CN221574864U - 过压保护电路及电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电路技术领域，公开了一种过压保护电路。该过压保护电路包括：第一开关单元；第一开关单元具有：与电源输入端连接的第一输入端，与电源输出端连接的第一输出端以及第一控制端；第二开关单元；第二开关单元具有：与第一输入端连接的第二输入端、与第一控制端连接的第二输出端以及第二控制端；稳压单元；稳压单元与电源输入端之间形成有连接节点；第二控制端连接至连接节点，第二开关单元被配置为：在第二控制端被施加第一阈值电压时，切换为导通状态。其通过简单的电路设计使得电路能够进行过压检测，并在电路处于过压状态时关断后级电路的通电。

Description

过压保护电路及电源

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种过压保护电路及电源。

背景技术

随着电子设备的发展，电子设备已普及到人们的日常生活中，供电电路作为电子设备核心电路之一，对其要求也越来越高，一般的电子设备对电源电压均有明确的规定，以保证电子设备能在规定的交流电压正常启动。

但是，在使用电子设备时，容易不小心将超过电子设备规定电压的电源接入电子设备中，从而造成电子设备损坏。

实用新型内容

本实用新型提供了一种过压保护电路及电源，用于对电路进行过压检测，并在电路处于过压状态时关断后级电路的通电。

为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的其中一个技术方案是：一种过压保护电路。该过压保护电路包括：第一开关单元；所述第一开关单元具有：与电源输入端连接的第一输入端，与电源输出端连接的第一输出端以及第一控制端；所述第一开关单元被配置为：在所述第一控制端与所述第一输入端之间的电压差小于门限电压时，处于断开状态，并且在所述第一控制端与所述第一输入端之间的电压差大于或等于所述门限电压时，处于导通状态；第二开关单元；所述第二开关单元具有：与所述第一输入端连接的第二输入端、与所述第一控制端连接的第二输出端以及第二控制端；稳压单元；所述稳压单元与所述电源输入端之间形成有连接节点；其中，所述稳压单元被配置为：在所述电源输入端提供的电源电压超过预设的第一阈值电压时，形成电流释放通路，以使所述连接节点被保持在所述第一阈值电压；所述第二控制端连接至所述连接节点，所述第二开关单元被配置为：在所述第二控制端被施加所述第一阈值电压时，切换为导通状态。

在一些实施例中，所述稳压单元包括：第一齐纳二极管以及第一电阻；其中，所述第一电阻的一端与所述电源输入端连接；所述第一电阻的另一端与所述第一齐纳二极管的负极连接；所述第一齐纳二极管的正极接地；所述连接节点形成于所述第一电阻和所述第一齐纳二极管的负极之间。

在一些实施例中，所述过压保护电路还包括：第二电阻；其中，所述第二电阻的一端与所述连接节点连接，所述第二电阻的另一端与所述第二开关单元的第二控制端连接。

在一些实施例中，所述第一开关单元包括：MOS管、第三电阻以及第四电阻；其中，所述第三电阻的一端与所述MOS管的源极连接，所述第三电阻的另一端与所述MOS管的栅极连接；所述第四电阻的一端与所述MOS管的栅极连接，所述第四电阻的另一端接地。

在一些实施例中，所述MOS管为P型MOS管。

在一些实施例中，所述第一开关单元包括：第一三极管、第三电阻以及第四电阻；其中，所述第三电阻的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第三电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接；所述第四电阻的一端与所述第一三极管的基极连接，所述第四电阻的另一端接地。

在一些实施例中，所述第二开关单元包括：第二三极管；其中，所述第二三极管的发射极形成所述第二输入端，所述第二三极管的集电极形成所述第二输出端；所述第二三极管的基极为所述第二控制端。

在一些实施例中，所述第二三极管为PNP型三极管。

在一些实施例中，所述过压保护电路还包括：第二齐纳二极管；其中，所述第二齐纳二极管的负极与所述第一输入端连接；所述第二齐纳二极管的正极与所述第一控制端连接，以限制所述第一输入端和所述第一控制端之间的最大电压不超过预设的第二阈值电压。

为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的另一个技术方案是：一种电源。该电源包括：如上述的过压保护电路。

本实用新型实施例提供的过压保护电路的有益效果是：通过简单的电路设计使得电路能够进行过压检测，并在电路处于过压状态时关断后级电路的通电，从而避免了当电子设备输入电源过压时造成电子设备损坏的问题，进而提高了电子设备的安全性和稳定性，并且防止由于电路故障而导致发生火灾。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例的电源的功能框图；

图2为本实用新型实施例的过压保护电路的功能框图；

图3为本实用新型实施例的过压保护电路的原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明，应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本说明书所使用的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等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，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上；“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例的电源的功能框图，其可以根据实际应用场景的不同而确定其具体的实现形式，例如，手机充电器的电源。本实用新型实施例不对其具体实现进行限定。如图1所示，该电源包括：过压保护电路10和负载20。

其中，电源是能够持续提供电力的能量源。其具体可以根据实际情况的需要而选择使用任何合适类型的实现方式，以提供所需要的目标电压，例如可充电电池。在另一些实施例中，电源还可以是外置的，通过例如USB接口等进行供电。

过压保护电路10是能够对电源的输入电压进行过压检测，当电源的输入电压不超过阈值时，保持对后级电路(负载)的通电；当电源的输入电压超过阈值时，关断后级电路(负载)的通电。

负载20是指电源中任何类型的，需要消耗电能以执行相应功能的部分，包括但不限于主控制器或者电源管理系统。其与电源的输入电压相对应，在电源的输入电压不超过阈值时，消耗电源，在电源的输入电压超过阈值时停止工作。

图2为本实用新型实施例中提供的过压保护电路的功能框图。该过压保护电路能够应用于图1所示的电源中，实现对电路的保护。如图2所示，该过压保护电路10可以包括：第一开关单元110、第二开关单元120和稳压单元130。

其中，第一开关单元110是用于将电源与负载20进行断开或者导通的电路模块。第一开关单元110具有：与电源输入端连接的第一输入端111，与电源输出端连接的第一输出端112以及第一控制端113；电源输出端与负载20连接。第一开关单元110被配置为：在第一控制端113与第一输入端111之间的电压差小于门限电压时，处于断开状态，并且在第一控制端113与第一输入端111之间的电压差大于或等于门限电压时，处于导通状态。作为示例而非限定的是，门限电压可以是10伏(V)，还可以是20伏(V)，具体的门限电压可以根据实际应用中的第一开关单元所对应的性能参数而定。

第二开关单元120是用于控制第一开关单元110进行断开或者导通的电路模块，其与上述的第一开关单元110连接，第二开关单元120具有：与第一输入端111连接的第二输入端121、与第一控制端113连接的第二输出端122以及第二控制端123。

稳压单元130是用于检测电压是否超过预设的第一阈值电压，其与电源输入端连接，并且稳压单元130与电源输入端之间形成有连接节点。其与上述的第二开关单元120连接，其中，稳压单元130被配置为：在电源输入端提供的电源电压超过预设的第一阈值电压时，形成电流释放通路，以使连接节点被保持在第一阈值电压。作为示例而非限定的是，预设的第一阈值电压可以是15伏(V)，还可以是30伏(V)，具体的第一阈值电压可以根据实际应用中的稳压单元所对应的性能参数而定。

第二控制端123连接至连接节点，第二开关单元120被配置为：在第二控制端123被施加第一阈值电压时，切换为导通状态。

本实用新型实施例中提供的过压保护电路的其中一个有利方面是：通过简单的电路设计使得电路能够进行过压检测，并在电路处于过压状态时关断后级电路的通电，从而避免了当电子设备输入电源过压时造成电子设备损坏的问题，进而提高了电子设备的安全性和稳定性，并且防止由于电路故障而导致发生火灾。

在一些实施例中，如图3所示，该第一开关单元110包括：MOS管Q1、第三电阻R3以及第四电阻R4；

其中，第三电阻R3的一端与MOS管Q1的源极连接，第三电阻R3的另一端与MOS管Q1的栅极连接；第四电阻R4的一端与MOS管Q1的栅极连接，第四电阻R4的另一端接地GND。MOS管Q1为P型MOS管。

可以理解的是，MOS管Q1的源极形成第一输入端111，MOS管Q1的栅极形成第一控制端113，MOS管Q1的漏极形成第一输出端112。

应当说明的是，MOS管Q1在该过压保护电路中的连接方式是反接，其作用是：通过栅极与源极之间的电压差的大小来判断MOS管Q1是否导通，从而实现对后级电路的断开或者导通。

应当说明的是，第三电阻R3在该过压保护电路的作用是：一方面是防止静电损坏MOS管，即避免MOS管处在一个高阻态，该电阻可以把它当作是一个泄放电阻，避免MOS管误动作，从而损坏MOS管的源极和栅极；另一方面是提供固定偏置，即为MOS管提供一个供电，经过该电阻分压从而得到分压值，也就是提供一个偏置电压。

应当说明的是，第四电阻R4在该过压保护电路的作用是：对MOS管进行分压，从而有效地控制施加在MOS管上的电压与电流。

在一些实施例中，如图3所示，该第二开关单元120包括：第二三极管Q2；

其中，第二三极管Q2的发射极形成第二输入端121，第二三极管Q2的集电极形成第二输出端122；第二三极管Q2的基极形成第二控制端123。第二三极管Q2为PNP型三极管。

可以理解的是，当第二三极管Q2导通时，使得第一控制端113与第一输入端111之间的电压差小于门限电压，从而使得MOS管Q1处于断开状态。当第二三极管Q2不导通时，使得第一控制端113与第一输入端111之间的电压差大于或等于门限电压，从而使得MOS管Q1处于导通状态。

在一些实施例中，如图3所示，该稳压单元130包括：第一齐纳二极管D1以及第一电阻R1；

其中，第一电阻R1的一端与电源输入端连接；第一电阻R1的另一端与第一齐纳二极管D1的负极连接；第一齐纳二极管D1的正极接地GND；连接节点形成于第一电阻R1和第一齐纳二极管D1的负极之间。

应当说明的是，第一齐纳二极管D1在该过压保护电路中的连接方式是反接，其作用是：当加载在第一齐纳二极管D1两端的电压超过稳压值(即第一阈值电压)时，第一齐纳二极管D1被击穿，流过第一齐纳二极管D1的电流急剧增大，但是其两端的电压保持不变，仍为稳压值(即第一阈值电压)。当加载在第一齐纳二极管D1两端的电压不超过稳压值(即第一阈值电压)时，其呈现的动态电阻很大，其通过的电流极小，可忽略不计。

本实用新型实施例中提供的过压保护电路的其中一个有利方面是：通过简单的电路设计使得电路能够进行过压检测，并在电路处于过压状态时关断后级电路的通电，从而避免了当电子设备输入电源过压时造成电子设备损坏的问题，进而提高了电子设备的安全性和稳定性，并且防止由于电路故障而导致发生火灾。

在一些实施例中，如图3所示，该过压保护电路还包括：第二电阻R2；

其中，第二电阻R2的一端与连接节点连接，第二电阻R2的另一端与第二开关单元120的第二控制端123连接。

由以上的实施例可知，第二电阻R2的另一端与第二开关单元120的第二控制端123连接，即第二电阻R2的另一端与第二三极管Q2的基极连接，该第二电阻R2的作用是：一方面可以限制基极电流的大小，另一方面是提供基极电压的稳定性。

其中，通过限制基极电流的大小来控制三极管的工作状态。当基极电流过大时，会使三极管工作在饱和区，导致输出信号失真；而当基极电流过小时，三极管无法正常工作，无法放大输入信号，因此，通过调节基极所连接电阻的大小，可以使基极电流维持在适当的范围内，以保证三极管的正常工作。

在实际电路中，由于电源的电压可能存在波动或不稳定的情况，如果没有基极所连接电阻的限制，基极电压的变化会直接影响到三极管的工作状态，而通过引入基极所连接的电阻，可以将电源电压的波动分摊到基极和电源之间，使基极电压保持相对稳定，从而保证三极管的稳定工作。

在一些实施例中，如图3所示，该过压保护电路还包括：第二齐纳二极管D2；

其中，第二齐纳二极管D2的负极与第一输入端111连接；第二齐纳二极管D2的正极与第一控制端113连接，以限制第一输入端111和第一控制端113之间的最大电压不超过预设的第二阈值电压。

作为示例而非限定的是，预设的第二阈值电压可以是15伏(V)，还可以是30伏(V)，只需满足第二阈值电压小于或等于MOS管Q1中栅极和源极之间的最大栅源电压。

应当说明的是，第二齐纳二极管D2在该过压保护电路中的连接方式是反接，其作用是：避免MOS管Q1被超过最大栅源电压的电压所击穿而损坏。

本实用新型实施例中提供的过压保护电路的其中一个有利方面是：通过简单的电路设计使得电路能够进行过压检测，并在电路处于过压状态时关断后级电路的通电，从而避免了当电子设备输入电源过压时造成电子设备损坏的问题，进而提高了电子设备的安全性和稳定性，并且防止由于电路故障而导致发生火灾。

在一些实施例中，该第一开关单元110可以包括：第一三极管、第三电阻R3以及第四电阻R4；

其中，第三电阻R3的一端与第一三极管的发射极连接，第三电阻R3的另一端与第一三极管的基极连接；第四电阻R4的一端与第一三极管的基极连接，第四电阻R4的另一端接地GND。第一三极管为PNP型三极管。

应当说明的是，第三电阻R3在该过压保护电路的作用是：在没有输入电压或者输入端悬空时，保证第一三极管有效截止。

应当说明的是，第四电阻R4在该过压保护电路的作用是：一方面是限制与第一三极管所在电路的电流，另一方面是能够有效接地，保证第一三极管有效截止。

本实用新型实施例中提供的过压保护电路的其中一个有利方面是：通过简单的电路设计使得电路能够进行过压检测，并在电路处于过压状态时关断后级电路的通电，从而避免了当电子设备输入电源过压时造成电子设备损坏的问题，进而提高了电子设备的安全性和稳定性，并且防止由于电路故障而导致发生火灾。

为充分说明本实用新型实施例的过压保护电路，以下结合图3，对过压保护电路的具体实现和工作原理进行详细的描述。

(1)当电源输入端提供的电源电压不过压时，即当电源输入端提供的电源电压不超过第一齐纳二极管D1的稳压值(即第一阈值电压)时，第一齐纳二极管D1没有被反向击穿，从而第一齐纳二极管D1不导通，第一电阻R1和第二电阻R2均无电流，从而导致第二三极管Q2中的发射极与基极之间的电压差为零，即第二三极管Q2不导通，此时，第三电阻R3和第四电阻R4可以正常通过电流，经过第三电阻R3和第四电阻R4的分压作用，MOS管Q1正常导通，电源输入端提供的电源电压能够正常输入到后级的电路，其中，第二齐纳二极管D2是避免MOS管Q1被超过最大栅源电压的电压所击穿而损坏。

(2)当电源输入端提供的电源电压过压时，即当电源输入端提供的电源电压超过第一齐纳二极管D1的稳压值(即第一阈值电压)时，第一齐纳二极管D1被反向击穿，从而第一齐纳二极管D1导通，第一电阻R1和第二电阻R2均有电流，从而导致第二三极管Q2中的发射极与基极之间存在电压差，即第二三极管Q2导通，第二三极管Q2中的发射极与集电极导通，第二三极管Q2中的发射极与集电极之间的电压差为零，此时，第三电阻R3无电流，从而导致MOS管Q1中的源极与栅极之间的电压差为零，MOS管Q1不导通，进而实现关断后极电路的通电。

本实用新型实施例中提供的过压保护电路的其中一个有利方面是：通过简单的电路设计使得电路能够进行过压检测，并在电路处于过压状态时关断后级电路的通电，从而避免了当电子设备输入电源过压时造成电子设备损坏的问题，进而提高了电子设备的安全性和稳定性，并且防止由于电路故障而导致发生火灾。

应当说明的是，上述“第一”和“第二”仅用于说明而不用于限定其后修饰术语的重要性或者具体实现形式。本领域技术人员可以根据实际情况的需要而选择使用相同或者不同的实现形式。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型作出的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只限于这些说明。对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，而这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，其特征在于，所述过压保护电路包括：

第一开关单元；所述第一开关单元具有：与电源输入端连接的第一输入端，与电源输出端连接的第一输出端以及第一控制端；所述第一开关单元被配置为：在所述第一控制端与所述第一输入端之间的电压差小于门限电压时，处于断开状态，并且在所述第一控制端与所述第一输入端之间的电压差大于或等于所述门限电压时，处于导通状态；

第二开关单元；所述第二开关单元具有：与所述第一输入端连接的第二输入端、与所述第一控制端连接的第二输出端以及第二控制端；

稳压单元；所述稳压单元与所述电源输入端之间形成有连接节点；

其中，所述稳压单元被配置为：在所述电源输入端提供的电源电压超过预设的第一阈值电压时，形成电流释放通路，以使所述连接节点被保持在所述第一阈值电压；

所述第二控制端连接至所述连接节点，所述第二开关单元被配置为：在所述第二控制端被施加所述第一阈值电压时，切换为导通状态。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述稳压单元包括：第一齐纳二极管以及第一电阻；

其中，所述第一电阻的一端与所述电源输入端连接；所述第一电阻的另一端与所述第一齐纳二极管的负极连接；所述第一齐纳二极管的正极接地；所述连接节点形成于所述第一电阻和所述第一齐纳二极管的负极之间。

3.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，还包括：第二电阻；

其中，所述第二电阻的一端与所述连接节点连接，所述第二电阻的另一端与所述第二开关单元的第二控制端连接。

4.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述第一开关单元包括：MOS管、第三电阻以及第四电阻；

其中，所述第三电阻的一端与所述MOS管的源极连接，所述第三电阻的另一端与所述MOS管的栅极连接；所述第四电阻的一端与所述MOS管的栅极连接，所述第四电阻的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，所述MOS管为P型MOS管。

6.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述第一开关单元包括：第一三极管、第三电阻以及第四电阻；

其中，所述第三电阻的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第三电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接；所述第四电阻的一端与所述第一三极管的基极连接，所述第四电阻的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述第二开关单元包括：第二三极管；

其中，所述第二三极管的发射极形成所述第二输入端，所述第二三极管的集电极形成所述第二输出端；所述第二三极管的基极为所述第二控制端。

8.根据权利要求7所述的过压保护电路，其特征在于，所述第二三极管为PNP型三极管。

9.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，还包括：第二齐纳二极管；

其中，所述第二齐纳二极管的负极与所述第一输入端连接；所述第二齐纳二极管的正极与所述第一控制端连接，以限制所述第一输入端和所述第一控制端之间的最大电压不超过预设的第二阈值电压。

10.一种电源，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的过压保护电路。