CN218415801U - 一种过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型的过压保护电路，涉及电子技术领域，该电路中开关管的输入端连接电源正极，开关管的输出端连接电压采集电路的第一输入端，开关管的控制端连接防回流电路的第一输入端；第一电阻的一端连接开关管的输入端，第一电阻的另一端连接所述开关管的控制端；电压采集电路的第二输入端连接电源正极，电压采集电路的输出端连接开关电路的控制端，电压采集电路的接地端接地；防回流电路的第二输入端连接保护输出电路的控制端，防回流电路的输出端连接开关电路的输入端，开关电路的输出端接地；通过电子元器件搭建过压保护电路，替代原有的运算放大器搭建的过压保护电路，有效的降低了过压保护电路的成本。

Description

一种过压保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种过压保护电路。

背景技术

在充电电路中或者电源电路中，通常会设计专用的输出电压过压保护电路，当输出电压异常时能够及时检测到，从而切断电源输出，保护后端电路，防止对后一级的用电设备造成损坏；例如输出预设电压为12V，而由于电路故障实际输出电压达到14V时，保护电路检测到输出电压过高就会发出控制信号，控制电压输出电路停止工作。

目前，过压保护电路通常使用运算放大器作为比较器，进行搭建过压保护电路，当输出电压达到预设电压后使运算放大器输出控制信号，实现过电压保护功能，由于运算放大器成本较高，导致过压保护电路的成本较高。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种过压保护电路，以解决现有的过压保护电路成本较高的问题。

基于上述技术问题，本实用新型提供一种过压保护电路，包括：

电压采集电路、防回流电路、开关电路、保护输出电路、开关管和第一电阻；

其中，所述开关管的输入端连接电源正极，所述开关管的输出端连接所述电压采集电路的第一输入端，所述开关管的控制端连接所述防回流电路的第一输入端；所述第一电阻的一端连接所述开关管的输入端，所述第一电阻的另一端连接所述开关管的控制端；

所述电压采集电路的第二输入端连接电源正极，所述电压采集电路的输出端连接所述开关电路的控制端，所述电压采集电路的接地端接地；

所述防回流电路的第二输入端连接保护输出电路的控制端，所述防回流电路的输出端连接所述开关电路的输入端，所述开关电路的输出端接地。

上述方案具有以下有益效果：

本实用新型的过压保护电路，通过开关管、电压采集电路、防回流电路和开关电路搭建过压保护电路，替代原有的运算放大器搭建的过压保护电路，有效的降低了过压保护电路的成本。

可选的，所述电压采集电路包括：

第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第二电阻的一端连接电源正极，所述第二电阻的另一端连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端接地；

所述第四电阻的一端连接所述开关管的输出端，所述第四电阻的另一端连接所述第二电阻和所述第三电阻的连接端，所述第四电阻的另一端还连接所述开关电路的控制端。

可选的，所述防回流电路包括：

第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极连接所述保护输出电路的控制端，所述第一二极管的阴极连接所述开关电路的输入端；

所述第二二极管的阳极连接所述开关管的控制端和所述第一电阻，所述第二二极管的阴极连接所述开关电路的输入端。

可选的，所述开关电路包括稳压源，所述稳压源的阴极连接所述防回流电路的输出端，所述稳压源的参考极连接所述电压采集电路的输出端，所述稳压源的阳极接地。

可选的，所述过压保护电路还包括滤波电容，所述滤波电容的一端连接所述稳压源的参考极，所述滤波电容的另一端接地。

可选的，所述保护输出电路包括光耦模块，所述光耦模块的原边高压侧连接电源正极，所述光耦模块的原边低压侧连接所述防回流电路的第二输入端；所述光耦模块的副边高压侧连接电源正极，所述光耦模块的副边低压侧用于输出过压保护信号。

可选的，所述保护输出电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端连接电源正极，所述第五电阻的另一端连接所述光耦模块的第一输入端。

可选的，所述过压保护电路还包括第六电阻，所述第六电阻的一端连接所述开关管的控制端，所述第六电阻的另一端连接所述防回流电路的第一输入端。

可选的，所述开关管为P型开关管。

可选的，所述稳压源的型号为TL431。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中提供的第一种过压保护电路电路示意图；

图2是本实用新型一实施例中提供的第二种过压保护电路电路示意图；

图3是本实用新型一实施例中提供的第三种过压保护电路电路示意图；符号说明如下：

1、电压采集电路；2、防回流电路；3、开关电路；4、保护输出电路；IC1、光耦模块；IC2、稳压源。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。

应当理解，下面阐述的实施例代表了使本领域技术人员能够实施实施例并说明实施实施例的最佳模式的必要信息。在根据附图阅读以下描述后，本领域技术人员将理解本公开的概念并且将认识到这些概念在本文中未特别提及的应用。应当理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。

还应当理解，尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，可以将第一元件称为第二元件，并且类似地，可以将第二元件称为第一元件，而不脱离本公开的范围。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元素被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元素时，不存在中间元素。

还应当理解，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“底部”、“中间”、“中间”、“顶部”等可以在本文中用于描述各种元素，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此这些元素不应受这些条款的限制。

这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，第一元件可以被称为“上”元件，并且类似地，第二元件可以根据这些元件的相对取向被称为“上”元件，而不脱离本公开的范围。

进一步理解，术语“包括”、“包含”、“包括”和/或“包含”在本文中使用时指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或它们的组。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，本文使用的术语应被解释为具有与其在本说明书和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文明确如此定义，否则不会以理想化或过于正式的意义进行解释。

在一实施例中，提供一种如图1所示的过压保护电路，该过压保护电路包括：电压采集电路1、防回流电路2、开关电路3、保护输出电路4、开关管Q1和电阻R1。

其中，开关管Q1的输入端连接电源正极VCC，开关管Q1的输出端连接电压采集电路1的第一输入端，开关管Q1的控制端连接防回流电路2的第一输入端；电阻R1的一端连接开关管Q1的输入端，电阻R1的另一端连接开关管Q1的控制端。

电压采集电路1的第二输入端连接电源正极VCC，电压采集电路1的输出端连接开关电路3的控制端，电压采集电路1的接地端接地。

防回流电路2的第二输入端连接保护输出电路4的控制端，防回流电路2的输出端连接开关电路3的输入端，开关电路3的输出端接地。

上述过压保护电路的工作过程如下：

电压采集电路1实时检测电源正极VCC的电压，当电源正极VCC电压大于预设电压时，电压采集电路1输出导通控制信号控制开关电路3导通，使开关管Q1的控制端通过防回流电路2和开关电路3接地，开关管Q1导通，开关管Q1导通之后，使得电压采集电路1输出更高电压的导通控制信号，从而使开关电路3进一步加强导通，保护输出电路4的控制端通过防回流电路2和开关电路3接地，保护输出电路4根据控制端的接地状态切断电源正极VCC的输出。

本实施例的过压保护电路，通过开关管、电压采集电路、防回流电路和开关电路搭建过压保护电路，替代原有的运算放大器搭建的过压保护电路，有效的降低了过压保护电路的成本。

在一实施例中，提供一种如图2所示的过压保护电路，该过压保护电路包括：电压采集电路1、防回流电路2、开关电路3、保护输出电路4、开关管Q1和电阻R1；其中，电压采集电路1、防回流电路2、开关电路3、保护输出电路4、开关管Q1和电阻R1的连接方式与图1中的电压采集电路1、防回流电路2、开关电路3、保护输出电路4、开关管Q1和电阻R1的连接方式相同。

本实施例中，电压采集电路1包括：电阻R3、电阻R4和电阻R5，其中，电阻R3的一端连接电源正极VCC，电阻R3的另一端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地；电阻R4的一端连接开关管Q1的输出端，电阻R4的另一端连接电阻R3和电阻R5的连接端，电阻R4的另一端还连接开关电路3的控制端。

本实施例中，防回流电路2包括：二极管D1和二极管D2，其中，二极管D1的阳极连接保护输出电路4的控制端，二极管D1的阴极连接开关电路3的输入端；二极管D2的阳极连接开关管Q1的控制端，二极管D2的阴极连接开关电路3的输入端。

本实施例中，开关电路3包括：稳压源IC2，该稳压源IC2的阴极连接防回流电路2的输出端，即二极管D1的阴极和二极管D2的阴极，稳压源IC2的参考极连接电压采集电路1的输出端，即电阻R3和电阻R5的连接端，稳压源IC2的阳极接地；稳压源IC2能够提供过压保护的参考电压。

本实施例中，保护输出电路4包括光耦模块IC1，其中，光耦模块IC1具有原边和副边，原边高压侧连接电源正极VCC，原边低压侧连接防回流电路2的第二输入端，即二极管D1的阳极；副边高压侧连接电源正极VCC，副边低压侧用于输出过压保护信号PROTECT。

作为一个示例，保护输出电路4还包括电阻R6，其中，电阻R6的一端连接电源正极VCC，另一端连接光耦模块IC1的原边高压侧；该电阻R6能够起到限流的作用。

本实施例中，开关管Q1为P型开关管；稳压源IC2的型号为TL431。

上述过压保护电路的工作过程如下：

电压检测电路1中的电阻R3和电阻R5串联之后对电源正极VCC电源进行分压，当电源正极VCC电压升高时，电阻R3和电阻R5串联的分压升高，当该分压大于稳压源IC2导通电压时，稳压源IC2导通，此时，防回流电路2中的二极管D1中有电流流过，从而控制保护输出电路4中的光耦模块IC1的原边导通，光耦模块IC1的副边也导通，输出高电平过压保护信号；稳压源IC2导通后，二极管D2也导通，进而拉低开关管Q1控制端的电压，使开关管Q1导通，开关管Q1的发射极和集电极导通后，电阻R4上有电流流过，使得电阻R3和电阻R5串联的分压变得更高，稳压源IC2的参考极的电压也变得更高，相当于过压保护点变得更低，即使电压采集电路1的输出电压由于电源正极VCC电压下降而降低，过压保护信号仍然会维持一段时间。

上述过压保护电路的过压保护电压值可以通过公式(1)计算：

其中，Vovp为过压保护电压值，R3为电阻R3的电阻值，R5为电阻R5的电阻值，2.5为稳压源TL431的参考极最小导通电压，通过调整电阻R3和电阻R5的阻值关系，可以计算需要预设的过压保护电压值。

当电阻R4中有电流流过时，可以通过公式(2)计算过压保护的迟滞电压：

其中，Vovp1为过压保护的迟滞电压，R3为电阻R3的电阻值，R4为电阻R4的电阻值，R5为电阻R5的电阻值，2.5为稳压源TL431的参考极最小导通电压，假设电阻R3的电阻值为12K欧姆，电阻R4的电阻值为2K欧姆，电阻R5的电阻值为2.61K欧姆，可以通过公式(1)计算得到过压保护电压值Vovp为14V，通过公式(2)计算得到过压保护的迟滞电压Vovp1为4.2V。

即上述过电压保护电路的过压保护电压为14V，过压保护信号PROTECT输出之后使电源正极VCC电压降到4.2V以下，保护状态才得以解除，让电源正极VCC电压掉得更低，让外部的电源供应器有更多的时间停止电源正极VCC电压的输出，需要时可以锁定保护状态，输出电压不会反复在处于重启和关闭的状态。

本实施例的过压保护电路具有以下特点：

(1)通过开关管、二极管、稳压源、光耦模块和电阻搭建过压保护电路，替代原有的运算放大器搭建的过压保护电路，有效的降低了过压保护电路的成本。

(2)采用两个二极管共阴极的连接方式，能够防止电流从稳压源回流至开关管的控制端。

(3)通过在开关管的输出端串联电阻，来降低过压保护点，让保护进行得更彻底，从而使输出电压完全关闭。

(4)采用光耦模块对控制侧的电信号和过压保护输出侧的电信号进行隔离，能够避免控制侧的电信号对过压保护信号输出侧产生干扰。

在一实施例中，提供一种如图3所示的过压保护电路，该过压保护电路与图2中的过压保护电路的不同之处在于，该充电保护电路还包括电阻R2和电容C1，其中，电阻R2的一端连接开关管Q1的控制端，另一端连接二极管D2的阳极，该电阻R2与电阻R1串联，通过调整电阻R1和电阻R2的阻值关系，能够使开关管Q1控制端的电压处于预设范围内。

本实施例中，电容C1的一端连接稳压源IC2的参考极，另一端接地；该电容C1为滤波电容，能够滤除稳压源IC2的参考极的杂波，使稳压源IC2参考极的电压保持稳定，避免稳压源IC2的参考极受杂波信号干扰而误导通。

本实施例的过压保护电路的工作过程与图2中过压保护电路的工作过程相同，在此不再赘述。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，其特征在于，包括：

电压采集电路、防回流电路、开关电路、保护输出电路、开关管和第一电阻；

其中，所述开关管的输入端连接电源正极，所述开关管的输出端连接所述电压采集电路的第一输入端，所述开关管的控制端连接所述防回流电路的第一输入端；所述第一电阻的一端连接所述开关管的输入端，所述第一电阻的另一端连接所述开关管的控制端；

所述电压采集电路的第二输入端连接电源正极，所述电压采集电路的输出端连接所述开关电路的控制端，所述电压采集电路的接地端接地；

所述防回流电路的第二输入端连接保护输出电路的控制端，所述防回流电路的输出端连接所述开关电路的输入端，所述开关电路的输出端接地。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压采集电路包括：

第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第二电阻的一端连接电源正极，所述第二电阻的另一端连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端接地；

所述第四电阻的一端连接所述开关管的输出端，所述第四电阻的另一端连接所述第二电阻和所述第三电阻的连接端，所述第四电阻的另一端还连接所述开关电路的控制端。

3.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述防回流电路包括：

第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极连接所述保护输出电路的控制端，所述第一二极管的阴极连接所述开关电路的输入端；

所述第二二极管的阳极连接所述开关管的控制端和所述第一电阻，所述第二二极管的阴极连接所述开关电路的输入端。

4.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关电路包括稳压源，所述稳压源的阴极连接所述防回流电路的输出端，所述稳压源的参考极连接所述电压采集电路的输出端，所述稳压源的阳极接地。

5.根据权利要求4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连接所述稳压源的参考极，所述滤波电容的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述保护输出电路包括光耦模块，所述光耦模块的原边高压侧连接电源正极，所述光耦模块的原边低压侧连接所述防回流电路的第二输入端；所述光耦模块的副边高压侧连接电源正极，所述光耦模块的副边低压侧用于输出过压保护信号。

7.根据权利要求6所述的过压保护电路，其特征在于，所述保护输出电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端连接电源正极，所述第五电阻的另一端连接所述光耦模块的第一输入端。

8.根据权利要求1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第六电阻，所述第六电阻的一端连接所述开关管的控制端，所述第六电阻的另一端连接所述防回流电路的第一输入端。

9.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关管为P型开关管。

10.根据权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，所述稳压源的型号为TL431。

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