CN216436804U - 过压保护电路、器件、系统和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及高压保护技术领域，提出了一种过压保护电路、器件、系统和电子设备，可以有效地降低开发成本和提高开发效率。其中，过压保护电路包括第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻和第三电阻和第四电阻和稳压管；其中，第一开关管的第一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端和第二开关管的第一端共接且用于连接至电源输入端，第一开关管的第二端、第二电阻的另一端、第二开关管的控制端和第四电阻的一端相连接，第三电阻的一端和第一电阻的另一端、稳压管的负极端相连，第三电阻的另一端与第一开关管的控制端相连，第二开关管的第二端作为供电端，第四电阻的另一端和稳压管的正极端连接至地端。

Description

过压保护电路、器件、系统和电子设备

技术领域

本申请涉及过压保护技术领域，尤其涉及一种过压保护电路、器件、系统和电子设备。

背景技术

发明人发现，目前，通常都是基于精密的过压保护芯片实现过压保护，然而，此类方式严重依赖于芯片，在芯片供应形势不定时，容易出现一芯难求，芯片供应不足，而且现在的芯片价格超高，导致产品产品成本和开发周期较长。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种过压保护电路、器件、系统和电子设备，以解决芯片供应不足和芯片价格超高，导致产品产品成本和开发周期较长。的问题。

一种过压保护电路，所述过压保护电路包括第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻和第三电阻和第四电阻和稳压管；

其中，所述第一开关管的第一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端和所述第二开关管的第一端共接且用于连接至电源输入端，所述第一开关管的第二端、所述第二电阻的另一端、所述第二开关管的控制端和所述第四电阻的一端相连接，所述第三电阻的一端和所述第一电阻的另一端、所述稳压管的负极端相连，所述第三电阻的另一端与所述第一开关管的控制端相连，所述第二开关管的第二端作为供电端，所述第四电阻的另一端和所述稳压管的正极端连接至地端。

在一实施方式中，所述第一开关管为三极管，所述第二开关管为场效应管。

在一实施方式中，所述第一开关管为PNP型三极管，所述PNP型三极管的发射极作为所述第一开关管的第一端，所述PNP型三极管的集电极作为所述第一开关管的第二端，所述PNP型三极管的基极作为所述第一开关管的控制端。

在一实施方式中所述稳压管的稳压电压为4.7V。

在一实施方式中，所述第二开关管为P型场效应管，所述P型场效应管的源极作为所述第二开关管的第一端，所述P型场效应管的漏极作为所述第二开关管的第二端，所述P型场效应管的栅极作为所述第二开关管的控制端。

在一实施方式中，所述过压保护电路还包括滤波电容，所述滤波电容的一端与所述第二开关管的第二端相连，所述滤波电容的另一端与所述地端相连。

一种过压保护器件，所述过压保护器件包括电源输入接口、电源输出接口和如前述任一项所述的过压保护电路，其中，所述第一开关管的第一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端和所述第二开关管的第一端与所述电源输入接口相连，所述第二开关管的第二端与所述电源输出接口相连，所述电源输入接口用于与电源输入端相连，所述电源输出接口用于与被供电器件相连。

一种过压保护系统，包括电源、被供电器件和所述的过压保护器件，其中，所述过压保护器件的电源输入接口与所述电源相连，所述过压保护器件的电源输出接口与所述被供电器件相连。

一种电子设备，包括如前述任一项所述的过压保护电路，其中，所述过压保护电路的供电端用于连接至所述电子设备的被供电模块。

在本申请提供的方案中，该过压保护电路包括第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻和第三电阻和第四电阻和稳压管；其中，第一开关管的第一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端和第二开关管的第一端共接且用于连接至电源输入端，第一开关管的第二端、第二电阻的另一端、第二开关管的控制端和第四电阻的一端相连接，第三电阻的一端和第一电阻的另一端、稳压管的负极端相连，第三电阻的另一端与第一开关管的控制端相连，第二开关管的第二端作为供电端，第四电阻的另一端和稳压管的正极端连接至地端。这样，当电源输入端的电压大于一定值时，由于稳压管的存在，第三电阻的一端的电压会被嵌在稳压电压，因此，驱动第一开关管导通，第一开关管导通后，第二开关管的控制端电压变大，第二开关管关断，从而切断电源输出端与后端电路或器件的连接，从而起到过压保护的目的，有效地保护了后端电路或器件。可见，本申请中，无需采用昂贵的芯片，仅需利用一些器件即可实现，成本较低，降低了开发产品的成本和提高了开发效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一种实施例提供的一种过压保护电路的结构示意图；

图2是本申请一种实施例提供的一种过压保护电路的另一结构示意图；

图3是本申请一种实施例提供的一种过压保护电路的另一结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

为了说明本申请的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

在一实施例中，如图1所示，本申请提供了一种过压保护电路，该过压保护电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3和第四电阻R4和稳压管ZD。

其中，第一开关管Q1的第一端、第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和第二开关管Q1的第一端共接且用于连接至电源输入端，也即作为电源输入端(VIN)，第一开关管Q1的第二端、第二电阻R2的另一端、第二开关管 Q2的控制端和第四电阻R4的一端相连接，第三电阻R3的一端和第一电阻R1 的另一端、稳压管ZD的负极端相连，第三电阻R3的另一端与第一开关管Q1 的控制端相连，第二开关管Q2的第二端作为供电端(VOUT)，第四电阻R4 的另一端和稳压管ZD的正极端连接至地端。

通过上述实施例可以看出，这样，当电源输入端(VIN)的电压大于一定某个过压值时，由于稳压管ZD的存在，第三电阻R3的一端的电压，也即稳压管ZD负极端的电压会被嵌在稳压电压，具体嵌在多少取决于稳压管ZD的稳压参数(稳压电压)，而稳压管ZD的稳压参数取决于第一开关管Q1的驱动需求，因此，本申请可以通过选择所需稳压电压的稳压管ZD，从而进行第一开关管Q1的驱动配置，当电源输入端(VIN)的电压大于某个过压值时，使第一开关管Q1导通，第一开关管Q1导通后，第二开关管Q1的控制端电压变大，配置第二开关管Q2关断，从而切断电源输出端(VOUT)与后端电路或器件的连接，从而起到过压保护的目的，有效地保护了后端电路或器件。可见，本申请中，无需采用昂贵的芯片，仅需利用一些器件即可实现，成本较低，降低了开发产品的成本和提高了开发效率。

当电源输入端(VIN)的电压小于一某个过压值时，稳压管ZD不工作，配置第一开关管Q1截止，第一开关管Q1截止后，第二开关管Q1的控制端电压变小，使第二开关管Q2导通，电源输出端(VOUT)能正常给后端电路或器件的供电，此时正常工作。

如图2或图3所示，在一实施例中，该过压保护电路还包括滤波电容C，滤波电C容的一端与第二开关管Q1的第二端相连，滤波电容C的另一端与地端相连。在该实施例中，通过设定滤波电容C，在正常工作时，有效地保证了输出电压的稳定性。

请一并参阅图2所示，第一开关管为三极管，第二开关管为场效应管或者其他开关管组合，本申请不做限定。在一具体的实施方式中，第一开关管Q1 为PNP型三极管，PNP型三极管的发射极(e极)作为第一开关管Q1的第一端，PNP型三极管的集电极(c极)作为第一开关管Q1的第二端，PNP型三极管的基极(b极)作为第一开关管的控制端，也即，在该实施例中，PNP型三极管的e极连接到电源输入端(VINT)，c极连接到第四电阻R4，b极连接到第三电阻R3，众所周知，PNP型三极管导通条件是V_be的电压为-0.7V，因此，本申请可以依据高压保护的过压值，来选择稳压管ZD的稳压电压，例如，如 3所示，以高压保护的过压值为5V为例，这里可以选择稳压电压为4.3V的稳压管ZD，因此，当电源输入端(VIN)的电压大于5V时，第一电阻R1下端的电压将为4.3V，使得三极管Q1的V_be＝-0.7V，从而驱动三极管Q1导通。

需要说明的是，在该实施例中，仅是以高压保护的阈值为5V为例进行说明，在其他实施方式中，可以依据高压保护的需求而选择所需的稳压管，第一开关管也可以选择其他类型的开关管，例如绝缘栅MOS管或者结型场效应管等，具体本申请不做限定。

在一具体的实施方式中，第二开关管为P型场效应管(即P型MOS管)， P型场效应管的源极(S极)作为第二开关管Q2的第一端，P型场效应管的漏极(D极)作为第二开关管的第二端，P型场效应管的栅极(G极)作为第二开关管的控制端。也即，在该实施例中，P型场效应管的S极连接到电源输入端，D极作为供电端，G极连接到三级管Q1的c极，众所周知，P型场效应管 Q2的导通条件是V_GS的电压为小于某个负电压(如-2V)，小于某个负电压时，该P型场效应管Q2导通，因此，本申请可以依据高压保护的最大值，来选择第四电阻R4和第二电阻42的阻值参数，使得三级管Q71导通时，P型场效应管Q2的V_GS电压大于导通所需的负电压(如-2V)，以使P型场效应管Q2关断，P型场效应管Q2关断后，P型场效应管Q2理论上输出为0V，也即VOUT 端输出为0V，从而有效地保护了VOUT的后端不受高压损坏，有效地保护了后端。

正常工作时，以高压保护的过压值为5V为例，当小于VINT小于或等于5V时，基于上述分析可知，此时三级管Q1的V_be不等于-0.7V，三级管Q1处于关断状态，从而使得P型场效应管Q2的V_GS电压小于-2V，此时P型场效应管Q2处于导通状态，供电端(VOUT)正常输出，这时电路正常工作。

在一具体的应用场景实施例中，如图3所示，第一电阻R1可以为1k，第二电阻R2为47k，第三电阻R3为4.7k，第四电阻为10k，滤波电容为4.7uF，稳压管为4.3V，从而构建一5V过压保护电路，当VIN超过5V时，过压保护电路起到过压保护作用。需要说明的是，电路中的各参数可依据实际需求配置，这里不做限定。

在一实施例中，本申请提供了一种过压保护器件，该过压保护器件包括电源输入接口、电源输出接口和前面任一实施例的过压保护电路，其中，第一开关管Q1的第一端、第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和第二开关管Q2 的第一端与电源输入接口相连，电源输入接口用于与电源输入端相连，第二开关管Q2的第二端与电源输出接口相连，电源输出接口用于与被供电器件相连。在该实施例中，提供了一种过压保护器件，该高压保护器件可应用至多种有过压保护场景中，例如，对于某个些接口有或器件过压保护功能，则可通过该过压保护器件进行高压保护，简单而且成本低，也小型化。

在一实施例中，提供了一种过压保护系统，包括电源、被供电器件和过压保护器件，其中，过压保护器件的电源输入接口与电源相连，过压保护器件的电源输出接口与被供电器件相连。在该实施例中，对于被供电器件有高压保护需求，在利用电源对被供电器件提供电源时，则可以使用该过压保护器件。

在一实施例中，提供了一种电子设备，包括前述实施例的过压保护电路，其中，过压保护电路的供电端用于连接至电子设备的被供电模块。比如，现如今，许多电子设备具有各种接口供电端，比如TYPE-C等接口，或者是常规供电端，可以理解，此类接口规定了输入电压不能超过某个值，例如， 5V\9V\12V\15V\20V等，则该电子设备可以采用本申请实施例提供的过压保护电路，可以有效地保护电子设备不受过压损坏。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种过压保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻和第三电阻和第四电阻和稳压管；

其中，所述第一开关管的第一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端和所述第二开关管的第一端共接且用于连接至电源输入端，所述第一开关管的第二端、所述第二电阻的另一端、所述第二开关管的控制端和所述第四电阻的一端相连接，所述第三电阻的一端、所述第一电阻的另一端和所述稳压管的负极端相连，所述第三电阻的另一端与所述第一开关管的控制端相连，所述第二开关管的第二端作为供电端，所述第四电阻的另一端和所述稳压管的正极端连接至地端。

2.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述第一开关管为三极管，所述第二开关管为场效应管。

3.如权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述第一开关管为PNP型三极管，所述PNP型三极管的发射极作为所述第一开关管的第一端，所述PNP型三极管的集电极作为所述第一开关管的第二端，所述PNP型三极管的基极作为所述第一开关管的控制端。

4.如权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述稳压管的稳压电压为4.7V。

5.如权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述第二开关管为P型场效应管，所述P型场效应管的源极作为所述第二开关管的第一端，所述P型场效应管的漏极作为所述第二开关管的第二端，所述P型场效应管的栅极作为所述第二开关管的控制端。

6.如权利要求1-5任一项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滤波电容，所述滤波电容的一端与所述第二开关管的第二端相连，所述滤波电容的另一端与所述地端相连。

7.一种过压保护器件，其特征在于，所述过压保护器件包括电源输入接口、电源输出接口和如权利要求1-6任一项所述的过压保护电路，其中，所述第一开关管的第一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端和所述第二开关管的第一端与所述电源输入接口相连，所述第二开关管的第二端与所述电源输出接口相连，所述电源输入接口用于与电源输入端相连，所述电源输出接口用于与被供电器件相连。

8.一种过压保护系统，其特征在于，包括电源、被供电器件和如权利要求7所述的过压保护器件，其中，所述过压保护器件的电源输入接口与所述电源相连，所述过压保护器件的电源输出接口与所述被供电器件相连。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的过压保护电路，其中，所述过压保护电路的供电端用于连接至所述电子设备的被供电模块。

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