CN214205325U - 一种过压保护电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种过压保护电路及电子设备，该电路包括：稳压电路，包括第一开关和稳压管，第一开关的第一端与外部输入电源连接，第一开关的第二端与负载电路连接，第一开关的控制端与稳压管连接；开关电路，连接第一开关的第二端与第一开关的控制端，以在负载电路的输入电压大于第一阈值时，导通第一开关的第二端和第一开关的控制端。本申请的技术方案可以以较低的成本对负载电路实现过压保护，较好地避免负载电路因输入电压过高出现元器件损坏。

Description

一种过压保护电路及电子设备

技术领域

本申请涉及过压保护技术领域，特别是涉及一种过压保护电路及电子设备。

背景技术

在现有技术中，电子设备的输入电压都有一定的输入电压范围要求，这就要求在实际的使用过程中，不能将较低电压要求的设备接至高压电源上。故为了更好地保证用电安全以及电子设备安全，需要一种可以保护电子设备的技术方案，避免在实际使用时将电子设备接入至超出输入电压范围要求时造成电子设备损坏。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种过压保护电路及电子设备，可以较低成本实现对负载电路进行过压保护。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种狗牙保护电路，所述电路包括：

稳压电路，包括第一开关和稳压管，所述第一开关的第一端与外部输入电源连接，所述第一开关的第二端与负载电路连接，所述第一开关的控制端与所述稳压管连接；

开关电路，连接所述第一开关的第二端与所述第一开关的控制端，以在所述负载电路的输入电压大于第一阈值时，导通所述第一开关的第二端和所述第一开关的控制端。

进一步地，所述稳压电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的两端分别连接所述外部输入电源和所述第一开关的第一端，所述第二电阻的两端分别连接所述外部输入电源和所述第一开关的控制端。

进一步地，所述过压保护电路还包括：

采样电路，所述采样电路的采样端连接所述负载电路的两端，以采样输入所述负载电路的输入电压；

控制电路，所述采样电路的反馈端连接所述控制电路，所述控制电路的输出端连接所述开关电路的控制端，以在所述输入电压大于所述第一阈值时，控制所述开关电路导通。

更进一步地，所述过压保护电路还包括第二开关，所述第二开关的第一端和第二端分别连接所述外部输入电源和所述负载电路，所述第二开关的控制端与所述控制电路连接，所述控制电路用于在所述负载电路的输入电压达到第二阈值，控制所述第二开关闭合以导通所述外部输入电源与所述负载电路。

再进一步地，当所述外部输入电源输入的为交流电，所述过压保护电路还包括整流电路，所述整流电路的输入端连接所述外部输入电源，所述整流电路的输出端分别连接所述稳压电路和所述第二开关，以将所述交流电转换成直流电输入所述稳压电路或所述第二开关。

进一步地，所述过压保护电路还包括缓冲电容，所述缓冲电容的第一端连接所述第一开关的第二端，所述缓冲电容的第二端接地。

进一步地，所述开关电路包括光耦，所述光耦的第一端连接所述第一开关的第二端与所述第一开关的控制端，所述光耦的控制端连接控制电路的输出端。

进一步地，所述第一开关包括MOS管，所述MOS管的第一端连接所述外部输入电源连接，所述MOS管的第二端与所述负载电路连接，所述MOS管的控制端与所述稳压管连接。

进一步地，所述稳压电路还包括二极管和电容，所述二极管连接所述第一开关的第一端和所述第一开关的第二端，所述电容连接所述第一开关的第一端和所述第一开关的第二端。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电子设备，所述电子设备包括如上述任一项所述的过压保护电路。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的包括稳压电路和开关电路的过压保护电路，其中，稳压电路包括第一开关和稳压管，第一开关的第一端与外部输入电源连接，第一开关的第二端与负载电路连接，第一开关的控制端与稳压管连接；开关电路连接第一开关的第二端与第一开关的控制端，以在负载电路的输入电压大于第一阈值时，导通第一开关的第二端和第一开关的控制端实现将第一开关的第二端和第一开关的控制端短接，避免大于第一阈值的电压输入至负载电路，进而避免负载电路中的元器件因输入电压过高而损坏，同时本申请所提供的过压保护电路还通过利用稳压管的特性，实现限定输入至负载电路的输入电压小于或等于第一阈值，进而以成本较低的电路结构实现对负载电路实现过压保护，起到了良好的技术效果。

附图说明

图1为本申请一种过压保护电路一实施例中的结构示意图；

图2为本申请一种过压保护电路另一实施例中的结构示意图。

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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。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。

本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请同时参见图1和图2，图1为本申请一种过压保护电路一实施例中的结构示意图，图2为本申请一种过压保护电路另一实施例中的结构示意图。首先需要说明的是，本申请所提供的过压保护电路100是用于对负载电路2进行过压保护，进而避免因为输入电压过大致使负载电路2电流过大进而造成元器件损坏。

在当前实施例中，本申请所提供的过压保护电路100包括稳压电路10和开关电路20。其中，稳压电路10用于将输入至负载电路2的输入电压限定在一个设定的阈值以下，进而避免负载电路2的电压过大造成元器件损坏，实现保护负载电路2。

稳压电路10包括第一开关13和稳压管14，第一开关13的第一端与外部输入电源1连接，第一开关13的第二端与负载电路2连接，第一开关13的控制端与稳压管14连接。在当前实施例中，外部输入电源1包括直流电源，直流电源用于向负载电路2输入直流电，外部输入电源1的参数依据负载电路2的供电需求进行确定。第一开关13和稳压管14的参数同样依据负载电路2的供电参数进行确定，在此不做限定。

进一步地，过压保护电路100还包括第二开关K1。第二开关K1的第一端和第二端分别连接外部输入电源1和负载电路2。第二开关K1的控制端与控制电路40连接，控制电路40用于在负载电路2的输入电压达到第二阈值时，控制第二开关K1闭合以导通外部输入电源1与负载电路2。

更进一步地，在其他实施例中，外部输入电源1输入的是交流电，即外部输入电源1还可以包括交流电源。当外部输入电源1为交流电源时，则过压保护电路100还包括整流电路(图未示)，整流电路的输入端连接外部输入电源1，整流电路的输出端分别连接稳压电路10和第二开关K1，以将交流电转换成直流电输入至稳压电路10或第二开关K1。即当第二开关K1断开时，整流电路用于将外部交流电源输入的交流电转换成直流电信号，并将直流电信号经稳压电路10输入负载电路2，控制电路40根据采样电路判断得到当前输入至负载电路2的输入电压小于或等于第一阈值，且经过检测电路无异常，此时则会控制第二开关K1闭合，同时控制第一开关13的第一端和第二端断开以将整流电路输出的直流电输出至负载电路2。具体地，当第二开关K1闭合，则整流电路用于将外部交流电源输入的交流电转换成直流电信号，并将直流电信号直接经过第二开关K1输出至负载电路2。其中，第一阈值是负载电路2超出负载电路2额定电压，且使得负载电路2不能正常工作的电压值，第二阈值是负载电路2可以正常工作的额定电压，第二阈值小于第一阈值，具体依据负载电路2的参数进行设定，在此不做过多的限定。

更进一步地，在一实施例中，整流电路还包括三组并联设置的开关桥臂(图未示)，每个开关桥臂包括两个串联设置的二极管D1(图未示)。其中，二极管D1的参数的具体依据整流的实际需求进行设置，在此不做限定。

更进一步地，在另一实施例中，每个开关桥臂还可以包括两个串联设置的IGBT开关(图未示)，IGBT开关的参数依据整流实际的需求进行设置，在此不做限定。

在又一实施例中，每个开关桥臂还可以包括两个串联设置的SiC MOS开关(图未示)，SiC MOS开关依据整流的实际需求进行设置，在此不做限定。可以理解的是，在其他实施例中，开关桥臂还可以包括其他类型的开关管，在此不一一列举。

开关电路20连接第一开关13的第二端与第一开关13的控制端。开关电路20用于在负载电路2的输入电压大于第一阈值时，在控制电路40的控制下导通第一开关13的第二端和第一开关13的控制端，进而短接第一开关13的第二端和控制端，使得电压大于第一阈值的电流经过第一开关13的第二端直接流向第一开关13的控制端，避免向负载电路2输入大于第一阈值的电信号进而损坏负载电路2的元器件。

进一步地，开关电路20的控制端与控制电路40连接，开关电路20用于在负载电路2的输入电压大于第一阈值时，在控制电路40的控制下导通，进而使得第一开关13的第二端与第一开关13的控制端导通，实现在输入电压大于第一阈值时，直接通过短接第一开关13的第二端与第一开关13的控制端，进而避免负载电路2输入大于第一阈值的输入电压。

本申请图1所对应的实施例中，通过提供包括稳压电路10和开关电路20的过压保护电路100，其中，稳压电路10包括第一开关13和稳压管14，第一开关13的第一端与外部输入电源1连接，第一开关13的第二端与负载电路2连接，第一开关13的控制端与稳压管14连接；开关电路20连接第一开关13的第二端与第一开关13的控制端，以在负载电路2的输入电压大于第一阈值时，导通第一开关13的第二端和第一开关13的控制端实现将第一开关13的第二端和第一开关13的控制端短接，避免将大于第一阈值的电压输入至负载电路2，进而避免负载电路2中的元器件因输入电压过高而损坏，同时本申请所提供的过压保护电路100还通过利用稳压管14的两端的压差稳定的特性，实现限定输入至负载电路2的输入电压小于或等于第一阈值，进而以成本较低的电路结构实现对负载电路2实现过压保护，起到了良好的技术效果。

请继续参见图2，在图2所示意的实施例中，本申请所提供的过压保护电路100中的第一开关13包括MOS管Q1，MOS管Q1的第一端连接外部输入电源1连接，MOS管Q1的第二端与负载电路2连接，MOS管Q1的控制端与稳压管14连接。其中，MOS管Q1的第一端为MOS管Q1的漏极端，MOS管Q1的第二端为MOS管Q1的源极端，MOS管Q1的控制端为MOS管Q1的栅极端。MOS管Q1的参数具体依据过压保护电路100的实际应用场景确定，具体在此不做限定。

更进一步地，可以理解的是，在其他实施例中，第一开关13还可以为三极管。三极管中的发射极端或集电极端中的一个为三极管的第一端，另一个为三极管的第二端，三极管的控制端为三极管的基极端。可以理解的是，在其他实施例中，第一开关13还可以为其他类型的开关，在此不一一列举。

在图2所示意的实施例中，本申请所提供的过压保护电路100中的开关电路20包括光耦U1。其中，光耦U1的第一端连接第一开关13的第二端与第一开关13的控制端，光耦U1的控制端连接控制电路40的输出端。其中，光耦U1的第一端为光耦U1中三极管所延伸出的端部，光耦U1的控制端为光耦U1中二极管D1所延伸出的端部。其中，光耦U1的参数具体依据过压保护电路100实际的应用需求进行确定，在此不做限定。

请继续参见图2，本申请所提供的过压保护电路100还包括采样电路(图未示)和控制电路40，采样电路用于采样输入至负载电路2的输入电压，控制电路40至少是用于根据负载电路2的输入电压控制开关电路20是否导通。

其中，采样电路的采样端连接负载电路2的两端，以采样输入负载电路2的输入电压，采样电路的反馈端连接控制电路40，以将采样所得的负载电路2两端的输入电压反馈至控制电路40。其中，采样电路的参数和采样电路所包括的器件类型可以依据实际需求进行设定，在此不限定。

控制电路40的输出端连接开关电路20的控制端。控制电路40在接收到采样电路反馈的负载电路2的输入电压，进一步判断负载电路2的输入电压是否大于第一阈值。若判断得到负载电路2的输入电压大于第一阈值，控制电路40则会控制开关电路20闭合进而导通第一开关13的第二端和第一开关13的控制端，使得第一开关13的第二端和第一开关13的控制端短接，进而使得电流经过第一开关13电路的第二端和第一开关13的控制端输出，避免将大于第一阈值的电信号输入至负载电路2，造成负载电路2中的元器件损坏。

进一步地，控制电路40包括DSP芯片。可以理解的是，在其他实施例中，控制电路40还可以是与负载电路2中用于控制的电路为一体设计，在此不做限定。

更进一步地，当第一开关13包括MOS管，开关电路20包括光耦U1，则控制电路40与MOS管的控制端连接，控制电路40还与光耦U1的控制端连接。进一步地，在一实施例中，图2中光耦U1中的二极管输出端直接接地。在另一实施例中，光耦U1与现有电路不共地，即图2中光耦U1中的二极管输出端悬空，即不接入当前的地。

当控制电路40判断得到负载电路2的输入电压大于第一阈值，则控制光耦U1的第一端导通，进而使得第一开关13的第二端与第一开关13的控制端导通，此时电流在流经至第一开关13的第二端后直接流向第一开关13的控制端方向。

请继续参见图2，本申请所提供的过压保护电路100中的稳压电路10还包括第一电阻11和第二电阻12。第一电阻11的两端分别连接外部输入电源1和第一开关13的第一端，第二电阻12的两端分别连接外部输入电源1和第一开关13的控制端。其中，第一电阻11和第二电阻12的阻值参数具体依据过压保护电路100进行设定，在此不做限定。

请继续参见图2，本申请所提供的过压保护电路100还包括缓冲电路30。其中，缓冲电路30的第一端连接第一开关13的第二端，缓冲电路30的第二端接地。其中，缓冲电路30用于在第一开关13的第一端与第二端导通之后进行缓冲，以避免输入负载电路2的输入电压快速升高，进而保护负载电路2中的元器件避免因电压过快升高损坏。

进一步地，请继续参见图2，缓冲电路30包括缓冲电容C2。即在当前实施例中，本申请所提供的过压保护电路100还包括缓冲电容C2。缓冲电容C2的第一端连接第一开关13的第二端，缓冲电容C2的第二端接地(也可以理解为缓冲电容C2的第二端接负载电路2的负端)。

进一步地，请继续参见图2，本申请所提供的过压保护电路100中的稳压电路10还包括二极管D1和电容C1。二极管D1连接第一开关13的第一端和第一开关13的第二端，电容C1连接第一开关13的第一端和第一开关13的第二端。其中，对于二极管D1和电容C1的参数在此不做限定，具体以实际的应用需求进行选定。

请同时参见图1和图2，本申请所提供的过压保护电路100的工作流程如下：

外部输入电源1将电流输入至第二电阻12，电流信号流经第二电阻12到达第一开关13的控制端，此时第一开关13控制端的电压相对第一开关13的第二端电压升高，根据第一开关13的工作特性，当第一开关13控制端的电压相对第一开关13的第二端电压升高至一个阈值则会导通第一开关13的第一端和第一开关13的第二端，此时外部输入电源1输入的电流依次经过第一电阻11、第一开关13的第一端和第一开关13的第二端流至缓冲电容C2处和负载电路2处，此时缓冲电容C2两端的电压会逐渐升高，缓冲电容C2两端的采样电路采样得到缓冲电容C2两端的电压并将采样所得的结果反馈至控制电路40，控制电路40进一步判断缓冲电容C2两端的电压是否大于第一阈值。在此过程中，根据稳压管14的特性，故与稳压管14并联的缓冲电容C2的两端的电压不会大于稳压管14两端的电压，故可以进一步保护输入缓冲电容C2以及负载电路2的输入电压不会高于稳压管14的额定电压。

控制电路40若判断得到缓冲电容C2两端的电压大于第一阈值，则控制电路40会控制开关电路20的闭合以导通第一开关13的第二端和第一开关13的控制端，进而使得第一开关13的第二端和第一开关13的控制端短接，使得外部输入电源1输入的电流在依次流经第一电阻11、第一开关13的第一端和第一开关13的第二端后，直接经过第一开关13的控制端流通至稳压管14处。

控制电路40若判断得到缓冲电容C2两端的电压小于或等于第一阈值，且经过检测得到负载电路2无异常，则会控制第二开关K1导通，并同时控制第一开关13的第一端和第二端断开，进而使得外部输入电源1可以将直流电直接输入至负载电路2。

例如：在一实施例中，当负载电路2的输入电压的输入电压范围要求为24V，考虑到输入电压存在电压波动，故设置该过压保护电路100中的缓冲电容C2为35V的电解电容C1，同时设置过压保护电路100中的稳压管14为额定电压大于24V小于35V的稳压管14。本申请所提供的过压保护电路100，具体通过稳压电路10中的第一电阻11、第二电阻12、第一开关13和稳压管14，实现在误接入至大于负载电路2的输入电压范围要求的外部输入电源1时，利用稳压管14的稳压的特性将输入至缓冲电容C2和负载电路2的电压限定至稳压管14的额定电压以下，进而避免击穿缓冲电容C2，并损坏负载电路2的元器件。

本申请所提供的过压保护电路100，通过在负载电路2的输入侧设置包括第一电阻11、第二电阻12、第一开关13和稳压管14的稳压电路10，使得输入至缓冲电容C2和负载电路2的输入电压维持在规定范围以内，同时通过设置包括光耦U1的开关电路20，实现在检测到输入电压超出第一阈值时，控制第一开关13的第二端和第一开关13的控制端短接，进而使得缓冲电容C2和负载电路2与外部输入电源1断开进而保护缓冲电容C2和负载电路2中的元器件。本申请所提供的技术方案相比于现有技术中通过选取电压应力较高的器件来实现保护元器件，通过在负载电路2输入端一侧设置体积较小的过压保护电路100，在不增加过多硬件成本投入的前提下保证负载电路2安全，起到了良好的技术效果。

本申请还提供一种电子设备。电子设备包括如上任意一个实施例中所述的过压保护电路100。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，其特征在于，所述电路包括：

稳压电路，包括第一开关和稳压管，所述第一开关的第一端与外部输入电源连接，所述第一开关的第二端与负载电路连接，所述第一开关的控制端与所述稳压管连接；

开关电路，连接所述第一开关的第二端与所述第一开关的控制端，以在所述负载电路的输入电压大于第一阈值时，导通所述第一开关的第二端和所述第一开关的控制端。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述稳压电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的两端分别连接所述外部输入电源和所述第一开关的第一端，所述第二电阻的两端分别连接所述外部输入电源和所述第一开关的控制端。

3.根据权利要求1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：

采样电路，所述采样电路的采样端连接所述负载电路的两端，以采样输入所述负载电路的输入电压；

控制电路，所述采样电路的反馈端连接所述控制电路，所述控制电路的输出端连接所述开关电路的控制端，以在所述输入电压大于所述第一阈值时，控制所述开关电路导通。

4.根据权利要求3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第二开关，所述第二开关的第一端和第二端分别连接所述外部输入电源和所述负载电路，所述第二开关的控制端与所述控制电路连接，所述控制电路用于在所述负载电路的输入电压达到第二阈值，控制所述第二开关闭合以导通所述外部输入电源与所述负载电路。

5.根据权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，当所述外部输入电源输入的为交流电，所述过压保护电路还包括整流电路，所述整流电路的输入端连接所述外部输入电源，所述整流电路的输出端分别连接所述稳压电路和所述第二开关，以将所述交流电转换成直流电输入所述稳压电路或所述第二开关。

6.根据权利要求1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缓冲电容，所述缓冲电容的第一端连接所述第一开关的第二端，所述缓冲电容的第二端接地。

7.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关电路包括光耦，所述光耦的第一端连接所述第一开关的第二端与所述第一开关的控制端，所述光耦的控制端连接控制电路的输出端。

8.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述第一开关包括MOS管，所述MOS管的第一端连接所述外部输入电源连接，所述MOS管的第二端与所述负载电路连接，所述MOS管的第三端与所述稳压管连接。

9.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述稳压电路还包括二极管和电容，所述二极管连接所述第一开关的第一端和所述第一开关的第二端，所述电容连接所述第一开关的第一端和所述第一开关的第二端。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至9任一项所述的过压保护电路。

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