CN107979064A - 一种接口保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接口保护电路，包括：熔断器F1与电源输入端VIN串联；所述稳压二极管TVS与熔断器F1连接；所述限流电阻R1的一端与熔断器F1连接，另一端与限流电阻R2连接；限流电阻R2的一端与三极管Q1的基极连接；限流电阻R3的一端与三极管Q1的发射极连接，另一端接地；稳压二极管DZ1的一端与限流电阻R1连接；三极管Q1的基极与限流电阻R2连接，集电极与PMOS管M1的源极连接，发射极与PMOS管M1的栅极连接；所述PMOS管M1的漏极与所述电源输出端VOUT连接。本发明通过电阻和稳压二极管做稳压电路来确定保护电压点，加入了熔断器的切断和恢复的特性来快速响应，及做到可恢复，同时还用PMOS管作为导通开关的作用，达到可靠保护后续电路，保证电路性能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种接口保护电路。
背景技术
电子电路的稳定性对于器件的工作性能有很大的影响，输入电源受到外界微小干扰都会影响着电路中器件工作状态或寿命，有时候变动的脉冲幅值很高而容易烧坏器件，所以该接口保护电路还能预防由于信号干扰产生较大的发热量烧坏器件，当输入超过某些器件的耐压值时，有可能导致器件损坏。
接口保护电路，就是为了保护电路线路由于外界的干扰而起到保护隔离作用。接口保护电路通常是通过反向二极管的反向导通特性和三极管的开关特性组合而成，但是如果选择的三极管其功率特性不符合电路的特性要求，保护电路不但起不到相应的保护作用，同时还会影响电路的正常工作。稳压二极管做钳位，需要串联限流电阻。如果限流电阻太小，有可能超出稳压二极管的功率，电阻太大，对后续电路的电流供应，又有可能不足。
因此，本领域的专业技术人员需要迫切解决的一个技术问题就是：如何能创新的提出一种措施，提供一种接口保护电路，防止输入电压过高导致烧坏后续电路的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种接口保护电路，以解决现有技术中存在的因为输入端电压过高导致的烧坏后续电路的问题。
所述接口保护电路包括：
电源输入端VIN、熔断器F1、稳压二极管TVS、稳压二极管DZ1、限流电阻R1、限流电阻R2、限流电阻R3、三极管Q1、PMOS管M1、电源输出端VOUT；
所述电源输入端VIN用于向电路提供电源；
所述熔断器F1与电源输入端VIN串联，当所述电源输入端VIN输入电流值超过所述熔断器F1的设定电流时，电流过高引起发热量过大，熔断器断开，所述熔断器F1断开；
所述稳压二极管TVS的一端与熔断器F1连接，另一端接地，所述稳压二极管TVS用于产生稳定输出电压，当输入电压大于所述稳压二极管TVS的导通电压值时，所述稳压二极管TVS导通，并输出设定的稳压值，当输入电压小于所述稳压二极管TVS的导通电压值时，所述稳压二极管TVS截止，输出电压为0；
所述限流电阻R1的一端与熔断器F1连接，另一端与限流电阻R2连接；
所述限流电阻R2的一端与限流电阻R1连接，另一端与三极管Q1的基极连接；
所述限流电阻R3的一端与三极管Q1的发射极连接，另一端接地；
所述稳压二极管DZ1的一端与限流电阻R1连接，另一端接地，当输入电压大于所述稳压二极管DZ1的导通电压值时，所述稳压二极管DZ1导通，并输出设定的稳压值，当输入电压小于所述稳压二极管DZ1的导通电压值时，所述稳压二极管DZ1截止，输出电压为0;
所述三极管Q1的基极与所述限流电阻R2连接，集电极与PMOS管M1的源极连接，发射极与PMOS管M1的栅极连接；
所述PMOS管M1的漏极与所述电源输出端VOUT连接。
基于上述接口保护电路的另一个实施例中，所述稳压二极管TVS、稳压二极管DZ1的稳压值为5.1V。
基于上述接口保护电路的另一个实施例中，所述电源输入端VIN的工作范围为3V至4.2V。
基于上述接口保护电路的另一个实施例中，所述限流电阻R1、限流电阻R2、限流电阻R3的电阻值分别为100K欧姆、2K欧姆、200K欧姆。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明的接口保护电路通过采用电阻和稳压二极管做稳压电路来确定保护电压点，加入了熔断器的切断和恢复的特性来快速响应，及做到可恢复，同时还用PMOS管来作为导通开关的作用，达到既能稳定可靠保护后续电路，又能不降低正常工作时的电路性能的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。
图1是本发明的接口保护电路的一个实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种接口保护电路及检测方法进行更详细地说明。
图1是本发明的接口保护电路的一个实施例的电路结构示意图，如图1所示，该接口保护电路包括：
电源输入端VIN、熔断器F1、稳压二极管TVS、稳压二极管DZ1、限流电阻R1、限流电阻R2、限流电阻R3、三极管Q1、PMOS管M1、电源输出端VOUT；
所述电源输入端VIN用于向电路提供电源；
所述熔断器F1与电源输入端VIN串联，当所述电源输入端VIN输入电流值超过所述熔断器F1的设定电流时，电流过高引起发热量过大，熔断器断开，所述熔断器F1断开；
所述稳压二极管TVS的一端与熔断器F1连接，另一端接地，所述稳压二极管TVS用于产生稳定输出电压，当输入电压大于所述稳压二极管TVS的导通电压值时，所述稳压二极管TVS导通，并输出设定的稳压值，当输入电压小于所述稳压二极管TVS的导通电压值时，所述稳压二极管TVS截止，输出电压为0；
所述限流电阻R1的一端与熔断器F1连接，另一端与限流电阻R2连接；
所述限流电阻R2的一端与限流电阻R1连接，另一端与三极管Q1的基极连接；
所述限流电阻R3的一端与三极管Q1的发射极连接，另一端接地；
所述稳压二极管DZ1的一端与限流电阻R1连接，另一端接地，当输入电压大于所述稳压二极管DZ1的导通电压值时，所述稳压二极管DZ1导通，并输出设定的稳压值，当输入电压小于所述稳压二极管DZ1的导通电压值时，所述稳压二极管DZ1截止，输出电压为0;
所述三极管Q1的基极与所述限流电阻R2连接，集电极与PMOS管M1的源极连接，发射极与PMOS管M1的栅极连接；
所述PMOS管M1的漏极与所述电源输出端VOUT连接。
所述稳压二极管TVS、稳压二极管DZ1的稳压值为5.1V。
所述电源输入端VIN的工作范围为3V至4.2V。
所述限流电阻R1、限流电阻R2、限流电阻R3的电阻值分别为100K欧姆、2K欧姆、200K欧姆。
由于电源输入端VIN的输入电压为3V到4.2V之间，而稳压二极管TVS、稳压二极管DZ1的稳压值为5.1V，所述稳压二极管DZ1不导通，三极管Q1截止，同时PMOS管的栅极与漏极之间有一个电压差，所以PMOS管将导通，电源输出端VOUT的输出电压等于电源输入端VIN的电压减去PMOS的导通压降。此时因为稳压二极管TVS、稳压二极管DZ1不导通，不会增加额外的功耗，也不降低电源的带载能力；
当电源输入端VIN输入大于稳压二极管TVS、稳压二极管DZ1的导通电压，而小于熔断器F1的熔断电压时，稳压二极管TVS、稳压二极管DZ1导通，将三极管Q1的基极稳压在5.1V，三极管Q1将导通，三极管Q1的导通将PMOS管的漏极和源极短路，PMOS管关断，所以电源输出端VOUT输出电压为0，截断了输出；
当电源输入端VIN输入的电压尖峰过大，引起电流上升，发热量过大，熔断器F1将会熔断，从而起到隔离作用，切断由于功率过大而引起的烧坏器件的电子回路，待电路稳定下来，熔断器冷却后又将恢复连通，电路又恢复正常工作；
对稳压二极管DZ1的稳压值进行适当调整，可以对本电路的保护电压进行调节；
对PMOS的功率大小的选择，可以适应对负载能力的调节。
1、通常情况下，VIN输入电压从3V到4.2V之间，稳压二极管DZ1不导通，三极管Q1截止，同时PMOS管的栅极与漏极之间有一个较大的压差，所以PMOS管将导通，电源输出端VOUT的电压等于VIN的电压减去PMOS的导通压降，电源输出端VOUT几乎等于电源输入端VIN，此时因为稳压二极管不导通，不会增加额外的功耗，也不降低电源的带载能力；
2、当一个10V的电压尖峰（或持续电压）引入电源输入端VIN，稳压二极管DZ1导通，将三极管Q1的基极稳压在5.1V，三极管Q1将导通，三极管Q1的导通将短路了PMOS管的漏极和源极，PMOS管关断，所以电源输出端VOUT输出为0，截断了输出。
3、当电源输入端VIN输入的电压尖峰更大时，如接口电路用于正常工作电压为24V的电路上，电源输入端VIN的尖峰电压达到35V甚至更大时，且工作电流在几百毫安级别，此时熔断器将起隔离作用，切断由于功率过大而引起的烧坏器件的电子回路，待电路稳定下来，熔断器冷却后又将恢复连通，电路又恢复正常工作；
4、稳压二极管TVS是快速响应器件，因此此电路保护速度非常快，也加强的保护的有效性；
5、对稳压二极管DZ1的稳压值进行适当调整，可以对本电路的保护电压进行调节，对PMOS管的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本发明实现稳压作用的步骤：
1、接入一个大于稳压二极管DZ1的电源信号，稳压二极管DZ1反向击穿，则为三极管提供一个稳定的基极电压；
2、三极管Q1基极和发射极压降大于三极管导通的VGS，三极管导通，PMOS管的门极和漏极压降为三极管的导通压降，PMOS管将截止，切断了电源输出端VOUT的输出。
3、当输入尖峰电压很大，很快时，稳压二极管TVS快速导通，钳位住输入电压，熔断器F1熔断，待尖峰消失一定时间后，熔断器F1温度回落重新导通，继续接通通电回路。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种接口保护电路，其特征在于，包括：
电源输入端VIN、熔断器F1、稳压二极管TVS、稳压二极管DZ1、限流电阻R1、限流电阻R2、限流电阻R3、三极管Q1、PMOS管M1、电源输出端VOUT；
所述电源输入端VIN用于向电路提供电源；
所述熔断器F1与电源输入端VIN串联，当所述电源输入端VIN输入电流值超过所述熔断器F1的设定电流时，所述熔断器F1断开；
所述稳压二极管TVS的一端与熔断器F1连接，另一端接地，所述稳压二极管TVS用于产生稳定输出电压，当输入电压大于所述稳压二极管TVS的导通电压值时，所述稳压二极管TVS导通，并输出设定的稳压值，当输入电压小于所述稳压二极管TVS的导通电压值时，所述稳压二极管TVS截止，输出电压为0；
所述限流电阻R1的一端与熔断器F1连接，另一端与限流电阻R2连接；
所述限流电阻R2的一端与限流电阻R1连接，另一端与三极管Q1的基极连接；
所述限流电阻R3的一端与三极管Q1的发射极连接，另一端接地；
所述稳压二极管DZ1的一端与限流电阻R1连接，另一端接地，当输入电压大于所述稳压二极管DZ1的导通电压值时，所述稳压二极管DZ1导通，并输出设定的稳压值，当输入电压小于所述稳压二极管DZ1的导通电压值时，所述稳压二极管DZ1截止，输出电压为0;
所述三极管Q1的基极与所述限流电阻R2连接，集电极与PMOS管M1的源极连接，发射极与PMOS管M1的栅极连接；
所述PMOS管M1的漏极与所述电源输出端VOUT连接。
2.根据权利要求1所述的接口保护电路，其特征在于，所述稳压二极管TVS、稳压二极管DZ1的稳压值为5.1V。
3.根据权利要求1所述的接口保护电路，其特征在于，所述电源输入端VIN的工作范围为3V至4.2V。
4.根据权利要求1所述的接口保护电路，其特征在于，所述限流电阻R1、限流电阻R2、限流电阻R3的电阻值分别为100K欧姆、2K欧姆、200K欧姆。
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