CN212649364U

CN212649364U - 一种电源上电保护电路

Info

Publication number: CN212649364U
Application number: CN202021692775.7U
Authority: CN
Inventors: 程毅; 蓝天翔; 王磊
Original assignee: Wuhan Ruili Corders Automotive Electronics Co ltd
Current assignee: Wuhan Ruili Corders Automotive Electronics Co ltd
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2031-01-21

Abstract

本实用新型涉及电子电路技术领域，公开了一种电源上电保护电路，包括输入滤波电路、防反接电路、过流保护电路、输入检测驱动电路、稳压电路、延时电路、开关电路，解决了瞬态高压等干扰造成的电子电路功能的失效及损坏的问题，电路结构简单，元器件选型简单，节约了设计空间并降低了采购成本。

Description

一种电源上电保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电源上电保护电路。

背景技术

随着科学技术的发展，电子设备与人们的工作、生活关系日益密切，而电子设备离不开可靠的电源，电源的上电输入保护对于电子电路设计直接影响设备的质量。电子设备上电瞬间的干扰抑制，对电子设备的可靠性来说至关重要。在硬件电路设计过程中，是一项重点及难点。由于测试条件的严苛、设计空间的限制及成本的控制等原因，仅仅使用目前现有的设计方案难度较大。

对于电子电路上电保护，包含较多的种类，有短路保护、过流保护、过压保护、热插拔保护、雷击保护、浪涌保护、静电保护、EFT防护等等。

现有技术主要通过三种方式起上电保护作用：

1、电容、保险丝、TVS保护电路；这一类电路中，瞬态脉冲的负载释放能量主要由浪涌电阻和TVS吸收，TVS是普遍使用的一种高效能电路保护器件，能吸收高达数千瓦的浪涌功率，在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压箝制在预定水平。当瞬态脉冲进入电路，脉冲能量通过D1、R1、Q1至GND，将能量泄放至地回路，有效的保护后级电路。但是此类电路元器件参数匹配难度大；多个连续高压瞬时脉冲输入，会使TVS及浪涌电阻累积大量的热量，加速老化失效过程，并有烧毁失效的风险；而且TVS的成本较高，脉冲吸收功率越大，价格越贵。

2、电容、保险丝、压敏电阻保护电路；该类电路的缺点：箝制电压较高，对于低电压系统不易选型；相对于TVS管的ps级响应速度较慢；而且安全性差，压敏电阻易起火燃烧造成事故。

3、集成监控电路芯片保护电路；这一类电路结构复杂，占用PCB空间大；输入电压受芯片性能限制，目前市面上监控电路芯片最高直流电压为100V，无法满足部分输入电压较高或瞬态干扰电压较高的电路；芯片功能单一，选择性小；成本高，芯片价格昂贵。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种电源上电保护电路，解决抑制抛负载释放大量热量累积元器件损坏的问题，提高可靠性。

本实用新型所采用的技术方案是：一种电源上电保护电路，包括输入滤波电路、防反接电路、过流保护电路、输入检测驱动电路、稳压电路、延时电路、开关电路，输入滤波电路由电容C1、C2串联在输入和GND之间；防反接电路的D1阳极连接输入，阴极连接浪涌电阻ESR1一端；过流保护电路由浪涌电阻ESR1构成，一端连接二极管D1阴极，一端连接电阻R1与电解电容C4正极及输出端；输入检测驱动电路的电阻R1、R2串联，R1、R2的串联电路一端连接在浪涌电阻ESR1与电解电容C4正极之间，一端与GND连接；稳压电路由稳压管D2并联在电阻R2上构成，稳压管D2阴极接至电阻R1、R2之间，阳极连接GND；延时电路由电容C3并联在稳压管D2上构成；开关电路的NMOS管Q1、电解电容C4串联在浪涌电阻ESR1与输出连接的一端和GND之间，NMOS管Q1的G极与电容C3、稳压管D2阴极连接，并连接至电阻R1与R2之间，NMOS管Q1的S极连接至GND，NMOS管Q1的D极连接至电解电容C4的负极，电解电容C4的正极与浪涌电阻ESR1连接并连接至输出。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.成功抑制了电子设备电源输入瞬态脉冲干扰所带来的的影响，防止因瞬态高压等干扰造成的对电子电路功能的失效及损坏；

2.减小电路损耗及发热，瞬态脉冲的能量泄放并未进入电路通过发热损耗，减少了电路板功耗，减少了因发热影响电子元器件寿命的损害；

3.电路结构简单，节约了设计空间及成本，为电子设备的设计带来了便利。

附图说明

图1为本实用新型提供的电源上电保护电路原理图；

图2为本实用新型方案的输入瞬态高压脉冲干扰电压-时间关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

一种电源上电保护电路，如图1所示，包括输入滤波电路、防反接电路、过流保护电路、输入检测驱动电路、稳压电路、延时电路、开关电路，输入滤波电路由电容C1、C2串联在输入（INPUT）和GND之间；防反接电路的D1阳极连接输入，阴极连接浪涌电阻ESR1一端；过流保护电路由浪涌电阻ESR1构成，一端连接二极管D1阴极，一端连接电阻R1与电解电容C4正极及输出端；输入检测驱动电路的电阻R1、R2串联，R1、R2的串联电路一端连接在浪涌电阻ESR1与电解电容C4正极之间，一端与GND连接；稳压电路由稳压管D2并联在电阻R2上构成，稳压管D2阴极接至电阻R1、R2之间，阳极连接GND；延时电路由电容C3并联在稳压管D2上构成；开关电路的NMOS管Q1、电解电容C4串联在浪涌电阻ESR1与输出连接的一端和GND之间，NMOS管Q1的G极与电容C3、稳压管D2阴极连接，并连接至电阻R1与R2之间，NMOS管Q1的S极连接至GND，NMOS管Q1的D极连接至电解电容C4的负极，电解电容C4的正极与浪涌电阻ESR1连接并连接至输出。

其中，R1、R2为分压电阻，可以通过调整R1、R2的电阻值来改变NMOS管栅极处电压，R1和R2的阻值取值1000欧姆以上，以降低电路功耗；在分压电阻中间与GND之间使用稳压管，稳压管的工作电压根据NMOS管的导通电压Vgs选取，配合调整R1和R2的电阻值以适应不同输入电压；C3为充电电容，可使用陶瓷电容，电容的容值可根据脉冲持续时间来调整，电容充电时间需大于脉冲持续时间；Q1为NMOS管，起开通关断作用，根据输入电压、脉冲峰值电压来选取，关断时后端输出负载电压不建立，开启时后端输出负载电压建立；C4为输入滤波电容，一般为容量较大的电解电容，置于NMOS管D极与浪涌电阻ESR1之间，连接后端负载。

在输入端（INPUT）进入瞬态高压或大范围电压波动时，输出电压还未建立，通过采样输入电压控制NMOS管开通与关断，在电容充电的过程中，瞬态脉冲并未进入后端负载，待NMOS管导通之后，电路进入正常工作状态，从而起到抑制抛负载的作用。通过电阻R1和R2分压采样输入电压，将较高的电压分压提供给后端；放置D2稳压二极管使输入电压改变的情况下也能正常工作，例如选用开启电压Vgs=5V的NMOS管，此处可选用5V稳压管，当输入电压改变也可通过调整R1、R2的值使此处电压稳定在5V；并联电容C3形成充电延时，当电路开通，通过给电容充电形成充电延迟时间；当充电完成，Vgs电压建立，使NMOS管开通，此时输出负载端即可建立输出电压。在给电容C3充电时，NMOS管未开通，输出电压并未建立，此时抛负载的瞬态高压已经释放完成，并未进入后端负载电路，从而起到保护作用。

另外，如图2所示，当瞬态脉冲进入时，观察0~t₁这段时间，脉冲尖峰产生到消失；充电电容两端电压开始缓慢上升至Vgs等于NMOS管导通电压；NMOS管栅极电压建立，直至到达NMOS栅极驱动开启电压；输出电压在NMOS管开启后，后端负载输出电压开始建立。显而易见输出电压在建立之前，瞬态脉冲已经消失，不会对后端负载造成影响，此电路达到了抑制瞬态脉冲干扰的作用。

Claims

1.一种电源上电保护电路，包括输入滤波电路、防反接电路、过流保护电路、输入检测驱动电路、稳压电路、延时电路、开关电路，其特征在于：所述输入滤波电路由电容C1、C2串联在输入和GND之间；所述防反接电路的D1阳极连接输入，阴极连接浪涌电阻ESR1一端；所述过流保护电路由浪涌电阻ESR1构成，一端连接二极管D1阴极，一端连接电阻R1与电解电容C4正极及输出端；所述输入检测驱动电路的电阻R1、R2串联，R1、R2的串联电路一端连接在浪涌电阻ESR1与电解电容C4正极之间，一端与GND连接；所述稳压电路由稳压管D2并联在电阻R2上构成，稳压管D2阴极接电阻R1和R2之间，阳极连接GND；所述延时电路由电容C3并联在稳压管D2上构成；所述开关电路的NMOS管Q1、电解电容C4串联在浪涌电阻ESR1与输出连接的一端和GND之间，NMOS管Q1的G极与电容C3、稳压管D2阴极连接，并连接至电阻R1与R2之间，NMOS管Q1的S极连接至GND，NMOS管Q1的D极连接至电解电容C4的负极，电解电容C4的正极与浪涌电阻ESR1连接并连接至输出。