CN211530726U - 过压保护电路及仪表终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种过压保护电路，包括开关单元、主控单元以及开关控制单元，其中，开关单元电性连接于输入端与输出端，输入端用于接收电源信号，输出端用于电性连接负载电路，开关单元选择性将所述输入端与所述输出端电性导通或者电性截止。主控单元电性连接于输出端，用于获取输出端的电压，并且若输出端的电压大于输出阈值，输出处理信号至开关控制单元。开关控制单元电性连接于主控单元，用于在接收到处理信号时输出控制信号至开关单元以控制开关单元处于截止状态，当开关单元处于截止状态时，输入端与输出端电性断开，电源信号停止传输至输出端。本申请还公开一种仪表终端，包括前述过压保护电路。

Description

过压保护电路及仪表终端

技术领域

本申请涉及保护电路领域，尤其涉及一种过压保护电路及仪表终端。

背景技术

在对仪表终端供电时，由于受到供电端子接触不良及大功率的感性负载工作时产生的高电压的影响，会导致在仪表终端的输入端产生瞬态或持续的过压输入，进而对仪表终端造成损坏，降低仪表终端运行的安全性和可靠性。

实用新型内容

为解决前述问题，提供一种安全性和可靠性较佳的过压保护电路，包括开关单元、主控单元以及开关控制单元，其中，所述开关单元电性连接于输入端与输出端，所述输入端用于接收电源信号，所述输出端同于电性连接负载电路，所述开关单元选择性将所述输入端与所述输出端电性导通或者电性截止。所述主控单元电性连接于所述输出端，用于获取所述输出端的电压，并且若所述输出端的电压大于输出阈值，输出处理信号至所述开关控制单元。所述开关控制单元电性连接于所述主控单元，用于在在接收到所述处理信号时输出所述控制信号至所述开关单元并控制所述开关单元处于截止状态，当所述开关单元处于截止状态时，所述输入端与所述输出端电性断开，所述电源信号停止传输至所述输出端。本申请的过压保护电路能够通过主控单元对输出端的电压进行检测，当输出端的电压大于输出阈值时，停止滤波电源信号向输出端的传输，防止负载电路中的器件因过压而受到损坏。

其中，若所述输出端的电压小于所述输出阈值，所述主控单元输出维持信号至所述开关控制单元。输出电压在正常范围内时，保证过压保护电路正常工作。

其中，所述过压保护电路还包括输入检测单元，所述输入检测单元电性连接于输入端，用于在检测到输入端的电压大于输入阈值时，输出保护信号至所述开关控制单元。所述开关控制单元还电性连接于所述输入检测单元，用于接收所述保护信号，并根据所述保护信号输出所述控制信号至所述开关单元并控制所述开关单元处于截止状态。输入检测单元能够对输入端中的电源信号进行过压检测，当输入端的电压超过输入阈值时，停止滤波电源信号向输出端的传输，防止负载电路中的器件因过压而受到损坏。

其中，所述主控单元包括输出检测单元和处理单元，所述输出检测单元电性连接于所述输出端，用于接收所述输出端的电压，并对所述输出端电压执行分压处理后输出采集电压至处理单元。所述处理单元电性连接于所述输出检测单元，用于接收所述采集电压，根据所述采集电压与所述输出端的电压的分压关系获得所述输出端的电压值，并在所述输出端的电压大于输出阈值时获得并输出处理信号至所述开关控制单元，在所述输出端的电压小于输出阈值时获得并输出维持信号至所述开关控制单元。通过主控单元中的处理单元来识别和处理输出端的电压是否大于或者小于输出阈值，来更好的控制过压保护电路的运行。

其中，所述开关单元包括第三稳压二极管、第二电阻、第三电阻以及第一晶体管。所述第三稳压二极管的阳极电性连接于所述第一晶体管的栅极，所述第三稳压二极管的阴极电性连接于所述第一晶体管的源极，所述第一晶体管的漏极电性连接于所述输出检测单元中的输出节点。所述第二电阻的一端电性连接于所述第一晶体管的源极，所述第二电阻的另一端电性连接于所述第一晶体管的栅极。所述第三电阻的一端电性连接于所述第一晶体管的栅极，所述第三电阻的另一端电性连接于所述开关控制单元中第三晶体管的漏极。

其中，所述开关控制单元包括信号输入端、第七电阻以及第三晶体管。所述第六电阻的一端电性连接于所述信号输入端，所述第六电阻的另一端电性连接于下拉节点。所述第七电阻的一端电性连接于所述下拉节点，所述第七电阻的另一端接地。所述第三晶体管的栅极电性连接于所述下拉节点，所述第三晶体管的漏极电性连接于所述开关单元中所述第三电阻的一端，所述第三晶体管的源极接地。

其中，所述输出检测单元包括第四电阻以及第五电阻。所述第四电阻的一端电性连接于所述输出节点，所述第四电阻的另一端电性连接于分压节点。所述第五电阻的一端电性连接于所述分压节点，所述第五电阻的另一端接地。

其中，所述输入检测单元包括第二稳压二极管、第一电阻、第八电阻以及第二晶体管。所述第一电阻的一端接地，所述第一电阻的另一端电性连接于所述第二稳压二极管的阳极，所述第二稳压二极管的阴极电性连接于输入端中的输入节点。所述第八电阻的一端电性连接于所述第二稳压二极管的阳极，所述第八电阻的另一端电性连接于所述第二晶体管的栅极，第二晶体管的漏极电性连接于所述开关控制单元内的下拉节点，所述第二晶体管的源极接地。

其中，所述处理单元电性连接于所述输出检测单元中的分压节点，用于接收所述分压节点处的电压值作为所述采集电压。

本申请一实施例中，提供一种仪表终端，包括前述过压保护电路。

与现有技术相比，本申请的过压保护电路能够通过主控单元对输出端的电压进行检测，当输出端的电压大于输出阈值时，停止滤波电源信号向输出端的传输，防止负载电路中的器件因过压而受到损坏。同时，输入检测单元能够对输入端中的电源信号进行过压检测，当输入端的电压超过输入阈值时，停止滤波电源信号向输出端的传输，防止负载电路中的器件因过压而受到损坏。可见，过压保护电路能够在输入端和输出端的电压出现过压的情况下使负载电路与输出端断开连接，防止负载电路中的器件因过压而受到损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本申请实施例中仪表终端的结构示意图；

图2为图1所示仪表终端中过压保护电路的电路框图；

图3为图2所示过压保护电路的具体的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图，具体说明仪表终端中过压保护电路的电路结构及其工作过程。

请参阅图1，其为本申请实施例中仪表终端的结构示意图。如图1所示，过压保护电路100应用于仪表终端10内，仪表终端10用于实现参数数据检测的可视化，过压保护电路100能够在仪表终端10中相关电路处于过压状态时对其中重要器件进行保护。

本申请实施例中，仪表终端10可以为应用于汽车中的车速检测仪表或油箱液位检测仪表或其他包括过压保护电路100的仪表终端，本申请实施例不做限定。

请参阅图2，其为图1所示仪表终端中过压保护电路的电路框图。如图2所示，过压保护电路100包括滤波单元101、开关单元102、负载电路103、主控单元104、输入检测单元105以及开关控制单元106。

其中，滤波单元101电性连接于输入端，用于接收由输入端输入的电源信号，并对电源信号进行滤波处理后获得并输出滤波电源信号。

开关单元102电性连接于滤波单元101和开关控制单元106，用于接收滤波电源信号和开关控制单元输出的控制信号，并在没有接收到所述控制信号时将滤波电源信号传输至输出端，在接收到所述控制信号时停止将滤波电源信号传输至输出端。

负载电路103电性连接于输出端，用于接收滤波电源信号，并根据滤波电源信号驱动负载电路中的器件工作。

主控单元104电性连接于输出端，用于获得输出端的电压，并判断输出端的电压是否大于输出阈值，若输出端的电压小于输出阈值，输出维持信号至开关控制单元106；若输出端的电压大于输出阈值，输出处理信号至开关控制单元106。

开关控制单元106电性连接于主控单元104，用于在接收到主控单元104输出的处理信号时输出控制信号至开关单元102。

输入检测单元105电性连接于输入端，用于在检测到输入端的电压大于输入阈值时，输出保护信号至开关控制单元106。

开关控制单元106还电性连接于输入检测单元105，用于接收输入检测单元105输出的保护信号，并根据保护信号输出控制信号至开关单元102，使开关单元102停止将滤波电源信号输出至输出端。

本申请实施例中，在过压保护电路正常工作时，输入端的电压小于输入阈值，且输入检测单元105没有信号输出。输出端的电压小于输出阈值，主控单元104会输出维持信号至开关控制单元106，使开关控制单元106不输出控制信号。

本申请实施例中，若主控单元104检测到输出端的电压大于输出阈值，就会输出处理信号至开关控制单元106。开关控制单元106根据接收到的处理信号输出控制信号至开关单元102。开关单元102根据控制信号停止将滤波电源信号传输至输出端。负载电路103则不会接收到输出端处的滤波电源信号，防止了负载电路103内部的器件因承受高压而损坏。

本申请实施例中，若输入检测单元105检测到输入端的电压大于输入阈值，就会输出保护信号至开关控制单元106。开关控制单元106根据接收到的保护信号输出控制信号至开关单元102。开关单元102根据控制信号停止将滤波电源信号传输至输出端。负载电路103则不会接收到输出端处的滤波电源信号，防止了负载电路103内部的器件因承受高压而损坏。

本申请实施例中，若输入检测单元105检测到输入端的电压大于输入阈值，但主控单元104检测到输出端的电压小于输出阈值，主控单元104仍会输出维持信号至开关控制单元106，但输入检测单元105则会输出保护信号至开关控制单元106，二者作用，开关控制单元106仍会输出控制信号至开关单元102，使开关单元102根据控制信号停止将滤波电源信号传输至输出端。负载电路103则不会接收到输出端处的滤波电源信号，防止了负载电路103内部的器件因承受高压而损坏。

可见，过压保护电路能够在输入端和输出端的电压出现过压的情况下使负载电路与输出端断开连接，且在输入端的过压状况等级要高于输出端的过压状况等级，防止负载电路中的器件因过压而受到损坏。

具体的，主控单元104包括输出检测单元1041和处理单元1042。

其中，输出检测单元1041电性连接于输出端，用于接收输出端的电压，并对输出端电压执行分压处理后输出采集电压至处理单元1042。

处理单元1042电性连接于输出检测单元1041，用于接收输出检测单元1041输出的采集电压，并根据采集电压与输出端的电压的分压关系获得输出端的电压值。再判断输出端的电压是否大于输出阈值，若输出端的电压小于输出阈值，输出维持信号至开关控制单元106；若输出端的电压大于输出阈值，输出处理信号至开关控制单元106。

本申请实施例中，处理单元1042可以为具备处理功能的微控制单元(MicroController Unit，MCU)等器件。

本申请实施例中，输出检测单元1041在接收到输出端的电压后会对其执行分压处理，并输出采集电压至处理单元1042。处理单元1042则根据分压原理，由采集电压逆推出输出端的电压值，并判断输出端的电压值是否大于输出阈值，若输出端的电压小于输出阈值，输出维持信号至开关控制单元106；若输出端的电压大于输出阈值，输出处理信号至开关控制单元106。

具体的，请参阅图3，其为图2所示过压保护电路的具体的结构示意图。如图3所示，输入端IN与第一二极管D1和输入节点A存在电性连接关系。

其中，第一二极管D1的阳极电性连接于电源信号输入端IN，第一二极管D1的阴极电性连接于输入节点A。

所述输入节点A用于接收输入端IN的电源信号，以将电源信号传输至滤波单元101和输入检测单元105。

滤波单元101包括第一电感L1、第一电容C1、第二电容C2、第一晶体管Q1的源极以及第三电容C3。

第一电感L1电性连接于输入节点A与第一晶体管Q1的源极之间。

第一电容C1电性连接于第一晶体管Q1的源极与第二电容C2之间，第二电容C2电性连接于第一电容C1与接地端GND之间。

第三电容C3电性连接于第一晶体管Q1的源极与接地端GND之间。

开关单元102包括第三稳压二极管D3、第二电阻R2、第三电阻R3以及第一晶体管Q1。

其中，第一晶体管Q1为N型晶体管，但也可可以为P型晶体管，本申请实施例不做限定。

第三稳压二极管D3的阳极电性连接于第一晶体管Q1的栅极，第三稳压二极管的阴极电性连接于第一晶体管Q1的源极，第一晶体管Q1的漏极电性连接于电性连接于输出检测单元104中的输出节点B。第三稳压二极管D3用于维持第一晶体管Q1的栅极和源极之间的压差，以保证第一晶体管Q1能够安全可靠的工作。

第二电阻R2电性连接于第一晶体管Q1的源极第一晶体管Q1的栅极之间。

第三电阻R3电性连接于第一晶体管Q1的栅极与开关控制单元106中第三晶体管Q3的漏极之间。

负载电路103电性连接于输出端OUT，输出端OUT电性连接于输出节点B。

所述输出节点B用于接收经滤波单元101和开关单元102处理后的电源信号，并将电源信号传输至输出端OUT和主控单元104。

输出检测单元1041包括分压节点C、第四电阻R4以及第五电阻R5。

其中，第四电阻R4电性连接于输出节点B与分压节点C之间。

所述分压节点C用于输出采集电压至处理单元1042。

第五电阻R5电性连接于分压节点C与接地端GND之间。

输入检测单元105包括第二稳压二极管D2、第一电阻R1、第八电阻R8以及第二晶体管Q2。

其中，第二晶体管Q2为N型晶体管。

第一电阻R1电性连接于第二稳压二极管D2的阳极与接地端GND之间，第二稳压二极管D2的阴极电性连接于输入端101中的输入节点A。

第八电阻R8电性连接于第二稳压二极管D2的阳极与第二晶体管Q2的栅极之间，第二晶体管Q2的漏极电性连接于开关控制单元106内的下拉节点D，第二晶体管Q2的源极电性连接于接地端GND。

开关控制单元106包括信号输入端EN、下拉节点D、第七电阻R7以及第三晶体管Q3。

其中，第三晶体管Q3为P型晶体管，但也可以为N型晶体管，本申请实施例不做限定。

第六电阻R6电性连接于信号输入端EN与下拉节点D之间。

所述下拉节点D用于接收并输出处理信号。

第七电阻R7电性连接于下拉节点D与接地端GND之间。

第三晶体管Q3的栅极电性连接于下拉节点D，第三晶体管的漏极电性连接于开关单元102中第三电阻R3，第三晶体管Q3的源极接地。

处理单元1042电性连接于输出检测单元1041中的分压节点C，用于采集分压节点C处的电压VC作为采集电压，并根据采集信号与滤波电源信号的分压关系，即输出节点B处的电压VB与分压节点C处的电压VC的分压关系VB＝VC*(R4+R5)/R5，计算可得到输出节点B处的电压VB的值，也即是滤波电源信号的电压值。

本申请实施例中，在过压保护电路100正常工作时，输入检测单元105检测到的输入节点A处的电压小于输入阈值，处理单元1042检测到的输出节点B处的电压小于输出阈值。处理单元1042输出高电平的维持信号使第三晶体管Q3保持截止状态。负载电路103能够正常接收输出节点B处的滤波电源信号以驱动内部器件工作。

本申请实施例中，若处理单元1042检测到输出节点B处的电压VB大于输出阈值，处理单元1042就会输出低电平的处理信号至开关控制单元106中的第三晶体管Q3的栅极，第三晶体管Q3导通，使得低电平的控制信号输出至开关单元102中的第一晶体管Q1的栅极，第一晶体管Q1截止，从而切断了滤波电源信号向输出节点B的传输，负载电路103则不会接收到输出节点B处的滤波电源信号，防止了负载电路103内部的器件因承受高压而损坏。

本申请实施例中，若输入节点A处的电压VA超过第二稳压二极管D2的击穿电压(即输入阈值)，输入检测单元105中的第二晶体管Q2的栅极承受高压而导通，低电平的保护信号传输至下拉节点D处，第三晶体管Q3导通并输出低电平的控制信号至第一晶体管Q1的栅极，使得第一晶体管Q1截止，从而切断了滤波电源信号向输出节点B的传输，负载电路103则不会接收到输出节点B处的滤波电源信号，防止了负载电路103内部的器件因承受高压而损坏。

本申请实施例中，若输入节点A处的电压VA超过第二稳压二极管D2的击穿电压(即输入阈值)，但处理单元1042检测到输出节点B处的电压VB小于输出阈值，处理单元1042仍会输出高电平的维持信号至开关控制单元106的信号输入端，但输入检测单元105中的第二晶体管Q2还是会导通，并使下拉节点D经第二晶体管Q2接地，第三晶体管Q3导通并输出低电平的控制信号至第一晶体管Q1的栅极，使得第一晶体管Q1截止，从而切断了滤波电源信号向输出节点B的传输，负载电路103则不会接收到输出节点B处的滤波电源信号，防止了负载电路103内部的器件因承受高压而损坏。

可选的，若第三晶体管Q3为N型晶体管，处理单元1042就会输出低电平的维持信号使第三晶体管Q3保持截止状态；处理单元1042就会输出高电平的处理信号至开关控制单元106中的第三晶体管Q3的栅极使第三晶体管Q3导通。且第二晶体管Q2的源极将会电性连接一高电平信号。

可见，过压保护电路能够在输入端和输出端的电压出现过压的情况下使负载电路与输出端断开连接，且在输入端的过压状况等级要高于输出端的过压状况等级，防止负载电路103中的器件因过压而受到损坏。

与现有技术相比，本申请的过压保护电路100能够通过主控单元104对输出端的电压进行检测，当输出端的电压大于输出阈值时，停止滤波电源信号向输出端的传输，防止负载电路103中的器件因过压而受到损坏。同时，输入检测单元105能够对输入端中的电源信号进行过压检测，当输入端的电压超过输入阈值时，停止滤波电源信号向输出端的传输，防止负载电路103中的器件因过压而受到损坏。可见，过压保护电路能够在输入端和输出端的电压出现过压的情况下使负载电路与输出端断开连接，防止负载电路中的器件因过压而受到损坏。

以上对本申请实施例公开的一种过压保护电路及仪表终端进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，其特征在于，包括开关单元、主控单元以及开关控制单元，其中，

所述开关单元电性连接于输入端与输出端，所述输入端用于接收电源信号，所述输出端用于电性连接负载电路，所述开关单元选择性将所述输入端与所述输出端电性导通或者电性截止；

所述主控单元电性连接于所述输出端，用于获取所述输出端的电压，并且若所述输出端的电压大于输出阈值，输出处理信号至所述开关控制单元；

所述开关控制单元电性连接于所述主控单元，用于在接收到所述处理信号时输出控制信号至所述开关单元以控制所述开关单元处于截止状态，当所述开关单元处于截止状态时，所述输入端与所述输出端电性断开，所述电源信号停止传输至所述输出端。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，若所述输出端的电压小于所述输出阈值，所述主控单元输出维持信号至所述开关控制单元。

3.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述过压保护电路还包括输入检测单元，

所述输入检测单元电性连接于输入端，用于在检测到输入端的电压大于输入阈值时，输出保护信号至所述开关控制单元；

所述开关控制单元还电性连接于所述输入检测单元，用于接收所述保护信号，并根据所述保护信号输出所述控制信号至所述开关单元并控制所述开关单元处于截止状态。

4.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述主控单元包括输出检测单元和处理单元，其中，

所述输出检测单元电性连接于所述输出端，用于接收所述输出端的电压，并对所述输出端电压执行分压处理后输出采集电压至处理单元；

所述处理单元电性连接于所述输出检测单元，用于接收所述采集电压，根据所述采集电压与所述输出端的电压的分压关系获得所述输出端的电压值，并在所述输出端的电压大于输出阈值时获得并输出处理信号至所述开关控制单元，在所述输出端的电压小于输出阈值时获得并输出维持信号至所述开关控制单元。

5.根据权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关单元包括第三稳压二极管、第二电阻、第三电阻以及第一晶体管，其中，

所述第三稳压二极管的阳极电性连接于所述第一晶体管的栅极，所述第三稳压二极管的阴极电性连接于所述第一晶体管的源极，所述第一晶体管的漏极电性连接于所述输出检测单元中；

所述第二电阻电性连接于所述第一晶体管的源极与所述第一晶体管的栅极之间；

所述第三电阻电性连接于所述第一晶体管的栅极与所述开关控制单元之间。

6.根据权利要求5所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关控制单元包括信号输入端、第六电阻、第七电阻以及第三晶体管，其中，

所述第六电阻电性连接于所述信号输入端与下拉节点之间，所述下拉节点用于接收并输出所述处理信号；

所述第七电阻电性连接于所述下拉节点与接地端之间；

所述第三晶体管的栅极电性连接于所述下拉节点，所述第三晶体管的漏极电性连接于所述开关单元中所述第三电阻，所述第三晶体管的源极电性连接于所述接地端。

7.根据权利要求6所述的过压保护电路，其特征在于，所述输入检测单元包括第二稳压二极管、第一电阻、第八电阻以及第二晶体管，其中，

所述第一电阻电性连接于所述第二稳压二极管的阳极与所述接地端之间，所述第二稳压二极管的阴极电性连接于输入端中的输入节点，所述输入节点电性连接于所述输入端以接收所述电源信号；

所述第八电阻电性连接于所述第二稳压二极管的阳极与所述第二晶体管的栅极之间，第二晶体管的漏极电性连接于所述下拉节点，所述第二晶体管的源极电性连接于所述接地端。

8.根据权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，所述输出检测单元包括第四电阻以及第五电阻，其中，

所述第四电阻电性连接于输出节点与分压节点之间，所述输出节点电性连接于所述输出端以输出所述电源信号至负载电路，所述分压节点电性连接于所述处理单元以输出所述采集电压至所述处理单元；

所述第五电阻电性连接于所述分压节点与接地端之间。

9.根据权利要求8所述的过压保护电路，其特征在于，所述处理单元电性连接于所述分压节点，用于接收所述分压节点处的电压值作为所述采集电压。

10.一种仪表终端，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的过压保护电路。

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