CN203707757U - 过压保护电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过压保护电路及电子设备，该过压保护电路包括电源输入端、电源输出端、检测模块及输出模块，检测模块的一端与电源输入端连接，另一端与输出模块的触发端连接；输出模块的输入端与电源输入端连接，输出模块的输出端与电源输出端连接；其中，检测模块用于检测从电源输入端输入的电源电压大小并当检测到的电压值大于预设电压阈值时，触发输出模块关断；输出模块用于将从电源输入端输入的电源进行输出，并在被检测模块触发时将从电源输入端输入的电源停止输出。本实用新型可解决现有技术中电子设备的供电系统充电或供电时被高电压损坏的问题，并且，本实用新型还具有电路结构简单，成本较低的优点。

Description

过压保护电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及保护电路技术领域，特别涉及一种过压保护电路及电子设备。

背景技术

随着科技的发展，市场上各种电子设备层出不穷，而电子设备的运行离不开电能，而且每种电子设备对供电电源的电压有很大的依赖性，供电电源电压不能随意改变，因此，一般的智能电子设备都会有与其系统工作电压匹配的充电或者供电适配器。由于经电源适配器转换输出的电源电压基本是固定的，如果不小心把低于该电源适配器正常输出电源电压的电子设备与该电源适配器连接供电或者充电，就会使该电子设备的供电系统产生过压，此时，就可能会损坏电子设备的供电电路。并且，如果与该电子设备配套的充电或者供电适配器的内部电路失效，导致输出电压过大时，也会损坏电子设备的供电电路。另外，现有技术中也有一些过压保护电路，但这类电路是通过芯片进行控制，电路较复杂、成本较高。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种电路结构简单及成本较低的过压保护电路，旨在提高电子设备充电或者供电的安全性。

为实现上述目的，本实用新型提出一种过压保护电路，该过压保护电路包括电源输入端、电源输出端、检测模块及输出模块，所述检测模块的一端与所述电源输入端连接，另一端与所述输出模块的触发端连接；所述输出模块的输入端与所述电源输入端连接，所述输出模块的输出端与所述电源输出端连接；

其中，所述检测模块，用于检测从所述电源输入端输入的电源电压大小并当检测到的电压值大于预设电压阈值时，触发所述输出模块关断；

所述输出模块，用于将从所述电源输入端输入的电源进行输出，并在被所述检测模块触发时将从所述电源输入端输入的电源停止输出。

优选地，所述检测模块包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三限流电阻、稳压管及第一开关管，所述第一分压电阻的一端、所述第二分压电阻的一端及第三限流电阻的一端两两互连，所述第一分压电阻的另一端与所述电源输入端连接，所述第二分压电阻的另一端与所述稳压管的阴极连接，所述第三限流电阻的另一端与所述第一开关管的基极连接；所述稳压管的阳极接地；所述第一开关管的发射极与所述电源输入端连接，集电极与所述输出模块的触发端连接。

优选地，所述输出模块包括第二开关管、第四分压电阻、第五分压电阻及第六限流电阻，所述第四分压电阻的一端，所述第五分压电阻的一端、第六限流电阻的一端及所述第一开关管的集电极两两互连，所述第四分压电阻的另一端与所述电源输入端连接，所述第五分压电阻的另一端接地，所述第六限流电阻的另一端与所述第二开关管的栅极连接；所述第二开关管的源极与所述电源输入端连接，漏极与所述电源输出端连接。

优选地，所述输出模块还包括第一电容，所述第一电容并联连接在所述第四分压电阻的两端。

优选地，所述第一开关管为三极管。

优选地，所述第二开关管为MOS管。

本实用新型进一步提供一种电子设备，包括如上所述的过压保护电路，该过压保护电路包括电源输入端、电源输出端、检测模块及输出模块，所述检测模块的一端与所述电源输入端连接，另一端与所述输出模块的触发端连接；所述输出模块的输入端与所述电源输入端连接，所述输出模块的输出端与所述电源输出端连接；其中，所述检测模块，用于检测从所述电源输入端输入的电源电压大小并当检测到的电压值大于预设电压阈值时，触发所述输出模块关断；所述输出模块，用于将从所述电源输入端输入的电源进行输出，并在被所述检测模块触发时将从所述电源输入端输入的电源停止输出。

本实用新型提出的过压保护电路及电子设备，通过输出模块将从所述电源输入端输入的电源进行输出，并由检测模块检测从所述电源输入端输入的电源电压大小并当检测到的电压值大于预设电压阈值时触发所述输出模块将从所述电源输入端输入的电源停止输出，从而实现了当输入电源电压过大时，切断电子设备的供电，而实现过压保护的目的，并且该电路还具有电路结构简单，成本较低的优点。

附图说明

图1是本实用新型过压保护电路较佳实施例的电路框图；

图2是本实用新型过压保护电路较佳实施例的电路结构示意图。

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

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1及图2所示，图1是本实用新型过压保护电路较佳实施例的电路框图；图2是本实用新型过压保护电路较佳实施例的电路结构示意图。

本实用新型提供一种过压保护电路，参照图1，在一实施例中，该过压保护电路包括电源输入端Vin、电源输出端Vout、检测模块10及输出模块20，所述检测模块10的一端与所述电源输入端Vin连接，另一端与所述输出模块20的触发端连接；所述输出模块20的输入端与所述电源输入端Vin连接，所述输出模块20的输出端与所述电源输出端Vout连接。

具体地，所述检测模块10，用于检测从所述电源输入端Vin输入的电源电压大小并当检测到的电压值大于预设电压阈值时，触发所述输出模块20关断。该电源输入端Vin用于与电源适配器30连接，以将电源输入，该电源输出端Vout用于与电子设备40的供电系统连接。

所述输出模块20，用于将从所述电源输入端Vin输入的电源进行输出，并在被所述检测模块10触发时将从所述电源输入端Vin输入的电源停止输出。

本实用新型电路通过输出模块20将从所述电源输入端Vin输入的电源进行输出，并由检测模块10检测从所述电源输入端Vin输入的电源电压大小并当检测到的电压值大于预设电压阈值时触发所述输出模块20将从所述电源输入端Vin输入的电源停止输出，从而实现了当输入电源电压过大时，切断电子设备40的供电，而实现过压保护的目的，并且该电路还具有电路结构简单，成本较低的优点。

进一步地，参照图2，所述检测模块10包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三限流电阻R3、稳压管ZD及第一开关管Q1。其中，通过第一分压电阻R1和第二分压电阻R2对输入电源进行分压以实现控制第一开关管Q1的导通与关断，该第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的大小需要根据电子设备40的供电电压来选择。

其中，所述第一分压电阻R1的一端、所述第二分压电阻R2的一端及第三限流电阻R3的一端两两互连，所述第一分压电阻R1的另一端与所述电源输入端Vin连接，所述第二分压电阻R2的另一端与所述稳压管ZD的阴极连接，所述第三限流电阻R3的另一端与所述第一开关管Q1的基极连接；所述稳压管ZD的阳极接地；所述第一开关管Q1的发射极与所述电源输入端Vin连接，集电极与所述输出模块20的触发端连接。

可以理解的是，为了方便电路设计及降低电路成本，所述第一开关管Q1为三极管。本实施例中优选为PNP型的三极管。

进一步地，参照图1及图2，所述输出模块20包括第二开关管Q2、第四分压电阻R4、第五分压电阻R5及第六限流电阻R6。本实施例中，通过第四分压电阻R4和第五分压电阻R5对输入至第二开关管Q2的栅极电压的进行分压以拉低第二开关管Q2的栅极电压，使源极电压大于栅极电压，从而使第二开关管Q2导通，该第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的大小需要根据电子设备40的供电电压来选择。

其中，所述第四分压电阻R4的一端，所述第五分压电阻R5的一端、第六限流电阻R6的一端及所述第一开关管Q1的集电极两两互连，所述第四分压电阻R4的另一端与所述电源输入端Vin连接，所述第五分压电阻R5的另一端接地，所述第六限流电阻R6的另一端与所述第二开关管Q2的栅极连接；所述第二开关管Q2的源极与所述电源输入端Vin连接，漏极与所述电源输出端Vout连接。

可以理解的是，为提高控制精度，所述第二开关管Q2为MOS管。本实施例中优选为P沟道的MOS管。

进一步地，参照图1及图2，所述输出模块20还包括第一电容C1，所述第一电容C1并联连接在所述第四分压电阻R4的两端。该第一电容C1用于对电路进行稳压和滤波。

参照图1及图2，本实用新型电路的工作原理具体如下：

假设从电源输入端Vin输入的电源电压为V0，电子设备40的供电电压为V1，网络a点的电压为Va，第一开关管Q1为三极管，第二开关管Q2为MOS管。

如图2，第一开关管Q1的Veb电压：V_eb=V₀-V_b（1），其中Veb为第一开关管Q1的饱和压降，Vb为第一开关管Q1的基极电压；

并且，R1两端的电压：V_R1=V₀-V_a

根据三极管特性，流过第三限流电阻R3的电流相对于流过第一分压电阻R1的电流很小，所以第一分压电阻R1两端的电压：

$V_{R1}=V_0-V_a=\frac{(V_0-V_{\mathrm{ZD}})*R1}{R1+R2}---\left(2\right),$

其中Vzd为稳压管ZD的电压；由于第一开关管Q1的基极电流很小，我们可以认为第三限流电阻R3两端的电压基本一样，

即：V_a=V_b    （3）

由式（1）、式（2）及式（3）可知：

$V_{\mathrm{eb}}=V_0-V_b=V_0-V_a=V_{R1}=\frac{(V_0-V_{\mathrm{ZD}})*R1}{R1+R2}---\left(4\right)$

1、当V_eb≥0.7V时，由（4）式有：

$\frac{(V_0-V_{\mathrm{ZD}})*R1}{R1+R2}\≥0.7V$

即： $V_0\≥0.7*\frac{(R1+R2)}{R1}+V_{\mathrm{ZD}}---\left(5\right)$

此时，第一开关管Q1导通，第二开关管Q2的源极电压Vs等于栅极电压Vg，第二开关管Q2关断，即：Vs=Vg=V0（6）

则，第二开关管Q2的驱动电压Vgs=Vg-Vs=0V；由于第二开关管Q2不导通，从电源输入端Vin输入的电源电压不能通过第二开关管Q2供给电子设备40的供电系统。

2、当Veb<0.7V时，由（4）式有：

$V_0<0.7*\frac{(R1+R2)}{R1}+V_{\mathrm{ZD}}---\left(6\right)$

此时，第一开关管Q1不导通，第二开关管Q2的栅极电压：

$V_g=V_0*\frac{R4}{R4+R5}---\left(7\right)$

那么，第二开关管Q2的驱动电压：

$V_{\mathrm{gs}}=V_0*\frac{R4}{R4+R5}-V_0=-V_0*\frac{R4}{R4+R5}---\left(8\right)$

而调节第四分压电阻R4及第五分压电阻R5的阻值并使V_gs≤V_x<0V（V_x为第二开关管Q2的导通电压）时,第二开关管Q2导通，此时V1=V0，即从电源输入端Vin（可以看作是电源适配器30的输出端）输入的电源电压V0通过第二开关管Q2给电子设备40的供电系统供电。

综上所述：

1）当从电源输入端Vin输入的电源电压

$V_0\&GreaterEqual;0.7*\frac{(R1+R2)}{R1}+V_{\mathrm{ZD}}$

时，该输入的电源电压被第二开关管Q2关断，使电子设备40的供电系统断开供电，从而起到过压保护作用；

2)当从电源输入端Vin输入的电源电压

$V_0<0.7*\frac{(R1+R2)}{R1}+V_{\mathrm{ZD}}$

时，第二开关管Q2导通，该输入的电源电压经过第二开关管Q2的源极至漏极输入至电子设备40的供电系统，进行供电。

由此，根据电子设备40的供电电源的电压大小对应设置合适大小的第一分压电阻R1、第二分压电阻R2和稳压管ZD，就可以在输入电压超过该电子设备40的供电电压时，导通第一开关管Q1，进而使第二开关管Q2关断，使电子设备40的供电系统断开供电，从而实现过压保护。

本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括上述过压保护电路，所述过压保护电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述。由于在电子设备中使用了上述过压保护电路，因此，本实用新型电子设备具有电源充电或者供电过压保护能力。

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，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种过压保护电路，其特征在于，包括电源输入端、电源输出端、检测模块及输出模块，所述检测模块的一端与所述电源输入端连接，另一端与所述输出模块的触发端连接；所述输出模块的输入端与所述电源输入端连接，所述输出模块的输出端与所述电源输出端连接；

其中，所述检测模块，用于检测从所述电源输入端输入的电源电压大小并当检测到的电压值大于预设电压阈值时，触发所述输出模块关断；

所述输出模块，用于将从所述电源输入端输入的电源进行输出，并在被所述检测模块触发时将从所述电源输入端输入的电源停止输出。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述检测模块包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三限流电阻、稳压管及第一开关管，所述第一分压电阻的一端、所述第二分压电阻的一端及第三限流电阻的一端两两互连，所述第一分压电阻的另一端与所述电源输入端连接，所述第二分压电阻的另一端与所述稳压管的阴极连接，所述第三限流电阻的另一端与所述第一开关管的基极连接；所述稳压管的阳极接地；所述第一开关管的发射极与所述电源输入端连接，集电极与所述输出模块的触发端连接。

3.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述输出模块包括第二开关管、第四分压电阻、第五分压电阻及第六限流电阻，所述第四分压电阻的一端、所述第五分压电阻的一端、第六限流电阻的一端及所述第一开关管的集电极两两互连，所述第四分压电阻的另一端与所述电源输入端连接，所述第五分压电阻的另一端接地，所述第六限流电阻的另一端与所述第二开关管的栅极连接；所述第二开关管的源极与所述电源输入端连接，漏极与所述电源输出端连接。

4.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述输出模块还包括第一电容，所述第一电容并联连接在所述第四分压电阻的两端。

5.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述第一开关管为三极管。

6.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述第二开关管为MOS管。

7.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的过压保护电路。