电压钳位保护电路及电子设备的制作方法

本实用新型涉及电子电路
技术领域：
，尤其涉及一种电压钳位保护电路及电子设备。
背景技术：
：目前的工业生产中，特别是在产品检测环节，大多都需要额外的电源即供电设备为产品供电，例如在对各种主板或其他小信号控制板等产品即用电设备进行测试时，均不可避免地需要供电设备为其供电。但供电设备可能因为故障问题或者其他情况，使得输出的电源电压过高而超出用电设备允许输入的额定电压，这样将导致输入至用电设备的电源电压过高压而致使用电设备的元器件受损，特别是用电设备中只允许在低电压环境下工作的主控制器，若供电设备输出的电源电压超出其本身的耐压能力，将造成主控制器及其他元器件的损坏。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出电压钳位保护电路及电子设备，旨在避免供电设备输出至用电设备的电源电压过高而烧毁用电设备中元器件的问题。为实现上述目的，本实用新型提出一种电压钳位保护电路，用于供电设备或者用电设备中，所述电压钳位保护电路包括开关钳位电路、稳压触发电路及开关驱动电路；所述稳压触发电路的电压检测端与对应的所述供电设备的电源输出端或者所述用电设备的电源输入端连接，所述稳压触发电路的输出端与所述开关驱动电路的信号接收端连接，所述开关驱动电路的驱动端与所述开关钳位电路的受控端连接；所述开关钳位电路的输入端与对应的所述供电设备的电源输出端或者所述用电设备的电源输入端连接，所述开关钳位电路的输出端与对应的供电设备的接地端或者用电设备的接地端连接；其中，所述稳压触发电路，用于检测所述供电设备输出的电源电压或者所述用电设备接收到的电源电压，并在所述供电设备输出的电源电压或者所述用电设备接收到的电源电压达到其稳压阈值时，输出电压触发信号；所述开关驱动电路，用于在接收到所述电压触发信号时，输出开关驱动信号；所述开关钳位电路，用于在接收到所述开关驱动信号时开启，将所述供电设备输出的电源电压或者所述用电设备接收到的电源电压钳位在其电压保护阈值范围内。优选地，所述稳压触发电路包括三端可调稳压器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容及三端可调稳压器，所述第一电阻的第一端为所述稳压触发电路的电压检测端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端、第三电阻的第一端、第四电阻的第一端及所述三端可调稳压器的参考极互连，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第二端及所述三端可调稳压器的阳极互连；所述第四电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接；所述三端可调稳压器的阴极为所述稳压触发电路的输出端，并与所述第一电容的第二端连接。优选地，所述开关驱动电路包括第五电阻、第六电阻及驱动开关，所述第五电阻的第一端为所述开关驱动电路的信号接收端，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端及所述驱动开关的受控端互连；所述第六电阻的第二端与所述驱动开关的输入端及供电电源互连；所述驱动开关的输出端为所述开关驱动电路的驱动端。优选地，所述驱动开关为PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极为所述驱动开关的受控端，所述PNP型三极管的发射极为所述驱动开关的输入端，所述PNP型三极管的集电极为所述驱动开关的输出端。优选地，所述开关钳位电路包括第七电阻、第八电阻及开关管，所述第七电阻的第一端为所述开关钳位电路的受控端，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端及所述开关管的受控端互连；所述第八电阻的第二端接地；所述开关管的输入端为所述开关钳位电路的输入端；所述开关管的输出端为所述开关钳位电路的输出端。优选地，所述开关管为N-MOS管，所述N-MOS管的漏极为所述开关管的输入端，所述N-MOS管的源极为所述开关管的输出端，所述N-MOS管的栅极为所述开关管的受控端。优选地，所述电压钳位保护电路还包括状态指示电路，所述状态指示电路与所述开关驱动电路的驱动端连接，所述状态指示电路用于在接收到所述开关驱动信号时，输出相应的报警信号。优选地，所述状态指示电路包括单向导通元件、主控制器、电容器、第九电阻及第十电阻，所述单向导通元件的阳极与所述开关驱动电路的驱动端连接，所述单向导通元件的阴极与所述第九电阻的第一端连接；所述第九电阻的第二端与所述电容器的第一端、主控制器的信号输入端及所述第十电阻的第一端互连；所述电容器的第二端与所述第十电阻的第二端均接地。优选地，所述状态指示电路包括第十一电阻、发光二极管，所述发光二极管的阳极与所述开关驱动电路的驱动端连接，所述发光二极管的阴极经所述第十一电阻接地。本实用新型还提出一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的电压钳位保护电路。该电压钳位保护电路包括开关钳位电路、稳压触发电路及开关驱动电路；所述稳压触发电路的电压检测端与对应的所述供电设备的电源输出端或者所述用电设备的电源输入端连接，所述稳压触发电路的输出端与所述开关驱动电路的信号接收端连接，所述开关驱动电路的驱动端与所述开关钳位电路的受控端连接；所述开关钳位电路的输入端与对应的所述供电设备的电源输出端或者所述用电设备的电源输入端连接，所述开关钳位电路的输出端与对应的供电设备的接地端或者用电设备的接地端连接；其中，所述稳压触发电路，用于检测所述供电设备输出的电源电压或者所述用电设备接收到的电源电压，并在所述供电设备输出的电源电压或者所述用电设备接收到的电源电压达到其稳压阈值时，输出电压触发信号；所述开关驱动电路，用于在接收到所述电压触发信号时，输出开关驱动信号；所述开关钳位电路，用于在接收到所述开关驱动信号时开启，将所述供电设备输出的电源电压或者所述用电设备接收到的电源电压钳位在其电压保护阈值范围内。本实用新型电压钳位保护电路通过设置稳压触发电路在供电设备输出的电源电压或者用电设备接收到的电源电压达到其稳压阈值时，输出电压触发信号至开关驱动电路，以使开关驱动电路在接收到电压触发信号时，输出开关驱动信号至驱动开关钳位电路，进而驱动触发驱动开关钳位电路在接收到开关驱动信号时开启，并将供电设备输出的电源电压或者用电设备接收到的电源电压钳位在其电压保护阈值范围内。这样，避免了因供电设备出现故障或者其他情况导致供电设备的电源输出端输出至用电设备的电源输入端的电压大于供电设备正常输出电压阈值而烧毁用电设备。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示出的结构获得其他的附图。图1为本实用电压钳位保护电路应用于电子设备中的功能模块示意图；图2为图1中电压钳位保护电路一实施例的电路结构示意图；图3为图1中电压钳位保护电路的另一实施例的电路结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10供电设备R6第六电阻20电压钳位保护电路R7第七电阻30用电设备R8第八电阻21稳压触发电路R9第九电阻22开关驱动电路R10第十电阻23开关钳位电路R11第十一电阻24状态指示电路C1第一电容U1三端可调稳压器C2电容器R1第一电阻D1单向导通元件R2第二电阻Q1驱动开关R3第三电阻Q2开关管R4第四电阻LED1发光二极管R5第五电阻IC1主控制器Vin电源输入端Vout电源输出端本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种电压钳位保护电路。参照图1至图3，该电压钳位保护电路20可应用于供电设备10或者用电设备30，在应用于供电设备10时，该电压钳位保护电路20与供电设备10的电源输出端连接，并在供电设备10的电源输出端输出的电源电压达到电压钳位保护电路20时，将电源电压钳位在电压钳位保护电路20的保护阈值范围内，以稳定供电设备10的电源电压输出。在应用于用电设备30时，该电压钳位保护电路20与用电设备30的电源输入端Vin连接，并在供电设备10的电源输出端输出的电源电压达到电压钳位保护电路20时，将电源电压钳位在电压钳位保护电路20的保护阈值范围内，以避免用电设备30的电源输入过高而烧毁用电设备30中的其他部件。参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，所述电压钳位保护电路20包括：稳压触发电路21、开关驱动电路22及开关钳位电路23。本实施例中，所述稳压触发电路21的电压检测端与对应的所述供电设备10的电源输出端Vout或者所述用电设备30的电源输入端Vin连接，所述稳压触发电路21的输出端与所述开关驱动电路22的信号接收端连接，所述开关驱动电路22的驱动端与所述开关钳位电路23的受控端连接；所述开关钳位电路23的输入端与对应的所述供电设备10的电源输出端Vout或者所述用电设备30的电源输入端Vin连接，所述开关钳位电路23的输出端与对应的供电设备10的接地端或者用电设备30的接地端连接。其中，所述稳压触发电路21，用于检测所述供电设备10输出的电源电压或者所述用电设备30接收到的电源电压，并在所述供电设备10输出的电源电压或者所述用电设备30接收到的电源电压达到其稳压阈值时，输出电压触发信号；所述开关驱动电路22，用于在接收到所述电压触发信号时，输出开关驱动信号；所述开关钳位电路23，用于在接收到所述开关驱动信号时开启，将所述供电设备10输出的电源电压或者所述用电设备30接收到的电源电压钳位在其电压保护阈值范围内。可以理解的是，开关钳位电路23与用电设备30并联设置，以实现将供电设备10输出的电压值钳位为开关钳位电路23的端电压值，通过调整开关钳位电路23的端电压即可将输入至用电设备30的电源输入端Vin的电源电压钳位在电压钳位保护电路20的保护阈值范围内。具体地，当用电设备30接入至供电设备10时，供电设备10给用电设备30提供工作电压，此时，稳压触发电路21检测供电设备10输出的电源电压：当稳压触发电路21检测到所述供电设备10输出的电源电压或者所述用电设备30接收到的电源电压未达到其稳压阈值时，此时稳压触发电路21输出电压触发信号不能触发开关驱动电路22开启，进而开关钳位电路23也处于关断状态，这样，保证供电设备10的电源电压保持正常输出至用电设备30。当供电设备10输出的电源电压或者用电设备30接收到的电源电压达到其稳压阈值时，输出电压触发信号至开关驱动电路22，以使开关驱动电路22在接收到所述电压触发信号时，输出开关驱动信号至驱动开关Q1钳位电路23，进而驱动触发驱动开关Q1钳位电路23在接收到开关驱动信号时开启，并将供电设备10输出的电源电压或者用电设备30接收到的电源电压钳位在其电压保护阈值范围内。本实用新型电压钳位保护电路20避免了因供电设备10出现故障或者其他情况导致供电设备10的电源输出端Vout输出至用电设备30的电源输入端Vin的电压大于供电设备10正常输出电压阈值而烧毁后用电设备30，提高了供电设备10及用电设备30的防护性。参照图2或图3，在一优选实施例中，所述稳压触发电路21包括三端可调稳压器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1及三端可调稳压器U1，所述第一电阻R1的第一端为所述稳压触发电路21的电压检测端，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第一端、第四电阻R4的第一端及所述三端可调稳压器U1的参考极互连，所述第二电阻R2的第二端与所述第三电阻R3的第二端及所述三端可调稳压器U1的阳极互连；所述第四电阻R4的第二端与所述第一电容C1的第一端连接；所述三端可调稳压器U1的阴极为所述稳压触发电路21的输出端，并与第一电容C1的第二端连接。本实施例中，第二电阻R2和第三电阻R3并联后再与第一电阻R1串联分压，以为三端可调稳压器U1提供电压，在分压值达到三端可调稳压器U1参考极的参考电压值时，三端可调稳压器U1导通。第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3均优选采用可调电阻来调节三端可调稳压器U1的参考电压，以更精确的检测供电设备10输出的电源电压或者用电设备30接收到的电源电压。参照图2或图3，在一优选实施例中，所述开关驱动电路22包括第五电阻R5、第六电阻R6及驱动开关Q1，所述第五电阻R5的第一端为所述开关驱动电路的信号接收端，所述第五电阻R5的第二端与所述第六电阻R6的第一端及所述驱动开关Q1的受控端互连；所述第六电阻R6的第二端与所述驱动开关Q1的输入端及供电电源(图未标示)互连；所述驱动开关Q1的输出端为所述开关驱动电路22的驱动端。本实施例中，第五电阻R5及第六电阻R6串联分压以使驱动开关Q1导通。本实施例中，第五电阻R5和第六电阻R6优选采用可调电阻实现，以调节驱动开关Q1的导通度，进而调节开关钳位电路23的开关驱动信号。本实施例中，供电电源为驱动开关Q1提供的工作电压，供电电源可以为供电设备10输出的电源电压或者为用电设备30输入的电源电压，以节约成本。参照图2或图3，上述实施例中，所述驱动开关Q1优选为PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极为所述驱动开关Q1的受控端，所述PNP型三极管的发射极为所述驱动开关Q1的输入端，所述PNP型三极管的集电极为所述驱动开关Q1的输出端。PNP型三极管在接收到电压触发信号时导通，并输出开关驱动信号至开关钳位电路23。当然，在其他实施例中，该驱动开关Q1还可采用其他开关管Q2来实现，在此不作限制。参照图2或图3，在一优选实施例中，所述开关钳位电路23包括第七电阻R7、第八电阻R8及开关管Q2，所述第七电阻R7的第一端为所述开关钳位电路23的受控端，所述第七电阻R7的第二端与所述第八电阻R8的第一端及所述开关管Q2的受控端互连；所述第八电阻R8的第二端接地；所述开关管Q2的输入端为所述开关钳位电路20的输入端；所述开关管Q2的输出端为所述开关钳位电路20的输出端。具体地，第七电阻R7和第八电阻R8串联分压，以使开关管Q2导通。本实施例中，第五电阻R5和第六电阻R6优选采用可调电阻实现，以调节开关管Q2的导通度。进一步地，所述开关管Q2优选为N-MOS管，所述N-MOS管的源极为所述开关管Q2的输出端，所述N-MOS管的漏极为所述开关管Q2的输入端，所述N-MOS管的栅极为所述开关管Q2的受控端。当N-MOS管的栅极接收到开关驱动信号时导通，此时N-MOS管相当于一可调电阻，通过调节第七电阻R7和第八电阻R8的分压比便可调整N-MOS管的导通程度，便可调整N-MOS管的漏源极间电压，进而实现将电源电压进行钳位。当然在其他实施例中，该开关管Q2还可采用其他导通程度可以实现连续可调的开关管Q2来实现，在此不作限制。参照图1，基于上述实施例，所述电压钳位保护电路20还进一步包括状态指示电路24，所述状态指示电路24与所述开关驱动电路22的驱动端连接，所述状态指示电路24用于在接收到所述开关驱动电路22输出的开关驱动信号时，输出相应的报警信号。可以理解的是，状态指示电路24可以实现产品与用户之间的人机交互，当用户在接收到状态指示电路24发出的报警信号时，可以快速地调节电压钳位保护电路20的保护阈值，从而相应调低供电设备10的电源输出，或者即时停机检测供电设备10/用电设备30是否出现故障，以避免由于供电设备10输出的电源电压值过高而损坏用电设备30，方便操作。参照图2，示出了状态指示电路24的一实施例，所述状态指示电路24A可以由单向导通元件D1、主控制器IC1、电容器C1、第九电阻R9及第十电阻R10等实现。其中，所述单向导通元件D1的阳极与所述开关驱动电路22的驱动端连接，所述单向导通元件D1的阴极与所述第九电阻R9的第一端连接；所述第九电阻R9的第二端与所述电容器C1的第一端、主控制器IC1的信号输入端及所述第十电阻R10的第一端互连；所述电容器C1的第二端与所述第十电阻R10的第二端接地。本实施例中，单向导通元件D1优选采用二极管，单向导通元件D1用于实现开关驱动电路输出的控制信号单向传输，电容器C1用于滤除检测控制信号中的杂波信号。主控制器IC1用于在接收到控制信号时，输出相应的报警信号以实现报警提醒功能。参照图3，示出了状态指示电路24的另一实施例，所述状态指示电路24B还可以由第十一电阻R11、发光二极管LED1等实现。其中，所述发光二极管LED1的阳极与所述开关驱动电路22的驱动端连接，所述发光二极管LED1的阴极经所述第十电阻R10接地。本实施例中，发光二极管LED1用于在接收到开关驱动电路输出的控制信号时导通从而实现报警提醒功能。为了更好地说明本实用新型的思想，以下结合图1至图3对本实用新型电路的具体原理进行阐述：如附图1至图3，在供电设备10给用电设备30提供电源电压时，当第一电阻R1与并联设置的第二电阻R2及第三电阻R3串联分压的分压值小于其三端可调稳压器U1的参考电压值时，三端可调稳压器U1处于关断状态；使得与之相连的PNP型三极管的发射极和基极的电位相等，PNP型三极管处于关断状态；此时N-MOS管的门极和源极的电位相等，N-MOS管处于关断状态，供电设备10输出电压不受电压钳位保护电路20的钳位控制，既供电设备10的电源输出端Vout的电压直接输出至用电设备30的电源输入端Vin，以为用电设备30提供工作电压。同时PNP型三极管处于关断状态，当状态指示电路24设置为主控制器IC1时，主控制器IC1检测到低电平而不触发报警，当状态指示电路24设置为发光二极管LED1时，发光二极管LED1不导通，即不发光。当第一电阻R1与并联设置的第二电阻R2及第三电阻R3串联分压的分压值等于或大于其三端可调稳压器U1的参考电压值时，三端可调稳压器U1处于导通状态；使得电源电压经第五电阻R5和第六电阻R6到地而形成回路，PNP型三极管的基极的电位被拉低而导通；同时还可以通过调节电阻R5、R6的阻值来控制PNP型三极管的导通程度。此时电源电压经导通的PNP型三极管、第七电阻R7和第八电阻R8到地形成回路，通过设置电阻R7、R8阻值可以调节MOS管的漏极和源极两端的电压，从使得N-MOS管工作在可变电阻区，此时电源电压经处于一定导通程度的N-MOS管到地，这样既可将供电设备10输出的电源电压钳位在N-MOS管的端电压。同时还可通过调节N-MOS管导通程度来实现将供电设备10输出的电源电压钳位在不同的电压值。同时PNP型三极管处于导通状态，当状态指示电路24设置为主控制器IC1时，主控制器IC1检测到高电平而触发报警，当状态指示电路24设置为发光二极管LED1时，发光二极管LED1导通而发光。本实用新型实现了在供电设备10输出的电源产生波动或者由于供电设备10故障等各种原因导致电源电压输出异常时，将电源电压钳位至电压钳位保护电路20的保护阈值范围内，从而避免了输出至用电设备30的电压过高而损坏用电设备30。本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括电压钳位保护电路，该电压钳位保护电路的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述电压钳位保护电路所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述电压钳位保护电路实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。本实施例中，该电子设备可以是独立电源、测试机架等供电设备，该电子设备还可以是接插件、负载等用电设备，当然，该电子设备也可以为转接件来连接供电设备及用电设备，此处并不限制。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3