CN214479555U - 负载电压输入电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种负载电压输入电路，包括：设置在负电压侧回路上的背靠背连接的第一NMOS管和第二NMOS管、欠压检测单元和过压检测单元，第一NMOS管的漏极连接负电压侧输入端，第一NMOS管的源极与第二NMOS管的源极连接，第二NMOS管的漏极连接负电压侧输出端，欠压检测单元输出的欠压保护信号、过压检测单元输出的过压保护信号分别输入第一NMOS管的栅极及第二NMOS管的栅极。本实用新型使用简单的NMOS电路实现输入电压的过压保护和欠压保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种负载电压输入电路。
背景技术
单电压直流输入的产品，在电源输入端设置相关保护电路是必不可少的，如果没有保护电路，当设备的电源出现问题时，如电压过高，则会将负载的芯片烧坏，造成设备无法工作，严重得会将PCB板烧坏导致设备报废，或者电源电压过低时，后端的负载芯片由于没有达到正常的额定电压可能会让设备出现工作状态异常，经常出现重启、关机等状况，很难判断原因，并且让芯片工作在欠压状态下可能会对芯片的寿命造成影响。因此，非常有必要提出一种性能可靠、成本低廉的输入保护电路。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种负载电压输入电路，使用简单的NMOS电路实现输入电压的过压保护和欠压保护。
本实用新型提供一种负载电压输入电路，包括：
背靠背连接的第一NMOS管和第二NMOS管，设置在负电压侧回路上，所述第一NMOS管的漏极连接负电压侧输入端，所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极连接，所述第二NMOS管的漏极连接负电压侧输出端；
欠压检测单元，所述欠压检测单元的第一输入端和第二输入端分别与正电压侧和负电压侧输入端对应连接，所述欠压检测单元用于当输入电压小于欠压阈值时，输出欠压保护信号；
过压检测单元，所述过压检测单元的第一输入端和第二输入端分别与正电压侧和负电压侧输入端对应连接，所述过压检测单元用于当输入电压大于过压阈值时，输出过压保护信号；
所述欠压检测单元和所述过压检测单元的输出端分别与所述第一NMOS管的栅极及所述第二NMOS管的栅极连接，使得所述第一NMOS管及所述第二NMOS管根据所述欠压保护信号或所述过压保护信号处于断开状态，以便断开负电压侧回路。
可选地，所述欠压检测单元包括：
串联于正电压侧和负电压侧输入端之间的第一可调电阻和第二可调电阻，所述第一可调电阻的一端连接于正电压侧，所述第二可调电阻的一端连接于负电压侧输入端；
第一稳压二极管，与所述第二可调电阻并联连接；
第一NPN三极管，所述第一NPN三极管的基极连接于所述第一可调电阻与所述第二可调电阻的公共端，所述第一NPN三极管的发射极连接于负电压侧输入端；
串联于正电压侧和负电压侧输入端之间的第一固定电阻和第二固定电阻，所述第一固定电阻的一端连接于正电压侧，所述第二固定电阻的一端连接于负电压侧输入端，所述第一固定电阻与所述第二固定电阻的公共端与所述第一NPN三极管的集电极连接；
第二稳压二极管，与所述第二固定电阻并联连接；
第二NPN三极管，所述第二NPN三极管的基极与所述第一NPN三极管的集电极连接，所述第二NPN三极管的发射极连接于负电压侧输入端，所述第二NPN三极管的集电极与所述第一NMOS管的栅极及所述第二NMOS管的栅极连接。
可选地，所述第一可调电阻和所述第二可调电阻，用于调节欠压检测单元的欠压阈值。
可选地，所述过压检测单元包括：
串联于正电压侧和负电压侧输入端之间的第三可调电阻和第四可调电阻，所述第三可调电阻的一端连接于正电压侧，所述第四可调电阻的一端连接于负电压侧输入端；
第三稳压二极管，与所述第四可调电阻并联连接；
第三NPN三极管，所述第三NPN三极管的基极连接于所述第三可调电阻与所述第四可调电阻的公共端，所述第三NPN三极管的发射极连接于负电压侧输入端，所述第三NPN三极管的集电极与所述第一NMOS管的栅极及所述第二NMOS管的栅极连接。
可选地，所述第三可调电阻和所述第四可调电阻，用于调节过压检测单元的过压阈值。
可选地，还包括：
MOS管驱动单元，所述MOS管驱动单元的第一输入端和第二输入端分别与正电压侧和负电压侧输出端对应连接，所述MOS管驱动单元的输出端与所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极连接，当输入电压正确连接且在正常输入范围时，所述MOS管驱动单元驱动所述第一NMOS管及所述第二NMOS管导通，当输入电压反接时，所述MOS管驱动电路控制所述第一NMOS管及所述第二NMOS管断开，以便实现防反接保护。
可选地，所述MOS管驱动单元，包括：
串联于正电压侧和负电压侧输出端之间的第三固定电阻和第四固定电阻，所述第三固定电阻的一端连接于正电压侧，所述第四固定电阻的一端连接于负电压侧输出端；
第四稳压二极管，与所述第四固定电阻并联连接；
稳压电容，与所述第四固定电阻并联连接。
可选地，所述正电压侧回路上串接有保险丝。
本实用新型提供的负载电压输入电路，用三极管和MOS管来实现，电路连接简单，实现成本低。利用三极管基极正偏电压的阈值，通过两个电阻的分压就可以设置过压和欠压保护阈值，实现输入过压、欠压和防反接的保护功能。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的负载电压输入电路结构框图；
图2为本实用新型一实施例的负载电压输入电路结构框图；
图3为本实用新型一实施例的负载电压输入电路原理示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实用新型一实施例提供一种负载电压输入电路，如图1所示，该输入电路包括：背靠背连接的第一NMOS管M1和第二NMOS管M2、欠压检测单元101以及过压检测单元102。
两个NMOS管设置在负电压侧回路上，可以控制负电压侧回路的通断。其中第一NMOS管M1的漏极连接负电压侧输入端，第一NMOS管M1的源极与第二NMOS管M2的源极连接，第二NMOS管M2的漏极连接负电压侧输出端。两个NMOS管背靠背连接，可以防止体二极管使负电压侧误导通。欠压检测单元101的第一输入端和第二输入端分别与正电压侧和负电压侧输入端对应连接，用于当输入电压小于欠压阈值时，输出欠压保护信号；过压检测单元102的第一输入端和第二输入端分别与正电压侧和负电压侧输入端对应连接，用于当输入电压大于过压阈值时，输出过压保护信号；欠压检测单元101和过压检测单元102的输出端分别与第一NMOS管的栅极及第二NMOS管的栅极连接，使得第一NMOS管M1及第二NMOS管M2根据欠压检测单元101输出的欠压保护信号或过压检测单元102输出的过压保护信号处于断开状态，以便断开负电压侧回路。
进一步地，如图2所示，负载电压输入电路还可以包括：MOS管驱动单元103，其第一输入端和第二输入端分别与正电压侧和负电压侧输出端对应连接，其输出端与第一NMOS管的栅极和第二NMOS管的栅极连接。MOS管驱动单元和M1、M2一起构成防反接保护电路，当输入电压正确连接且在正常输入范围时，MOS管驱动单元103驱动M1、M2导通，当输入电压反接时，MOS管驱动电路103控制M1、M2断开，以便实现防反接保护。
本实用新型的负载电压输入电路，当输入电压超过设置的过压阈值或欠压阈值，就会输出过压保护信号或者欠压保护信号，去关闭两个NMOS管，电源构不成回路，则负载端无电压。当输入反接时，两个NMOS管不打开，电源构不成回路，负载端无电压。
作为一种实施方式，参考图3所示电路，欠压检测电路101可以采用如下电路结构，包括：
串联于正电压侧和负电压侧输入端之间的第一可调电阻R3和第二可调电阻R6，R3一端连接于正电压侧，R6一端连接于负电压侧输入端；
第一稳压二极管D1，与第二可调电阻R6并联连接；
第一NPN三极管Q2，Q2的基极连接于R3和R6的公共端，Q2的发射极连接于负电压侧输入端；
串联于正电压侧和负电压侧输入端之间的第一固定电阻R1和第二固定电阻R4，R1一端连接于正电压侧，R4一端连接于负电压侧输入端，R1和R4的公共端与Q2的集电极连接；
第二稳压二极管D4，与R4并联连接；
第二NPN三极管Q1，Q1的基极与Q2的集电极连接，Q1的发射极连接于负电压侧输入端，Q1的集电极与M1的栅极及M2的栅极连接。
应用上面的欠压检测单元101，输入电压经过R3，R6分压电阻后，如果输入电压低于Q2的基极正偏电压，Q2不导通，Q1的基极就会被R1、R4的分压拉高正偏，Q1导通，拉低Q1的集电极，此时M1和M2的栅极被拉低，不导通，电路进入欠压保护状态，负载端的电压没有电压回路，负载端无电压。可以通过调节R3，R6的电压来调节输入欠压保护阈值。
具体地，过压检测电路102可以采用如下电路结构，包括：
串联于正电压侧和负电压侧输入端之间的第三可调电阻R5和第四可调电阻R7，R5一端连接于正电压侧，R7一端连接于负电压侧输入端；
第三稳压二极管D3，与第四可调电阻R7并联连接；
第三NPN三极管Q3，Q3的基极连接于R5和R7的公共端，Q3的发射极连接于负电压侧输入端，Q3的集电极与M1的栅极及M2的栅极连接。
应用上面的过压检测单元102，输入电压经过R5，R7分压电阻后，如果输入电压高过了Q3的基极正偏电压，Q3就会导通，拉低Q3的集电极，此时M1和M2的栅极被拉低，不导通，电路进入过压保护状态，负载端的电压没有电压回路，负载端无电压。可以通过调节R5，R7的电压来调节输入过压保护阈值。
具体地，MOS管驱动电路103可以采用如下电路结构，包括：
串联于正电压侧和负电压侧输出端之间的第三固定电阻R2和第四固定电阻R8，R2一端连接于正电压侧，R8一端连接于负电压侧输出端；
第四稳压二极管D2，与第四固定电阻R8并联连接；
稳压电容C1，与第四固定电阻R8并联连接。
应用上面的MOS管驱动单元103，当输入电压反接的时候，M1和M2栅极无电压，MOS管不会导通，负载端无电压。
正常工作时，输入电压在设置的过压点和欠压点之间，Q1和Q3不导通，M1和M2导通，构成电流回路，负载正常用电。
另外，可以在正电压侧回路上串接一个保险丝，防止过流。
本实用新型实施例提供的负载电压输入电路，用三极管和MOS管来实现，电路连接简单，实现成本低。利用三极管基极正偏电压的阈值，通过两个电阻的分压就可以设置过压和欠压保护阈值，实现输入过压、欠压和防反接的保护功能。而且在负极侧用NMOS，相比于在正极用PMOS来说，NMOS价格比PMOS便宜，并且NMOS可以做的电流更大，内阻更小，降低损耗，提升通流能力，可以应用在大功率线路上。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种负载电压输入电路，其特征在于，包括：
背靠背连接的第一NMOS管和第二NMOS管，设置在负电压侧回路上，所述第一NMOS管的漏极连接负电压侧输入端，所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极连接，所述第二NMOS管的漏极连接负电压侧输出端；
欠压检测单元，所述欠压检测单元的第一输入端和第二输入端分别与正电压侧和负电压侧输入端对应连接，所述欠压检测单元用于当输入电压小于欠压阈值时，输出欠压保护信号；
过压检测单元，所述过压检测单元的第一输入端和第二输入端分别与正电压侧和负电压侧输入端对应连接，所述过压检测单元用于当输入电压大于过压阈值时，输出过压保护信号；
所述欠压检测单元和所述过压检测单元的输出端分别与所述第一NMOS管的栅极及所述第二NMOS管的栅极连接，使得所述第一NMOS管及所述第二NMOS管根据所述欠压保护信号或所述过压保护信号处于断开状态，以便断开负电压侧回路。
2.根据权利要求1所述的负载电压输入电路，其特征在于，所述欠压检测单元包括：
串联于正电压侧和负电压侧输入端之间的第一可调电阻和第二可调电阻，所述第一可调电阻的一端连接于正电压侧，所述第二可调电阻的一端连接于负电压侧输入端；
第一稳压二极管，与所述第二可调电阻并联连接；
第一NPN三极管，所述第一NPN三极管的基极连接于所述第一可调电阻与所述第二可调电阻的公共端，所述第一NPN三极管的发射极连接于负电压侧输入端；
串联于正电压侧和负电压侧输入端之间的第一固定电阻和第二固定电阻，所述第一固定电阻的一端连接于正电压侧，所述第二固定电阻的一端连接于负电压侧输入端，所述第一固定电阻与所述第二固定电阻的公共端与所述第一NPN三极管的集电极连接；
第二稳压二极管，与所述第二固定电阻并联连接；
第二NPN三极管，所述第二NPN三极管的基极与所述第一NPN三极管的集电极连接，所述第二NPN三极管的发射极连接于负电压侧输入端，所述第二NPN三极管的集电极与所述第一NMOS管的栅极及所述第二NMOS管的栅极连接。
3.根据权利要求2所述的负载电压输入电路，其特征在于，所述第一可调电阻和所述第二可调电阻，用于调节欠压检测单元的欠压阈值。
4.根据权利要求1所述的负载电压输入电路，其特征在于，所述过压检测单元包括：
串联于正电压侧和负电压侧输入端之间的第三可调电阻和第四可调电阻，所述第三可调电阻的一端连接于正电压侧，所述第四可调电阻的一端连接于负电压侧输入端；
第三稳压二极管，与所述第四可调电阻并联连接；
第三NPN三极管，所述第三NPN三极管的基极连接于所述第三可调电阻与所述第四可调电阻的公共端，所述第三NPN三极管的发射极连接于负电压侧输入端，所述第三NPN三极管的集电极与所述第一NMOS管的栅极及所述第二NMOS管的栅极连接。
5.根据权利要求4所述的负载电压输入电路，其特征在于，所述第三可调电阻和所述第四可调电阻，用于调节过压检测单元的过压阈值。
6.根据权利要求1所述的负载电压输入电路，其特征在于，还包括：
MOS管驱动单元，所述MOS管驱动单元的第一输入端和第二输入端分别与正电压侧和负电压侧输出端对应连接，所述MOS管驱动单元的输出端与所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极连接，当输入电压正确连接且在正常输入范围时，所述MOS管驱动单元驱动所述第一NMOS管及所述第二NMOS管导通，当输入电压反接时，所述MOS管驱动单元控制所述第一NMOS管及所述第二NMOS管断开，以便实现防反接保护。
7.根据权利要求6所述的负载电压输入电路，其特征在于，所述MOS管驱动单元，包括：
串联于正电压侧和负电压侧输出端之间的第三固定电阻和第四固定电阻，所述第三固定电阻的一端连接于正电压侧，所述第四固定电阻的一端连接于负电压侧输出端；
第四稳压二极管，与所述第四固定电阻并联连接；
稳压电容，与所述第四固定电阻并联连接。
8.根据权利要求1所述的负载电压输入电路，其特征在于，所述正电压侧回路上串接有保险丝。
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|---|---|---|---|
| CN202120143752.9U CN214479555U (zh) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | 负载电压输入电路 |
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| CN202120143752.9U CN214479555U (zh) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | 负载电压输入电路 |
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| CN (1) | CN214479555U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117609144A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-02-27 | 深圳市三旺通信股份有限公司 | 一种rs485、rs422、rs232三合一的接口复用电路 |
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2021
- 2021-01-19 CN CN202120143752.9U patent/CN214479555U/zh active Active
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| CN117609144A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-02-27 | 深圳市三旺通信股份有限公司 | 一种rs485、rs422、rs232三合一的接口复用电路 |
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