CN104111713A - 电压保护电路 - Google Patents

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周海清
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Abstract

一种电压保护电路，包括一稳压电路、一比较器、一第一电子开关及一二极管。所述稳压电路用于输出一稳定电压，所述比较器用于比较稳定电压与参考电压的大小，并在稳定电压大于参考电压时输出一高电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端连通，进而所述二极管导通，所述稳压电路的控制端接收到低电平信号以停止输出所述稳定电压，以保护电子元件。

Description

电压保护电路
技术领域
本发明涉及一种电压保护电路。
背景技术
电脑主板上各电子元件均有其稳定工作的电压范围，若超出此电压范围就会出现工作异常，甚至损坏电子元件。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种电压保护电路，当电压超过预设值时即自动停止供电，以防止电子元件受到损坏。
一种电压保护电路，包括一稳压电路、一比较器、一第一电子开关及一二极管，所述稳压电路的输出端与比较器的同相输入端相连，所述比较器的反相输入端与一参考电压相连，所述比较器的输出端与所述第一电子开关的控制端相连，所述第一电子开关的第一端与第一电源相连，所述第一电子开关的第一端还与所述二极管的阴极相连，所述二极管的阳极与所述稳压电路的控制端相连；所述稳压电路用于输出一稳定电压，所述比较器用于比较稳定电压与参考电压的大小，并在稳定电压大于参考电压时输出一高电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端连通，所述二极管导通，所述稳压电路的控制端接收到低电平信号以停止输出所述稳定电压；当稳定电压小于参考电压时，所述比较器输出一低电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端断开，所述二极管断开，所述稳压电路的控制端接收来自自身的高电平信号以继续输出所述稳定电压。
上述电压保护电路通过比较器比较稳压电路输出的电压值与参考电压的大小，并在稳压电路输出的电压值大于参考电压时导通第一电子开关，进而使得稳压电路的控制端接收到低电平信号，所述稳压电路则停止继续输出电压。
附图说明
图1是本发明电压保护电路的较佳实施方式的电路图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：
请参考图1，本发明电压保护电路的较佳实施方式包括一稳压电路10、一比较器U2、一场效应管Q3、一参考电压电路60及一二极管D2。本实施方式中，所述场效应管Q3为一N沟道场效应管。
所述稳压电路10用于产生一稳定的电压Vout并将该电压Vout分压后在稳压电路10的输出端A输出，所述稳压电路10的输出端A与比较器U2的正相输入端相连，所述比较器U2的反相输入端与所述参考电压电路60相连，输出端与场效应管Q3的栅极相连。所述场效应管Q3的源极接地，漏极通过电阻R16与电源P5V_DUAL相连，所述场效应管Q3的漏极还与二极管D2的阴极相连，所述二极管D2的阳极与稳压电路10相连。其中，所述参考电压电路60用于为所述比较器U2的反相输入端提供一参考电压。
当稳压电路10的输出端A输出的电压大于所述参考电压时，所述比较器U2输出高电平信号至场效应管Q3的栅极，以使得场效应管Q3的漏极与源极连通，所述二极管D2导通。由于二极管D2的压降很低，所述稳压电路10的控制端将通过所述场效应管Q3及所述二极管D2接收到低电平信号，所述稳压电路10停止继续输出所述稳定电压Vout。当稳压电路10的输出端A输出的电压小于所述参考电压时，所述比较器U2输出低电平信号至场效应管Q3的栅极，以使得场效应管Q3的源极与漏极断开，所述二极管D2截止，所述稳压电路10的控制端将接收来自自身的高电平信号以继续输出所述稳定电压Vout。
所述稳压电路10包括一控制芯片U1及场效应管Q1、Q2。本实施方式中，所述场效应管Q1及Q2均为N型场效应管。所述控制芯片U1的电压引脚1通过电容C1接地，还通过电阻R1与电源P5V_DUAL相连。所述电源P5V_DUAL还与肖特基二极管D1的阳极相连，所述肖特基二极管D1的阴极与控制芯片U1的启动引脚2相连。所述控制芯片U1的启动引脚2还依次通过电阻R2及电容C2与控制芯片U1的相位引脚3相连。所述控制芯片U1的第一门引脚4通过电阻R3与场效应管Q1的栅极相连，所述场效应管Q1的漏极通过电感L1与电源P5V_DUAL相连，还通过电容C3接地，所述电容C4与电容C3并联。所述场效应管Q1的栅极还通过电阻R4与所述场效应管Q1的源极相连，所述场效应管Q1的源极还直接与所述控制芯片U1的相位引脚3相连。
所述场效应管Q1的源极还直接与场效应管的Q2的漏极相连。所述场效应管Q2的栅极与控制芯片U1的第二门引脚5相连，还通过电阻R5与控制芯片U1的接地引脚6相连，所述控制芯片U1的接地引脚6接地。所述场效应管Q2的源极接地，还依次通过电容C5及电阻R6与场效应管Q2的漏极相连，所述场效应管Q2的漏极还依次通过电感L2及电容C6接地。所述电感L2与电容C6之间的节点还依次通过电阻R9与R10接地，所述电感L2与电容C6之间的节点用于输出所述稳定电压Vout，还通过电阻R7与控制芯片U1的反馈引脚7相连。所述电阻R8及电容C7串联后与电阻R7并联。
所述控制芯片U1的反馈引脚7通过电阻R11接地。所述控制芯片U1的控制引脚8通过电阻R12与所述控制芯片U1的相位引脚3相连，所述控制芯片U1的控制引脚8还连接所述二极管D2的阳极。
所述参考电压电路60包括一稳压二极管D3。所述稳压二极管D3的阴极通过电阻R13电源P5V_DUAL相连，所述稳压二极管D3的阳极接地，所述稳压二极管D3的阴极还通过电阻R14及电阻R15接地，所述电阻R14与电阻R15之间的节点与所述比较器U2的反相输入端相连。
所述比较器U2的正相输入端与电阻R9及R10之间的节点A相连。所述比较器U2的电源端VCC与电源P5V_DUAL相连，所述比较器U2的接地端GND接地。
下面将对上述电压保护电路的工作原理进行说明：
所述控制芯片U1的启动引脚2用于为场效应管Q1提供偏置电压。所述相位引脚3既与场效应管Q1的源极相连，又与场效应管Q2的漏极相连，用于侦测场效应管Q2的电压降落状态，并将其通过电阻R12输出至所述控制芯片U1的控制引脚8，起到过流保护作用。所述第一门引脚4用于提供脉宽调制信号，以驱动场效应管Q1。所述第二门引脚5用于提供脉宽调制信号，以驱动场效应管Q2。所述肖特基二极管D1、电阻R2和电容C2组成自举电路，用于放大来自电源P5V_DUAL的电压。
当上电正常后，控制芯片U1开始工作，此时，所述控制芯片U1的第一门引脚4及第二门引脚5交替输出高电平脉冲信号，以使得场效应管Q1及Q2依次轮流导通。当第一门引脚4输出高电平信号，第二门引脚5输出低电平信号时，场效应管Q1导通，场效应管Q2截止，电源P5V_DUAL经过电感L1、电容C3及C4滤波之后再通过场效应管Q1为电感L2及电容C6充电。之后，第一门引脚引脚4输出低电平信号，第二门引脚5输出高电平信号，此时场效应管Q1截止，场效应管Q2导通，电感L2及电容C6即通过场效应管Q2开始放电。如此周而复始，即可在电感L2与电容C6的节点处得到稳定的电压Vout。该电压Vout经电阻R7及R11分压后输入控制芯片U1的反馈引脚7。本实施方式中，所述控制芯片U1的型号为ISL6341，根据其规范可知，其反馈引脚7与内部的比较器相连，该反馈引脚7的电压为一固定值，因此可知电压Vout的值等于反馈引脚7的电压值乘以（1+R7/R11），其中R7与R11分别为电阻R7及R11的电阻值。如此，通过调节电阻R7与R11的电阻值即可调节电压Vout的值。该电压Vout经电阻R9及R10分压后即被输出至比较器U2的正相输入端。
当电压Vout的电压经过电阻R9及R10分压后的电压超过比较器U2的反相输入端所接收的来自所述参考电压电路60的电压时，所述比较器U2输出高电平信号，使得场效应管Q3导通。所述二极管D2的阴极将接收低电平信号，所述二极管D2导通，由于二极管D2的压降很小，此时，所述控制芯片U1的控制引脚8将接收到低电平信号，所述控制芯片U1将停止工作，即不再输出电压Vout。
当电压Vout的电压经过电阻R9及R10分压后的电压不超过比较器U2的反相输入端所接收的来自所述参考电压电路60的电压时，所述比较器U2输出低电平信号，使得场效应管Q3不导通。所述二极管D2的阴极将接收高电平信号，所述二极管D2截止，此时，所述控制芯片U1的控制引脚8将接收来自相位引脚3输出的经电阻R12的高电平信号，所述控制芯片U1继续工作，即继续输出电压Vout。
此时，当所述控制芯片U1的相位引脚3的电流过大时，所述电阻R12会产生很大的压降，所述控制芯片U1的控制引脚8将会接收低电平信号，所述控制芯片U1将停止工作，即不再输出电压Vout。
所述二极管D2用于隔离电压信号，避免影响过流保护。即，当电压Vout过高时电压保护电路实现其过压保护的功能，当电压Vout在正常范围内，但其电流过高时，所述二极管D2隔离来自效应管Q3的高电平信号，实现稳压电路10的过流保护功能。
从上述描述可以看出，所述稳压二极管D3起到稳压作用，其他实施方式中，所述稳压二极管D3可用其他稳压元件来代替，比如型号为TL431的线性芯片。同样可以看出，所述场效应管Q1-Q3均起到电子开关的作用，其他实施方式中，所述场效应管Q1-Q3可用其他电子开关替代，比如三极管。

Claims (10)

1.一种电压保护电路，包括一稳压电路、一比较器、一第一电子开关及一二极管，所述稳压电路的输出端与比较器的同相输入端相连，所述比较器的反相输入端与一参考电压相连，所述比较器的输出端与所述第一电子开关的控制端相连，所述第一电子开关的第一端与第一电源相连，所述第一电子开关的第一端还与所述二极管的阴极相连，所述二极管的阳极与所述稳压电路的控制端相连；所述稳压电路用于输出一稳定电压，所述比较器用于比较稳定电压与参考电压的大小，并在稳定电压大于参考电压时输出一高电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端连通，所述二极管导通，所述稳压电路的控制端接收到低电平信号以停止输出所述稳定电压；当稳定电压小于参考电压时，所述比较器输出一低电平信号至第一电子开关的控制端，以使得第一电子开关的第一端与第二端断开，所述二极管断开，所述稳压电路的控制端接收来自自身的高电平信号以继续输出所述稳定电压。
2.如权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于：所述第一电子开关的第一端与第一电源之间还连接有一第一电阻。
3.如权利要求2所述的电压保护电路，其特征在于：所述参考电压为一稳压二极管以及第二至第四电阻提供，所述稳压二极管的阴极通过所述第二电阻与第一电源相连，所述稳压二极管的阳极接地，所述稳压二极管的阴极还依次通过第三电阻及第四电阻接地，所述第三电阻及第四电阻之间的节点用于输出所述参考电压。
4.如权利要求3所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路包括第二至第三电子开关及一型号为ISL6341的控制芯片，所述控制芯片的电压引脚与所述第一电源相连，所述第一电源与肖特基二极管的阳极相连，所述肖特基二极管的阴极与控制芯片的启动引脚相连，所述控制芯片的启动引脚还通过一第五电阻及一第一电容与控制芯片的相位引脚相连，所述控制芯片的第一门引脚与第二电子开关的控制端相连，所述第二电子开关的的第一端与第一电源相连，所述第二电子开关的控制端与所述第二电子开关的第二端相连，所述第二电子开关的第二端与所述控制芯片的相位引脚相连，所述第二电子开关的第二端与所述第三电子开关的第一端相连，所述第三电子开关的控制端与控制芯片的第二门引脚相连，所述第三电子开关的控制端还通过一第六电阻与控制芯片的接地引脚相连，所述控制芯片的接地引脚接地，所述第三电子开关的第二端接地，所述第二电子开关的第一端还依次通过第一电感及第二电容接地，所述第一电感与第二电容之间的节点还依次通过第七电阻及第八电阻接地，所述第七电阻及第八电阻之间的节点与控制芯片的反馈引脚相连，所述控制芯片的控制引脚通过第九电阻与所述控制芯片的相位引脚相连。
5.如权利要求4所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路还包括第三电容及第十电阻，所述控制芯片的电压引脚通过第三电容接地，所述控制芯片的电压引脚还直接通过第十电阻与所述第一电源相连。
6.如权利要求5所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路还包括第二电感、第四及第五电容，所述第二电子开关的第一端通过第二电感与第一电源相连，还通过第四电容接地，所述第五电容与第四电容并联。
7.如权利要求6所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路还包括第十一电阻及第六电容，所述第三电子开关的第一端依次通过第十一电阻及第六电容接地。
8.如权利要求7所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路还包括第十二电阻及第七电容，所述第十二电阻与第七电容串联连接后与第七电阻并联。
9.如权利要求8所述的电压保护电路，其特征在于：所述稳压电路还包括第十三电阻及第十四电阻，所述控制芯片的第一门引脚通过所述第十三电阻与所述第二电子开关的控制端相连，所述第二电子开关的控制端与所述相位引脚之间还连接有一第十四电阻。
10.如权利要求1所述的电压保护电路，其特征在于：所述第一及电子开关为一场效应管或一三极管，所述第一电子开关的控制端为场效应管的栅极或三极管的基极，所述第一电子开关的第一端为场效应管的漏极或三极管的集电极，所述第一电子开关的第一端为场效应管的源极或三极管的发射极，所述第二及第三电子开关为场效应管或三极管，所述第二及第三电子开关的控制端为场效应管的栅极或三极管的基极，所述第二及第三电子开关的第一端为场效应管的漏极或三极管的集电极，所述第二及第三电子开关的第一端为场效应管的源极或三极管的发射极。
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