过压短路保护电路的制作方法

本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种过压短路保护电路。

背景技术：

在电子电路中，5V和12V电源是常用的电源。并且在我们平时的测试板中，为了适应不同的需求，经常会有5V电源输入的测试板和12V电源输入的测试板。相应的，电源也有5V和12V之分。但是电源的接口都是一样的，一旦12V的电源插到了5V的板子上，如果电路进行没有保护，势必会对板子造成损坏。

通常情况下，人们习惯采用稳压二极管来实现过压保护，保险丝来实现过流保护。但是采用稳压管和保险丝保护具有如下缺点：1、过压保护范围窄，稳压二极管都有固定的击穿电压。2、如果用5V的稳压二极管，接入12V电源本身稳压二极管就会损害。3、如果用12V稳压二极管，在5—12V之间的电压无法做出响应，还是会对电路造成损坏。4、即使稳压二极管能够保护住，设备工作也不会稳定，而且不容易发现，一旦稳压二极管失效，电路就会损坏。5、保险丝只能保护一次，保险丝熔断后需要重新更换。

还有采用专业的电源管理芯片来进行保护的，但是专业的电源管理芯片具有如下缺点：1、价格高，2、电压保护的范围也很有限，因为本身芯片就有工作电压要求。如果电源超过芯片工作电压芯片本身就会损毁，起不到保护作用。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种电路结构简单、成本低廉，电压保护范围宽的过压短路保护电路。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种过压短路保护电路，包括串联连接在电源输入端和电源输出端之间的MOS开关，串接在电源输入端和电源输出端之间的过流保护电路以及过压保护电路，所述过压保护电路检测电源输入端电压，当电源输入端电压过压时，控制MOS开关关断。

进一步的，所述过流保护电路为自恢复保险丝F1。

进一步的，所述过压保护电路包括电阻R2-R8、电阻R10，参考电压芯片U1，三极管Q3，其中，参考电压芯片U1为CJ431,电阻R3、R6、R10依次串联后接于输入电源VIN及地之间，电阻R6、R10的连接节点经电阻R7连接参考电压芯片U1的取样端1脚，参考电压芯片U1的2脚接地，参考电压芯片U1的2脚经电阻R5连接三极管Q3的基极，参考电压芯片U1的2脚经电阻R2连接MOS开关的源极S，三极管Q3的发射极连接MOS开关的源极S，三极管Q3的集电极经电阻R4连接MOS开关的源极S，三极管Q3的集电极经电阻R8接地。

更进一步的，还包括电压输入指示电路以及电压输出指示电路，所述电压输入指示电路包括发光二极管D2以及限流电阻R9，发光二极管D2和限流电阻R9串联连接于输入电源VIN及地之间；电压输出指示电路包括发光二极管D1以及限流电阻R1，发光二极管D1和限流电阻R1串联连接于输出电源Vout及地之间。

优选的，所述MOS开关为两个并联的MOS开关管Q1、Q2，MOS开关管Q1的源极、漏极、栅极与MOS开关管Q2的源极、漏极、栅极分别并联连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本实用新型采用自恢复保险丝做过流保护，短路造成的过流能自恢复，不用频繁更换保险丝。利用参考电压芯片CJ431的特性，通过对电源的分压进行监测，实现过压保护，保护电压范围(5.8---24V)广，电压损耗很小，能有效的防止人为的误操作，大大降低了损失；指示电路，方便判断故障，电路简单，成本低。

附图说明

图1是本实用新型电路框图；

图2是本实用新型一实施例电路原理图；

图3是本实用新型另一实施例电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型做进一步详细描述：

本实用新型是一种过压短路保护电路，本实用新型用简单的电路来实现过压保护功能，而且电压保护范围很宽，完全可以保护住5-15V之间的电压。甚至可以保证24V电压的输入也不会损害电路。只需要普通的三极管、参考电压芯片和几个电阻等就可以实现。同时采用自恢复保险丝，当短路时可以自动断开电路，当短路消失时，可自动恢复，无需拆机更换保险丝。

如图1所示，本实用新型包括供电主电路、过流保护电路以及过压保护电路，其中供电主电路为串联连接在电源输入端和电源输出端之间的MOS开关，过流保护电路串接在电源输入端和电源输出端之间用于过流(短路)检测和保护，所述过压保护电路检测电源输入端电压，当电源输入端电压过压时，控制MOS开关关断。

过流保护通常是防止负载短路对电源造成影响，一般情况下选择保险丝来实现，为了减少更换保险丝的麻烦，如图2所示，所述过流保护电路为自恢复保险丝F1。

过压保护是防止输入电源过高，造成负载烧毁或器件过压击穿，如图2所示，所述过压保护电路包括电阻R2-R8、电阻R10，参考电压芯片U1，三极管Q3，其中，参考电压芯片U1为CJ431,电阻R3、R6、R10依次串联后接于输入电源VIN及地之间，电阻R6、R10的连接节点经电阻R7连接参考电压芯片U1的取样端1脚，参考电压芯片U1的2脚接地，参考电压芯片U1的2脚经电阻R5连接三极管Q3的基极，参考电压芯片U1的2脚经电阻R2连接MOS开关的源极S，三极管Q3的发射极连接MOS开关的源极S，三极管Q3的集电极经电阻R4连接MOS开关的源极S，三极管Q3的集电极经电阻R8接地。

如图2所示，本实用新型还包括电压输入指示电路以及电压输出指示电路，所述电压输入指示电路包括发光二极管D2以及限流电阻R9，发光二极管D2和限流电阻R9串联连接于输入电源VIN及地之间；电压输出指示电路包括发光二极管D1以及限流电阻R1，发光二极管D1和限流电阻R1串联连接于输出电源Vout及地之间。

为了提高电源的供电电流，如图3所示，本实用新型的MOS开关为两个并联的MOS开关管Q1、Q2，MOS开关管Q1的源极、漏极、栅极与MOS开关管Q2的源极、漏极、栅极分别并联连接。

工作原理

短路保护：电源电压由VIN输入，首先经过自恢复保险丝F1。假如主电路的MOS开关管Q1、Q2或者后端负载发现短路，流过保险丝的电流会急剧加大，保险丝会发热，然后自动切断电源。待短路取消后保险丝温度会下降，然后重新打开。

过压保护：CJ431(U1)是一个参考电压芯片，内部有一个比较器，比较电压为2.5V。输入电源VIN经过电阻R3、R6、R10分压后和CJ431内部电压比较。CJ431的1脚电压＝VIN*(R10/(R3+R6+R10))。当CJ431的1脚电压大于2.5V时，会触发内部比较器，使2脚和3脚形成通路，使三极管Q3基极电压降低，由于三极管Q3是PNP型开关三极管，此时三极管Q3会导通，MOS开关管Q1和Q2的G极会被拉高。而MOS开关管Q1和Q2均为P MOS管，属于低电平导通型，MOS开关管Q1、Q2关断，电源通路被关断，保护后级电路。而当CJ431的1脚电平小于2.5V时，CJ431不会导通，三极管Q3的基极被电阻R2拉高。三极管Q3不会导通。MOS开关管Q1、Q2的G极由于电阻R4、R8分压后仍旧为低电压。MOS开关管Q1、Q2处于导通状态。

发光二极管D1、D2起到了很好的指示作用。如果发光二极管D1、D2同时亮，说明电路工作正常，如果发光二极管D1不亮，发光二极管D2亮，就需要检查电路是否过压保护了。如果全部都不亮，那说明输入电源VIN有问题。

本实用新型中，电阻R3、R6、R10用于输入电源VIN的分压，可以通过选择合适的电阻值满足保护要求，如果输入电源VIN是5V，则在电压大于5.8V左右实现关断(CJ431导通)。根据参考电压芯片CJ431和MOS管的参数，输入电压一直到24V都能很好的保护。

保护电压之所以取5.8V左右是因为5V适配器本身空载时就会输出5.5V左右的电压，是为防止保护电路误动作。而且5.5V的输入电源在经过MOS开关管，滤波电路等的衰减后实际输入的电压也会在5.5V以下，完全不会损坏电路。