CN215870731U - 输入电压保护电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输入电压保护电路及电子设备，属于电路设计技术领域，所述输入电压保护电路包括保险模块和反接保护模块，反接保护模块包括第一PMOS三极管和第一稳压二极管，其中：保险模块用于当电流超过额定值时断开电路，保险模块的输入端作为输入电压保护电路的输入端，用于连接待保护的电子设备的物理端口；第一PMOS三极管的栅极经第一保护电阻接地，漏极连接保险模块的输出端，源极作为输入电压保护电路的输出端同时连接第一稳压二极管的负极，第一稳压二极管的正极连接第一PMOS三极管的栅极。本实用新型能够对内部电路实现有效的保护，避免使用运算放大器、ADC、单片机等器件，其结构简单，体积小，效率高，容易实现，且成本低廉。

Description

输入电压保护电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电路设计技术领域，特别是指一种输入电压保护电路及具有该保护电路的电子设备。

背景技术

目前，电子设备的物理端口是数据传输或者电源输入输出的渠道，同时也是电子设备或芯片电路与外界进行信号交换和电源交换的渠道。在实际应用中，为了防止这些物理端口受到破坏，在这些端口处一般会设置保护电路，这些保护电路常常采用运算放大器、ADC甚至单片机等器件制作，起到了保护电路的作用。然而，现有技术中，这些保护电路设计功能单一，成本较高，电路设计也较复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种设计简单，成本低，保护效果好的输入电压保护电路及电子设备。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一方面，提供一种输入电压保护电路，包括保险模块和反接保护模块，所述反接保护模块包括第一PMOS三极管和第一稳压二极管，其中：

所述保险模块用于当电流超过额定值时断开电路，所述保险模块的输入端作为所述输入电压保护电路的输入端，用于连接待保护的电子设备的物理端口；

所述第一PMOS三极管的栅极经第一保护电阻接地，漏极连接所述保险模块的输出端，源极作为所述输入电压保护电路的输出端同时连接所述第一稳压二极管的负极，所述第一稳压二极管的正极连接所述第一PMOS三极管的栅极。

在本实用新型一些实施例中，所述保险模块采用正温度系数自恢复保险丝。

在本实用新型一些实施例中，所述保险模块的输入端连接有静电保护模块，所述静电保护模块包括第一双向稳压二极管，所述第一双向稳压二极管的一端连接所述保险模块的输入端，另一端接地。

在本实用新型一些实施例中，所述第一PMOS三极管的源极连接有过压保护模块，所述过压保护模块包括PNP型三极管、第二稳压二极管和第二PMOS三极管，其中：

所述PNP型三极管的基极连接所述第一PMOS三极管的源极，同时连接所述第二稳压二极管的负极，所述第二稳压二极管的正极接地，所述PNP型三极管的发射极连接所述第一PMOS三极管的源极，集电极接地；

所述第二PMOS三极管的栅极连接所述PNP型三极管的集电极，源极连接所述PNP型三极管的发射极，漏极作为所述输入电压保护电路的输出端。

在本实用新型一些实施例中，所述第一PMOS三极管的源极和所述第二稳压二极管的负极之间连接有第二保护电阻，和/或，所述PNP型三极管的基极和所述第二稳压二极管的负极之间连接有第三保护电阻。

在本实用新型一些实施例中，所述PNP型三极管的集电极和地之间连接有第四保护电阻。

在本实用新型一些实施例中，所述PNP型三极管的基极和所述第二稳压二极管的负极之间还连接有复位模块，所述复位模块包括常开开关，所述常开开关的一端连接所述第二稳压二极管的负极，另一端接地。

在本实用新型一些实施例中，所述常开开关连接所述第二稳压二极管负极的一端经第二双向稳压二极管接地。

在本实用新型一些实施例中，所述第二PMOS三极管的漏极连接有稳压模块，所述稳压模块包括储能电容和至少一个滤波电容，其中：

所述储能电容的一端连接所述第二PMOS三极管的漏极，另一端接地；

所述至少一个滤波电容的一端连接所述第二PMOS三极管的漏极，另一端接地。

另一方面，提供一种电子设备，所述电子设备的物理端口设有上述的输入电压保护电路。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的输入电压保护电路及电子设备，能够对内部电路实现有效的保护，避免使用运算放大器、ADC、单片机等器件，其结构简单，体积小，效率高，容易实现，且成本低廉。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型输入电压保护电路一个实施例的电路图；

图2为图1所示输入电压保护电路的改进实施例的电路图。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

一方面，本实用新型提供一种输入电压保护电路，如图1所示，包括保险模块10(也即BF1)和反接保护模块20，反接保护模块20包括第一PMOS三极管BU1和第一稳压二极管BD1，其中：

保险模块10用于当电流超过额定值时断开电路，保险模块10的输入端作为所述输入电压保护电路的输入端VIN，用于连接待保护的电子设备的物理端口；

第一PMOS三极管BU1的栅极经第一保护电阻BR1接地，漏极连接保险模块10的输出端，源极作为所述输入电压保护电路的输出端VCC同时连接第一稳压二极管BD1(具体可以为TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态抑制)二极管)的负极，第一稳压二极管BD1的正极连接第一PMOS三极管BU1的栅极。

反接保护模块用于进行防反接保护，当输入端电压电源正接时，将输入电压传输到后续电路，当输入电压电源反接时，电路截止；具体工作时，例如：当电源正接时，第一PMOS三极管BU1及第一稳压二极管BD1导通，第一稳压二极管BD1负极电压约11.6V，未达到其雪崩导通值(18V)，故其正极为0V，第一PMOS三极管BU1符合导通条件，电源能正常通过第一PMOS三极管BU1向后级输出；若电源反接，即图中最左端的地GND接到12V，VIN接到GND，对第一PMOS三极管BU1而言，Vgs＝12V，不符合导通条件，PMOS截止，反接电源无法通过该第一PMOS三极管BU1传向后级。

本实用新型的输入电压保护电路，能够实现过电流保护和防反接，对内部电路实现了有效的保护，避免使用运算放大器、ADC(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器)、单片机等器件，其结构简单，体积小，效率高，容易实现，且成本低廉。

优选的，保险模块10采用正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)自恢复保险丝，以实现当电流下降后恢复连接。具体的，PTC自恢复保险丝的额定值可以为2.6A，当通过它的电流超过该额定值时，它会开始发热膨胀，内部结构导致其导通中断，当电流降低会缩小，恢复导通，做过流保护。

为使电路具有静电保护能力，保险模块10的输入端可以连接有静电保护模块，该静电保护模块包括第一双向稳压二极管BED1(具体可以为TVS二极管)，第一双向稳压二极管BED1的一端连接保险模块10的输入端，另一端接地。

本实用新型一些实施例中，如图2所示，第一PMOS三极管BU1的源极可以连接有过压保护模块30，过压保护模块30包括PNP型三极管BQ1、第二稳压二极管BD2和第二PMOS三极管BU2，其中：

PNP型三极管BQ1的基极连接第一PMOS三极管BU1的源极，同时连接第二稳压二极管BD2的负极，第二稳压二极管BD2的正极接地，PNP型三极管BQ1的发射极连接第一PMOS三极管BU1的源极，集电极接地；

第二PMOS三极管BU2的栅极连接PNP型三极管BQ1的集电极，源极连接PNP型三极管BQ1的发射极，漏极作为所述输入电压保护电路的输出端VCC。

过压保护模块用于输入电压小于额定电压时电路导通，当输入电压大于额定电压时电路截止；具体工作时，例如：过压保护模块的正常额定输入电压12V，设定过压点18.6V，当输入电压小于18.6V时(假设输入为12V)，第二稳压二极管BD2未到雪崩状态，对于PNP型三极管BQ1，Vbe＝0V，未导通，第二PMOS三极管BU2的G极对地为0V，S极为12V，BU2符合导通条件，BU2可以正常向后级导通输出；假设输入电压是19V，第二稳压二极管BD2稳压，负极稳压输出18V(目前选用的是18V器件)，对于PNP型三极管BQ1，Vbe＝-1V，符合导通条件，PNP型三极管BQ1导通，第二PMOS三极管BU2的G极为19V与S极电压相等，那么BU2不符合导通条件，BU2截止不能向后级输出。

为提高电路工作的稳定性，第一PMOS三极管BU1的源极和第二稳压二极管BD2的负极之间可以连接有第二保护电阻BR2，PNP型三极管BQ1的基极和第二稳压二极管BD2的负极之间可以连接有第三保护电阻BR3，PNP型三极管BQ1的集电极和地之间可以连接有第四保护电阻BR4。

如图2所示，PNP型三极管BQ1的基极和第二稳压二极管BD2的负极之间还可以连接有复位模块40，复位模块40包括常开开关BS1，常开开关BS1的一端连接第二稳压二极管BD2的负极，另一端接地。

复位模块用于进行复位操作，复位按键(即常开开关BS1)按下后，KEY_RST信号电压是0V，导致PNP型三极管BQ1导通，从而导致第二PMOS三极管BU2截止，这样后级无电源后硬件关机，松开按键后BU2导通，后级有供电正常开机。

进一步的，常开开关BS1连接第二稳压二极管BD2负极的一端优选经第二双向稳压二极管BED2接地，以保护电路。

继续如图2所示，为滤除杂波，提供稳定的电压，第二PMOS三极管BU2的漏极可以连接有稳压模块50，稳压模块50包括储能电容BC1和至少一个滤波电容BC2、BC3、BC4，其中：

储能电容BC1的一端连接第二PMOS三极管BU2的漏极，另一端接地；

至少一个滤波电容BC2、BC3、BC4的一端连接第二PMOS三极管BU2的漏极，另一端接地。图2所示实施例中采用了3个滤波电容BC2、BC3和BC4，且电容值互不相同，以提高滤波效果。

综上，本实用新型的输入电压保护电路，能够实现过电流保护，防反接和过压保护及稳压功能等，对内部电路或者电压电流输出电路实现了有效的保护，避免使用运算放大器、ADC、单片机等器件，其结构简单，体积小，效率高，容易实现，且成本低廉。

另一方面，提供一种电子设备，该电子设备的物理端口设有上述的输入电压保护电路，由于输入电压保护电路的结构与上相同，故此处不再赘述。

本实用新型的电子设备，其输入电压保护电路能够对内部电路实现有效的保护，避免使用运算放大器、ADC、单片机等器件，其结构简单，体积小，效率高，容易实现，且成本低廉。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种输入电压保护电路，其特征在于，包括保险模块和反接保护模块，所述反接保护模块包括第一PMOS三极管和第一稳压二极管，其中：

所述保险模块用于当电流超过额定值时断开电路，所述保险模块的输入端作为所述输入电压保护电路的输入端，用于连接待保护的电子设备的物理端口；

所述第一PMOS三极管的栅极经第一保护电阻接地，漏极连接所述保险模块的输出端，源极作为所述输入电压保护电路的输出端同时连接所述第一稳压二极管的负极，所述第一稳压二极管的正极连接所述第一PMOS三极管的栅极。

2.根据权利要求1所述的输入电压保护电路，其特征在于，所述保险模块采用正温度系数自恢复保险丝。

3.根据权利要求1所述的输入电压保护电路，其特征在于，所述保险模块的输入端连接有静电保护模块，所述静电保护模块包括第一双向稳压二极管，所述第一双向稳压二极管的一端连接所述保险模块的输入端，另一端接地。

4.根据权利要求1-3中任一所述的输入电压保护电路，其特征在于，所述第一PMOS三极管的源极连接有过压保护模块，所述过压保护模块包括PNP型三极管、第二稳压二极管和第二PMOS三极管，其中：

所述PNP型三极管的基极连接所述第一PMOS三极管的源极，同时连接所述第二稳压二极管的负极，所述第二稳压二极管的正极接地，所述PNP型三极管的发射极连接所述第一PMOS三极管的源极，集电极接地；

所述第二PMOS三极管的栅极连接所述PNP型三极管的集电极，源极连接所述PNP型三极管的发射极，漏极作为所述输入电压保护电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的输入电压保护电路，其特征在于，所述第一PMOS三极管的源极和所述第二稳压二极管的负极之间连接有第二保护电阻，和/或，所述PNP型三极管的基极和所述第二稳压二极管的负极之间连接有第三保护电阻。

6.根据权利要求5所述的输入电压保护电路，其特征在于，所述PNP型三极管的集电极和地之间连接有第四保护电阻。

7.根据权利要求4所述的输入电压保护电路，其特征在于，所述PNP型三极管的基极和所述第二稳压二极管的负极之间还连接有复位模块，所述复位模块包括常开开关，所述常开开关的一端连接所述第二稳压二极管的负极，另一端接地。

8.根据权利要求7所述的输入电压保护电路，其特征在于，所述常开开关连接所述第二稳压二极管负极的一端经第二双向稳压二极管接地。

9.根据权利要求4所述的输入电压保护电路，其特征在于，所述第二PMOS三极管的漏极连接有稳压模块，所述稳压模块包括储能电容和至少一个滤波电容，其中：

所述储能电容的一端连接所述第二PMOS三极管的漏极，另一端接地；

所述至少一个滤波电容的一端连接所述第二PMOS三极管的漏极，另一端接地。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备的物理端口设有权利要求1-9中任一所述的输入电压保护电路。

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