CN210838934U

CN210838934U - 一种物联网开发板保护电路

Info

Publication number: CN210838934U
Application number: CN201921976800.1U
Authority: CN
Inventors: 张国华; 李雄飞; 杨爱国; 范帅; 万源; 王会洪; 袁鹏
Original assignee: Qingdao Postnatal Technology Co ltd
Current assignee: Qingdao Postnatal Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-06-23
Anticipated expiration: 2029-11-15

Abstract

本实用新型提出了一种物联网开发板保护电路，其电源输入端接收物联网开发板的电源输入信号，其输出端连接到物联网开发板的各个功能模块；所述电源输入端和地电位之间设置有瞬态抑制二极管和输入电容器，瞬态抑制二极管和输入电容器并联连接；保护电路还包括稳压电路，稳压电路包括第一开关管和第二开关管。本实用新型的物联网开发板保护电路可以实现物联网开发板的可靠供电，对上电瞬间冲击浪涌电流进行可靠吸收，保证电源电路的可靠稳定，进而保证物联网开发板的可靠工作，当上电瞬间冲击浪涌电流过大，也只会导致保护电路的损坏，后级功能模块被有效保护。

Description

一种物联网开发板保护电路

技术领域

本实用新型涉及电路领域，特别涉及一种物联网开发板保护电路。

背景技术

伴随着高速通讯时代的到来，物联网技术也伴随着无线传输技术迅速发展，物联网时代的到来，把人和“物”紧密的联系在了一起。于是各种物联网类的开发板也如雨后春笋，市场上出现了各种各样的物联网开发板。

对于物联网开发板而言，电源输入保护是一个重要问题，其中电路负载方案不统一、芯片使用不一致，便会导致系统上电瞬间冲击浪涌电流过大，从而导致电源系统的损坏以及带来对后级芯片损坏的重大风险。

实用新型内容

本实用新型提出一种物联网开发板保护电路，解决了现有技术中物联网开发板上电瞬间冲击浪涌电流过大对系统造成损坏的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种物联网开发板保护电路，其电源输入端(POWER-IN)接收物联网开发板的电源输入信号，其输出端(POWER-OUT)连接到物联网开发板的各个功能模块；

所述电源输入端和地电位之间设置有第一瞬态抑制二极管(D5)和输入电容器(C4)，第一瞬态抑制二极管(D5)和输入电容器(C4)并联连接；

保护电路还包括稳压电路，稳压电路包括第一开关管(Q2)和第二开关管 (Q5)，第一开关管(Q2)的源极通过第一电阻器(R1)和第五电阻器(R5) 连接到电源输入端(POWER-IN)，第一电阻器(R1)一端连接到电源输入端 (POWER-IN)，其另一端连接到第五电阻器(R5)的一端，第五电阻器(R5) 的另一端连接到第一开关管(Q2)的源极；第一电阻器(R1)两端还并联有尖峰抑制支路，尖峰抑制支路包括串联连接的第一电容器(C3)和第四电阻器(R4)，第一电容器(C3)的一端连接到电源输入端(POWER-IN)，第一电容器(C3) 的另一端连接到第四电阻器(R4)的一端，第四电阻器(R4)的另一端连接到第一电阻器(R1)和第五电阻器(R5)的公共端，第一开关管(Q2)的漏极连接到地电位，第一开关管(Q2)的门极连接到第二电阻器(R2)和第六电阻器 (R6)的公共端，第二电阻器(R2)和第六电阻器(R6)构成分压电路，第二电阻器(R2)的一端连接到电源输入端(POWER-IN)，第二电阻器(R2)的另一端连接到第六电阻器(R6)的一端和第一开关管(Q2)的门极，第六电阻器 (R6)的另一端连接到地电位，第一开关管(Q2)的门极和地电位之间还连接有第二电容器(C7)；第二开关管(Q5)的源极连接到电源输入端，第二开关管 (Q5)的门极连接到第一电容器(C3)和第四电阻器(R4)的公共端，第二开关管(Q5)的漏极通过第三电容器(C2)和第三电阻器(R3)连接到其门极；

保护电路还包括辅助电源输入端(POWER1)，用于接收辅助电源电压，辅助电源输入端(POWER1)连接到第二开关管(Q5)的漏极，辅助电源输入端 (POWER1)通过第四电容器(C146)连接到第二开关管(Q5)的门极；辅助电源输入端(POWER1)通过第二瞬态抑制二极管(D4)连接到继电器(QS2) 的2号管脚，继电器(QS2)为JQC-3FF继电器，其1号管脚连接辅助电源输入端(POWER1)，其3号管脚通过第三开关管(Q7)接地电位，第三开关管的集电极接继电器(QS2)的3号管脚，其发射极接地电位，其基极通过串联的电阻器(R97)和电容器(EC9)连接到辅助电源输入端(POWER1)，继电器(QS2) 的4号管脚悬空或者接高阻态阻抗，继电器(QS2)的5号管脚为整个保护电路的输出端；继电器(QS2)的1号管脚和3号管脚之间反向连接第一稳压二极管 (D6)；继电器(QS2)的5号管脚通过第二稳压二极管(D7)连接到与第三开关管(Q7)基极串联的电阻器和电容器的公共端。

可选地，所述第一开关管(Q2)为N沟道场效应晶体管。

可选地，所述第二开关管(Q5)为P沟道场效应晶体管。

可选地，所述第三开关管(Q7)为NPN三极管。

本实用新型的有益效果是：

(1)对上电瞬间冲击浪涌电流进行可靠吸收，保证电源电路的可靠稳定，进而保证物联网开发板的可靠工作；

(2)可以实现物联网开发板的可靠供电；

(3)当上电瞬间冲击浪涌电流过大，也只会导致保护电路的损坏，后级功能模块被有效保护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种物联网开发板的系统原理图；

图2为本实用新型一种物联网开发板保护电路的电路图；

附图标记：

POWER-IN、电源输入端；POWER-OUT、电源输出端；POWER1、辅助电源输入端；D5、第一瞬态抑制二极管；D4、第二瞬态抑制二极管；D6、第一稳压二极管；D7、第二稳压二极管；C4、输入电容器；C3、第一电容器；C7、第二电容器；C2、第三电容器；C146、第四电容器；Q2、第一开关管；Q5、第二开关管；R1、第一电阻器；R2、第二电阻器；R3、第三电阻器；R4、第四电阻器；R5、第五电阻器；R97、电阻器；EC9、电容器；QS2、继电器。

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做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。

如图1所示，本实用新型提出了一种物联网开发板保护电路，该保护电路设置在物联网开发板的电源输入端，接收物联网开发板的电源输入信号，保护电路的输出端给物联网开发板的各个功能模块供电，例如主控芯片、地磁传感器、加速度传感器、ADC转换芯片、无线模块等。

保护电路的电源输入端POWER-IN接收物联网开发板的电源输入信号，通常，物联网开发板的电源输入信号是直流电压信号，保护电路的输出端POWER-OUT连接到物联网开发板的各个功能模块。

如图2所示，保护电路的输入端和地电位之间设置有第一瞬态抑制二极管 D5(DO214)和输入电容器C4(0.1μF)，第一瞬态抑制二极管D5和输入电容器C4并联连接。

保护电路还包括稳压电路，稳压电路包括第一开关管Q2和第二开关管Q5，第一开关管Q2为N沟道场效应晶体管，第二开关管Q5为P沟道场效应晶体管，第一开关管Q2的源极通过第一电阻器R1和第五电阻器R5连接到电源输入端 POWER-IN，第一电阻器R1一端连接到电源输入端POWER-IN，其另一端连接到第五电阻器R5的一端，第五电阻器R5的另一端连接到第一开关管Q2的源极。第一电阻器R1两端还并联有尖峰抑制支路，尖峰抑制支路包括串联连接的第一电容器C3和第四电阻器R4，第一电容器C3的一端连接到电源输入端POWER-IN，第一电容器C3的另一端连接到第四电阻器R4的一端，第四电阻器R4的另一端连接到第一电阻器R1和第五电阻器R5的公共端，第一开关管 Q2的漏极连接到地电位，第一开关管Q2的门极连接到第二电阻器R2和第六电阻器R6的公共端，第二电阻器R2和第六电阻器R6构成分压电路，第二电阻器R2的一端连接到电源输入端POWER-IN，第二电阻器R2的另一端连接到第六电阻器R6的一端和第一开关管Q2的门极，第六电阻器R6的另一端连接到地电位，第一开关管Q2的门极和地电位之间还连接有第二电容器C7。第二开关管Q5的源极连接到电源输入端，第二开关管Q5的门极连接到第一电容器C3 和第四电阻器R4的公共端，第二开关管Q5的漏极通过第三电容器C2和第三电阻器R3连接到其门极。保护电路还包括辅助电源输入端POWER1，用于接收辅助电源电压，辅助电源输入端POWER1连接到第二开关管Q5的漏极，辅助电源输入端POWER1通过第四电容器C146连接到第二开关管Q5的门极，辅助电源用于实现第二开关管Q5门极驱动电压的控制以及后级继电器的控制，且与电源输入信号共地连接(即共用一个地电位)。辅助电源输入端(POWER1)通过第二瞬态抑制二极管D4连接到继电器QS2的2号管脚，继电器QS2为 JQC-3FF继电器，其1号管脚连接辅助电源输入端POWER1，其3号管脚通过第三开关管Q7接地电位，第三开关管为NPN三极管，第三开关管的集电极接继电器QS2的3号管脚，其发射极接地电位，其基极通过串联的电阻器R97和电容器EC9连接到辅助电源输入端POWER1。继电器QS2的2号管脚通过反向连接的第二瞬态抑制二极管D4连接到辅助电源输入端POWER1，即，第二瞬态抑制二极管D4的阳极连接到辅助电源输入端POWER1，第二瞬态抑制二极管D4的阴极连接到继电器QS2的2号管脚，继电器QS2的4号管脚悬空或者接高阻态阻抗，继电器QS2的5号管脚为整个保护电路的输出端。继电器QS2的1号管脚和3号管脚之间反向连接第一稳压二极管D6，即，第一稳压二极管 D6的阳极接继电器QS2的3号管脚，第一稳压二极管D6的阴极接继电器QS2 的1号管脚。继电器QS2的5号管脚通过第二稳压二极管D7连接到与第三开关管Q7基极串联的电阻器和电容器的公共端，第二稳压二极管D7的阳极连接到继电器QS2的5号引脚，第二稳压二极管D7的阴极连接到第三开关管Q7基极串联的电阻器和电容器的公共端。

当保护电路电源输入端POWER-IN上电时，由于第一电容器C3通过第四电阻器R4、第五电阻器R5充电(电容器两端电压不能突变)，导致第五电阻器 R5两端电压为高电平，此时第二开关管Q5管门极阈值电压尚未达到，所以第二开关管Q5为关闭状态。等到第一电容器C3逐渐充电完成，第四电阻器R4、第五电阻器R5两端电压逐渐下降到0，此时满足门极阈值电压，第二开关管Q5 开通，后级电路通电。第一电阻器R1的作用是下电时对于第一电容器C3进行放电以及完成第二开关管Q5的门极电压的设置。第二电阻器R2、第六电阻器 R6、第二电容器C7的作用是对电源输入端POWER-IN的电源电压进行分压，从而对第一开关管Q2进行上电缓冲导通控制，从而达到控制第二开关管Q5的门极缓慢导通的作用。第三电容器C2、第三电阻器R3为输出端尖峰吸收电路，用来滤除一些尖峰噪声。继电器QS2通过外围电路控制，当电源输入端 POWER-IN接电源信号时，继电器QS2通过第三开关管Q7导通并输出电压；当后级有短路情况发生的时候，继电器QS2通过第三开关管Q7关闭，来彻底断开与后级负载系统的供电关系。

本实用新型的物联网开发板保护电路可以实现物联网开发板的可靠供电，对上电瞬间冲击浪涌电流进行可靠吸收，保证电源电路的可靠稳定，进而保证物联网开发板的可靠工作，当上电瞬间冲击浪涌电流过大，也只会导致保护电路的损坏，后级功能模块被有效保护。

下面给出本实用新型物联网开发板保护电路的一个具体实施例。

该具体实施例中，第一瞬态抑制二极管D5选用DO-214A，SS54封装；第二瞬态抑制二极管D4选用DO-214A，SS54封装；第一稳压二极管D6选用 1N4007，M7SMA封装；第二稳压二极管D7选用1N4007，M7SMA封装；输入电容器C4选用0.1μF(额定电压50V)电容器，0603封装；第一电容器C3 选用1μF(额定电压25V)电容器，0603封装；第二电容器C7选用0.1μF(额定电压50V)电容器，0603封装；第三电容器C2选用0.01μF(额定电压50V) 电容器，0603封装；第四电容器C146选用0.1μF(额定电压50V)电容器， 0603封装；第一开关管Q2选用2N7002K场效应晶体管，SOT23封装；第二开关管Q5选用AOD4185场效应管，TO252封装；第一电阻器R1阻值为10KΩ (偏差5％)，0603封装；第二电阻器R2阻值为200KΩ(偏差1％)，0603封装；第三电阻器R3的阻值为100KΩ(偏差5％)，0603封装；第四电阻器R4阻值为100KΩ(偏差5％)，0603封装；第五电阻器R5阻值为10KΩ(偏差5％)， 0603封装；继电器QS2选用JQC-3FF；第三开关管Q7选用S8050三极管，SOT23 封装；第三开关管基极串联电阻阻值为10KΩ(偏差5％)，0603封装；第三开关管基极串联电容选用10μF(额定电压35V)电解电容器。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种物联网开发板保护电路，其特征在于，其电源输入端(POWER-IN)接收物联网开发板的电源输入信号，其输出端(POWER-OUT)连接到物联网开发板的各个功能模块；

保护电路还包括稳压电路，稳压电路包括第一开关管(Q2)和第二开关管(Q5)，第一开关管(Q2)的源极通过第一电阻器(R1)和第五电阻器(R5)连接到电源输入端(POWER-IN)，第一电阻器(R1)一端连接到电源输入端(POWER-IN)，其另一端连接到第五电阻器(R5)的一端，第五电阻器(R5)的另一端连接到第一开关管(Q2)的源极；第一电阻器(R1)两端还并联有尖峰抑制支路，尖峰抑制支路包括串联连接的第一电容器(C3)和第四电阻器(R4)，第一电容器(C3)的一端连接到电源输入端(POWER-IN)，第一电容器(C3)的另一端连接到第四电阻器(R4)的一端，第四电阻器(R4)的另一端连接到第一电阻器(R1)和第五电阻器(R5)的公共端，第一开关管(Q2)的漏极连接到地电位，第一开关管(Q2)的门极连接到第二电阻器(R2)和第六电阻器(R6)的公共端，第二电阻器(R2)和第六电阻器(R6)构成分压电路，第二电阻器(R2)的一端连接到电源输入端(POWER-IN)，第二电阻器(R2)的另一端连接到第六电阻器(R6)的一端和第一开关管(Q2)的门极，第六电阻器(R6)的另一端连接到地电位，第一开关管(Q2)的门极和地电位之间还连接有第二电容器(C7)；第二开关管(Q5)的源极连接到电源输入端，第二开关管(Q5)的门极连接到第一电容器(C3)和第四电阻器(R4)的公共端，第二开关管(Q5)的漏极通过第三电容器(C2)和第三电阻器(R3)连接到其门极；

保护电路还包括辅助电源输入端(POWER1)，用于接收辅助电源电压，辅助电源输入端(POWER1)连接到第二开关管(Q5)的漏极，辅助电源输入端(POWER1)通过第四电容器(C146)连接到第二开关管(Q5)的门极；辅助电源输入端(POWER1)通过第二瞬态抑制二极管(D4)连接到继电器(QS2)的2号管脚，继电器(QS2)为JQC-3FF继电器，其1号管脚连接辅助电源输入端(POWER1)，其3号管脚通过第三开关管(Q7)接地电位，第三开关管的集电极接继电器(QS2)的3号管脚，其发射极接地电位，其基极通过串联的电阻器(R97)和电容器(EC9)连接到辅助电源输入端(POWER1)，继电器(QS2)的4号管脚悬空或者接高阻态阻抗，继电器(QS2)的5号管脚为整个保护电路的输出端；继电器(QS2)的1号管脚和3号管脚之间反向连接第一稳压二极管(D6)；继电器(QS2)的5号管脚通过第二稳压二极管(D7)连接到与第三开关管(Q7)基极串联的电阻器和电容器的公共端。

2.如权利要求1所述的一种物联网开发板保护电路，其特征在于，

所述第一开关管(Q2)为N沟道场效应晶体管。

3.如权利要求1所述的一种物联网开发板保护电路，其特征在于，

所述第二开关管(Q5)为P沟道场效应晶体管。

4.如权利要求1所述的一种物联网开发板保护电路，其特征在于，

所述第三开关管(Q7)为NPN三极管。