CN216252152U - 电压保护电路及供电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电压保护电路及供电设备，电压保护电路用于设置于电源输入端与电源输出端之间，包括瞬态冲击电压防护电路与过电压防护电路；瞬态冲击电压防护电路的一端用于与电源输入端连接，瞬态冲击电压防护电路的另一端接地，瞬态冲击电压防护电路用于抑制瞬态冲击电压；过电压防护电路包括电压比较子电路与开关子电路，电压比较子电路的一端用于通过瞬态冲击电压防护电路与电源输入端连接，电压比较子电路的另一端与开关子电路的一端连接，开关子电路的另一端用于与电源输出端连接，电压比较子电路用于确定电源输入端的输入电压是否输入高于电压阈值，开关子电路用于当输入电压高于电压阈值时，断开电源输入端与电源输出端的连接。

Description

电压保护电路及供电设备

技术领域

本实用新型涉及保护电路领域，尤其涉及一种电压保护电路及供电设备。

背景技术

设备需要通过外置的适配器与电源连接，以实现设备的供电。适配器与电源连接时产生的瞬态高电压，会导致适配器输出高电压。同时，目前多数的设备都采用相似外观的适配器。然而，不同的适配器具有不同的电压标准，使用过程中存在着错插电源的风险，进而导致适配器输出高于设备电压承受阈值的高电压，造成设备的损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种电压保护电路及供电设备，以解决输入电压异常时，导致设备损坏的问题。

本实用新型提供如下技术方案：

第一方面，提供了一种电压保护电路，用于设置于电源输入端与电源输出端之间，所述电压保护电路包括瞬态冲击电压防护电路与过电压防护电路；

所述瞬态冲击电压防护电路的一端用于与所述电源输入端连接，所述瞬态冲击电压防护电路的另一端接地，所述瞬态冲击电压防护电路用于抑制所述电源输入端的瞬态冲击电压；

所述过电压防护电路包括电压比较子电路与开关子电路，所述电压比较子电路的一端用于与所述电源输入端连接，所述电压比较子电路的另一端与所述开关子电路的一端连接，所述开关子电路的另一端用于与所述电源输出端连接，所述电压比较子电路用于确定所述电源输入端的输入电压是否输入高于电压阈值，所述开关子电路用于当电源输入端的输入电压高于电压阈值时，断开所述电源输入端与所述电源输出端的连接。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述瞬态冲击电压防护电路包括瞬态电压二极管及电容；

所述电容与所述瞬态电压二极管并联，所述瞬态电压二极管的正极用于与所述电源输入端连接，且所述瞬态电压二极管的负极接地，所述瞬态电压二极管用于吸收电源输入端的瞬态冲击电压。

结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述电压比较子电路包括稳压二极管及电压比较器，所述电压比较器包括第一比较电压输入端、第二比较电压输入端、供电电压输入端、电平信号输出端及接地端；

所述稳压二极管的正极用于与所述电源输入端连接，且所述稳压二极管的负极接地；

所述第一比较电压输入端与所述稳压二极管的正极连接，所述第二比较电压输入端与所述稳压二极管的负极连接，所述供电电压输入端用于与所述电源输入端连接，所述电平信号输出端与所述开关子电路连接，所述接地端接地；所述电压比较器用于确定所述电源输入端是否输入高于电压阈值的电压。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三可能的方式中，所述电压比较子电路还包括第一电阻、第二电阻及第三电阻；

所述稳压二极管的正极用于通过所述第一电阻与所述电源输入端连接；

所述第二比较电压输入端用于通过所述第二电阻与所述电源输入端连接，通过所述第三电阻与所述稳压二极管的负极连接。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第四可能的方式中，所述电压比较子电路还包括上拉电阻；

所述电平信号输出端通过所述上拉电阻与所述供电电压输入端连接；

所述上拉电阻用于提高所述电平信号输出端的输出电平值。

结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，所述开关子电路包括推挽电路与MOS管；

所述推挽电路的信号输入端与所述电压比较子电路连接，所述推挽电路的信号输出端与所述MOS管连接；

所述推挽电路用于提高开关子电路控制通断的速度。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第六可能的方式中，所述推挽电路包括第一三极管与第二三极管；

所述第一三极管的栅极、所述第二三极管的栅极均与所述推挽电路的信号输入端连接，所述第一三极管的漏极、所述第二三极管的源极均与所述推挽电路的信号输出端连接；

所述第一三极管的源极用于与所述电源输入端连接，所述第二三极管的漏极接地。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七可能的方式中，所述开关子电路还包括第四电阻、第五电阻及第六电阻；

所述推挽电路的信号输入端通过所述第四电阻与所述电压比较子电路连接；

所述推挽电路的信号输出端通过所述第五电阻与所述MOS管连接；

所述第一三极管的源极通过第六电阻与所述电源输入端连接。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第八可能的方式中，所述MOS管的栅极与所述推挽电路的信号输出端连接，所述MOS管的源极用于与所述电源输入端连接，所述MOS管的漏极与所述电源输出端连接。

第二方面，提供了一种供电设备，包括电源输入端、电源输出端及如第一方面所述的电压保护电路，所述电压保护电路设置于所述电源输入端与所述电源输出端之间。

本实用新型的实施例具有如下优点：

本申请提供了一种电压保护电路，包括瞬态冲击电压防护电路与过电压防护电路。瞬态冲击电压防护电路能够抑制电源输入端的瞬态冲击电压，保护了后端的过电压防护电路及与电源输出端连接的设备。当电源输入端持续输入高于电压阈值时，过电压防护电路切断电路以保护与电源输出端连接的设备，提高了与电源输出端连接的设备的使用周期。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例提供的电压保护电路的结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的电压保护电路的另一种结构示意图；

图3示出了本申请实施例提供的供电设备的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-电压保护电路、200-电源输入端、300-电源输出端、400-供电设备；110-瞬态冲击电压防护电路、120-过电压防护电路；121-电压比较子电路、122-开关子电路、123-推挽电路；T-瞬态电压二极管、C-电容；D-稳压二极管、U-电压比较器、R1-第一电阻、R2-第二电阻、R3-第三电阻、R4-上拉电阻；Q1-MOS管、Q2-第一三极管、Q3-第二三极管、R5-第四电阻、R6-第五电阻、R7-第六电阻；IN1-第一比较电压输入端、IN2-第二比较电压输入端、VCC-供电电压输入端、OUT-电平信号输出端、GND-接地端。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1示出了本申请实施例提供的电压保护电路的结构示意图。示范性地，本申请的一种电压保护电路100，用于设置于电源输入端200与电源输出端300之间，所述电压保护电路100包括瞬态冲击电压防护电路110与过电压防护电路120；

所述瞬态冲击电压防护电路110的一端用于与所述电源输入端200连接，所述瞬态冲击电压防护电路110的另一端接地，所述瞬态冲击电压防护电路110用于抑制所述电源输入端200的瞬态冲击电压；

所述过电压防护电路120包括电压比较子电路121与开关子电路122，所述电压比较子电路121的一端用于与所述电源输入端200连接，所述电压比较子电路121的另一端与所述开关子电路122的一端连接，所述开关子电路122的另一端用于与所述电源输出端300连接，所述电压比较子电路121用于确定所述电源输入端200的输入电压是否输入高于电压阈值，所述开关子电路122用于当电源输入端200的输入电压高于电压阈值时，断开所述电电源输入端200与所述电源输出端300的连接。

当设备因直接插拔至电源输入端200时，产生瞬时冲击电压会导致设备的损坏。瞬态冲击电压防护电路110能够抑制电源输入端200的瞬态冲击电压，保护了后端的过电压防护电路120及与电源输出端300连接的设备。

同时，不同的设备具有对应的电压阈值，当电源输入端200持续输入高于设备的电压阈值，会导致设备的损坏。当电压比较子电路121确定电源输入端200的输入电压高于电压阈值时，发送电路关断信号至开关子电路122。通过开关子电路122切断电压保护电路100与电源输入端200的连接，避免高于电压阈值的电压持续输入至设备，导致设备的损坏。

请一并参阅图2，图2示出了本申请实施例提供的电压保护电路的另一种结构示意图。所述瞬态冲击电压防护电路110包括瞬态电压二极管T及电容C；

所述电容C与所述瞬态电压二极管T并联，所述瞬态电压二极管T的正极用于与所述电源输入端200连接，且所述瞬态电压二极管T的负极接地，所述瞬态电压二极管T用于吸收电源输入端200的瞬态冲击电压。

瞬态电压二极管T是一种二极管形式的高效能保护器件，当电源输入端200产生瞬态冲击电压时，瞬态电压二极管T正负极之间的高阻抗变为低阻抗，进而吸收数千瓦的浪涌功率，避免了与瞬态冲击电压防护电路110连受瞬态冲击电压的损坏。电容C用于吸收瞬态冲击电荷，以提高瞬态冲击电压防护电路110对瞬态冲击电压的抑制能力。

所述电压比较子电路121包括稳压二极管D及电压比较器U，所述电压比较器U包括第一比较电压输入端IN1、第二比较电压输入端IN2、供电电压输入端VCC、电平信号输出端OUT及接地端GND；

所述稳压二极管D的正极用于与所述电源输入端200连接，且所述稳压二极管D的负极接地；

所述第一比较电压输入端IN1与所述稳压二极管D的正极连接，所述第二比较电压输入端IN2与所述稳压二极管D的负极连接，所述供电电压输入端VCC用于与所述电源输入端200连接，所述电平信号输出端OUT与所述开关子电路122连接，所述接地端GND接地；所述电压比较器U用于确定所述电源输入端200是否输入高于电压阈值的电压。

通常电压比较器U的比较电压输入端分为“+”端与“-”端。当输入至“+”端的电压大于或等于输入至“-”端的电压时，电平信号输出端OUT输出高电平信号至开关子电路。当输入至“+”端的电压小于输入至“-”端的电压时，电平信号输出端OUT输出低电平信号至开关子电路。本实施例，第一比较电压输入端IN1为“+”端，第二比较电压输入端IN2为“-”端。

稳压二极管D是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件，连接稳压二极管D的支路的电流即使在很大范围内变化，支路的电压基本不会发生变化。当电源输入端200输入电压逐渐增大时，输入第一比较电压输入端IN1的电压随输入电压变化，而稳压二极管D起到了稳压作用，输入第二比较电压输入端IN2的电压不发生变化。根据输入第一比较电压输入端IN1的电压、输入第二比较电压输入端IN2的电压，确定电源输入端200是否输入高于电压阈值的电压。

所述电压比较子电路121还包括第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3；

所述稳压二极管D的正极用于通过所述第一电阻R1与所述电源输入端200连接；

所述第二比较电压输入端IN2用于通过所述第二电阻R2与所述电源输入端200连接，通过所述第三电阻R3与所述稳压二极管D的负极连接。

第一电阻R1为限流电阻，与稳压二极管D串联，以避免稳压二极管D损坏。输入至第一比较电压输入端IN1的电压为稳压二极管D的电压，输入至第一比较电压输入端IN1的电压稳定不发生变化。

第二电阻R2为分压电阻，第三电阻R3为测量电阻，第二电阻R2与第三电阻R3串联。输入至第二比较电压输入端IN2的电压为第三电阻R3的电压。当电源输入端200的输入电压小于电压阈值时，由于第二电阻R2的分压，第三电阻R3的电压小于稳压二极管D的电压，电压比较器U输出低电平信号至开关子电路122，开关子电路122保持接通状态。当电源输入端200的输入电压大于或大于电压阈值时，由于稳压二极管D的电压不发生变化，第三电阻R3的电压大于或等于稳压二极管D的电压，电压比较器U输出高电平信号至开关子电路122，开关子电路122切换为断开状态，避免电源输入端200输入的电压损坏设备。

所述电压比较子电路121还包括上拉电阻R4；

所述电平信号输出端OUT通过所述上拉电阻R4与所述供电电压输入端VCC连接；

所述上拉电阻R4用于提高所述电平信号输出端OUT的输出电平值。

举例而言，当输入供电电压输入端VCC的电压为5V时，电压比较器U无法输出大于5V的高电平信号。通过设置上拉电阻R4，使电压比较器U能够输出大于5V的高电平信号。

所述开关子电路122包括推挽电路123与MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)管1221；

所述推挽电路123的信号输入端与所述电压比较子电路121连接，所述推挽电路123的信号输出端与所述MOS管Q1连接；

所述推挽电路123用于提高开关子电路122的通断速度。

本实施例中，两个三极管对称连接构成推挽电路123。当电压比较子电路121的电平信号输入至推挽电路123时，两只对称的三极管每次只有一个导通，导通损耗小且功率高，提高了开关子电路122控制通断的速度。

MOS管为开关器件，用于控制开关子电路122的通断。当MOS管为导通状态时，控制开关子电路122为接通状态，电源输入端200的输入电压通过开关子电路122输入至电源输出端300。当MOS管为关闭状态时，控制开关子电路122为断开状态，电源输入端200的输入电压无法通过开关子电路122输入至电源输出端300。

所述推挽电路123包括第一三极管Q2与第二三极管Q3；

所述第一三极管Q2的栅极、所述第二三极管Q3的栅极均与所述推挽电路123的信号输入端连接，所述第一三极管Q2的漏极、所述第二三极管Q3的源极均与所述推挽电路123的信号输出端连接；

所述第一三极管Q2的源极用于与所述电源输入端200连接，所述第二三极管Q3的漏极接地。

具体地，当电压比较子电路121的电平信号输入至推挽电路123时，低电平信号通过第一三极管Q2的漏极输入至MOS管Q1，高电平信号通过第二三极管Q3的源极输入至MOS管Q1，电平信号不会同时通过第一三极管Q2的漏极、第二三极管Q3的源极输入至MOS管Q1。通过推挽电路123将电平信号输入至MOS管Q1，提高了MOS管对开关子电路122通断的控制速度。

所述开关子电路122还包括第四电阻R5、第五电阻R6及第六电阻R7；

所述推挽电路123的信号输入端通过所述第四电阻R5与所述电压比较子电路121连接；

所述推挽电路123的信号输出端通过所述第五电阻R6与所述MOS管Q1连接；

所述第一三极管Q2的源极通过第六电阻R7与所述电源输入端200连接。

三极管导通时，高电压不能直接输入至三极管内。第四电阻R5、第五电阻R6及第六电阻R7为保护电阻，避免瞬态冲击电压或过电压损坏推挽电路123。

所述MOS管Q1的栅极与所述推挽电路123的信号输出端连接，所述MOS管Q1的源极用于与所述电源输入端200连接，所述MOS管Q1的漏极与所述电源输出端300连接。

电压比较子电路121通过推挽电路123将电平信号输入至MOS管Q1，以控制电压保护电路100的通断。当电压比较子电路121输出低电平信号时，MOS管为导通状态，电源输入端200的输入电压通过电压保护电路100输入至电源输出端300。当电压比较子电路121输出高电平信号时，MOS管为关闭状态，电源输入端200的输入电压无法通过电压保护电路100输入至电源输出端300，避免了与电源输出端300连接的设备受到损坏。

本申请实施例还提供一种供电设备400，包括电源输入端200、电源输出端300及如本实施例中的电压保护电路100，所述电压保护电路设置于所述电源输入端200与所述电源输出端300之间。

请参阅图3，图3示出了本申请实施例提供的供电设备的结构示意图。当瞬态冲击电压输入至电压保护电路100时，电压保护电路100抑制电源输入端200的瞬态冲击电压，避免与电源输出端300连接的设备损坏。当电源输入端200输入的电压高于电压阈值时，电压比较子电路121输出高电压保护电路100断开电源输入端200与电源输出端300的连接，避免输出的高电压损坏与电源输出端300连接的设备。解决了输入电压异常时，导致设备损坏的问题。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电压保护电路，其特征在于，用于设置于电源输入端与电源输出端之间，所述电压保护电路包括瞬态冲击电压防护电路与过电压防护电路；

所述瞬态冲击电压防护电路的一端用于与所述电源输入端连接，所述瞬态冲击电压防护电路的另一端接地，所述瞬态冲击电压防护电路用于抑制所述电源输入端的瞬态冲击电压；

所述过电压防护电路包括电压比较子电路与开关子电路，所述电压比较子电路的一端用于与所述电源输入端连接，所述电压比较子电路的另一端与所述开关子电路的一端连接，所述开关子电路的另一端用于与所述电源输出端连接，所述电压比较子电路用于确定所述电源输入端的输入电压是否输入高于电压阈值，所述开关子电路用于当电源输入端的输入电压高于电压阈值时，断开所述电源输入端与所述电源输出端的连接。

2.根据权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于，所述瞬态冲击电压防护电路包括瞬态电压二极管及电容；

所述电容与所述瞬态电压二极管并联，所述瞬态电压二极管的正极用于与所述电源输入端连接，且所述瞬态电压二极管的负极接地，所述瞬态电压二极管用于吸收电源输入端的瞬态冲击电压。

3.根据权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于，所述电压比较子电路包括稳压二极管及电压比较器，所述电压比较器包括第一比较电压输入端、第二比较电压输入端、供电电压输入端、电平信号输出端及接地端；

所述稳压二极管的正极用于与所述电源输入端连接，且所述稳压二极管的负极接地；

所述第一比较电压输入端与所述稳压二极管的正极连接，所述第二比较电压输入端与所述稳压二极管的负极连接，所述供电电压输入端用于与所述电源输入端连接，所述电平信号输出端与所述开关子电路连接，所述接地端接地；所述电压比较器用于确定所述电源输入端是否输入高于电压阈值的电压。

4.根据权利要求3所述的电压保护电路，其特征在于，所述电压比较子电路还包括第一电阻、第二电阻及第三电阻；

所述稳压二极管的正极用于通过所述第一电阻与所述电源输入端连接；

所述第二比较电压输入端用于通过所述第二电阻与所述电源输入端连接，通过所述第三电阻与所述稳压二极管的负极连接。

5.根据权利要求3所述的电压保护电路，其特征在于，所述电压比较子电路还包括上拉电阻；

所述电平信号输出端通过所述上拉电阻与所述供电电压输入端连接；

所述上拉电阻用于提高所述电平信号输出端的输出电平值。

6.根据权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于，所述开关子电路包括推挽电路与MOS管；

所述推挽电路的信号输入端与所述电压比较子电路连接，所述推挽电路的信号输出端与所述MOS管连接；

所述推挽电路用于提高开关子电路控制通断的速度。

7.根据权利要求6所述的电压保护电路，其特征在于，所述推挽电路包括第一三极管与第二三极管；

所述第一三极管的栅极、所述第二三极管的栅极均与所述推挽电路的信号输入端连接，所述第一三极管的漏极、所述第二三极管的源极均与所述推挽电路的信号输出端连接；

所述第一三极管的源极用于与所述电源输入端连接，所述第二三极管的漏极接地。

8.根据权利要求7所述的电压保护电路，其特征在于，所述开关子电路还包括第四电阻、第五电阻及第六电阻；

所述推挽电路的信号输入端通过所述第四电阻与所述电压比较子电路连接；

所述推挽电路的信号输出端通过所述第五电阻与所述MOS管连接；

所述第一三极管的源极通过第六电阻与所述电源输入端连接。

9.根据权利要求7所述的电压保护电路，其特征在于，所述MOS管的栅极与所述推挽电路的信号输出端连接，所述MOS管的源极用于与所述电源输入端连接，所述MOS管的漏极与所述电源输出端连接。

10.一种供电设备，其特征在于，包括电源输入端、电源输出端及如权利要求1至9中任意一项所述的电压保护电路，所述电压保护电路设置于所述电源输入端与所述电源输出端之间。

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