CN214412283U - 一种高压输入的过压浪涌抑制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及浪涌抑制技术领域，公开了一种高压输入的过压浪涌抑制电路，包括：镜像电流源单元，浪涌钳位电压控制单元、快速放电单元和开关管高压驱动单元；所述浪涌钳位电压控制单元连接镜像电流源单元的输入端，所述镜像电流源单元的输出端连接快速放电单元的输入端，开关管高压驱动单元的输出端连接快速放电单元的使能端，这种高压输入的过压浪涌抑制电路，能够准确的控制浪涌钳位电压，方便后级电路设计，小型化、轻型化的同时还兼顾了可靠性和安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及浪涌抑制技术领域，特别涉及一种高压输入的过压浪涌抑制电路。
背景技术
市面上现有的高压浪涌抑制电路是压敏电阻或瞬间抑制二极管电路。压敏电阻阻值会在过压浪涌到来时瞬间下降，使它可以流过很大的电流，同时将电压钳位在一定范围；瞬间抑制二极管会在过压浪涌到来时反向击穿，瞬间可通过很大的电流，同时将电压钳位在一定范围。压敏电阻缺点是较易老化失效，非线性特性较差无法精确设定钳位电压，反应速度慢，体积大；瞬间抑制二极管反应速度快，但耐浪涌电压能力较弱，浪涌电压能量较大时易损坏。
现有的方案存在当输入浪涌电压瞬时值过大过快，瞬态抑制二极管耐不住能量会损坏，压敏电阻反应速度跟不上抑制不住电压后级电路会损坏，在宽温度范围工作时，浪涌电压抑制一致性差。导致该问题的原因是无法快速精确的控制浪涌钳位电压的同时还需要耐浪涌能力强、环境适应性强，并且电路的发展越来越小型化、轻型化的同时还需要可靠性和安全性，现存方案已经满足不了需求。
实用新型内容
本实用新型提供一种高压输入的过压浪涌抑制电路，能够准确的控制浪涌钳位电压，小型化、轻型化的同时能够兼顾可靠性和安全性。
本实用新型提供了一种高压输入的过压浪涌抑制电路，包括：镜像电流源单元，浪涌钳位电压控制单元、快速放电单元和开关管高压驱动单元；
所述浪涌钳位电压控制单元连接镜像电流源单元的输入端，所述镜像电流源单元的输出端连接快速放电单元的输入端，开关管高压驱动单元的输出端连接快速放电单元的使能端。
所述镜像电流源单元包括：NPN型三极管VT3、NPN型三极管VT4和电阻R10，NPN型三极管VT3的发射极和NPN型三极管VT4的发射极均与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端接地，NPN型三极管VT4的集电极连接电源VCC，NPN型三极管VT4的基极连接基准电压5V；
所述快速放电单元包括：PNP型三极管VT2、电阻R3和电阻R5，电阻R5连接在NPN型三极管VT3的集电极和PNP型三极管VT2的基极之间，电阻R3连接在PNP型三极管VT2的基极和发射极之间，电阻R3和PNP型三极管VT2的发射极连接开关管VT1的栅极。
所述开关管高压驱动单元包括：芯片U1、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、电阻R2和稳压管VD1，芯片U1的供电端连接电源VCC，芯片U1的输出端PWM通过电容C2连接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接电容C1的一端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接稳压管VD1的阴极，二极管D1的阳极、电容C1的另一端、稳压管VD1的阳极和开关管VT1的源极分别连接输出电压V2，开关管VT1的漏极连接输入电压V1。
所述浪涌钳位电压控制单元包括：电阻R1、电阻R4、电阻R6、电阻R8和基准电压5V，电阻R1、电阻R4、电阻R6和电阻R8依次串联，电阻R1连接开关管VT1的源极，电阻R6和电阻R8的连接端连接NPN型三极管VT3的基极，电阻R8接地，通过电阻R1、电阻R4、电阻R6和电阻R8的分压与基准电压5V对比来控制浪涌钳位电压的大小。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
通过本实用新型电路的使用，能够准确的控制浪涌钳位电压，方便后级电路设计，不仅在追求小型化、轻型化的同时还兼顾了可靠性和安全性。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种高压输入的过压浪涌抑制电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图1，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示，本实用新型实施例提供的一种高压输入的过压浪涌抑制电路，包括：镜像电流源单元，浪涌钳位电压控制单元、快速放电单元和开关管高压驱动单元；
所述浪涌钳位电压控制单元连接镜像电流源单元的输入端，所述镜像电流源单元的输出端连接快速放电单元的输入端，开关管高压驱动单元的输出端连接快速放电单元的使能端。
所述镜像电流源单元包括：NPN型三极管VT3、NPN型三极管VT4和电阻R10，NPN型三极管VT3的发射极和NPN型三极管VT4的发射极均与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端接地，NPN型三极管VT4的集电极连接电源VCC，NPN型三极管VT4的基极连接基准电压5V；
所述快速放电单元包括：PNP型三极管VT2、电阻R3和电阻R5，电阻R5连接在NPN型三极管VT3的集电极和PNP型三极管VT2的基极之间，电阻R3连接在PNP型三极管VT2的基极和发射极之间，电阻R3和PNP型三极管VT2的发射极连接开关管VT1的栅极。
所述开关管高压驱动单元包括：芯片U1、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、电阻R2和稳压管VD1，芯片U1的供电端连接电源VCC，芯片U1的输出端PWM通过电容C2连接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接电容C1的一端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接稳压管VD1的阴极，二极管D1的阳极、电容C1的另一端、稳压管VD1的阳极和开关管VT1的源极分别连接输出电压V2，开关管VT1的漏极连接输入电压V1。
所述浪涌钳位电压控制单元包括：电阻R1、电阻R4、电阻R6、电阻R8和基准电压5V，电阻R1、电阻R4、电阻R6和电阻R8依次串联，电阻R1连接开关管VT1的源极，电阻R6和电阻R8的连接端连接NPN型三极管VT3的基极，电阻R8接地，通过电阻R1、电阻R4、电阻R6和电阻R8的分压与基准电压5V对比来控制浪涌钳位电压的大小。
本发明的电路区别于传统电路方案是设计了自动检测浪涌电压电路与保护电路，使过压浪涌输入时，将多余的电压释放在MOS管两侧，达到钳位浪涌电压，保护后级电路。
具体电路由芯片U1、电阻R1-R11、二极管D1、D2、稳压管VD1、电容C1-C3、三极管VT2-VT4组成开关管VT1的浪涌电压检测电路，具体电路如图1所示。
电路的工作原理：V1是母线输入电压，V2是母线输出电压，浪涌电压从V1进入电路，通过电路调节，输出钳位电压V2。
VT5、R9、R11、R7、C3组成芯片U1的外围电路，其中R7与C3组成RC震荡电路决定U1的开关频率；VT5，R9，R11组成电流采样环，提供一个稳定的电流采样回路，当R7与C3组成的RC震荡电路电压上升时，VT5的基极电压升高，VT5的基极电流增大，VT5的集电极电流增大，R11上的压降增大，CS采样电压升高，以此来完成PWM波的电流环调节。
芯片U1的作用是提供PWM波，芯片U1、C1、C2、D1、D2、R2与VD1组成开关管VT1的高压驱动电路,母线电压通过D1抬高C2右侧电压，当电路正常工作时，芯片U1的Output引脚输出脉冲波形，C2右侧电压升高，通过二级管D2给电容C1充电，同时通过电阻R2抬高开关管VT1栅极和源极两端的压降，使开关管VT1导通。VT3、VT4、R10组成镜像电流源，浪涌电压通过电阻R1、电阻R4、电阻R6、电阻R8的分压送入VT3的基极，使VT3的基极电压升高，基极电流增大，流过VT3的集电极电流增大，电阻R3两端压降增大，VT2基极电流增大，使得VT2的集电极电流增大，将VT1开关管的栅极电压强制拉低，拉低幅度与浪涌电压的峰值有关，三极管VT2与电阻R3放大了镜像电流源的拉电流能力，加速整体电路反应速度，通过控制R1、R4、R6与R8的分压与基准电压5V对比来控制浪涌钳位电压的大小。
通过该电路的使用，不仅在追求小型化、轻型化的同时还兼顾了可靠性和安全性，还能准确的控制浪涌钳位电压，方便后级电路设计。
本实用新型简单通用，通过VT3、VT4、R10组成的传统镜像电流源的基础上增加VT2、R3、R5实现开关管的快速放电电路和C1、C2、D1、D2、R2、VD1组成开关管VT1的高压驱动电路。
通过本实用新型电路的使用，能够准确的控制浪涌钳位电压，方便后级电路设计，不仅在追求小型化、轻型化的同时还兼顾了可靠性和安全性。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种高压输入的过压浪涌抑制电路，其特征在于，包括：镜像电流源单元，浪涌钳位电压控制单元、快速放电单元和开关管高压驱动单元；
所述浪涌钳位电压控制单元连接镜像电流源单元的输入端，所述镜像电流源单元的输出端连接快速放电单元的输入端，开关管高压驱动单元的输出端连接快速放电单元的使能端。
2.如权利要求1所述的高压输入的过压浪涌抑制电路，其特征在于，所述镜像电流源单元包括：NPN型三极管VT3、NPN型三极管VT4和电阻R10，NPN型三极管VT3的发射极和NPN型三极管VT4的发射极均与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端接地，NPN型三极管VT4的集电极连接电源VCC，NPN型三极管VT4的基极连接基准电压5V；
所述快速放电单元包括：PNP型三极管VT2、电阻R3和电阻R5，电阻R5连接在NPN型三极管VT3的集电极和PNP型三极管VT2的基极之间，电阻R3连接在PNP型三极管VT2的基极和发射极之间，电阻R3和PNP型三极管VT2的发射极连接开关管VT1的栅极。
3.如权利要求2所述的高压输入的过压浪涌抑制电路，其特征在于，所述开关管高压驱动单元包括：芯片U1、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、电阻R2和稳压管VD1，芯片U1的供电端连接电源VCC，芯片U1的输出PWM波通过电容C2连接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接电容C1的一端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接稳压管VD1的阴极，二极管D1的阳极、电容C1的另一端、稳压管VD1的阳极和开关管VT1的源极分别连接输出电压V2，开关管VT1的漏极连接输入电压V1。
4.如权利要求2所述的高压输入的过压浪涌抑制电路，其特征在于，所述浪涌钳位电压控制单元包括：电阻R1、电阻R4、电阻R6、电阻R8和基准电压5V，电阻R1、电阻R4、电阻R6和电阻R8依次串联，电阻R1连接开关管VT1的源极，电阻R6和电阻R8的连接端连接NPN型三极管VT3的基极，电阻R8接地，通过电阻R1、电阻R4、电阻R6和电阻R8的分压与基准电压5V对比来控制浪涌钳位电压的大小。
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| CN202120822883.XU CN214412283U (zh) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | 一种高压输入的过压浪涌抑制电路 |
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| CN (1) | CN214412283U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114069583A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-02-18 | 江南大学 | 一种双向内嵌mos管的静电浪涌防护集成电路及方法 |
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2021
- 2021-04-21 CN CN202120822883.XU patent/CN214412283U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114069583A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-02-18 | 江南大学 | 一种双向内嵌mos管的静电浪涌防护集成电路及方法 |
| CN114069583B (zh) * | 2021-11-30 | 2022-09-27 | 江南大学 | 一种双向内嵌mos管的静电浪涌防护集成电路及方法 |
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