CN212210489U - 一种新型尖峰电压抑制电路 - Google Patents

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王威
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Abstract

本实用新型公开了一种新型尖峰电压抑制电路，包括分压电路、场效应管通断控制电路和电阻R5，场效应管通断控制电路包括场效应管Q2、电阻R4、稳压管D2和电容C1，电阻R4通过稳压管D2连接输入电压的负极，电容C1与稳压管D2并联，场效应管Q2的栅极和源极与电容C1和稳压管D2并联；还包括基准稳压源、隔离光耦以及串联的电阻R3和稳压管D1，隔离光耦的原边和基准稳压源与稳压管D1并联，基准稳压源的参考输入端连接分压电路的输出端；隔离光耦的副边与稳压管D2并联；电阻R5与所述场效应管Q2的源极和漏极并联。有效抑制输入电压尖峰，避免电压尖峰时后级电子设备损坏或者触发过压保护。

Description

一种新型尖峰电压抑制电路
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，具体的说，是一种新型尖峰电压抑制电路。
背景技术
在应用中，电子设备的输入电压绝对不能超过其最大允许输入电压，否则很容易使该设备损坏或者触发其过压保护。但电子设备的输入电压常常由于某些原因，如输入源环路响应不及时、开关闭合瞬间接触不良等原因，造成很大的输入电压尖峰，该电压尖峰很可能造成后级电子设备损坏，或触发其输入过压保护，重启或者停止工作，进而造成后级用电系统不能正常工作。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新型尖峰电压抑制电路，用于解决现有技术中电子设备的输入电压常常会造成很大的输入电压尖峰，造成后级电子设备损坏或不能正常工作的问题。
本实用新型通过下述技术方案解决上述问题：
一种新型尖峰电压抑制电路，包括输入电压检测电路、场效应管通断控制电路和尖峰电压吸收电路，其中：
所述输入电压检测电路包括串联在在输入电压的正极和负极之间的分压电路；
所述场效应管通断控制电路包括导通控制电路和场效应管电路，所述场效应管电路包括场效应管Q2和驱动电路，所述驱动电路包括电阻R4、稳压管D2和电容C1，所述电阻R4的一端连接所述输入电压的正极，另一端通过所述稳压管D2连接所述输入电压的负极，所述电容C1与稳压管D2并联，所述场效应管Q2的栅极和源极与所述电容C1和稳压管D2并联；所述导通控制电路，用于根据所述分压电路的输出电压控制场效应管Q2的导通与关断，包括基准稳压源、隔离光耦、电阻R3和稳压管D1，所述电阻R3、隔离光耦的原边和基准稳压源依次串联在所述输入电压的正极和负极之间，隔离光耦的原边和基准稳压源串联后的与所述稳压管D1并联，所述基准稳压源的参考输入端连接所述分压电路的输出端，阴极连接隔离光耦的原边，阳极接地；所述隔离光耦的副边与所述稳压管D2并联；
所述尖峰电压吸收电路与所述场效应管Q2的源极和漏极并联。
输入电压在正常工作电压范围内时，电路正常工作，基准稳压源的阴极为高电位，隔离光耦不导通，场效应管Q2的栅极为高电压，场效应管Q2导通。电路通过场效应管Q2向后级设备供电，此时输出电压等于输入电压减去场效应管Q2的导通压降。稳压管D1通过钳位隔离光耦输入管脚电压以保护隔离光耦的原边的输入端；稳压管D2通过钳位场效应管Q2栅极电压以保护场效应管Q2以及隔离光耦的副边的输出端。
通过分压电路可以设置尖峰电压的门槛值，当尖峰电压峰值超过该门槛值时，基准稳压源的参考输入端超过额定值，则其阴极被拉低，隔离光耦导通，将场效应管Q2的驱动电压拉低，场效应管Q2关断，此时无输出电压给后级设备，保护后级设备。尖峰电压被与场效应管Q2并联的尖峰电压吸收电路吸收。
所述基准稳压源采用TL431。
所述分压电路采用串联的电阻R1和电阻R2实现，电阻R1与电阻R2之间的节点为输出端，尖峰电压门槛值由公式设定：
Vset＝(2.5V/R2)*(R1+R2)
所述尖峰电压吸收电路为电阻R5时，场效应管Q2关断期间，R5吸收尖峰电压，根据环路电压守恒定律(KVL)，有：
Vin＝Vout+VR5
式中，VR5为电阻R5两端电压，且
VR5＝Iout*R5
式中，Iout为输出电流。通过设置R5的值，保证输出电压在后级设备正常工作输入电压范围内，使得当输入端电源出现尖峰电压时，后级设备的输入电压即尖峰电压减去功率电阻的压降仍能保持在后级设备正常输入范围内，即不能超过后级设备的最高输入电压，也不能低于其最低输入电压，使得后级设备能够正常工作。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本实用新型在输入电压出现尖峰电压时，通过控制场效应管的关断以及吸收尖峰电压，有效抑制输入电压尖峰，避免电压尖峰时后级电子设备损坏或者触发过压保护；在正常工作时，控制场效应管导通，后级设备正常工作。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例：
结合图1所示，一种新型尖峰电压抑制电路，包括输入电压检测电路、场效应管通断控制电路和尖峰电压吸收电路，其中：
所述输入电压检测电路包括串联在在输入电压的正极Vin+和负极Vin-之间的分压电路；
所述场效应管通断控制电路包括导通控制电路和场效应管电路，所述场效应管电路包括场效应管Q2和驱动电路，所述驱动电路包括电阻R4、稳压管D2和电容C1，所述电阻R4的一端连接所述输入电压的正极Vin+，另一端通过所述稳压管D2连接所述输入电压的负极Vin-，所述电容C1与稳压管D2并联，所述场效应管Q2的栅极和源极与所述电容C1和稳压管D2并联；所述导通控制电路的输入控制端与所述分压电路的输出端连接，
所述导通控制电路包括基准稳压源U2、隔离光耦的原边U1A、隔离光耦的副边U1B、电阻R3和稳压管D1，所述电阻R3、隔离光耦的原边U1A和基准稳压源U2依次串联在所述输入电压的正极和负极之间，隔离光耦的原边U1A串联基准稳压源U2后与所述稳压管D1并联，所述基准稳压源U2的参考输入端连接所述分压电路的输出端，阴极连接隔离光耦的原边U1A，阳极接地；所述隔离光耦的副边U1B与所述稳压管D2并联；
所述尖峰电压吸收电路与所述场效应管Q2的源极和漏极并联。
输入电压在正常工作电压范围内时，电路正常工作，基准稳压源U2的阴极为高电位，隔离光耦不导通，场效应管Q2的栅极为高电压，场效应管Q2导通。电路通过场效应管Q2向后级设备供电，此时输出电压(即输出电压的正极Vout+和负极Vout-之间的电压)等于输入电压减去场效应管Q2的导通压降。稳压管D1通过钳位隔离光耦的原边U1A输入管脚电压以保护隔离光耦的原边U1A的输入端；稳压管D2通过钳位场效应管Q2栅极电压以保护场效应管Q2以及隔离光耦的副边U1B的输出端。
通过分压电路可以设置尖峰电压的门槛值，当尖峰电压峰值超过该门槛值时，基准稳压源的参考输入端超过额定值，则其阴极被拉低，隔离光耦导通，将场效应管Q2的驱动电压拉低，场效应管Q2关断，尖峰电压被与场效应管Q2并联的尖峰电压吸收电路吸收。
所述基准稳压源采用TL431。
所述分压电路采用串联的电阻R1和电阻R2实现，电阻R1与电阻R2之间的节点为输出端，尖峰电压门槛值由公式设定：
Vset＝(2.5V/R2)*(R1+R2)
所述尖峰电压吸收电路为电阻R5时，场效应管Q2关断期间，R5吸收尖峰电压，根据环路电压守恒定律(KVL)，有：
Vin＝Vout+VR5
式中，VR5为电阻R5两端电压，且
VR5＝Iout*R5
式中，Iout为输出电流。通过设置R5的值，保证输出电压在后级设备正常工作输入电压范围内，使得当输入端电源出现尖峰电压时，后级设备的输入电压即尖峰电压减去功率电阻的压降仍能保持在后级设备正常输入范围内，即不能超过后级设备的最高输入电压，也不能低于其最低输入电压，使得后级设备能够正常工作。
尽管这里参照本实用新型的解释性实施例对本实用新型进行了描述，上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (4)

1.一种新型尖峰电压抑制电路，其特征在于，包括输入电压检测电路、场效应管通断控制电路和尖峰电压吸收电路，其中：
所述输入电压检测电路包括串联在输入电压的正极和负极之间的分压电路；
所述场效应管通断控制电路包括导通控制电路和场效应管电路，所述场效应管电路包括场效应管Q2和驱动电路，所述驱动电路包括电阻R4、稳压管D2和电容C1，所述电阻R4的一端连接所述输入电压的正极，另一端通过所述稳压管D2连接所述输入电压的负极，所述电容C1与稳压管D2并联，所述场效应管Q2的栅极和源极与所述电容C1和稳压管D2并联；所述导通控制电路包括基准稳压源、隔离光耦、电阻R3和稳压管D1，所述电阻R3、隔离光耦的原边和基准稳压源依次串联在所述输入电压的正极和负极之间，隔离光耦的原边和基准稳压源串联后的与所述稳压管D1并联，所述基准稳压源的参考输入端连接所述分压电路的输出端，阴极连接隔离光耦的原边，阳极接地；所述隔离光耦的副边与所述稳压管D2并联；
所述尖峰电压吸收电路与所述场效应管Q2的源极和漏极并联。
2.根据权利要求1所述的一种新型尖峰电压抑制电路，其特征在于，所述基准稳压源采用TL431。
3.根据权利要求1所述的一种新型尖峰电压抑制电路，其特征在于，所述尖峰电压吸收电路为电阻R5。
4.根据权利要求1所述的一种新型尖峰电压抑制电路，其特征在于，所述分压电路采用串联的电阻R1和电阻R2实现，电阻R1与电阻R2之间的节点为输出端。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114362118A (zh) * 2021-11-05 2022-04-15 天津航空机电有限公司 一种28v过压浪涌抑制电路

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