CN212518393U - 分立式高压钳位限流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种分立式高压钳位限流保护电路，包括NMOS管，TVS管，三极管，稳压管，可编程精密电压基准源和电阻，当输入电压高于阈值电压时，输出端电压通过TVS管被钳位，进而实现高压钳位的作用，当输入电流超过阈值电流时，电流流过NMOS管和电阻R1，把可编程电压基准源导通，进而三极管导通，拉低NMOS管的栅源电压，NMOS管关断，进而实现输出限流保护的作用，通过调节TVS管的参数，可以改变电路的钳位电压阈值，通过调节电阻R1的值，可以改变电路限流保护的阈值，具有参数调整方便、易于优化性能、成本低的的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于电能表电源前端高压钳位限流保护电路，尤其适用于三相反激式开关电源前端的分立式高压钳位限流保护电路。
背景技术
针对电能表这类产品，由于使用现场的环境往往是复杂的和不可预知的，考虑到设计的可靠性，在突发过压过流的场合下，仍需保证电能表的正常不损坏，这就需要对于电源部分加入高压钳位限流保护电路。
现有的高压钳位限流保护电路，主要是集成芯片的方案，但由于市场上此类高压钳位保护芯片种类较少，只有个别厂家提供这类保护芯片，可选自性较少，因此价格上也比较昂贵。
发明内容
针对背景技术中集成芯片方案存在的价格上的不足，本实用新型提供了一种分立式方案，该方案不仅可以实现高压钳位以及输出电流限制功能，而且电路结构简单，成本低。
为了实现上述目的，本实用新型提出了一种分立式高压钳位限流保护电路，包括电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，TVS管（Transient Voltage Suppressor，瞬态二极管，简称TVS）D2，TVS管D3，TVS管D4，稳压管D1，三极管Q2，NMOS管Q1，可编程精密电压基准源U1；所述NMOS管Q1的漏极与输入电压VIN相连接，电阻R3的一端与NMOS（Negativechannel-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属氧化物半导体）管Q1的漏极相连接，电阻R3的另一端与电阻R5和R6相连接，所述电阻R3，电阻R5，电阻R6为串联关系；电阻R6的另一端与TVS管D2的阴极相连接，TVS管D2的阳极与TVS管D3，TVS管D4相连接，TVS管D4的阳极接GND，其中TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4为串联关系；电阻R4一端与TVS管D2的阴极相连，另一端接NMOS管Q1的栅极；可编程精密电压基准源U1的阴极经过电阻R2接在NMOS管Q1的栅极，可编程精密电压基准源U1的阳极接输出VOUT ，可编程精密电压基准源U1的参考极接NMOS管Q1的源极；电阻R1的一端接可编程精密电压基准源U1的参考极，电阻R1另一端接输出电压VOUT；三极管Q2的发射极与NMOS管Q1的栅极相连接，三极管Q2的基极与可编程精密电压基准源U1的阴极相连接，三极管Q2的集电极接输出电压VOUT；稳压管D1的阴极与NMOS管Q1的栅极相连接，稳压管D1的阳极连接输出电压VOUT。
优选的，所述TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4选用SMBJ系列，具体的型号取值取决于后端需要保护的电压阈值。
优选的，所述的电阻R1为采样电阻，具体的阻值取决于后端需要保护的电流阈值。
优选的，所述的可编程精密电压基准源U1为AZ431AN-ATRE1芯片，所述的NMOS管Q1为FQP4N90C，三极管Q2为LH8550QLT1G，稳压管D1是LMSZ5242BT1G。
优选的，所述的输入电压VIN为开关电源整流后的电压，所述的输出电压VOUT为开关电源高频变压器初级输入端电压。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：1）采用电阻，MOS管，TVS管，三极管，稳压管，可编程电压基准源等分立器件，代替集成芯片，降低了成本。2）使用电阻，MOS管，TVS管，三极管，稳压管，可编程电压基准源等分立器件组成的高压钳位电路，电路参数调整方便，易于优化电路性能。3）使用分立器件组成的高压钳位电路，电源输入端的限流电阻可选择阻值较小的，降低了成本。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本实用新型分立式高压钳位限流保护电路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图1和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
如图1所示，本实用新型分立式高压钳位限流保护电路，包括电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4，稳压管D1，三极管Q2，NMOS管Q1，可编程精密电压基准源U1；所述NMOS管Q1的漏极与输入电压VIN相连接，电阻R3的一端与NMOS管Q1的漏极相连接，电阻R3的另一端与电阻R5和R6相连接，所述电阻R3，电阻R5，电阻R6为串联关系；电阻R6的另一端与TVS管D2的阴极相连接，TVS管D2的阳极与TVS管D3，TVS管D4相连接，TVS管D4的阳极接GND，其中TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4为串联关系；电阻R4一端与TVS管D2的阴极相连，另一端接NMOS管Q1的栅极；可编程精密电压基准源U1的阴极经过电阻R2接在NMOS管Q1的栅极，可编程精密电压基准源U1的阳极接输出VOUT ，可编程精密电压基准源U1的参考极接NMOS管Q1的源极；电阻R1的一端接可编程精密电压基准源U1的参考极，电阻R1另一端接输出电压VOUT；三极管Q2的发射极与NMOS管Q1的栅极相连接，三极管Q2的基极与可编程精密电压基准源U1的阴极相连接，三极管Q2的集电极接输出电压VOUT；稳压管D1的阴极与NMOS管Q1的栅极相连接，稳压管D1的阳极连接输出电压VOUT。
如图1所示，所述的TVS管D2、TVS管D3、TVS管D4选用SMBJ系列型号，具体的值取决于后端需要保护的电压阈值；所述的电阻R1为采样电阻，电阻R1的阻值取决于后级需要保护的电流阈值；所述的可编程精密电压基准源U1为AZ431AN-ATRE1芯片；所述的NMOS管Q1为FQP4N90C；三极管Q2为LH8550QLT1G；稳压管D1为LMSZ5242BT1G；所述的输入电压VIN为开关电源整流后的电压，所述的输出电压VOUT为反激式开关电源高频变压器初级输入端电压。
分立式高压钳位限流保护电路的工作原理：当输入电压VIN小于阈值电压且输入电流IIN也小于阈值电流时，TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4处于截止状态，可编程精密电压基准源U1的参考极电压小于参考电压，可编程精密电压基准源U1呈高阻态，三极管Q2截止，此时电流流过电阻R3、电阻R5、电阻R6、电阻R4，稳压管D1回路。稳压管两端电压为NMOS管Q1的栅源提供导通电压，MOS管导通，输入电压VIN经过一个NMOS管Q1的压降得到输出电压VOUT。
当输入电压VIN大于阈值电压且输入电流小于阈值电流时，TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4处于反向击穿状态，MOS管Q1的栅极电压被钳位在一个电压，因而输出电压VOUT也会被TVS管钳位，从而起到了高压钳位保护作用。
当输入电压VIN小于阈值电压且输入电流大于阈值电流时，TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4处于截止状态，起始电流流过电阻R3、电阻R5、电阻R6、电阻R4，，稳压管D1回路，稳压管两端电压为NMOS管Q1栅源极提供导通电压，NMOS管Q1导通，此时大部分电流流过NMOS管Q1以及采样电阻R1，电阻R1两端的电压大于可编程精密电压基准源U1的参考极电压，可编程精密电压基准源U1导通，三极管Q2基极有足够大的电流流过，从而使得三极管导通，于是NMOS管Q1的栅源极电压被拉低，使得NMOS管Q1关断，从而起到了过流保护的作用。
当输入电压VIN大于阈值电压且输入电流也大于阈值电流时，TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4处于反向击穿状态，NMOS管Q1栅极电压被TVS管钳位，进而钳位输出电压。由于输入电流也大于阈值电流，当电流流过NMOS管Q1以及采样电阻R1时，电阻R1上的电压大于可编程精密电压基准源U1的参考极电压，可编程精密电压基准源U1导通，进而三极管Q2导通，于是NMOS管Q1栅源电压被拉低，NMOS管Q1关断，从而起到了输出电流限制。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，凡在发明的精神和原则之内，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 (5)
1.一种分立式高压钳位限流保护电路，其特征在于：包括电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4，稳压管D1，三极管Q2，NMOS管Q1，可编程精密电压基准源U1，输入电压VIN，输出电压VOUT；所述NMOS管Q1的漏极与输入电压VIN相连接，电阻R3的一端与NMOS管Q1的漏极相连接，电阻R3的另一端与电阻R5和R6相连接，所述电阻R3，电阻R5，电阻R6为串联关系；电阻R6的另一端与TVS管D2的阴极相连接，TVS管D2的阳极与TVS管D3，TVS管D4相连接，TVS管D4的阳极接GND，其中TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4为串联关系；电阻R4一端与TVS管D2的阴极相连，另一端接NMOS管Q1的栅极；可编程精密电压基准源U1的阴极经过电阻R2接在NMOS管Q1的栅极，可编程精密电压基准源U1的阳极接输出VOUT ，可编程精密电压基准源U1的参考极接NMOS管Q1的源极；电阻R1的一端接可编程精密电压基准源U1的参考极，电阻R1另一端接输出电压VOUT；三极管Q2的发射极与NMOS管Q1的栅极相连接，三极管Q2的基极与可编程精密电压基准源U1的阴极相连接，三极管Q2的集电极接输出电压VOUT；稳压管D1的阴极与NMOS管Q1的栅极相连接，稳压管D1的阳极连接输出电压VOUT。
2.根据权利要求1所述的一种分立式高压钳位限流保护电路，其特征在于：所述的TVS管D2，TVS管D3，TVS管D4选用SMBJ系列，具体的型号取决于后端需要保护的电压阈值。
3.根据权利要求1 所述的一种分立式高压钳位限流保护电路，其特征在于：所述的电阻R1为采样电阻，具体的阻值取决于后端需要保护的电流阈值。
4.根据权利要求1 所述的一种分立式高压钳位限流保护电路，其特征在于：所述的可编程精密电压基准源U1为AZ431AN-ATRE1芯片。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种分立式高压钳位限流保护电路，其特征在于：所述的输入电压VIN为开关电源整流后的电压，所述的输出电压VOUT为开关电源高频变压器初级输入端电压。
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| CN202021075246.2U CN212518393U (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 分立式高压钳位限流保护电路 |
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| CN202021075246.2U Active CN212518393U (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 分立式高压钳位限流保护电路 |
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| CN (1) | CN212518393U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113612209A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-05 | Tcl华星光电技术有限公司 | 限流电路 |
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2020
- 2020-06-12 CN CN202021075246.2U patent/CN212518393U/zh active Active
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