CN216599004U - 一种电压脉冲吸收电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电压脉冲吸收电路，属于电压脉冲吸收技术领域，解决了现有电压脉冲吸收电路体积大、价格昂贵等问题。所述电路包括：电阻R1‑R5，三极管Q1，MOSFET管Q2，二极管D1‑D3；其中，电阻R1的一端连接电源正极、三极管Q1的发射极、二极管D3的负极以及MOSFET管Q2的漏极；电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接二极管D1的负极，二极管D1的正极接地；所述电阻R1的另一端还连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端、二极管D2的负极、二极管D3的正极和MOSFET管Q2的栅极，电阻R4的另一端和二极管D2的正极均接地；MOSFET管Q2的源极和衬底相连后与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地。
Description
技术领域
本实用新型涉及电压脉冲吸收技术领域，尤其涉及一种电压脉冲吸收电路。
背景技术
电压脉冲是指短时间内(通常指us级别)，在电源线上出现的高于电源额定工作电压的尖型脉冲，并且往往带有较大的电能量，对正在工作的电源或者芯片产生干扰，从而造成电路工作不正常。尤其是在具有感性负载的电路中，产生的尖型脉冲的幅度可以达到电源额定工作电压的2倍以上，严重情况下可以损坏芯片。
对于电压脉冲的防治，主要由专用的滤波模块来实现，具有比较好的兼容性。但是，滤波模块价格比较昂贵，体积较大。同时，针对不同场景下的电压脉冲(脉冲幅度，脉冲维持时间)，用户在参数选择上无法进行灵活的优化。此外，单纯的使用TVS管，放电管，压敏电阻等已经不能有效的解决电压脉冲抑制问题。
因此，如何解决上述问题，是急需考虑的问题。
实用新型内容
鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种电压脉冲吸收电路，用以解决现有电压脉冲吸收电路体积大、价格昂贵等问题。
本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本实用新型公开了一种电压脉冲吸收电路，所述电路包括：电阻R1-R5，三极管Q1，MOSFET管Q2，二极管D1-D3；其中，
电阻R1的一端连接电源正极、三极管Q1的发射极、二极管D3的负极以及MOSFET管Q2的漏极；
电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接二极管D1的负极，二极管D1的正极接地；
所述电阻R1的另一端还连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端、二极管 D2的负极、二极管D3的正极和MOSFET管Q2的栅极，电阻R4的另一端和二极管D2的正极均接地；
MOSFET管Q2的源极和衬底相连后与电阻R5的一端相连，电阻 R5的另一端接地。
在上述方案的基础上，本实用新型还做出了如下改进：
基于上述电路的进一步改进，所述三极管Q1为PNP型三极管。
基于上述电路的进一步改进，所述MOSFET管Q2为N沟道MOSFET 管。
基于上述电路的进一步改进，所述二极管D1-D3为TVS管。
基于上述电路的进一步改进，所述电路还包括二极管D4；
二极管D4的正极连接N沟道MOSFET管的源极，
二极管D4的负极连接N沟道MOSFET管的漏极。
基于上述电路的进一步改进，所述二极管D4为续流二极管。
基于上述电路的进一步改进，所述电阻R1-R4为通用电阻，
电阻R1和电阻R2的阻值满足以下关系：R2＞5*R1；
电阻R3和电阻R4的阻值满足以下关系：R4＞5*R3。
基于上述电路的进一步改进，所述电阻R1-R4的阻值为kΩ级别。
基于上述电路的进一步改进，所述电阻R5为功率电阻，所述电阻R5的阻值为mΩ级别。
基于上述电路的进一步改进，所述电阻R5的功率为1W以上，所述电阻R5的耐压性能高于所述电源的正常工作电压的2倍。
与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：
本实用新型提供的电压脉冲吸收电路，具备如下优势：
第一，电压脉冲吸收电路体积较小，电路中使用的器件价格低，从而降低了整个电压脉冲吸收电路的成本，很好地解决了现有电压脉冲吸收电路价格昂贵等问题。
第二，整个吸收电路的导通时间较短，能够达到快速吸收电压脉冲的效果。
第三，可以根据电压脉冲的幅度和维持时间，灵活的选择元器件参数，最大限度的吸收电压脉冲能量。
第四，还可以通过选择不同参数的D1，D2，Q2和R5，可以吸收不同的电压脉冲波形，易于调整。
本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的内容中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本实用新型提供的电压脉冲吸收电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
本实用新型的一个具体实施例，公开了一种电压脉冲吸收电路，电路图如如1所示，所述电路包括：电阻R1-R5，三极管Q1，MOSFET管 Q2，二极管D1-D3；其中，
电阻R1的一端连接电源正极、三极管Q1的发射极、二极管D3的负极以及MOSFET管Q2的漏极；
电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接二极管D1的负极，二极管D1的正极接地；
所述电阻R1的另一端还连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端、二极管 D2的负极、二极管D3的正极和MOSFET管Q2的栅极，电阻R4的另一端和二极管D2的正极均接地；
MOSFET管Q2的源极和衬底相连后与电阻R5的一端相连，电阻 R5的另一端接地。
为适应电压脉冲的吸收过程，在本实施例中，所述三极管Q1选取 PNP型三极管，所述MOSFET管Q2选取N沟道MOSFET管，所述二极管D1-D3选取TVS管。
优选地，为进一步提升电压脉冲吸收电路的吸收效果，所述电路还包括二极管D4；二极管D4的正极连接N沟道MOSFET管的源极，二极管D4的负极连接N沟道MOSFET管的漏极。所述二极管D4为续流二极管。从而实现续流功能，有效防止电压电流突变。
优选地，所述电阻R1-R4为通用电阻，其中，
电阻R1和电阻R2的阻值满足以下关系：R2＞5*R1；
电阻R3和电阻R4的阻值满足以下关系：R4＞5*R3。
在具体实施过程中，所述电阻R1-R4的阻值为kΩ级别。
在具体实施过程中，所述电阻R5为功率电阻，所述电阻R5的阻值为mΩ级别。这里，需要说明的是，功率电阻区别于通用电阻，功率电阻一般使用在需要限流的场景中。
此外，为有效提升电阻R5的限流功能，在本实施例中，所述电阻 R5的功率为1W以上，所述电阻R5的耐压性能高于所述电源的正常工作电压的2倍。从而使得当电源输出高于正常工作电压的脉冲信号时，能够被有效吸收。
下面，对本实施例中电压脉冲吸收电路的工作过程做如下说明：
第一，参数选取说明：
TVS管D1-D3的工作电压分别是Vd1_br、Vd2_br、Vd3_br，导通时间分别为Td1_br(ns级别)、Td2_br(ns级别)、Td3_br(ns级别)；TVS 管D2保护MOS管Q2的Vgs端，TVS管D3保护MOS管Q2的Vds端；
PNP型三极管的导通时间为T1(ns级别)，导通时候的电压Vbe设定为0.7V；N沟道MOSFET管的导通时间为T2(ns级别)，导通时候的电压Vgs设定为Vmos_th，Vd2_br要大于Vmos_th；
第二，电路工作原理说明：
(一)当电源上的电压V_Pulse＜Vd1_br+0.7时，
此时，TVS管不工作，三极管Q1截止，MOS管Q2截止。
(二)当电源上的电压V_Pulse≥Vd1_br+0.7
(1)TVS管D1首先动作，工作电压约为Vd1_br；
(2)三极管Q1动作，使得电阻R4上的电压大于MOS管Q2的导通电压Vmos_th；
(3)MOS管Q2导通，电源线通过功率电阻R5，瞬间释放大电流：I ＝(Vd1_br+0.7)/R5，快速吸收电路中的脉冲能量；
(4)当TVS管D1关断的时候，电阻R5还有(Td1_br+T1)的时间来吸收电路中的脉冲能量。
如上所述，当电源线上有电压脉冲到来的时候，整个电路的导通时间为：Td1_br+T1+T2。由于时间Td1_br，T1和T2的量级都为ns级别，所以整个电路的工作时间小于1us，能够达到快速吸收电压脉冲的效果。
综上所述，与现有技术相比，本实用新型提供的电压脉冲吸收电路，具备如下优势：
第一，电压脉冲吸收电路体积较小，电路中使用的器件价格低，从而降低了整个电压脉冲吸收电路的成本，很好地解决了现有电压脉冲吸收电路价格昂贵等问题。
第二，整个吸收电路的导通时间较短，能够达到快速吸收电压脉冲的效果。
第三，本实用新型提供的电压脉冲吸收电路，能够对于电源线上维持时间us级别以上的电压脉冲具有很好的吸收作用，已经在实际电路中得到验证。并且，可以根据电压脉冲的幅度和维持时间，灵活的选择元器件参数，最大限度的吸收电压脉冲能量。
第四，还可以通过选择不同参数的D1，D2，Q2和R5，可以吸收不同的电压脉冲波形，易于调整。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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。
Claims (10)
1.一种电压脉冲吸收电路，其特征在于，所述电路包括：电阻R1-R5，三极管Q1，MOSFET管Q2，二极管D1-D3；其中，
电阻R1的一端连接电源正极、三极管Q1的发射极、二极管D3的负极以及MOSFET管Q2的漏极；
电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接二极管D1的负极，二极管D1的正极接地；
所述电阻R1的另一端还连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R4的一端、二极管D2的负极、二极管D3的正极和MOSFET管Q2的栅极，电阻R4的另一端和二极管D2的正极均接地；
MOSFET管Q2的源极和衬底相连后与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的电压脉冲吸收电路，其特征在于，所述三极管Q1为PNP型三极管。
3.根据权利要求2所述的电压脉冲吸收电路，其特征在于，所述MOSFET管Q2为N沟道MOSFET管。
4.根据权利要求3所述的电压脉冲吸收电路，其特征在于，所述二极管D1-D3为TVS管。
5.根据权利要求4所述的电压脉冲吸收电路，其特征在于，所述电路还包括二极管D4；
二极管D4的正极连接N沟道MOSFET管的源极，
二极管D4的负极连接N沟道MOSFET管的漏极。
6.根据权利要求5所述的电压脉冲吸收电路，其特征在于，所述二极管D4为续流二极管。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电压脉冲吸收电路，其特征在于，所述电阻R1-R4为通用电阻，
电阻R1和电阻R2的阻值满足以下关系：R2＞5*R1；
电阻R3和电阻R4的阻值满足以下关系：R4＞5*R3。
8.根据权利要求7所述的电压脉冲吸收电路，其特征在于，所述电阻R1-R4的阻值为kΩ级别。
9.根据权利要求7所述的电压脉冲吸收电路，其特征在于，所述电阻R5为功率电阻，所述电阻R5的阻值为mΩ级别。
10.根据权利要求9所述的电压脉冲吸收电路，其特征在于，所述电阻R5的功率为1W以上，所述电阻R5的耐压性能高于所述电源的正常工作电压的2倍。
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