CN116646896A - 过压保护电路与电子产品 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种过压保护电路与电子产品。过压保护电路包括可控稳压支路、第一开关支路与第二开关支路。可控稳压支路在输入电源的电压大于第一电压阈值时导通。第一开关支路在可控稳压支路导通时响应于输入电源的电压而导通，以输出第一电平信号。第二开关支路响应于第一电平信号而断开，以断开输入电源及负载之间的连接。可控稳压支路在可控稳压支路导通后，输入电源的电压减小至小于或等于第二电压阈值时断开。第一开关支路还在可控稳压支路断开时断开。第二开关支路还在第一开关支路断开时响应于输入电源的电压而导通，以建立输入电源及负载之间的连接。通过上述方式，能够在实现过压保护的同时，保持负载工作的稳定性。

Description

过压保护电路与电子产品

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种过压保护电路与电子产品。

背景技术

在电子产品使用时，若电子产品的输入电压波动较大，可能导致电子产品因输入电压过大而影响正常工作，甚至被损坏。因此，需要在电子产品设置过压保护电路，以防止电子产品因输入电压过大而被影响或损坏。

目前，在电子产品中，通常采用过压钳位芯片来实现过压保护功能。例如，如图1所示，当微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)检测到输入电压过压时，输出使能信号至过压钳位芯片UA1的使能引脚，以使能过压钳位芯片UA1运行。过压钳位芯片UA1控制其输出的电压为零，从而实现了过压保护功能。具体为，当输入电源的电压刚好高于过压保护点时，过压钳位芯片UA1内部的开关模块断开，断开负载供电；当输入电源的电压刚好低于过压保护点时，过压钳位芯片UA1内部的开关模块闭合，开始为负载供电。

然而，若输入电源的电压在过压保护点振荡，则过压钳位芯片UA1内部的开关模块不断重启，在开关模块开关过程中产生的尖峰电压与浪涌电流严重影响后端负载供电的稳定性。

发明内容

本申请旨在提供一种过压保护电路与电子产品，能够在实现过压保护的同时，保持负载工作的稳定性。

为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种过压保护电路，包括：

可控稳压支路，可控稳压支路与输入电源连接，可控稳压支路被配置为在输入电源的电压大于第一电压阈值时导通；

第一开关支路，第一开关支路分别与输入电源及可控稳压支路连接，第一开关支路被配置为在可控稳压支路导通时响应于输入电源的电压而导通，以输出第一电平信号；

第二开关支路，第二开关支路与第一开关支路连接，且第二开关支路连接于输入电源与负载之间，第二开关支路被配置为响应于第一电平信号而断开，以断开输入电源及负载之间的连接；

可控稳压支路还被配置为在可控稳压支路导通后，输入电源的电压减小至小于或等于第二电压阈值时断开，其中，第二电压阈值小于第一电压阈值；

第一开关支路还被配置为在可控稳压支路断开时断开；

第二开关支路还被配置为在第一开关支路断开时响应于输入电源的电压而导通，以建立输入电源及负载之间的连接。

在一种可选的方式中，所述可控稳压支路包括电阻单元与可控稳压单元；

所述电阻单元分别与所述第一开关支路及所述可控稳压单元连接，所述电阻单元被配置为在所述第一开关支路导通时输出第一电流至所述可控稳压单元，以在所述可控稳压单元上产生第一电压；

所述可控稳压单元被配置为在所述输入电源的电压大于所述第一电压阈值时导通；

所述可控稳压单元还被配置为在所述可控稳压单元导通后，所述输入电源的电压小于或等于第二电压阈值时断开，其中，所述第二电压阈值为所述第一电压阈值与第三电压阈值之差，所述第三电压阈值由所述第一电压获得。

在一种可选的方式中，第一开关支路包括第一开关单元与第二开关单元；

第一开关单元的第一端与输入电源连接，第一开关单元的第二端与第二开关单元的第一端连接，第二开关单元的第二端与第二开关支路连接，第一开关单元的第三端与可控稳压支路连接；

第一开关单元被配置为在可控稳压支路导通时响应于输入电源的电压而导通，以建立输入电源及第二开关单元的第一端之间的连接；

第二开关单元被配置为在与输入电源连接时导通，以输出第一电平信号。

在一种可选的方式中，第一开关单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻与第一开关管；

第一电阻的第一端与输入电源连接，第一电阻的第二端与所分别与第二电阻的第一端、第一开关管的第二端及第二开关支路连接，第二电阻的第二端分别与第三电阻的第一端及第一开关管的第一端连接，第三电阻的第二端与可控稳压支路连接，第一开关管的第三端与第二开关单元的第一端连接。

在一种可选的方式中，第二开关单元包括第四电阻、第五电阻、第一电容与第二开关管；

第四电阻的第一端与第一开关单元的第二端连接，第四电阻的第二端分别与第一电容的第一端、第五电阻的第一端及第二开关管的第一端连接，第一电容的第二端、第五电阻的第二端及第二开关管的第二端均接地，第二开关管的第三端与第二开关支路连接。

在一种可选的方式中，第二开关支路包括第三开关单元与第四开关单元；

第三开关单元的第一端与第一开关支路连接，第三开关单元的第二端与第四开关单元的第一端连接，第四开关单元的第二端与输入电源连接，第四开关单元的第三端与负载连接；

第三开关单元被配置为响应于第一电平信号而断开；

第四开关单元被配置为在第三开关单元断开时断开，以断开输入电源及负载之间的连接。

在一种可选的方式中，第三开关单元包括第六电阻、第二电容与第三开关管；

第六电阻的第一端与第一开关支路连接，第六电阻的第二端分别与第二电容的第一端及第三开关管的第一端连接，第二电容的第二端及第三开关管的第二端均接地，第三开关管的第三端与第四开关单元连接。

在一种可选的方式中，第四开关单元包括第七电阻、第八电阻、稳压二极管、第三电容与第四开关管；

第七电阻的第一端与第三开关单元连接，第七电阻的第二端分别与稳压二极管的阳极、第八电阻的第一端、第三电容的第一端及第四开关管的第一端连接，稳压二极管的阴极、第八电阻的第二端、第三电容的第二端及第四开关管的第二端均与输入电源连接，第四开关管的第三端与负载连接。

在一种可选的方式中，可控稳压单元包括第九电阻、第十电阻与可控稳压源；

第九电阻的第一端与输入电源连接，第九电阻的第二端分别与第十电阻的第一端、可控稳压源的参考端及电阻单元连接，可控稳压源的阳极及第十电阻的第二端均接地，可控稳压源的阴极与第一开关支路连接。

在一种可选的方式中，电阻单元包括第十一电阻；

第十一电阻的第一端与第一开关支路连接，第十一电阻的第二端与可控稳压单元连接。

第二方面，本申请提供一种电子产品，包括如上所述的过压保护电路。

本申请的有益效果是：本申请提供的过压保护电路包括可控稳压支路、第一开关支路与第二开关支路。其中，可控稳压支路与输入电源连接。第一开关支路分别与输入电源及可控稳压支路连接。第二开关支路与第一开关支路连接，且第二开关支路连接于输入电源与负载之间。在输入电源出现过压时，输入电源的电压大于第一电压阈值，此时，可控稳压支路导通。继而，第一开关支路响应于输入电源的电压而导通。第一开关支路输出第一电平信号至第二开关支路。第二开关支路断开，以断开输入电源及负载之间的连接，从而起到了过压保护作用。并且，在可控稳压支路导通后，若输入电压能够逐渐恢复，即输入电压逐渐减小，并减小至小于或等于第二电压阈值，则可控稳压支路重新断开。接着，第一开关支路也断开。第二开关支路导通，输入电源与负载之间的连接被建立，输入电源能够正常为负载供电。由于第一电压阈值与第二电压阈值大小不同，所以可控稳压支路导通与断开的电压节点不同。从而，即使输入电源的电压在过压保护点振荡，也不会导致第一开关支路与第二开关支路不断导通与断开，即不会如相关技术一样产生尖峰电压与浪涌电流，从而有利于保持负载工作的稳定性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为相关技术中的实现过压保护功能的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的过压保护电路的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的过压保护电路的结构示意图；

图4为本申请又一实施例提供的过压保护电路的结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的过压保护电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参照图2，图2为本申请实施例提供的过压保护电路的结构示意图。如图2所示，过压保护电路100包括可控稳压支路10、第一开关支路20与第二开关支路30。

其中，可控稳压支路10与输入电源VIN连接。第一开关支路20分别与输入电源VIN及可控稳压支路10连接。第二开关支路30与第一开关支路20连接，且第二开关支路30连接于输入电源VIN与负载200之间。

具体地，可控稳压支路10被配置为在输入电源VIN的电压大于第一电压阈值时导通。第一开关支路20被配置为在可控稳压支路10导通时响应于输入电源VIN的电压而导通，以输出第一电平信号。第二开关支路30被配置为响应于第一电平信号而断开，以断开输入电源VIN及负载200之间的连接。可控稳压支路10还被配置为在可控稳压支路10导通后，输入电源VIN的电压减小至小于或等于第二电压阈值时断开。其中，第二电压阈值小于第一电压阈值。第一开关支路20还被配置为在可控稳压支路10断开时断开。第二开关支路30还被配置为在第一开关支路20断开时响应于输入电源VIN的电压而导通，以建立输入电源VIN及负载200之间的连接。

在本实施例中，第一电压阈值用于确定输入电源VIN的电压是否过压，第二电压阈值用于确定输入电源VIN是否能够恢复为负载200供电。

在实际应用中，在输入电源VIN的电压出现过压时，输入电源VIN的电压大于第一电压阈值，此时，可控稳压支路10导通。继而，第一开关支路20响应于输入电源VIN的电压而导通。第一开关支路20输出第一电平信号至第二开关支路30。第二开关支路30在接收到第一电平信号时断开，并断开输入电源VIN及负载200之间的连接。通过上述过程，实现了过压保护的过程。

继而，在可控稳压支路10导通后，若输入电压VIN能够逐渐恢复，即输入电压VIN逐渐减小，并减小至小于或等于第二电压阈值，则可控稳压支路10重新断开。接着，第一开关支路20也断开。第二开关支路30导通，输入电源VIN与负载200之间的连接被建立，输入电源VIN能够正常为负载200供电。在该实施例中，由于第一电压阈值与第二电压阈值大小不同，所以可控稳压支路导通与断开的电压节点不同(即可控稳压支路只有在输入电源VIN的电压大于第一电压阈值时才导通，并在输入电源VIN的电压小于或等于第二电压阈值时才断开)。从而，即使输入电源VIN的电压在过压保护点振荡，也不会导致第一开关支路20与第二开关支路30不断导通与断开，继而也就不会如相关技术一样产生尖峰电压与浪涌电流，从而有利于保持负载工作的稳定性。

在一实施例中，如图3所示，可控稳压支路10包括可控稳压单元11与电阻单元12。

其中，电阻单元12分别与第一开关支路20及可控稳压单元11连接。

具体地，电阻单元11被配置为在第一开关支路20导通时输出第一电流至可控稳压单元11，以在可控稳压单元11与电阻单元12的连接节点上产生第一电压。可控稳压单元11被配置为在输入电源VIN的电压大于第一电压阈值时导通。可控稳压单元11还被配置为在可控稳压单元11导通后，输入电源VIN的电压小于或等于第二电压阈值时断开。其中，第二电压阈值为第一电压阈值与第三电压阈值之差。第三电压阈值由第一电压获得，具体为，第三电压阈值在可控稳压单元11导通时，第三电压阈值在可控稳压单元11上的分压为第一电压。

在该实施例中，在输入电源VIN的电压过压(即输入电源VIN的电压大于第一电压阈值)而使第一开关支路20导通时，输入电源VIN通过第一开关支路20、电阻单元12连接至可控稳压支路10，以在电阻单元12上产生第一电流。第一电流输入至可控稳压单元11，以在可控稳压单元11上产生第一电压。

在未增加电阻单元12之前，将作用于可控稳压单元11的电压记为第二电压。在输入电源VIN的电压减小至等于第一电压阈值时，第二电压不足以维持可控稳压单元11导通，可控稳压单元11会断开。

而在增加了电阻单元12之后，作用于可控稳压单元11的电压不仅包括第二电压，还包括第一电压。在输入电源VIN的电压减小至等于第一电压阈值时，作用于可控稳压单元11的电压为第一电压与第二电压之和，该和仍能够维持可控稳压单元11导通。直至输入电源VIN的电压继续减小至小于或等于第二电压阈值时，第一电压与第二电压之和不足以维持可控稳压单元11导通，可控稳压单元11才断开。

在相关技术中，以图1所示的过压钳位芯片UA1为例。当输入电源VIN的电压刚好高于过压保护点时，过压钳位芯片UA1内部的开关模块断开，断开负载200供电；当输入电源VIN的电压刚好低于过压保护点时，过压钳位芯片UA1内部的开关模块闭合，开始为负载200供电。若输入电源VIN的电压在过压保护点振荡，过压钳位芯片UA1内部的开关模块不断重启，在开关模块开关过程中产生的尖峰电压与浪涌电流严重影响后端负载200供电的稳定性。

而在本申请的实施例中，通过设置电阻单元12，能够构建两个门限电压。第一个门限电压为第一电压阈值，第一电压阈值用于确定输入电源VIN的电压是否过压。第二个门限电压为第二电压阈值，第二电压阈值用于确定输入电源VIN是否能够恢复为负载200供电。并且，第一电压阈值大于第二电压阈值。即第一电压阈值与第二电压阈值不同，形成迟滞比较过程，进而即使输入电源VIN的电压在过压保护点振荡，也不会导致第一开关支路20与第二开关支路30不断导通与断开，继而也就不会如相关技术一样产生尖峰电压与浪涌电流，从而有利于保持负载工作的稳定性。

可理解，如图3所示的过压保护电路100的硬件结构仅是一个示例，并且，过压保护电路100可以具有比图中所示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置，图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。

例如，如图4所示，在一实施例中，第一开关支路20包括第一开关单元21与第二开关单元22。

其中，第一开关单元21的第一端与输入电源VIN连接，第一开关单元21的第二端分别与第二开关单元22的第一端及电阻单元12的第一端连接，第二开关单元22的第二端与第二开关支路30的第一端连接，第一开关单元21的第三端与第二开关支路30的第二端连接，第一开关单元21的第四端与可控稳压支路10的第二端连接。第一开关单元21的第一端为第一开关支路20的第一端，第一开关单元21的第二端为第一开关支路20的第二端，第二开关单元22的第二端为第一开关支路20的第三端，第一开关单元21的第三端为第一开关支路20的第四端，第一开关单元21的第四端为第一开关支路20的第五端。

具体地，第一开关单元21被配置为在可控稳压支路10导通时响应于输入电源VIN的电压而导通，以建立输入电源VIN及第二开关单元22的第一端之间的连接。并且，在第一开关单元21导通时，输入电源VIN通过第一开关单元21与电阻单元12输入至可控稳压支路10，以在可控稳压支路10上产生第一电压。第一开关单元21还被配置为在可控稳压支路10断开时断开，以断开输入电源VIN及第二开关单元22的第一端之间的连接。

第二开关单元22被配置为在第二开关单元22的第一端与输入电源VIN连接时导通，以输出第一电平信号。第二开关单元22还被配置为在第二开关单元22的第一端未与输入电源VIN连接时断开，以基于输入电源VIN的电压输出第二电平信号至第二开关支路30。其中，第二电平信号与第一电平信号为不同电平的信号，例如，第一电平信号为低电平信号，则第二电平信号为高电平信号。

在该实施例中，通过将第一开关支路20设置为第一开关单元21与第二开关单元22，既实现在可控稳压支路10上产生第一电压，以实现迟滞比较过程，保持负载200工作的稳定性；也实现了对第二开关支路30的控制，以控制负载200的得电与失电。

在另一实施例中，第二开关支路30包括第三开关单元31与第四开关单元32。

其中，第三开关单元31的第一端与第一开关支路20的第三端连接，第三开关单元31的第二端与第四开关单元32的第一端连接，第四开关单元32的第二端与输入电源VIN连接，第四开关单元32的第三端与负载200连接，第三开关单元31的第三端与第一开关支路20的第三端连接。第三开关单元31的第一端为第二开关支路30的第一端，第三开关单元31的第三端为第二开关支路30的第二端，第四开关单元32的第二端为第二开关支路30的第三端，第四开关单元32的第三端为第二开关支路30的第四端。

具体地，第三开关单元31被配置为响应于第一电平信号而断开。第三开关单元31还被配置为响应于第二电平信号而导通。

第四开关单元32被配置为在第三开关单元31断开时断开，以断开输入电源VIN及负载200之间的连接。第四开关单元32还被配置为在第三开关单元31导通时导通，以建立输入电源VIN与负载200之间的连接。

在该实施例中，通过将第二开关支路30设置为第三开关单元31与第四开关单元32，能够通过第三开关单元31增强对第四开关单元32的驱动能力，以驱动第四开关单元32的稳定导通与断开，从而保持负载200稳定的得电与失电，以提高负载200工作的稳定性与可靠性。

请参照图5，图5中示例性示出了过压保护电路100的一种电路结构。

在一实施例中，如图5所示，可控稳压单元11包括第九电阻R9、第十电阻R10与可控稳压源U1。

其中，第九电阻R9的第一端与输入电源VIN连接，第九电阻R9的第二端分别与第十电阻R10的第一端、可控稳压源U1的参考端(可控稳压源U1的第2引脚)及电阻单元12连接，可控稳压源U1的阳极(可控稳压源U1的第1引脚)及第十电阻R10的第二端均接地GND，可控稳压源U1的阴极(可控稳压源U1的第3引脚)与第一开关支路20连接。第九电阻R9的第二端为可控稳压单元11的第一端，可控稳压源U1的阳极为可控稳压单元11的第二端，第九电阻R9的第一端为可控稳压单元11的第三端。

具体地，第九电阻R9与第十电阻R10用于对输入电源VIN的电压分压。第十电阻R10上的电压为可控稳压源U1的参考端上的电压。在一些实施例中，可控稳压源U1可选择型号为TL431的可控精密稳压源。TL431内部有一对三端比较器，其中一个输入端接有基准电压源。当TL431的参考端的电压大于基准电压源的电压(通常为2.5V)时，TL431的阳极与阴极之间连通，对应可控稳压单元11导通；当TL431的参考端的电压小于或等于基准电压源的电压时，TL431的阳极与阴极之间断开，对应可控稳压单元11断开。

在一实施例中，第一开关单元21包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3与第一开关管Q1。

第一电阻R1的第一端与输入电源VIN连接，第一电阻R1的第二端与所分别与第二电阻R2的第一端、第一开关管Q1的第二端及第二开关支路30连接，第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端及第一开关管Q1的第一端连接，第三电阻R3的第二端与可控稳压支路10连接，第一开关管Q1的第三端与第二开关单元22的第一端连接。

其中，第一电阻R1的第一端为第一开关单元21的第一端，第一开关管Q1的第三端为第一开关单元21的第二端，第一开关管Q1的第二端为第一开关单元21的第三端，第三电阻R3的第二端为第一开关单元21的第四端。

在该实施例中，第一电阻R1与第二电阻R2能够对输入至第一开关管Q1第一端的电流进行限流。当可控稳压源U1导通时，第二电阻R2上的电压为第一开关管Q1提供导通压降。并且，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3能够对输入至可控稳压源U1的电流进行限流。

其中，在该实施例中，以第一开关管Q1为PNP型三极管为例。PNP型三极管的基极为第一开关管Q1的第一端，PNP型三极管的发射极为第一开关管Q1的第二端，PNP型三极管的集电极为第一开关管Q1的第三端。

除此之外，第一开关管Q1可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。

在一实施例中，第二开关单元22包括第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1与第二开关管Q2。

第四电阻R4的第一端与第一开关单元21的第二端连接，第四电阻R4的第二端分别与第一电容C1的第一端、第五电阻R5的第一端及第二开关管Q2的第一端连接，第一电容C1的第二端、第五电阻R5的第二端及第二开关管Q2的第二端均接地GND，第二开关管Q2的第三端与第二开关支路30连接。

其中，第四电阻R4的第一端为第二开关单元22的第一端，第二开关管Q2的第三端为第二开关单元22的第二端。

具体地，第四电阻R4与第五电阻R5用于分压，以为第二开关管Q2提供导通的压降。第四电阻R4还用于限流。第一电容C1用于储能，以保持第二开关管Q2第一端的电压的稳定。

其中，在该实施例中，以第二开关管Q2为NPN型三极管为例。NPN型三极管的基极为第二开关管Q2的第一端，NPN型三极管的发射极为第二开关管Q2的第二端，NPN型三极管的集电极为第二开关管Q2的第三端。

除此之外，第二开关管Q2可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。

在一实施例中，第三开关单元31包括第六电阻R6、第二电容C2与第三开关管Q3。

第六电阻R6的第一端与第一开关支路20连接，第六电阻R6的第二端分别与第二电容C2的第一端及第三开关管Q3的第一端连接，第二电容C2的第二端及第三开关管Q3的第二端均接地GND，第三开关管Q3的第三端与第四开关单元32连接。

其中，第三开关管Q3的第一端为第三开关单元31的第一端，第三开关管Q3的第三端为第三开关单元31的第二端，第六电阻R6的第一端为第三开关单元31的第三端。

具体地，第六电阻R6用于限流。第二电容C2用于储能。

其中，在该实施例中，以第三开关管Q3为NPN型三极管为例。NPN型三极管的基极为第三开关管Q3的第一端，NPN型三极管的发射极为第三开关管Q3的第二端，NPN型三极管的集电极为第三开关管Q3的第三端。

除此之外，第三开关管Q3可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。

在一实施例中，第四开关单元32包括第七电阻R7、第八电阻R8、稳压二极管DW1、第三电容C3与第四开关管Q4。

第七电阻R7的第一端与第三开关单元31连接，第七电阻R7的第二端分别与稳压二极管DW1的阳极、第八电阻R8的第一端、第三电容C3的第一端及第四开关管Q4的第一端连接，稳压二极管DW1的阴极、第八电阻R8的第二端、第三电容C3的第二端及第四开关管Q4的第二端均与输入电源VIN连接，第四开关管Q4的第三端与负载200连接。

其中，第七电阻R7的第一端为第四开关单元32的第一端，第四开关管Q4的第二端为第四开关单元32的第二端，第四开关管Q4的第三端为第四开关单元32的第三端。

具体地，稳压二极管DW1用于在输入电源VIN的电压较高时导通，以将第四开关管Q4第二端与第一端之间的电压差钳位在稳压二极管DW1的反向导通压降，以对第四开关管Q4起到保护作用。第八电阻R8用于为第四开关管Q4提供导通压降。第三电容C3用于储能。

其中，在该实施例中，以第四开关管Q4为PMOS管为例。PMOS管的栅极为第四开关管Q4的第一端，PMOS管的源极为第四开关管Q4的第二端，PMOS管的漏极为第四开关管Q4的第三端。

除此之外，第四开关管Q4可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。

在一实施例中，电阻单元12包括第十一电阻R11。

第十一电阻R11的第一端与第一开关支路20连接，第十一电阻R11的第二端与可控稳压单元11连接。其中，第十一电阻R11的第一端为电阻单元12的第一端，第十一电阻R11的第二端为电阻单元12的第二端。

以下对图5所示的电路的原理进行说明。以可控稳压源U1中基准电压源的电压为2.5V为例。

在输入电源VIN的电压(记为Vin)未出现过压时，输入电源VIN的电压小于或等于第一电压阈值(记为Vmax)，即Vin≤Vmax。其中，Vmax＝2.5×(1+r9//ra)(1)，并且，ra＝r10//(r11+r4+r5)(2)。其中，r4为第四电阻R4的电阻值，r5为第五电阻R5的电阻值，r9为第九电阻R9的电阻值，r10为第十电阻R10的电阻值，r11为第十一电阻R11的电阻值，r9//ra表示第九电阻R9和ra并联之后的总电阻，ra表示第四电阻R4、第五电阻R5、第十一电阻R11之和与第十电阻R10并联之后的总电阻。

当Vin≤Vmax时，可控稳压源U1的参考端上的电压(对应上述实施例中的第二电压，记为V2)小于或等于2.5V，可控稳压源U1的阳极与阴极之间断开。第一开关管Q1的第一端与第二端之间不存在压差，第一开关管Q1断开。通过配置第四电阻R4、第五电阻R5、第九电阻R9与第十一电阻R11，以使此时第二开关管Q2的第一端与第二端之间的电压小于其导通压降，第二开关管Q2也关断。继而，输入电源VIN通过第六电阻R6为第二电容C2充电，当第二电容C2上的电压大于第三开关管Q3的导通压降时，第三开关管Q3导通。输入电源VIN、第三电容C3、第七电阻R7与第三开关管Q3形成回路，输入电源VIN为第三电容C3充电。当第三电容C3上的电压大于第四开关管Q4的导通压降时，第四开关管Q4导通。输入电源VIN通过第四开关管Q4为负载200供电。

在输入电源VIN的电压出现过压时，即当Vin＞Vmax时，可控稳压源U1的参考端上的电压大于2.5V，可控稳压源U1的阳极与阴极之间导通。输入电源VIN、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3与可控稳压源U1形成回路，第二电阻R2上的电压大于第一开关管Q1的导通压降，第一开关管Q1导通。继而，输入电源VIN通过第一开关管Q1、第四电阻R4为第一电容C1充电。当第一电容C1上的电压大于第二开关管Q2的导通压降时，第二开关管Q2导通。第三开关管Q3的第一端通过第二开关管Q2接地GND，第三开关管Q3的第一端被强制拉低，第三开关管Q3断开。第四开关管Q4的第一端与第二端之间不存在压差，第四开关管Q4也断开。输入电源VIN与负载200之间的连接被断开，负载200失电，从而实现了过压保护功能。

在相关技术中，通常采用过压钳位芯片来实现过压保护功能。例如，如图1所示的过压钳位芯片UA1用于实现过压保护功能。具体地，当MCU检测到输入电源VIN的电压过压时，输出使能信号至过压钳位芯片UA1的使能引脚(即过压钳位芯片UA1的第9引脚)，以使能过压钳位芯片UA1运行。过压钳位芯片UA1控制其输出的电压(即电压VOUT)为零，从而实现了过压保护功能。

然而，过压钳位芯片UA1的过压保护范围较小，且过压钳位芯片UA1的输出电流也较小，则只适用于输入电源VIN的电压与电流较小的应用场景，例如过压钳位芯片UA1可适用于USB设备，实用性较差。

而对于本申请的实施例而言，通过设置过压保护电路100中元器件(比如与公式(1)与公式(2)相关的元器件)的参数，以调整第一电压阈值的大小，就能够调整在实现过压保护时输入电源VIN的电压大小。从而，针对不同的应用场景，可设置不同的第一电压阈值，可满足不同应用场景的需求。相对于相关技术而言，该过压保护电路100的过压保护范围较大，能够增加适用的应用场景，有利于提高实用性。

其次，对于相关技术而言，例如图1所示的电路结构。不同厂商所生成的过压钳位芯片UA1的引脚定义以及封装可能存在区别，在实际使用的过压钳位芯片UA1被损坏时，找到相同的替代品的难度较高。此外，更换过压钳位芯片UA1所需的成本也较高。而对于本申请而言，所采用的均为常见的元器件，不仅价格便宜，在元器件损坏时更换也较为便利。

此外，在出现Vin＞Vmax之后，输入电源VIN、第一电阻R1、第一开关管Q1、第十一电阻R11与第十电阻R10形成回路，能够在第十电阻R10上增加一个电压，该电压即为上述实施例中的第一电压(记为V1)。其中，在未设置第十一电阻R11时，由公式(1)可得若Vin减小至等于Vmax时，则可控稳压源U1的参考端的电压为V2(此时为2.5V)。而在设置了第十一电阻R11后，相当于在未设置第十一电阻R11的基础上增加V1，即在该种情况下可控稳压源U1的参考端的电压为V2与V1之和。继而，在Vin减小至等于Vmax时，可控稳压源U1的参考端的电压为V2(即2.5V)与V1之和，大于2.5V，可控稳压源U1的阳极与阴极保持导通，该高压保护电路无法恢复正常运行。因此，Vin需要继续减小，以减小V2，直至V2与V1之和小于或等于2.5V，可控稳压源U1的阳极与阴极才断开连接。

其中，假设Vin减小至等于VT(对应上述实施例中的第二电压阈值)时，V2与V1之和等于2.5V，可控稳压源U1的阳极与阴极开始断开连接。其中，由Vmin＝V1×(1+r9//ra)(3)可计算获得第三电压阈值Vmin。Vin先减小至Vmax，再从Vmax减小至VT，Vmax与VT之间相差的部分由V1导致，所以这部分的差值为Vmin，亦即Vmax-Vmin＝VT。综上，当输入电源VIN的电压Vin减小至小于或等于第二电压阈值VT时，可控稳压单元11断开。其中，第二电压阈值VT＝第一电压阈值Vmax-第三电压阈值Vmin。第三电压阈值Vmin由第一电压V1获得，第三电压阈值Vmin与第一电压V1之间的关系根据公式(3)确定。

在该实施例中，通过设置第十一电阻R11，能够构建两个门限电压。第一个门限电压为第一电压阈值Vmax，第一电压阈值Vmax用于确定输入电源VIN的电压是否过压。第二个门限电压为第二电压阈值VT，第二电压阈值VT用于确定输入电源VIN是否能够恢复为负载200供电。并且，由于第一电压阈值Vmax与第二电压阈值VT不同，所以能够形成迟滞比较过程。进而，即使输入电源VIN的电压在过压保护点振荡，也不会导致第一开关支路20与第二开关支路30不断导通与断开，继而也就不会如相关技术一样产生尖峰电压与浪涌电流，从而有利于保持负载200工作的稳定性。

本申请实施例还提供一种电子产品，该电子产品包括本申请任一实施例中的过压保护电路100。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种过压保护电路，其特征在于，包括：

可控稳压支路，所述可控稳压支路与输入电源连接，所述可控稳压支路被配置为在所述输入电源的电压大于第一电压阈值时导通；

第一开关支路，所述第一开关支路分别与所述输入电源及所述可控稳压支路连接，所述第一开关支路被配置为在所述可控稳压支路导通时响应于所述输入电源的电压而导通，以输出第一电平信号；

第二开关支路，所述第二开关支路与所述第一开关支路连接，且所述第二开关支路连接于所述输入电源与负载之间，所述第二开关支路被配置为响应于所述第一电平信号而断开，以断开所述输入电源及所述负载之间的连接；

所述可控稳压支路还被配置为在所述可控稳压支路导通后，所述输入电源的电压减小至小于或等于第二电压阈值时断开，其中，所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值；

所述第一开关支路还被配置为在所述可控稳压支路断开时断开；

所述第二开关支路还被配置为在所述第一开关支路断开时响应于所述输入电源的电压而导通，以建立所述输入电源及所述负载之间的连接。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述可控稳压支路包括电阻单元与可控稳压单元；

所述电阻单元分别与所述第一开关支路及所述可控稳压单元连接，所述电阻单元被配置为在所述第一开关支路导通时输出第一电流至所述可控稳压单元，以在所述可控稳压单元上产生第一电压；

所述可控稳压单元被配置为在所述输入电源的电压大于所述第一电压阈值时导通；

所述可控稳压单元还被配置为在所述可控稳压单元导通后，所述输入电源的电压小于或等于第二电压阈值时断开，其中，所述第二电压阈值为所述第一电压阈值与第三电压阈值之差，所述第三电压阈值由所述第一电压获得。

3.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述第一开关支路包括第一开关单元与第二开关单元；

所述第一开关单元的第一端与所述输入电源连接，所述第一开关单元的第二端与所述第二开关单元的第一端连接，所述第二开关单元的第二端与所述第二开关支路连接，所述第一开关单元的第三端与所述可控稳压支路连接；

所述第一开关单元被配置为在所述可控稳压支路导通时响应于所述输入电源的电压而导通，以建立所述输入电源及所述第二开关单元的第一端之间的连接；

所述第二开关单元被配置为在与所述输入电源连接时导通，以输出第一电平信号。

4.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻与第一开关管；

所述第一电阻的第一端与所述输入电源连接，所述第一电阻的第二端与所分别与所述第二电阻的第一端、所述第一开关管的第二端及所述第二开关支路连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端及所述第一开关管的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述可控稳压支路连接，所述第一开关管的第三端与所述第二开关单元的第一端连接。

5.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第四电阻、第五电阻、第一电容与第二开关管；

所述第四电阻的第一端与所述第一开关单元的第二端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端、所述第五电阻的第一端及所述第二开关管的第一端连接，所述第一电容的第二端、所述第五电阻的第二端及所述第二开关管的第二端均接地，所述第二开关管的第三端与所述第二开关支路连接。

6.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述第二开关支路包括第三开关单元与第四开关单元；

所述第三开关单元的第一端与所述第一开关支路连接，所述第三开关单元的第二端与所述第四开关单元的第一端连接，所述第四开关单元的第二端与所述输入电源连接，所述第四开关单元的第三端与所述负载连接；

所述第三开关单元被配置为响应于所述第一电平信号而断开；

所述第四开关单元被配置为在所述第三开关单元断开时断开，以断开所述输入电源及所述负载之间的连接。

7.根据权利要求6所述的过压保护电路，其特征在于，所述第三开关单元包括第六电阻、第二电容与第三开关管；

所述第六电阻的第一端与所述第一开关支路连接，所述第六电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述第三开关管的第一端连接，所述第二电容的第二端及所述第三开关管的第二端均接地，所述第三开关管的第三端与所述第四开关单元连接。

8.根据权利要求6所述的过压保护电路，其特征在于，所述第四开关单元包括第七电阻、第八电阻、稳压二极管、第三电容与第四开关管；

所述第七电阻的第一端与所述第三开关单元连接，所述第七电阻的第二端分别与所述稳压二极管的阳极、所述第八电阻的第一端、所述第三电容的第一端及所述第四开关管的第一端连接，所述稳压二极管的阴极、所述第八电阻的第二端、所述第三电容的第二端及所述第四开关管的第二端均与所述输入电源连接，所述第四开关管的第三端与所述负载连接。

9.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述可控稳压单元包括第九电阻、第十电阻与可控稳压源；

所述第九电阻的第一端与所述输入电源连接，所述第九电阻的第二端分别与所述第十电阻的第一端、所述可控稳压源的参考端及所述电阻单元连接，所述可控稳压源的阳极及所述第十电阻的第二端均接地，所述可控稳压源的阴极与所述第一开关支路连接。

10.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述电阻单元包括第十一电阻；

所述第十一电阻的第一端与所述第一开关支路连接，所述第十一电阻的第二端与所述可控稳压单元连接。

11.一种电子产品，其特征在于，包括如权利要求1-10任意一项所述的过压保护电路。