CN220122612U - 一种限压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及断电保护电路技术领域，尤其涉及一种限压保护电路，该电路包括：电压输入端、电压输出端、第一限压支路、第二限压支路和开关模块；所述电压输入端分别与所述开关模块、所述第一限压支路的输入端、所述第二限压支路的输入端连接；所述第一限压支路与所述第二限压支路相连；所述第二限压支路还与所述开关模块的输入端连接；所述电压输出端与所述开关模块的输出端连接。通过该电路，防止输入电压过高或过低，大大简化限压保护电路，降低通过本保护电路连接于车辆的产品设备的电路成本。

Description

一种限压保护电路

技术领域

本实用新型涉及断电保护电路技术领域，尤其涉及一种限压保护电路。

背景技术

随着现代电子技术的不断发展，各种电子设备的应用范围不断扩大，已经成为人们生活中不可或缺的一部分。为了保证各种电子设备的正常运行，限压电路技术应运而生。

限压电路是电力电子学领域中的一种电气保护技术，它可以通过监测电源的电压。如超过或者低于设备工作电压时实现断电保护，以防止电压超过预定值，从而防止电路损坏或出现安全问题。例如，在部分车载电子产品中，一些常供电的电子产品都是从汽车电池直接取电，如果不加限制的放电，汽车电池的电会给这些车载电子设备放空，导致车辆无法启动。所以，在限压电路加入低压保护是必要的。

然而，现有限压电路存在各种缺点，例如复杂的电路结构、成本高、效率低、难以调试和校准等。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种限压保护电路，至少可以解决上述技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供一种限压保护电路，包括：电压输入端、电压输出端、第一限压支路、第二限压支路和开关模块；

所述电压输入端分别与所述开关模块、所述第一限压支路的输入端、所述第二限压支路的输入端连接；

所述第一限压支路与所述第二限压支路相连；

所述第二限压支路还与所述开关模块的输入端连接；

所述电压输出端与所述开关模块的输出端连接。

优选的，所述第一限压支路包括：第一稳压二极管、第一电阻和第一三极管；

所述第一稳压二极管的阴极与所述电压输入端相连，所述第一稳压二极管的阳极与所述第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端和所述第一三极管的基极相连，所述第一三极管的集电极和所述第二限压支路相连于第一交点，所述第一三极管的发射极接地。

优选的，所述第二限压支路包括：第二稳压二极管、第二电阻和第二三极管；

所述第二稳压二极管的阴极与所述电压输入端相连，所述第二稳压二极管的阳极与所述第二电阻的一端相连，所述第一三极管的集电极与所述第二电阻的另一端和所述第二三极管的基极相连于所述第一交点，所述第二三极管的集电极连接于第二交点，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的发射极相连。

优选的，所述开关模块包括第一开关管；

所述第一开关管的栅极连接于所述第二交点，所述第一开关管的源极与所述电压输入端相连，所述第一开关管的漏极与所述电压输出端相连。

优选的，所述开关模块还包括：第一开关管和第二开关管；

所述第一开关管的栅极连接于所述第二交点，所述第一开关管的漏极与所述电压输入端相连，所述第二开关管的栅极连接于所述第二交点，所述第二开关管的漏极与所述第一开关管的源极相连，所述第二开关管的源极与所述电压输出端相连。

优选的，所述开关模块还包括：第三电阻；

所述第三电阻的一端与所述电压输入端相连，所述第三电阻的另一端连接于所述第二交点。

优选的，所述第一开关管和所述第二开关管均为场效应管。

本实用新型实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型提供一种限压保护电路，其包括电压输入端、电压输出端、第一限压支路、第二限压支路和开关模块。所述电压输入端分别与所述开关模块、所述第一限压支路的输入端、所述第二限压支路的输入端连接。所述第一限压支路与所述第二限压支路相连。所述第一限压支路还与所述开关模块的输入端连接。所述电压输出端与所述开关模块的输出端连接。因此，通过本限压保护电路，防止通过本限压保护电路实现的产品设备的输入电压过低或者过高，保障产品设备避免工作电压超过额定值而损坏，保证产品设备的正常运行。并且，通过本限压保护电路，大大简化限压保护电路，降低产品设备的电路成本。本限压保护线路是纯硬件电路，还无需单片机检测可同时实现低压和过压保护，且在低压保护后电路不会有低电流的耗电。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例中的限压保护电路的模块示意图；

图2示出了本实用新型实施例中的限压保护电路的电路原理图；

图3示出了本实用新型实施例中的限压保护电路的另一种电路原理图；

图中，101-电压输入端，102-第一限压支路，103-第二限压支路，104-开关模块，105-电压输出端。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

本实用新型第一实施例提供了一种限压保护电路，如图1所示，包括：电压输入端101、电压输出端105、第一限压支路102、第二限压支路103和开关模块104。

所述电压输入端101分别与所述开关模块104、所述第一限压支路102的输入端、所述第二限压支路103的输入端连接。所述第一限压支路102与所述第二限压支路103相连。所述第二限压支路102还与所述开关模块104的输入端连接。所述电压输出端105与所述开关模块104的输出端连接。

下面，结合图1-图3详细阐述本实用新型提供的一种限压保护电路的电路结构：

所述第一限压支路102包括：第一稳压二极管Z1、第一电阻R1和第一三极管Q1。所述第一稳压二极管Z1的阴极与所述电压输入端101相连，所述第一稳压二极管Z1的阳极与所述第一电阻R1的一端相连，所述第一电阻R1的另一端和所述第一三极管Q1的基极相连，所述第一三极管Q1的集电极和所述第二限压支路103相连于第一交点，所述第一三极管Q1的发射极接地。

所述第二限压支路103包括：第二稳压二极管Z2、第二电阻R2和第二三极管Q2。所述第二稳压二极管Z2的阴极与所述电压输入端101相连，所述第二稳压二极管Z2的阳极与所述第二电阻R2的一端相连，所述第一三极管Q1的集电极与所述第二电阻R2的另一端与所述第二三极管Q2的基极相连于所述第一交点，所述第二三极管Q2的集电极连接于所述第二交点，所述第二三极管Q2的发射极与所述第一三极管Q1的发射极相连，即第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的发射极均接地。

假设第一稳压二极管Z1的工作电压为15V，第二稳压二极管Z2的工作电压为8V，第二三极管Q1、第一三极管Q2的压降通常均为0.7V，则第一限压支路102的保护电压为15V+0.7V＝15.7V，第二限压支路103的保护电压为8V+0.7V＝8.7V。在电压输入端101的输入电压不小于8.7V且不大于15.7V的情况下，输入电压反向击穿第二稳压二极管Z2，第二稳压二极管Z2产生击穿电流。击穿电流通过第二电阻R2控制第二三极管Q2导通，第二三极管Q2控制开关模块104导通。并且，在该情况下，第一稳压二极管Z1不能正常工作，所以不会产生击穿电流，Q1三极管不导通。

在电压输入端101的输入电压大于15.7V的情况下，输入电压反向击穿第一稳压二极管Z1，第一稳压二极管Z1产生击穿电流。电流通过第一电阻R1控制第一三极管Q1导通。由于第一三极管Q1导通，第二三极管Q2的基极B极被第一三极管Q1强制拉低，则第二三极管Q2不满足导通的条件，即Q2未导通，开关模块104也未导通。

所以，第一限压支路102为了防止输入电压过高，防止输入电压超过预定值，避免电路损坏或出现安全问题，简化限压保护电路，降低产品设备的电路成本。

在电压输入端101的输入电压小于8.7V的情况下，输入电压无法击穿第二稳压二极管Z2，第二稳压二极管Z2未产生击穿电流，第二三极管Q2未导通，则开关模块104未导通。

所以，第二限压支路103为了防止输入电压过低，造成电路工作不稳定，或保护电源电池过度放电。通过第二限压支路103体现简化限压保护电路，降低产品设备的电路成本等优点。例如，将本限压保护电路应用在车载电子设备中，通过第二限压支路103防止车辆电池电量放空，避免车辆无法启动。

开关模块有两种电路设计，一种是单个开关管控制的，另一种是两个开关管控制的，下面详细阐述开关模块的电路设计：

第一种，如图2所示，通过单个开关管实现的开关模块104。所述开关模块104包括第一开关管Q3和第三电阻R3。所述第一开关管Q3的栅极连接于所述第二交点，所述第一开关管Q3的源极与所述电压输入端101相连，所述第一开关管Q3的漏极与所述电压输出端105相连。所述第三电阻R3的一端与所述电压输入端相连，即R3的一端与第一开关管Q3的源极相连，所述第三电阻R3的另一端连接于所述第二交点。其中，Q3的漏极为开关模块的输出端。

第二种，如图3所示，通过两个开关管实现的开关模块104。所述开关模块104包括第一开关管Q3、第二开关管Q4和第三电阻R3。其中，本实施例的开关管(第一开关管和第二开关管)均为场效应管。

所述第一开关管Q3的栅极连接于所述第二交点，所述第一开关管Q3的漏极与所述电压输入端101相连，所述第二开关管Q4的栅极连接于所述第二交点，所述第二开关管Q4的漏极与所述第一开关管Q3的源极相连，所述第二开关管Q4的源极与所述电压输出端105相连。其中，Q4的源极为开关模块的输出端。所述第三电阻R3的一端与所述电压输入端101相连，即第三电阻R3的一端与所述第一开关管Q3的漏极相连，所述第三电阻R3的另一端连接于所述第二交点。

需要说明的是，通过两个开关管实现的开关模块在一定条件下能起到防倒灌的作用。

本限压保护电路的工作原理是，假设第一稳压二极管Z1的工作电压为15V，第二稳压二极管Z2的工作电压为8V，第二三极管Q1的压降通常为0.7V，则第一限压支路102的保护电压为15V+0.7V＝15.7V。在电压输入端101的输入电压不小于8.7V且不大于15.7V的情况下，输入电压反向击穿第二稳压二极管Z2，第二稳压二极管Z2产生击穿电流。击穿电流通过第二电阻R2控制第二三极管Q2导通，第二三极管Q2控制开关模块104导通。并且，在该情况下，第一稳压二极管Z1不能正常工作，所以不会产生击穿电流，Q1三极管不导通。

在电压输入端101的输入电压大于15.7V的情况下，输入电压反向击穿第一稳压二极管Z1，第一稳压二极管Z1产生击穿电流。电流通过第一电阻R1控制第一三极管Q1导通。由于第一三极管Q1导通，第二三极管Q2的基极B极被第一三极管Q1强制拉低，则第二三极管Q2不满足导通的条件，即Q2未导通，开关模块104也未导通。

在电压输入端101的输入电压小于8.7V的情况下，输入电压无法击穿第二稳压二极管Z2，第二稳压二极管Z2未产生击穿电流，第二三极管Q2未导通，则开关模块104未导通。

需要说明的是，由于假设第一稳压二极管Z1的工作电压为15V，第二稳压二极管Z2的工作电压为8V，则本限压保护电路的工作电压范围在8.7V-15.7V。在输入电压小于8.7V或输入电压大于15.7V的情况下，本限压保护电路会进行断电保护。这里的，限压支路的保护电压(8.7V和15.7V)是理论值，实际值与理论值可能存在偏差，实际值主要取决于稳压管的精度和三极管压降值。所以，通过本限压保护电路实现的产品设备的工作电压范围取决于第一稳压二极管Z1的电压值、第二稳压二极管Z2的电压值、第一三极管Q1的压降值和第二三极管Q3的压降值，可根据实际需求而设置。本限压保护电路中的其他元件的参数值均可根据实际需求而设置。

因此，通过本限压保护电路，防止通过本限压保护电路实现的产品设备的输入电压过低或者过高，保障产品设备避免工作电压超过额定值而损坏，保证产品设备的正常运行。并且，通过本限压保护电路，大大简化限压保护电路，降低产品设备的电路成本。本限压保护线路是纯硬件电路，还无需单片机检测可同时实现低压和过压保护，且在低压保护后电路不会有低电流的耗电。

本领域内的技术人员应明白，尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种限压保护电路，其特征在于，包括：电压输入端、电压输出端、第一限压支路、第二限压支路和开关模块；

所述电压输入端分别与所述开关模块、所述第一限压支路的输入端、所述第二限压支路的输入端连接；

所述第一限压支路与所述第二限压支路相连；

所述第二限压支路还与所述开关模块的输入端连接；

所述电压输出端与所述开关模块的输出端连接。

2.如权利要求1所述的限压保护电路，其特征在于，所述第一限压支路包括：第一稳压二极管、第一电阻和第一三极管；

所述第一稳压二极管的阴极与所述电压输入端相连，所述第一稳压二极管的阳极与所述第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端和所述第一三极管的基极相连，所述第一三极管的集电极和所述第二限压支路相连于第一交点，所述第一三极管的发射极接地。

3.如权利要求2所述的限压保护电路，其特征在于，所述第二限压支路包括：第二稳压二极管、第二电阻和第二三极管；

所述第二稳压二极管的阴极与所述电压输入端相连，所述第二稳压二极管的阳极与所述第二电阻的一端相连，所述第一三极管的集电极与所述第二电阻的另一端和所述第二三极管的基极相连于所述第一交点，所述第二三极管的集电极连接于第二交点，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的发射极相连。

4.如权利要求3所述的限压保护电路，其特征在于，所述开关模块包括第一开关管；

所述第一开关管的栅极连接于所述第二交点，所述第一开关管的源极与所述电压输入端相连，所述第一开关管的漏极与所述电压输出端相连。

5.如权利要求3所述的限压保护电路，其特征在于，所述开关模块还包括：第一开关管和第二开关管；

所述第一开关管的栅极连接于所述第二交点，所述第一开关管的漏极与所述电压输入端相连，所述第二开关管的栅极连接于所述第二交点，所述第二开关管的漏极与所述第一开关管的源极相连，所述第二开关管的源极与所述电压输出端相连。

6.如权利要求4或5所述的限压保护电路，其特征在于，所述开关模块还包括：第三电阻；

所述第三电阻的一端与所述电压输入端相连，所述第三电阻的另一端连接于所述第二交点。

7.如权利要求5所述的限压保护电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管均为场效应管。