一种过压保护电路的制作方法

本实用新型涉及电路保护领域，具体而言，本实用新型涉及一种过压保护电路。

背景技术：

通常直流电子设备常采用直流电压3.3V，1.5V，5V，12V，理想状态下，电压越稳定，则负载设备工作越稳定。而实际电路中，电路会受到干扰，例如电线老化造成电路短路而造成输出电压急剧升高的情况，而过高的电压直接影响电路性能，烧坏负载，造成安全隐患甚至财产损失。尤其随着电路集成化程度越来越高的今天，电子芯片对电压的变化尤其敏感，过高的电压会使芯片烧坏，目前通常的做法是对瞬态的电压变化采用TVS二极管限幅，对缓慢的过电压用电源芯片保护，一方面是TVS管的限幅精度较低，另一方面是电源芯片的价格成本较高。

一般地，采用分立元件组成过压保护电路的方法可以保护电路，现有技术中提供的方案节点较多且结构复杂，过多的节点不但增大电路成本、增加电路功耗，而且增加电路的风险，造成巨大安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在提供一种过压保护电路。旨在解决采用分立元件设计的保护电路节点多、功耗大、结构复杂的问题。本实用新型提供的电路输入输出电源纹波、输入电压防护指标均能满足需求。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种过压保护电路，其连接于电源供电通路上，包括连接在电源输入端并用于降低输入电源纹波和噪声的第一滤波电路、连接在输出端并用于降低输出电源纹波和噪声的第二滤波电路、连接在第一滤波电路和第二滤波电路之间并用于过压保护的过压控制电路、以及与过压控制电路连接并用于控制电路正常工作时输出电压状态的开关电路；所述第一滤波电路的第一端连接电源输入端，所述第一滤波电路的第二端连接所述过压控制电路的第一端；所述过压控制电路的第二端连接所述第二滤波电路的第一端，所述过压控制电路的第三端连接所述开关电路的第一端；所述开关电路的第二端接地；所述第二滤波电路的第二端连接电源输出端。

具体地，所述第一滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容，以及第一电阻；所述第一电容的第一端连接所述电源输入端，第二端接地；所述第二电容的第一端连接所述电源输入端，其第二端接地；所述第一电阻的第一端连接所述电源输入端，第二端连接所述第三电容的第一端；所述第三电容的第二端接地。所述第一滤波电路用于降低输入电源的纹波及噪声干扰，增强输入电源的瞬态干扰能力。

具体地，所述过压控制电路包括：用于在电压过高时切断电压输出的截止模块、用于钳位输入电压的钳位模块、用于减缓电流瞬变及降低PMOS管(Positive channel Metal Oxide Semiconductor，P沟道金属氧化物半导体)源极、漏极导通时输出电流的RC网络、以及与所述开关电路连接并用于上拉电压的调整模块。

优选地，所述截止模块包括：用于在电压过高时切断电压输出的PMOS管，以及连接在所述PMOS管源极和栅极之间并用于在电压过高时拉高PMOS管栅极电压的PNP三极管；所述PMOS管的源极为所述过压控制电路的第一端，其连接所述第一滤波电路的第二端；所述PMOS管的漏极为所述过压控制电路的第二端，其连接所述第二滤波电路的第一端；所述PMOS管的栅极连接所述PNP三极管的集电极；所述PNP三极管的基极经所述钳位模块连接至所述第一滤波电路的第二端；所述PNP三极管的发射极连接所述PMOS管的源极；所述PNP三极管在输入电压过高时拉高所述PMOS管栅极电压，从而PMOS管在输入电源的电压过高时截止，从而保证负载设备的安全。

优选地，所述钳位模块连接在所述PNP三极管基极与所述第一滤波电路之间，其包括第三电阻、第四电阻和稳压二极管；所述第四电阻的第一端连接所述第一滤波电路的第二端，所述第四电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端；所述第三电阻的第二端连接所述PNP三极管的基极；所述稳压二极管的第一端连接所述第四电阻的第二端，所述稳压二极管的第二端通过所述调整模块连接至所述PMOS管的栅极。

优选地，所述RC网络连接在所述PMOS管源极和栅极之间，其包括第二电阻和第四电容；所述第二电阻的第一端连接PMOS管的源极，所述第二电阻的第二端连接PMOS管的栅极；所述第四电容并联于所述第二电阻两端，所述第四电容的第一端连接PMOS管的源极，其第二端连接PMOS管的栅极。

优选地，所述调整模块包括连接在所述PMOS管栅极的用于拉高所述PMOS管栅极电压的第五电阻；所述第五电阻的第一端连接所述PMOS管的栅极；所述第五电阻的第二端为所述过压控制电路的第三端，其连接所述开关电路的第一端。

具体地，所述第二滤波电路包括第五电容、第六电容、第七电容；所述第五电容的第一端连接所述过压控制电路的第二端，第二端接地；所述第六电容的第一端连接所述过压控制电路的第二端，第二端接地；所述第七电容为极性电容，其正极连接所述过压控制电路的第二端，负极接地。

具体地，所述开关电路包括用于在电路正常工作时，控制输出端电压的开关，所述开关的第一端连接所述过压控制电路的第三端，第二端接地。

优选地，所述开关为按钮开关或闸刀开关。所述开关电路与所述过压控制电路第三端连接，电路正常工作时，闭合开关使得PMOS管导通，断开开关时使得PMOS管截止。

相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的过压保护电路中，利用开关电路控制电路正常工作时输出电压的状态，当开关闭合时，过压保护电路正常工作，其能够保证电源输出端的电压不超过预设的电压值，从而保证接在电源输出端的负载正常工作；当开关断开时，PMOS管为截止状态，从而使得输出端的电压输出基本为0。本实用新型利用过压控制电路对接在电源输出端的负载进行保护，当输入电压过高时，所述过压控制电路的P型PMOS管为截止状态，使得当电压过高时，电压的输出几乎为0，因而保证负载设备的安全，保护器件不受损害。另外，本实用新型还提供了两个滤波电路，其能够降低输入电源、输出电源的纹波和噪声。本实用新型中，使用过压控制电路对电源电路保护，电路成本低，结构简洁，可操作性强。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种过压保护电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第一滤波电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的过压控制电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的第二滤波电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种过压保护电路的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

在本实用新型的第一个实施例中，如图1所示，所述过压保护电路用于电源供电通路上，保护电源输出端的负载，保证其正常工作。

所述过压保护电路包括连接在电源输入端并用于降低输入电源纹波和噪声的第一滤波电路200、连接在输出端并用于降低输出电源纹波和噪声的第二滤波电路300、连接在第一滤波电路200和第二滤波电路300之间并用于过压保护的过压控制电路100、以及与过压控制电路100连接并用于控制电路正常工作时输出电压状态的开关电路400。

其中，所述第一滤波电路200的第一端连接电源输入端，所述第一滤波电路200的第二端连接所述过压控制电路100的第一端。所述过压控制电路100的第二端连接所述第二滤波电路300的第一端，所述过压控制电路100的第三端连接所述开关电路400的第一端。所述开关电路400的第二端接地。所述第二滤波电路300的第二端连接电源输出端。在使用本实用新型的过压保护电路时，在电源输入端接入电源，在电源输出端接入负载，由于本实用新型的保护作用，使得输出电压始终工作在预设电压值以下，从而保证连接在电源输出端的负载设备正常工作。

优选地，本实用新型应用在使用直流电压的电子设备中。

所述第一滤波电路200用于降低输入电源的纹波及噪声干扰，增强输入电源的瞬态干扰能力，在输入端接入三个滤波电容有利于进一步对输入信号进行滤波，从而降低输入电源的纹波及噪声干扰。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，所述第一滤波电路200包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，以及第一电阻R1；所述第一电容C1的第一端连接所述电源输入端，第二端接地；所述第二电容C2的第一端连接所述电源输入端，其第二端接地；所述第一电阻R1的第一端连接所述电源输入端，第二端连接所述第三电容C3的第一端；所述第三电容C3的第二端接地。

具体地，在本实用新型的另一个实施例中，如图3所示，所述过压控制电路包括：用于在电压过高时切断电压输出的截止模块101、用于钳位输入电压的钳位模块102、用于减缓电流瞬变的RC网络103、以及与所述开关电路连接并用于拉高电压的调整模块104。

所述的截止模块101包括：用于在电压过高时切断电压输出的PMOS管VM1，以及连接在所述PMOS管VM1源极和栅极之间并用于在输入电压过高时拉高PMOS管VM1栅极电压的PNP三极管VT1。

所述PMOS管VM1的源极为所述过压控制电路的第一端，其连接到所述第一滤波电路200的第二端；所述PMOS管VM1的漏极为所述过压控制电路的第二端，其连接到所述第二滤波电路300的第一端；所述PMOS管VM1的栅极连接所述PNP三极管VT1的集电极。

所述PNP三极管VT1的基极经钳位模块102连接至所述第一滤波电路200的第二端；所述PNP三极管VT1的发射极连接所述PMOS管VM1的源极，以使所述PNP三极管VT1在电压过高时拉高所述PMOS管VM1栅极电压，进而使得PMOS管VM1在输入电源的电压过高时截止，从而保证负载设备的安全。

优选地，所述PMOS管VM1为开关晶体管，所述开关晶体管为P型金属氧化物半导体PMOS管VM1。所述过压控制电路100根据所述电源输入端的电压控制输出电压的状态，当输入端电压过高时，PMOS管VM1截止，从而达到保护输出端所接入负载的安全。

优选地，PNP三极管VT1为P型PNP型三极管，其能够在输入电源过高时，拉高所述PMOS管VM1栅极电压，从而使得PMOS管VM1在电压过高时截止，进而保护负载设备的安全。

具体地，本实用新型的一个实施例中，所述钳位模块102连接在所述PNP三极管VT1基极与所述第一滤波电路200之间，其包括第三电阻R3、第四电阻R4和稳压二极管D1。

所述第四电阻R4的第一端连接所述第一滤波电路200的第二端，所述第四电阻R4的第二端连接所述第三电阻R3的第一端；所述第三电阻R3的第二端连接所述PNP三极管VT1的基极；所述稳压二极管D1的第一端连接所述第四电阻R4的第二端，所述稳压二极管D1的第二端通过所述调整模块104连接至所述PMOS管VM1的栅极。所述稳压二极管D1在输入电压过高时，能够使第三电阻R3与第四电阻R4连接处的电压钳位在一个固定值。其中，所述第三电阻R3可以限制流入稳压二极管D1的电流，以达到保护稳压二极管D1目的。在本实施例中，过压控制电路100的开关状态由电源输入端的电压控制，当电源输入端的电压大于稳压二极管D1的钳位电压时，过压控制电路100的状态为断开状态；当电源输入端的电压小于稳压二极管D1的钳位电压时，过压控制电路100的状态为闭合状态。

第四电阻R4的大小影响PNP三极管VT1的状态，当第四电阻R4过大时，PNP三极管VT1将始终处于关闭状态。一般地，第四电阻R4的大小不大于10KΩ。而第三电阻R3的阻值不能过大，过大将导致PNP三极管VT1会一直处于关闭状态，输入电压异常时，PNP三极管VT1无法打开，进而无法实现保护的功能。

在本实用新型的一个优选实施例中，第四电阻R4的阻值为4.7KΩ，起到限流作用保护稳压二极管D1，第三电阻R3的阻值为1K欧姆，第二电阻R2的阻值为100KΩ。

在本实用新型另一个实施例中，稳压二极管D1的嵌位电压值为5.1V，可以根据需求改变稳压二极管D1的参数，以实现不同电压的过压保护。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，所述RC网络103连接在所述PMOS管VM1源极和栅极之间，其包括第二电阻R2和第四电容C4。所述第二电阻R2的第一端连接PMOS管VM1的源极，所述第二电阻R2的第二端连接PMOS管VM1的栅极；所述第四电容R4并联于所述第二电阻R2两端，所述第四电容C4的第一端连接PMOS管VM1的源极，其第二端连接PMOS管VM1的栅极。使过压控制电路100的第一端电压缓慢变化。正常工作时，由于RC网络的缓冲作用，当断开开关电路400时，PMOS管VM1的栅极电压会缓慢增大，达到保护PMOS管VM1的目的，另外，该RC网络也能够降低PMOS管源极、漏极导通时输出电流。第二电阻R2的阻值不能过小，在本实用新型的另一个实施例中，所述第二电阻R2的阻值为100KΩ。

具体地，所述调整模块104包括连接在所述PMOS管VM1栅极的用于拉高所述PMOS管栅极VM1电压的第五电阻R5。所述第五电阻R5的第一端连接所述PMOS管VM1的栅极；所述第五电阻R5的第二端为所述过压控制电路100的第三端，其连接所述开关电路400的第一端。

所述第五电阻R5置于PMOS管VM1栅极与开关电路400之间，用于拉高PMOS管VM1栅极处的电压。在本实用新型一个实施例中，PMOS管VM1导通的门限电压范围是-1.25V～-0.75V，当输入电压大于稳压二极管D1的稳定电压时，PNP三极管VT1导通，使得PMOS管VM1源极和栅极之间的压差变小，达不到PMOS管VM1导通的门限电压，所以PMOS管VM1不导通，结合第五电阻R5的上拉作用，PMOS管VM1截止，进而切断输出电压，达到保护后端负载设备的目的。优选地，第五电阻R5的大小不小于1KΩ，优选地，R5阻值为1KΩ。

如图4所示，所述第二滤波电路300，能较大改善输出电压的纹波及噪声，其包括相互并联的第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7。具体地，所述第五电容C5的第一端连接所述过压控制电路100的第二端，第二端接地；所述第六电容C6的第一端连接所述过压控制电路100的第二端，第二端接地。所述第七电容C7为极性电容，其正极连接所述过压控制电路100的第二端，负极接地。

具体地，如图5所示，所述开关电路400用于在电路正常工作时，其包括控制输出端电压的按钮开关S1，所述按钮开关S1的第一端连接过压控制电路100的第三端，第二端接地。当按钮开关S1闭合时，可在所述电源输出端获得输出电压；当按钮开关S1断开时，PMOS管VM1截止而切断输出。

在另一个实施例中，所述开关S1为闸刀开关。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。