比，本实用新型实施例可以同时满足宽电压范围和低残压的要求，有利于提升对后级电路的防护性能。

Description

一种防护电路和电子设备

技术领域

本实用新型实施例涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种防护电路和电子设备。

背景技术

电子设备在轨道交通、汽车电子、通讯、新能源、安防、消费电子、工业电子、医疗电子等行业得到了广泛的应用，其性能的优劣直接关系到相关设备能否安全可靠地工作。

为了保证电子设备能够安全可靠地工作，多在电子设备电源端口设计防护电路，以防止雷击、浪涌过流产生的暂态过流流入后级电路，避免后级电路受到过压冲击。在现有技术中，防护电路多采用金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistor，MOV)。在对MOV进行器件选型时，若后级电路的电压范围较大，需要选择耐压能力较高的MOV，以确保在正常工作电压下，MOV不误运作。然而，随着MOV耐压能力的上升，其动作时的残压也随之上升，对后级电路的保护能力下降。因此，现有的防护电路在适应宽电压范围和低残压两个性能方面存在冲突，使得现有的防护电路不能同时满足宽电压范围和低残压的要求，对后级电路的防护性能较差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种防护电路和电子设备，以同时满足宽电压范围和低残压的要求，提升对后级电路的防护性能。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种防护电路，该防护电路包括：第一电源端和第二电源端；

第一保护单元和第二保护单元，所述第一保护单元的第一端与所述第一电源端电连接，所述第一保护单元的第二端与所述第二保护单元的第一端电连接，所述第二保护单元的第二端与所述第二电源端电连接；

第一容性单元，所述第一容性单元并联于所述第一保护单元的两端；

第二容性单元，所述第二容性单元并联于所述第二保护单元的两端。

可选地，所述第一容性单元包括第一电容，所述第一电容的第一端作为所述第一容性单元的第一端，所述第一电容的第二端作为所述第一容性单元的第二端；

所述第二容性单元包括第二电容，所述第二电容的第一端作为所述第二容性单元的第一端，所述第二电容的第二端作为所述第二容性单元的第二端。

可选地，所述第一容性单元的电容值匹配所述第一保护单元的结电容；所述第二容性单元的电容值匹配所述第二保护单元的结电容。

可选地，所述第一保护单元的电容值为C11，所述第一容性单元的电容值为C12，所述第二保护单元的电容值为C21，所述第二容性单元的电容值为C22；且，C12≥5·C11，C12≥5·C21，C22≥5·C11，C22≥5·C21。

可选地，所述第一保护单元包括第一限压型保护器件，所述第一限压型保护器件的第一端作为所述第一保护单元的第一端，所述第一限压型保护器件的第二端作为所述第一保护单元的第二端。

可选地，所述第一限压型保护器件至少包括金属氧化物压敏电阻或瞬态抑制二极管中的一种。

可选地，所述第二保护单元包括开关型保护器件，所述开关型保护器件的第一端作为所述第二保护单元的第一端，所述开关型保护器件的第二端作为所述第二保护单元的第二端。

可选地，所述开关型保护器件至少包括半导体放电管或气体放电管中的一种。

可选地，所述第二容性单元包括第二限压型保护器件，所述第二限压型保护器件的第一端作为所述第二容性单元的第一端，所述第二限压型保护器件的第二端作为所述第二容性单元的第二端。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如本实用新型任意实施例所提供的防护电路和后级电路，所述后级电路的第一电源输入端与所述防护电路的第一电源端电连接，所述后级电路的第二电源输入端与所述防护电路的第二电源端电连接。

本实用新型实施例设置第一保护单元的第一端与第一电源端电连接，第一保护单元的第二端与第二保护单元的第一端电连接，第二保护单元的第二端与第二电源端电连接，即第一保护单元和第二保护单元串联连接，可以使得第一保护单元和第二保护单元均作为电源电压的承压器件，电源电压在第一保护单元和第二保护单元上分压，因此，第一保护单元和第二保护单元两端的电压均低于电源电压。与现有技术相比，本实用新型实施例避免了保护器件单独承受电源电压，对于相同的电压等级，在器件自身不过压损坏的前提下，本实用新型实施例可以采用耐压等级较低的保护器件，因此保护器件在导通状态的残压较低，从而使得防护电路可以同时满足宽电压范围和低残压的要求，有利于提升防护电路对后级电路的防护性能。

以及，本实用新型实施例设置第一容性单元与第一保护单元并联连接，第二容性单元与第二保护单元并联连接，通过调整第一容性单元和第二容性单元电容值，可以对第一保护单元和第二保护单元两端的电压进行重新分配，使得第一保护单元和第二保护单元两端的电压分配更加合理，防护电路能够承担更高的工作电压。并且，本实用新型实施例提供的第一容性单元和第二容性单元均为储能单元，在使用过程中发热较少，耗电量低，因此，第一容性单元和第二容性单元作为分压单元，可以使得防护电路的功耗较低。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种防护电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种防护电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的又一种防护电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的又一种防护电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种防护电路的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

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详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实用新型实施例提供了一种防护电路。该防护电路可以应用于交流电源端口或直流电源端口。图1为本实用新型实施例提供的一种防护电路的结构示意图。参见图1，该防护电路100包括：第一电源端110、第二电源端120、第一保护单元131、第二保护单元132、第一容性单元141和第二容性单元142。第一保护单元131的第一端与第一电源端110电连接，第一保护单元131的第二端与第二保护单元132的第一端电连接，第二保护单元132的第二端与第二电源端120电连接。第一容性单元141并联于第一保护单元131的两端，第二容性单元142并联于第二保护单元132的两端。

其中，第一电源端110可以与后级电路200的第一电源输入端201电连接，后级电路200的第一电源输入端201接入第一电源线(例如，交流电源的火线L，或者直流电源的正极)；第二电源端120可以与后级电路200的第二电源输入端202电连接，后级电路200的第二电源输入端202接入第二电源线(例如，交流电源的零线N，或者直流电源的负极)；即防护电路100可以与后级电路200并联连接，实现对后级电路200的雷击、浪涌过流防护。

第一保护单元131和第二保护单元132是指具有雷击、浪涌防护性能的电路或者器件。具有雷击、浪涌防护性能的器件例如可以是半导体放电管(Thyristor SurgeSuppresser，TSS)、金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistor，MOV)、气体放电管(GasDischarge Tube，GDT)或瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)。

第一保护单元131的第一端与第一电源端110电连接，第一保护单元131的第二端与第二保护单元132的第一端电连接，第二保护单元132的第二端与第二电源端120电连接，即第一保护单元131和第二保护单元132串联连接，电源电压在第一保护单元131和第二保护单元132上分压，使得第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压均低于电源电压。在正常工作状态时，第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压分配主要由的第一保护单元131和第二保护单元132的内部结电容决定。由于保护器件的类型、型号或制作工艺的差异，第一保护单元131和第二保护单元132中的保护器件的结电容可能存在不同。若第一保护单元131和第二保护单元132的结电容不同，根据电容串联的原理可知，大部分电压会分配在结电容较小的保护单元上，造成结电容较小的保护单元的分配电压过高，即第一保护单元131和第二保护单元132的分压不均。

第一容性单元141和第二容性单元142是指具有电容性质的电路或者器件。本实用新型实施例可以设置第一容性单元141的电容值匹配第一保护单元131的结电容；第二容性单元142的电容值匹配第二保护单元132的结电容。调整第一容性单元141的电容值，可以改变第一容性单元141和第一保护单元131的等效电容值；调整第二容性单元142的电容值，可以改变第二容性单元142和第二保护单元132的等效电容值。因此，本实用新型实施例设置第一容性单元141和第二容性单元142，可以对第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压进行重新分配。

本实用新型实施例设置第一保护单元131和第二保护单元132串联连接，可以使得第一保护单元131和第二保护单元132均作为电源电压的承压器件，电源电压在第一保护单元131和第二保护单元132上分压，因此，第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压均低于电源电压。与现有技术相比，本实用新型实施例避免了保护器件单独承受电源电压，对于相同的电压等级，在器件自身不过压损坏的前提下，本实用新型实施例可以采用耐压等级较低的保护器件，因此保护器件在导通状态的残压较低，从而使得防护电路100可以同时满足宽电压范围和低残压的要求，有利于提升防护电路100对后级电路200的防护性能。

以及，本实用新型实施例设置第一容性单元141与第一保护单元131并联连接，第二容性单元142与第二保护单元132并联连接，通过调整第一容性单元141和第二容性单元142电容值，可以对第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压进行重新分配，使得第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压分配更加合理，防护电路100能够承担更高的工作电压。并且，本实用新型实施例提供的第一容性单元141和第二容性单元142均为储能单元，在使用过程中发热较少，耗电量低，因此，第一容性单元141和第二容性单元142作为分压单元，可以使得防护电路100的功耗较低。

图2为本实用新型实施例提供的另一种防护电路的结构示意图。参见图2，在上述各实施例的基础上，可选地，第一容性单元包括第一电容C1，第一电容C1的第一端作为第一容性单元的第一端，第一电容C1的第二端作为第一容性单元的第二端；第二容性单元包括第二电容C2，第二电容C2的第一端作为第二容性单元的第一端，第二电容C2的第二端作为第二容性单元的第二端。

本实用新型实施例设置第一电容C1与第一保护单元131并联连接，第二电容C2与第二保护单元132并联连接，通过调整第一电容C1和第二电容C2电容值，可以对第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压进行重新分配，使得第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压分配更加合理。并且，由于第一电容C1和第二电容C2均为储能单元，在使用过程中不会发热耗电，因此，第一电容C1和第二电容C2作为分压单元，可以使得防护电路100的功耗较低。

需要说明的是，在上述实施例中，示例性地示出了第一容性单元和第二容性单元包括一个电容，并非对本实用新型的限定，在其他实施例中，还可以设置第一容性单元和第二容性单元包括两个或多个电容，这两个或多个电容可以串联连接或并联连接。

图3为本实用新型实施例提供的又一种防护电路的结构示意图。参见图3，在上述各实施例的基础上，可选地，第一保护单元包括第一限压型保护器件MOV1，第一限压型保护器件MOV1的第一端作为第一保护单元的第一端，第一限压型保护器件MOV1的第二端作为第一保护单元的第二端。

其中，第一限压型保护器件MOV1又称为钳位型保护器件，第一限压型保护器件MOV1例如可以是金属氧化物压敏电阻或瞬态抑制二极管。金属氧化物压敏电阻利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在金属氧化物压敏电阻的两极间，金属氧化物压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。瞬态抑制二极管是一种二极管形式的高效能保护器件，当瞬态抑制二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，其能够以很快的速度将其两极间的高阻抗变为低阻抗，使两极间的电压箝位于一个预定值，从而实现对后级电路的保护。第一限压型保护器件MOV1具有响应速度快的特点，有利于提升防护电路100的相应速度。

继续参见图3，在上述各实施例的基础上，可选地，第二保护单元包括开关型保护器件TSS1，开关型保护器件TSS1的第一端作为第二保护单元的第一端，开关型保护器件TSS1的第二端作为第二保护单元的第二端。

其中，开关型保护器件TSS1例如可以是半导体放电管或气体放电管。半导体放电管利用晶闸管原理制成的，依靠PN结的击穿电流触发器件导通放电，可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流，其击穿电压的范围，构成了过压保护的范围。气体放电管的外加电压增大到使极间场强超过气体的绝缘强度时，其两极之间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平，该残压一般很低，从而实现对后级电路的保护。开关型保护器件TSS1和第一限压型保护器件MOV1串联连接，电源电压在开关型保护器件TSS1和第一限压型保护器件MOV1上分压，使得第一限压型保护器件MOV1两端的电压均低于电源电压，降低第一限压型保护器件MOV1的残压。以及，由于开关型保护器件TSS1相比于第一限压型保护器件MOV1的残压较低，设置开关型保护器件TSS1和第一限压型保护器件MOV1串联，进一步有利于降低防护电路100的残压。

在上述各实施例的基础上，与第一限压型保护器件MOV1的结电容相比，开关型保护器件TSS1的结电容一般较小，可以通过并联较大电容值的第二保护单元142，使得开关型保护器件TSS1和第二保护单元142的等效电容值，相比于第一保护单元的电容值的差异较小。其中，第二保护单元142可以设置为一个电容，可以设置为多个电容的串并联，在其他实施例中，还可以设置为其他具有电容性质的器件，在实际应用中可以根据需要进行设置。

图4为本实用新型实施例提供的又一种防护电路的结构示意图。参见图4，在上述各实施例的基础上，可选地，第二容性单元包括第二限压型保护器件MOV2，第二限压型保护器件MOV2的第一端作为第二容性单元的第一端，第二限压型保护器件MOV2的第二端作为第二容性单元的第二端。由于第二限压型保护器件MOV2的结电容较大，本实用新型实施例设置第二限压型保护器件MOV2与开关型保护器件TSS1并联连接，可以对第一限压型保护器件MOV1和开关型保护器件TSS1两端的电压进行重新分配，使得第一限压型保护器件MOV1和开关型保护器件TSS1两端的电压分配更加合理，防护电路100能够承担更高的工作电压。

图5为本实用新型实施例提供的又一种防护电路的结构示意图。在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供了一种具体的防护电路。参见图5，可选地，防护电路100包括第一电源端110、第二电源端120、第一限压型保护器件MOV1、开关型保护器件TSS1、第一电容C1和第二电容C2。第一限压型保护器件MOV1的第一端与第一电源端110电连接，第一限压型保护器件MOV1的第二端与开关型保护器件TSS1的第一端电连接，开关型保护器件TSS1的第二端与第二电源端120电连接。第一电容C1并联于第一限压型保护器件MOV1的两端，第二电容C2并联于开关型保护器件TSS1的两端。

其中，示例性地，第一限压型保护器件MOV1为金属氧化物压敏电阻，开关型保护器件TSS1为半导体放电管。本实用新型实施例通过调整第一电容C1和第二电容C2的电容值，可以对第一限压型保护器件MOV1和开关型保护器件TSS1两端的电压进行重新合理分配，使防护电路100能够承担更高的工作电压。

在上述各实施例的基础上，可选地，第一保护单元131的电容值为C11，第一容性单元141的电容值为C12，第二保护单元132的电容值为C21，第二容性单元142的电容值为C22；且，C12≥5·C11，C12≥5·C21，C22≥5·C11，C22≥5·C21。

其中，第一保护单元131和第二保护单元132中的保护器件的结电容为非稳定参数，在不同的防护电路100中存在电压分配比例不稳定的问题。本实用新型实施例设置C12≥5·C11，C12≥5·C21，C22≥5·C11，C22≥5·C21，或者设置C12≥10·C11，C12≥10·C21，C22≥10·C11，C22≥10·C21，或者设置C12≥50·C11，C12≥50·C21，C22≥50·C11，C22≥50·C21，即设置第一容性单元141的电容值远大于第一保护单元131的电容值，第一容性单元141的电容值远大于第二保护单元132的电容值，第二容性单元142的电容值远大于第一保护单元131的电容值，第二容性单元142的电容值远大于第二保护单元132的电容值。

本实用新型实施例这样设置，使得第一保护单元131和第二保护单元132的电压分配比例，主要由第一容性单元141和第二容性单元142决定，受到第一保护单元131和第二保护单元132内的保护器件的结电容的影响较小，从而有利于提升防护电路100的工作的稳定性。

本实用新型实施例还提供了一种电子设备。图6为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图。参见图6，该电子设备包括如本实用新型任意实施例所提供的防护电路和后级电路，后级电路的第一电源输入端与防护电路的第一电源端电连接，后级电路的第二电源输入端与防护电路的第二电源端电连接。示例性地，该电子设备可以是汽车电子、通讯、新能源、安防、消费电子、工业电子、医疗电子等装置中的电子芯片。

本实用新型实施例提供的电子设备包括本实用新型任意实施例所提供的防护电路，因此本实用新型实施例提供的电子设备也具备本实用新型任意实施例中所描述的有益效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种防护电路，其特征在于，包括：第一电源端和第二电源端；

第一保护单元和第二保护单元，所述第一保护单元的第一端与所述第一电源端电连接，所述第一保护单元的第二端与所述第二保护单元的第一端电连接，所述第二保护单元的第二端与所述第二电源端电连接；

第一容性单元，所述第一容性单元并联于所述第一保护单元的两端；

第二容性单元，所述第二容性单元并联于所述第二保护单元的两端。

2.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述第一容性单元包括第一电容，所述第一电容的第一端作为所述第一容性单元的第一端，所述第一电容的第二端作为所述第一容性单元的第二端；

所述第二容性单元包括第二电容，所述第二电容的第一端作为所述第二容性单元的第一端，所述第二电容的第二端作为所述第二容性单元的第二端。

3.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述第一容性单元的电容值匹配所述第一保护单元的结电容；所述第二容性单元的电容值匹配所述第二保护单元的结电容。

4.根据权利要求3所述的防护电路，其特征在于，所述第一保护单元的电容值为C11，所述第一容性单元的电容值为C12，所述第二保护单元的电容值为C21，所述第二容性单元的电容值为C22；且，C12≥5·C11，C12≥5·C21，C22≥5·C11，C22≥5·C21。

5.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述第一保护单元包括第一限压型保护器件，所述第一限压型保护器件的第一端作为所述第一保护单元的第一端，所述第一限压型保护器件的第二端作为所述第一保护单元的第二端。

6.根据权利要求5所述的防护电路，其特征在于，所述第一限压型保护器件至少包括金属氧化物压敏电阻或瞬态抑制二极管中的一种。

7.根据权利要求5所述的防护电路，其特征在于，所述第二保护单元包括开关型保护器件，所述开关型保护器件的第一端作为所述第二保护单元的第一端，所述开关型保护器件的第二端作为所述第二保护单元的第二端。

8.根据权利要求7所述的防护电路，其特征在于，所述开关型保护器件至少包括半导体放电管或气体放电管中的一种。

9.根据权利要求7所述的防护电路，其特征在于，所述第二容性单元包括第二限压型保护器件，所述第二限压型保护器件的第一端作为所述第二容性单元的第一端，所述第二限压型保护器件的第二端作为所述第二容性单元的第二端。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-9任一项所述的防护电路和后级电路，所述后级电路的第一电源输入端与所述防护电路的第一电源端电连接，所述后级电路的第二电源输入端与所述防护电路的第二电源端电连接。