CN220935021U - 一种矿用电源输入过压保护缓冲电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种矿用电源输入过压保护缓冲电路，包括电源输入端、通断控制件、缓启动电路、过压保护电路与电源输出端，通断控制件具有输入端、输出端与控制端，所述通断控制件的输入端与电源输入端电性连接，通断控制件的输出端与电源输出端电性连接，所述通断控制件用于进行电源输入端与电源输出端的通断控制；缓启动电路与电源输入端、通断控制件的输入端以及通断控制件的控制端电性连接，用于驱动通断控制件缓慢打开。该矿用电源输入过压保护缓冲电路，通过设置通断控制件与缓启动电路，缓启动电路驱动通断控制件缓慢打开，直至达到通断控制件的启动条件，来降低产品启动时的瞬间大电流，从而避免产品启动电流过大。

Description

一种矿用电源输入过压保护缓冲电路

技术领域

本实用新型涉及矿用电源技术领域，尤其涉及一种矿用电源输入过压保护缓冲电路。

背景技术

随着智慧矿山提出，通信产品在矿山智慧6大系统应用需求越来越广泛。通信产品在复杂环境的EMC要求也越来越高，在EMC测试时，经过电源输入一级保护后，钳压高于后级芯片可承受电压时，会造成芯片损坏。

在公开号为CN103166174A的“矿用本安电源的过压保护电路”中，公开了本安电源的过压保护电路，其通过三极管直接实现输出电压关断与供电，但是在实际使用时，由于某些产品功耗较大，启动电流可达到正常工作电流的4-5倍，有的甚至可以到达上十倍，所以使用本安电源时瞬间电流远高于本安电源提供的最大电流，在产品上电瞬间，需要的启动电流高于本安电源提供的最大电流，这样会造成本安电源进行保护，致使产品无法正常启动。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种矿用电源输入过压保护缓冲电路，通过设置缓启动电路，通过缓慢打开通断控制件，降低产品启动时的瞬间大电流，从而避免产品启动电流过大。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种矿用电源输入过压保护缓冲电路，包括电源输入端、通断控制件、缓启动电路、过压保护电路与电源输出端，其中，

通断控制件具有输入端、输出端与控制端，所述通断控制件的输入端与电源输入端电性连接，通断控制件的输出端与电源输出端电性连接，所述通断控制件用于进行电源输入端与电源输出端的通断控制；

缓启动电路与电源输入端、通断控制件的输入端以及通断控制件的控制端电性连接，用于驱动通断控制件缓慢打开，使电源输入端与电源输出端形成通路；

过压保护电路具有输出端，所述过压保护电路与电源输入端电性连接，且过压保护电路的输出端与通断控制件的控制端电性连接，所述过压保护电路的输出端选择性的输出电流至通断控制件的控制端，使通断控制件断开电源输入端与电源输出端之间的通路。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述通断控制件为MOS管D2，其S极、D极与G极，分别为输入端、输出端与控制端。

进一步优选的，所述MOS管D2为PMOS管。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述缓启动电路包括分压启动电路与充电电路，其中，

分压启动电路与电源输入端电性连接，且一端接地，用于对电源输入端的输入电压进行分压；

充电电路与分压启动电路电性连接，并与通断控制件的输入端与控制端电性连接，所述充电电路通过分压启动电路的分压进行充电，并对通断控制件的输入端与控制端之间施加负压。

进一步优选的，所述分压启动电路包括电阻R3与电阻R5，所述电阻R3一端连接电源输入端，另一端连接电阻R5，所述电阻R5接地。

更进一步优选的，所述充电电路包括电容C2，所述电容C2一端与电源输入端和通断控制件的输入端电性连接，另一端与电阻R5和通断控制件的控制端电性连接。

进一步优选的，所述过压保护电路包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、电阻R4与三极管Q1，所述电阻R1一端与电源输入端电性连接，另一端与电阻R2电性连接，所述电阻R2远离电阻R1的一端接地，所述三极管Q1的E极与电源输入端电性连接，B极与电阻R4的一端电性连接，C极与通断控制件的控制端电性连接，所述电阻R4的另一端与二极管D1的正极电性连接，所述二极管D1的负极与电阻R2未接地的一端电性连接。

更进一步优选的，所述过压保护电路还包括电阻R6，所述电阻R6两端分别与电源输入端和三极管Q1的B极电性连接。

本实用新型的矿用电源输入过压保护缓冲电路相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置通断控制件与缓启动电路，缓启动电路驱动通断控制件缓慢打开，直至达到通断控制件的启动条件，来降低产品启动时的瞬间大电流，从而避免产品启动电流过大；

(2)设置过压保护电路，在经过电源输入一级保护后钳压高于后级芯片可承受电压时，关断通断控制件，也就是说，在输入电压过大时，关闭通断控制件，断开电源输入端与电源输出端之间的通路，从而保护后级芯片，避免其产生损坏；

(3)在过压保护电路上设置电阻R6，从而防止外界干扰，例如手触摸等，使得电流从电阻R6流过不会经过三极管Q1基极，从而防止三极管Q1误触发导通。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的矿用电源输入过压保护缓冲电路的结构框图；

图2为本实用新型的矿用电源输入过压保护缓冲电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，本实用新型的矿用电源输入过压保护缓冲电路，包括电源输入端1、通断控制件2、缓启动电路3、过压保护电路4与电源输出端5。

通断控制件2具有输入端、输出端与控制端，所述通断控制件2的输入端与电源输入端1电性连接，通断控制件2的输出端与电源输出端5电性连接，所述通断控制件2用于进行电源输入端1与电源输出端5的通断控制，在电压满足一定条件时，通断控制件2使电源输入端1与电源输出端5连通，此时电源输入端1与电源输出端5的电压大致相同，通过电源输出端5给后级电路进行供电。

在本实施方式中，所述通断控制件2优选为MOS管D2，具体可选用PMOS管，其S极、D极与G极，分别作为通断控制件2的输入端、输出端与控制端，在通断控制件2输入端与控制端之间，负电压大于MOS管D2的门限电压时，通断控制件2的输入端与输出端即为导通状态，实现电源输入端1与电源输出端5的导通，从而对后级电路进行供电。

缓启动电路3与电源输入端1、通断控制件2的输入端以及通断控制件2的控制端电性连接，用于驱动通断控制件2缓慢打开，使电源输入端1与电源输出端5形成通路，在某些产品功耗较大的情况下，产品上电瞬间所需的启动电流高于本电源提供的最大电流，缓启动电路3通过缓慢打开MOS管功能，降低产品启动时的瞬间大电流，从而避免产品启动电流过大。

在本实施方式中，所述缓启动电路3包括分压启动电路31与充电电路32，分压启动电路31与电源输入端1电性连接，且一端接地，用于对电源输入端1的输入电压进行分压，充电电路32与分压启动电路31电性连接，并与通断控制件2的输入端与控制端电性连接，分压启动电路31将电源输入端1输入电压进行分压后，由分压电压对充电电路32进行充电，充电电路32的电压逐渐升高，直至达到通断控制件2的启动条件，在此过程中使得通断控制件2缓慢打开。

具体的，所述分压启动电路31包括电阻R3与电阻R5，所述电阻R3一端连接电源输入端1，另一端连接电阻R5，所述电阻R5接地，所述充电电路32包括电容C2，所述电容C2一端与电源输入端1和通断控制件2的输入端电性连接，另一端与电阻R5和通断控制件2的控制端电性连接，电源输入端1输入电压为VIN，电阻R3和电阻R5的连接处电压为Va，MOS管D2的门限电压为-Vgs，电源输出端5的输出电压为Vo，VIN输入后通过电阻R3和电阻R5分压Va之间电压Va＝VIN*R5/R3+R5，再给电容C2两端进行充电，使两端电压缓慢上升到VIN-Va，并且VIN-Va的电压大于MOS管D2的-Vgs值后使MOS管D2导通，从而使Vo≈VIN。

需要说明的是，改变电容C2的电容值可以控制MOS管D2的开启时间，来实现缓冲作用。

过压保护电路4具有输出端，所述过压保护电路4与电源输入端1电性连接，且过压保护电路4的输出端与通断控制件2的控制端电性连接，所述过压保护电路4的输出端选择性的输出电流至通断控制件2的控制端，使通断控制件2断开电源输入端1与电源输出端5之间的通路，由于通断控制件2选用为PMOS管，当过压保护电路4所受电压超出一定值后，过压保护电路4可通过向通断控制件2的控制端送电，来关断MOS管D2，以实现电源输入端1与电源输出端5的关断控制。

具体的，所述过压保护电路4包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、电阻R4与三极管Q1，所述电阻R1一端与电源输入端1电性连接，另一端与电阻R2电性连接，所述电阻R2远离电阻R1的一端接地，所述三极管Q1的E极与电源输入端1电性连接，B极与电阻R4的一端电性连接，C极与通断控制件2的控制端电性连接，所述电阻R4的另一端与二极管D1的正极电性连接，所述二极管D1的负极与电阻R2未接地的一端电性连接，三极管Q1为PNP型三极管。

在EMC测试时，经过电源输入一级保护后钳压高于后级芯片可承受电压，会造成芯片损坏，增加过压保护电路4后，会使MOS管D2关断，当电压恢复到正常范围值以内，MOS管D2自动打开，从而保护后级芯片，避免损坏。

在本实施方式中，电阻R1与电阻R2之间的电压为Vb，Vb＇为三极管Q1导通时电阻R1与电阻R2之间的电压，Vb的阈值流过电阻R4的电流为Ib，二极管D1正向压降为Vd1，三极管Q1处于导通状态时，三极管Q1的Veb≈0.7V，则VIN-Vb＇＝Veb+Ib*R4+Vd1，求出Vb＇＝VIN-Veb+Ib*R4+Vd1。调节电阻R1值和电阻R2值大小，使通过电阻R1和电阻R2分压后Vb＝VIN*R2/R1+R2大于三极管Q1处于导通状态时Vb＇＝VIN-Veb+Ib*R4+Vd1，这样通过二极管D1单向导通特性得出Ib＝0，并且三极管Q1的Ieb＝0，从而三极管Q1处于截止状态，这样使MOS管D2导通可以正常给后级供电。当随着VIN输入电压升高，通过电阻R1和电阻R2分压后，Vb也随之升高，当Vb大于Vb＇时Ib会随着输入电压增加而增大，三极管Q1的E极与B极之间的电流也会增大，从而使三极管Q1导通，从而关断MOS管D2，无法给产品后级供电。

具体的，电阻R1阻值可选用为1kΩ，电阻R2阻值可选用为270kΩ。

所述过压保护电路4还包括电阻R6，所述电阻R6两端分别与电源输入端1和三极管Q1的B极电性连接，电阻R6的作用是为了防止外界干扰(手触摸等)电流从电阻R6流过不会经过三极管Q1基极，从而防止三极管Q1误触发导通。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种矿用电源输入过压保护缓冲电路，其特征在于：包括电源输入端(1)、通断控制件(2)、缓启动电路(3)、过压保护电路(4)与电源输出端(5)，其中，

通断控制件(2)具有输入端、输出端与控制端，所述通断控制件(2)的输入端与电源输入端(1)电性连接，通断控制件(2)的输出端与电源输出端(5)电性连接，所述通断控制件(2)用于进行电源输入端(1)与电源输出端(5)的通断控制，所述通断控制件(2)为MOS管D2，其S极、D极与G极，分别为通断控制件(2)的输入端、输出端与控制端，所述MOS管D2为PMOS管；

缓启动电路(3)与电源输入端(1)、通断控制件(2)的输入端以及通断控制件(2)的控制端电性连接，用于驱动通断控制件(2)缓慢打开，使电源输入端(1)与电源输出端(5)形成通路；

过压保护电路(4)具有输出端，所述过压保护电路(4)与电源输入端(1)电性连接，且过压保护电路(4)的输出端与通断控制件(2)的控制端电性连接，所述过压保护电路(4)的输出端选择性的输出电流至通断控制件(2)的控制端，使通断控制件(2)断开电源输入端(1)与电源输出端(5)之间的通路；

所述缓启动电路(3)包括分压启动电路(31)与充电电路(32)，其中，

分压启动电路(31)与电源输入端(1)电性连接，且一端接地，用于对电源输入端(1)的输入电压进行分压，所述分压启动电路(31)包括电阻R3与电阻R5，所述电阻R3一端连接电源输入端(1)，另一端连接电阻R5，所述电阻R5接地；

充电电路(32)与分压启动电路(31)电性连接，并与通断控制件(2)的输入端与控制端电性连接，所述充电电路(32)通过分压启动电路(31)的分压进行充电，并对通断控制件(2)的输入端与控制端之间施加负压；

所述过压保护电路(4)包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、电阻R4与三极管Q1，所述电阻R1一端与电源输入端(1)电性连接，另一端与电阻R2电性连接，所述电阻R2远离电阻R1的一端接地，所述三极管Q1的E极与电源输入端(1)电性连接，B极与电阻R4的一端电性连接，C极与通断控制件(2)的控制端电性连接，所述电阻R4的另一端与二极管D1的正极电性连接，所述二极管D1的负极与电阻R2未接地的一端电性连接。

2.如权利要求1所述的矿用电源输入过压保护缓冲电路，其特征在于：所述充电电路(32)包括电容C2，所述电容C2一端与电源输入端(1)和通断控制件(2)的输入端电性连接，另一端与电阻R5和通断控制件(2)的控制端电性连接。

3.如权利要求1所述的矿用电源输入过压保护缓冲电路，其特征在于：所述过压保护电路(4)还包括电阻R6，所述电阻R6两端分别与电源输入端(1)和三极管Q1的B极电性连接。