CN212305135U - 电源防护电路、电源和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电源防护电路、电源和电子设备。该电源防护电路包括：防护支路和分压支路，防护支路连接于第一电源线路和第二电源线路之间；所述防护支路包括至少两个过压保护器件，至少两个所述过压保护器件串联连接于所述第一电源线路和所述第二电源线路之间；其中，至少两个所述过压保护器件包括限压型保护器件和开关型保护器件；分压支路与所述防护支路并联连接；所述分压支路包括至少两个阻性器件，所述至少两个阻性器件分别并联连接在所述至少两个过压保护器件两端，以平衡所述至少两个过压保护器件之间的分压比例。与现有技术相比，本实用新型实施例能够同时满足耐工频能力和雷击残压的要求，实用性更强。

Description

电源防护电路、电源和电子设备

技术领域

本实用新型实施例涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种电源防护电路、电源和电子设备。

背景技术

电源广泛应用于电子设备中，为电子设备提供电能。然而，当出现突然停电、突然来电、发电机供电、人为不规范操作等事件时，往往会造成操作过电压、工频过电压等电源干扰。这些电源干扰会造成电源中的过压保护器件失效、起火等严重后果。

在现有技术中，电源电路多采用限压型保护器件作为过压防护器件，如果限压型保护器件的耐压选择高了，则其雷击残压随之升高，后级芯片耐压成本就会上升；如果限压型保护器件的耐压选择低了，虽然雷击残压会降低，但其耐工频能力不能满足要求。因此，限压型保护器件的耐工频能力选择和雷击残压选择是一组矛盾，存在不能同时满足耐工频能力和雷击残压的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电源防护电路、电源和电子设备，以使电源防护电路同时满足耐工频能力和雷击残压的要求。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电源防护电路，该电源防护电路包括：

防护支路，连接于第一电源线路和第二电源线路之间；所述防护支路包括至少两个过压保护器件，至少两个所述过压保护器件串联连接于所述第一电源线路和所述第二电源线路之间；其中，至少两个所述过压保护器件包括限压型保护器件和开关型保护器件；

分压支路，与所述防护支路并联连接；所述分压支路包括至少两个阻性器件，所述至少两个阻性器件分别并联连接在所述至少两个过压保护器件两端，以平衡所述至少两个过压保护器件之间的分压比例。

可选地，所述限压型保护器件包括压敏电阻器件或者瞬态抑制二极管；所述开关型保护器件包括气体放电管和固体放电管中的至少一种。

可选地，所述防护支路包括第一过压保护器件和第二过压保护器件；所述分压支路包括第一阻性器件和第二阻性器件；

其中，所述第一阻性器件并联于所述第一过压保护器件两端，所述第二阻性器件并联于所述第二过压保护器件两端。

可选地，所述第一过压保护器件为限压型保护器件，所述第二过压保护器件为开关型保护器件；

所述第一阻性器件的阻值大于所述第二阻性器件的阻值。

可选地，所述分压支路还包括容性器件，所述容性器件与所述阻性器件串联或并联连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电源，该电源包括：整流电路、DC-DC电路和如本实用新型任意实施例所述的电源防护电路。

可选地，所述电源防护电路连接于火线和零线之间；或者，

所述电源防护电路连接于火线和地线之间；或者，

所述电源防护电路连接于零线和地线之间。

可选地，所述电源防护电路连接于所述整流电路输出的正极和负极之间。

可选地，所述电源防护电路连接于所述整流电路输出的负极和所述DC-DC电路输出的负极之间。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：如本实用新型任意实施例所述的电源防护电路。

本实用新型实施例设置防护支路包括串联连接的至少两个过压保护器件，可以使得每个过压保护器件均作为电源电压的承压器件，因此，每个过压保护器件两端的电压均低于电源电压。至少两个过压保护器件包括限压型保护器件和开关型保护器件，开关型保护器件的雷击残压低于限压型保护器件的雷击残压，因此，相比于仅设置限压型保护器件，在导通状态下，防护支路整体的雷击残压降低；分压支路包括至少两个阻性器件来平衡至少两个过压保护器件之间的分压比例，使得限压型保护器件和开关型保护器件两端均设置有阻性器件进行电压分配；与仅在限压型保护器件上并联阻性器件(或者仅在开关型保护器件上并联阻性器件)相比，本实用新型实施例能够确保限压型保护器件和开关型保护器件的分压效果更好，的电压分配更加合理，实用性更强。与现有技术相比，本实用新型实施例确保了限压型保护器件和开关型保护器件分压比例合理的条件下，避免了限压型保护器件单独承受电源电压，可以采用耐压等级较低的限压型保护器件，因此防护支路可以同时满足耐工频能力和雷击残压的要求，有利于提升电源防护电路对后级电路的防护性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电源防护电路的电路图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种电源防护电路的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的又一种电源防护电路的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电源的电路图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种电源的电路图；

图6为本实用新型实施例提供的又一种电源的电路图；

图7为本实用新型实施例提供的又一种电源的电路图；

图8为本实用新型实施例提供的又一种电源的电路图；

图9为本实用新型实施例提供的又一种电源的电路图；

图10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电源防护电路，该电源防护电路用于对电源进行过压保护，以使电源免受雷击浪涌的损害。图1为本实用新型实施例提供的一种电源防护电路的电路图。参见图1，该电源防护电路包括防护支路31和分压支路32。防护支路31连接于第一电源线路41和第二电源线路42之间；防护支路31包括至少两个过压保护器件(图1示例性地示出了两个过压保护器件，分别为第一过压保护器件311和第二过压保护器件312)，至少两个过压保护器件串联连接于第一电源线路41和第二电源线路42之间；其中至少两个过压保护器件包括限压型保护器件和开关型保护器件。分压支路32与防护支路31并联连接；分压支路32包括至少两个阻性器件(图1示例性地示出了两个阻性器件，分别为第一阻性器件R1和第二阻性器件R2)，至少两个阻性器件分别并联连接在至少两个过压保护器件两端，以平衡至少两个过压保护器件之间的分压比例。图1中示例性地，第一阻性器件R1并联于第一过压保护器件311两端，第二阻性器件R2并联于第二过压保护器件312两端。

其中，第一电源线路41和第二电源线路42是指为电源供电的两条线路。示例性地，第一电源线路41和第二电源线路42分别为火线和零线、第一电源线路41和第二电源线路42分别为整流电路输出的正极线路和负极线路、第一电源线路41和第二电源线路42分别为DC-DC电路输出的正极线路和负极线路、或者第一电源线路41和第二电源线路42分别为整流电路输出的负极线路和DC-DC电路输出的负极线路。

限压型保护器件又称为钳位型保护器件，呈现钳位特性，是一种无过电压时呈高阻抗特性，随着浪涌电压的增加，其阻抗减小的器件。当过电压出现在限压型保护器件的两极间时，限压型保护器件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。限压型保护器件例如可以是压敏电阻器件或者瞬态抑制二极管。开关型保护器件呈现开关特性，是一种无雷电瞬时过电压时呈高阻抗特性，一旦响应雷电瞬过电压，其阻抗突变为低阻抗特性，允许雷电流通过的保护器件。开关型保护器件的雷击残压低于限压型保护器件的雷击残压。

限压型保护器件和开关型保护器件串联连接，使得电源电压在限压型保护器件和开关型保护器件上进行分压，限压型保护器件两端的电压低于电源电压，有利于选择耐工频能力较低和雷击残压较低的限压型保护器件。以及，由于开关型保护器件相比于限压型保护器件的雷击残压较低，有利于在确保耐工频能力的基础上，降低电源防护电路的雷击残压。

阻性器件是指呈电阻性质的器件，例如电阻或晶体管等。若不设置分压支路32，在正常工作状态时，过压保护器件两端的电压分配主要由过压保护器件的等效电阻决定。然而，限压型保护器件和开关型保护器件中的保护器件的等效电阻不同，根据电阻串联的原理可知，大部分电压会分配在等效电阻较大的保护器件上，造成等效电阻较大的过压保护器件的分配电压过高，即过压保护器件分压不均。调整与过压保护器件并联的阻性器件的电阻值，可以改变该过压保护器件两端的分压。因此，本实用新型实施例设置分压支路32，可以对限压型保护器件和开关型保护器件两端的电压进行重新分配。

综上所述，本实用新型实施例设置防护支路31包括串联连接的至少两个过压保护器件，可以使得每个过压保护器件均作为电源电压的承压器件，因此，每个过压保护器件两端的电压均低于电源电压；至少两个过压保护器件包括限压型保护器件和开关型保护器件，开关型保护器件的雷击残压低于限压型保护器件的雷击残压，因此，相比于仅设置限压型保护器件，在导通状态下，防护支路31整体的雷击残压降低；分压支路32包括至少两个阻性器件来平衡至少两个过压保护器件之间的分压比例，使得限压型保护器件和开关型保护器件两端均设置有阻性器件进行电压分配；与仅在限压型保护器件上并联阻性器件(或者仅在开关型保护器件上并联阻性器件)相比，本实用新型实施例能够确保限压型保护器件和开关型保护器件的分压效果更好，电压分配更加合理，实用性更强。与现有技术相比，本实用新型实施例确保了限压型保护器件和开关型保护器件分压比例合理的条件下，避免了限压型保护器件单独承受电源电压，可以采用耐压等级较低的限压型保护器件，因此防护支路31可以同时满足耐工频能力和雷击残压的要求，有利于提升电源防护电路对后级电路的防护性能。

在上述实施例中，可选地，开关型保护器件例如可以是气体放电管或固体放电管。其中，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管击穿，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雷击残压水平，该雷击残压一般很低。固体放电管又称为半导体放电管，固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，固体放电管的雷击残压一般很低。

图2为本实用新型实施例提供的另一种电源防护电路的电路图。参见图2，在上述各实施例的基础上，可选地，第一过压保护器件为压敏电阻MOV，第二过压保护器件为气体放电管GDT；第一阻性器件R1的阻值大于第二阻性器件R2的阻值。其中，压敏电阻MOV的等效电阻小于气体放电管GDT的等效电阻，若不考虑分压支路32的作用，气体放电管GDT两端的分压较大，电源电压主要施加在气体放电管GDT的两端。本实用新型实施例设置第一阻性器件R1并联在压敏电阻MOV两端，第二阻性器件R2并联在气体放电管GDT两端，且第一阻性器件R1的阻值大于第二阻性器件R2的阻值，有利于减小气体放电管GDT的分压，使得气体放电管GDT和压敏电阻MOV能够获得合适的分压比例，都能够稳定地承受一定的工频耐压。

图3为本实用新型实施例提供的又一种电源防护电路的电路图。参见图3，在上述各实施例的基础上，可选地，第一过压保护器件为压敏电阻MOV，第二过压保护器件为固体放电管TSS；第一阻性器件R1的阻值大于第二阻性器件R2的阻值。其中，压敏电阻MOV的等效电阻小于固体放电管TSS的等效电阻，若不考虑分压支路32的作用，固体放电管TSS两端的分压较大，电源电压主要施加在固体放电管TSS的两端。本实用新型实施例设置第一阻性器件R1并联在压敏电阻MOV两端，第二阻性器件R2并联在固体放电管TSS两端，且第一阻性器件R1的阻值大于第二阻性器件R2的阻值，有利于减小固体放电管TSS的分压，使得固体放电管TSS和压敏电阻MOV能够获得合适的分压比例，都能够稳定地承受一定的工频耐压。

需要说明的是，在上述各实施例中示例性地示出了分压支路包括阻性器件，并非对本实用新型的限定，在其他实施例中，还可以设置分压支路包括容性器件，该容性器件例如可以是电容。容性器件可以与阻性器件串联连接或者并联连接，这样阻性器件和容性器件一起调节过压保护器件两端的分压。

本实用新型实施例还提供了一种电源。图4为本实用新型实施例提供的一种电源的电路图。参见图4，该电源包括：整流电路10、DC-DC电路20和如本实用新型任意实施例所提供的电源防护电路30。由于该电源包括本实用新型任意实施例所提供的电源防护电路30，其技术原理和产生的效果类似，不再赘述。

继续参见图4，其中，整流电路10是指把交流电能转换为直流电能的电路，整流电路10例如可以是全波整流电路或半波整流电路。示例性地，整流电路10包括第一交流输入端11、第二交流输入端13、第一整流输出端12和第二整流输出端14；第一交流输入端11与火线L电连接，第二交流输入端13与零线N电连接，第一整流输出端12为整流电路10输出的正极，第二整流输出端14为整流电路10输出的负极。

可选地，如图4所示，整流电路10为全波整流电路，整流电路10包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，第一二极管D1的阳极和第一交流输入端11电连接，第一二极管D1的阴极和第一整流输出端12电连接，第二二极管D2的阳极与第二交流输入端13电连接，第二二极管D2的阴极与第一整流输出端12电连接，第三二极管D3的阳极与第二整流输出端14电连接，第三二极管D3的阴极与第二交流输入端13电连接，第四二极管D4的阳极与第二整流输出端14电连接，第四二极管D4的阴极与第一交流输入端11电连接。

继续参见图4，其中，DC-DC电路20是指把高压(或低压)直流电变换为低压(或高压)直流电的电路，DC-DC电路20例如可以是升压电路、降压电路或升降压电路。示例性地，DC-DC电路20包括第一输入端21、第二输入端22、第一输出端23和第二输出端24；第一输入端21与整流电路10的第一整流输出端12电连接，第二输入端22与整流电路10的第二整流输出端14电连接，第一输出端23为DC-DC电路20输出的正极，第二输出端24为DC-DC电路20输出的负极。

继续参见图4，可选地，DC-DC电路20的第二输出端24接地。

继续参见图4，在本实用新型的一种实施方式中，可选地，电源防护电路30连接于火线L和零线N之间。这样，当出现雷击浪涌电压时，雷击浪涌电压通过火线L、电源防护电路30和零线N泄放，实现对后级电路的防护。

需要说明的是，图4中示例性地示出了电源防护电路连接于火线L和零线N之间，并非对本实用新型的限定。电源防护电路30还可以连接于电源的其他位置，例如，电源防护电路还可以连接于火线L和地线之间；又如，电源防护电路还可以连接于零线和地线之间。下面就另外几种电源防护电路30的连接位置进行说明，但不作为对本实用新型的限定。

图5为本实用新型实施例提供的另一种电源的电路图。参见图5，在本实用新型的一种实施方式中，可选地，电源防护电路30连接于整流电路10输出的正极和负极之间。这样，当出现雷击浪涌电压时，雷击浪涌电压通过火线L、整流电路10、电源防护电路30和地泄放，实现对后级电路的防护。

图6为本实用新型实施例提供的又一种电源的电路图。参见图6，在本实用新型的一种实施方式中，可选地，电源防护电路30连接于整流电路10输出的负极和DC-DC电路20输出的负极之间。这样，当出现雷击浪涌电压时，雷击浪涌电压通过火线L、整流电路10、DC-DC电路20、电源防护电路30和地泄放，实现对后级电路的防护。

结合图4-图6，在上述各实施例的基础上，可选地，电源还包括输入电容C1和输入电感L1，输入电容C1连接于火线L和零线N之间，输入电感L1连接于火线L和整流电路10之间。输入电容C1和输入电感L1用于对输入的电压进行滤波，从而滤除输入电压中的干扰，以维持电源输出电压的稳定。

结合图4-图6，在上述各实施例的基础上，可选地，电源还包括第二电容C2，第二电容C2连接于整流电路10的第一整流输出端12和第二整流输出端14之间。第二电容C2用于对整流电路10输出的电压进行滤波。

结合图4-图6，在上述各实施例的基础上，可选地，电源还包括输出电容C3，输出电容C3连接于DC-DC电路20的第一输出端23和第二输出端24之间。输出电容C3用于去除输出电压中的纹波，提升输出电压的品质。

结合图4-图6，在上述各实施例的基础上，可选地，电源还包括输出电阻R3，输出电阻R3连接于DC-DC电路20的第一输出端23和第二输出端24之间。输出电阻R3用于实现电源的阻抗匹配。

结合图4-图6，在上述各实施例的基础上，可选地，电源还包括第一保险丝F1和第二保险丝F2，第一保险丝F1串联于火线L上，第二保险丝F2串联于零线N上。第一保险丝F1和第二保险丝F2用于在电源中流过的电流过大时，切断电源，从而保护后级电路中的器件不被烧毁。

需要说明的是，图4-图6示例性地示出了，第一过压保护器件为压敏电阻，第二过压保护器件为气体放电管，并非对本实用新型的限定，在其他实施例中，还可以设置第一过压保护器件为压敏电阻，第二过压保护器件为固体放电管，如图7～图9所示。

本实用新型实施例还提供了一种电子设备。图10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10，该电子设备包括如本实用新型任意实施例所提供的电源防护电路。由于电子设备包括如本实用新型任意实施例所提供的电源防护电路，其技术原理和产生的效果类似，不再赘述。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。

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)

1.一种电源防护电路，其特征在于，包括：

防护支路，连接于第一电源线路和第二电源线路之间；所述防护支路包括至少两个过压保护器件，至少两个所述过压保护器件串联连接于所述第一电源线路和所述第二电源线路之间；其中，至少两个所述过压保护器件包括限压型保护器件和开关型保护器件；

分压支路，与所述防护支路并联连接；所述分压支路包括至少两个阻性器件，所述至少两个阻性器件分别并联连接在所述至少两个过压保护器件两端，以平衡所述至少两个过压保护器件之间的分压比例。

2.根据权利要求1所述的电源防护电路，其特征在于，所述限压型保护器件包括压敏电阻器件或者瞬态抑制二极管；所述开关型保护器件包括气体放电管和固体放电管中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的电源防护电路，其特征在于，所述防护支路包括第一过压保护器件和第二过压保护器件；所述分压支路包括第一阻性器件和第二阻性器件；

其中，所述第一阻性器件并联于所述第一过压保护器件两端，所述第二阻性器件并联于所述第二过压保护器件两端。

4.根据权利要求3所述的电源防护电路，其特征在于，所述第一过压保护器件为限压型保护器件，所述第二过压保护器件为开关型保护器件；

所述第一阻性器件的阻值大于所述第二阻性器件的阻值。

5.根据权利要求1所述的电源防护电路，其特征在于，所述分压支路还包括容性器件，所述容性器件与所述阻性器件串联或并联连接。

6.一种电源，其特征在于，包括：整流电路、DC-DC电路和如权利要求1-5任一项所述的电源防护电路。

7.根据权利要求6所述的电源，其特征在于，所述电源防护电路连接于火线和零线之间；或者，

所述电源防护电路连接于火线和地线之间；或者，

所述电源防护电路连接于零线和地线之间。

8.根据权利要求6所述的电源，其特征在于，所述电源防护电路连接于所述整流电路输出的正极和负极之间。

9.根据权利要求6所述的电源，其特征在于，所述电源防护电路连接于所述整流电路输出的负极和所述DC-DC电路输出的负极之间。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项所述的电源防护电路。

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