CN206313431U - 电子设备及其过压保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种电子设备及其过压保护电路，该过压保护电路包括供电输入引脚、接地引脚、稳压控制电路和开关电路，所述稳压控制电路与所述开关电路电连接，所述稳压控制电路、所述开关电路均与所述供电输入引脚和所述接地引脚电连接；所述稳压控制电路用于在输入电压大于预设电压阈值时生成供电断开信号，以及在输入电压小于预设电压阈值生成供电导通信号；所述开关电路用于在接收到所述供电断开信号时断开，以及在接收到所述供电导通信号时导通。本实用新型的电子设备及其过压保护电路可以在输入电压过高时断开供电，有效保护过压保护电路后端的负载电路，避免损坏和发生安全事故。

Description

电子设备及其过压保护电路
技术领域
本实用新型特别涉及一种电子设备及其过压保护电路。
背景技术
当今很多消费电子类产品使用直流电源适配器供电，而同一规格输出接口的电源适配器会有多种输出电压值，这样当用户使用多种电子产品时，就有用错电源适配器的情况，特别时当误***输出电压高于配套电源适配器输出电压的电源适配器时，会导致电子产品损坏，甚至出现安全问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中电子产品的输入电压因误操作过高导致的电子产品损坏的缺陷，提供一种电子设备及其过压保护电路。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种过压保护电路，包括供电输入引脚、接地引脚、稳压控制电路和开关电路，所述稳压控制电路与所述开关电路电连接，所述稳压控制电路、所述开关电路均与所述供电输入引脚和所述接地引脚电连接；所述稳压控制电路用于在输入电压大于预设电压阈值时生成供电断开信号，以及在输入电压小于预设电压阈值生成供电导通信号；所述开关电路用于在接收到所述供电断开信号时断开，以及在接收到所述供电导通信号时导通。
较佳地，所述稳压控制电路包括一稳压二极管VD1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1和三极管Q2，所述开关电路包括PMOS管Q3；所述稳压二极管VD1的反向引脚与所述供电输入引脚电连接，所述稳压二极管的正向引脚与所述电阻R1的第一引脚电连接，所述电阻R1的第二引脚与所述接地引脚电连接；所述电阻R2的第一引脚与所述稳压二极管VD1的正向引脚电连接，所述电阻R2的第二引脚与所述三极管Q1的基极电连接，所述三极管Q1的发射极与所述接地引脚电连接，所述三极管Q1的集电极与所述电阻R3的第一引脚电连接，所述电阻R3的第二引脚与所述供电输入引脚电连接；所述电阻R4的第一引脚与所述三极管Q1的集电极电连接，所述电阻R4的第二引脚与所述三极管Q2的基极电连接；所述三极管Q2的发射极与所述接地引脚电连接，所述三极管Q2的集电极与所述PMOS(P沟道金属氧化物半导体)管Q3的栅极电连接，所述PMOS管Q3的源极与所述供电输入引脚电连接。
较佳地，所述开关电路还包括电阻R5和电阻R6，所述电阻R5的第一引脚与所述三极管Q2的集电极电连接，所述电阻R5的第二引脚与所述PMOS管的栅极电连接，所述电阻R6的第一引脚与所述供电输入引脚电连接，所述电阻R6的第二引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接。
较佳地，所述稳压控制电路还包括电容C1和电容C2，所述开关电路还包括电容C3；所述电容C1的第一引脚与所述三极管Q2的基极电连接，所述电容C1的第二引脚与所述接地引脚电连接；所述电容C2的第一引脚与所述三极管Q2的集电极电连接，所述电容C2的第二引脚与所述接地引脚电连接；所述电容C3的第一引脚与所述供电输入引脚电连接，所述电容C3的第二引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接。
较佳地，所述开关电路还包括电阻R7和电容C4，所述电阻R7的第一引脚与所述供电输入引脚电连接，所述电阻R7的第二引脚与所述电容C4的第一引脚电连接，所述电容C4的第二引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接。
较佳地，所述开关电路还包括电阻R8和电容C5，所述电阻R8的第一引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接，所述电阻R8的第二引脚与所述电容C5的第一引脚电连接，所述电容C5的第二引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接。
较佳地，所述开关电路还包括电容C6和电容C7，所述电容C6的第一引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接，所述电容C6的第二引脚与所述接地引脚电连接，所述电容C7的第一引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接，所述电容C7的第二引脚与所述接地引脚电连接。
较佳地，所述三极管Q1和三极管Q2均为NPN型三极管。
较佳地，所述电阻R5与电阻R6应满足如下条件：Vgs(max)＞r6/(r5+r6)×Vin＞|Vgs(th)|，其中Vgs(max)为PMOS管Q3栅极与源极之间的最大耐压值，Vgs(th)为PMOS管Q3的栅极与源极之间的导通电压值，r6为电阻R6的阻值，r5为电阻R5的阻值，Vin为所述供电输入引脚的电压值。
一种电子设备，所述电子设备包括所述的过压保护电路。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型的电子设备及其过压保护电路可以在输入电压过高时断开供电，有效保护过压保护电路后端的负载电路，避免损坏和发生安全事故。
附图说明
图1为本实用新型一较佳实施例的过压保护电路的结构示意图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
如图1所示，一种过压保护电路，包括输入端V和输出端包括供电输入引脚Uin、接地引脚GND、稳压控制电路和开关电路，所述稳压控制电路与所述开关电路电连接，所述稳压控制电路、所述开关电路均与所述供电输入引脚Uin和所述接地引脚GND电连接；所述稳压控制电路用于在输入电压大于预设电压阈值时生成供电断开信号，以及在输入电压小于预设电压阈值生成供电导通信号；所述开关电路用于在接收到所述供电断开信号时断开，以及在接收到所述供电导通信号时导通。
所述稳压控制电路包括一稳压二极管VD1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1和三极管Q2，所述开关电路包括PMOS管Q3；所述稳压二极管VD1的反向引脚与所述供电输入引脚Uin电连接，所述稳压二极管的正向引脚与所述电阻R1的第一引脚电连接，所述电阻R1的第二引脚与所述接地引脚GND电连接；所述电阻R2的第一引脚与所述稳压二极管VD1的正向引脚电连接，所述电阻R2的第二引脚与所述三极管Q1的基极电连接，所述三极管Q1的发射极与所述接地引脚GND电连接，所述三极管Q1的集电极与所述电阻R3的第一引脚电连接，所述电阻R3的第二引脚与所述供电输入引脚Uin电连接；所述电阻R4的第一引脚与所述三极管Q1的集电极电连接，所述电阻R4的第二引脚与所述三极管Q2的基极电连接；所述三极管Q2的发射极与所述接地引脚GND电连接，所述三极管Q2的集电极与所述PMOS管Q3的栅极电连接，所述PMOS管Q3的源极与所述供电输入引脚Uin电连接。所述PMOS管Q3的漏极作为所述供电输出引脚Uout。
所述开关电路还包括电阻R5和电阻R6，所述电阻R5的第一引脚与所述三极管Q2的集电极电连接，所述电阻R5的第二引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接，所述电阻R6的第一引脚与所述供电输入引脚Uin电连接，所述电阻R6的第二引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接。
其中，所述三极管Q1和三极管Q2均为NPN型三极管。所述稳压二极管为齐纳二极管。所述电阻R5与电阻R6应满足如下条件：Vgs(max)＞r6/(r5+r6)×Vin＞|Vgs(th)|，其中Vgs(max)为PMOS管Q3栅极与源极之间的最大耐压值，Vgs(th)为PMOS管Q3的栅极与源极之间的导通电压值，r6为电阻R6的阻值，r5为电阻R5的阻值，Vin为所述供电输入引脚Uin的电压值，通过选择电阻R5和电阻R6的阻值使所述PMOS管Q3实现开关功能。
所述稳压控制电路还包括电容C1和电容C2，所述开关电路还包括电容C3；所述电容C1的第一引脚与所述三极管Q2的基极电连接，所述电容C1的第二引脚与所述接地引脚GND电连接；所述电容C2的第一引脚与所述三极管Q2的集电极电连接，所述电容C2的第二引脚与所述接地引脚GND电连接；所述电容C3的第一引脚与所述供电输入引脚Uin电连接，所述电容C3的第二引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接。
比如所述电容C1的电容值可以选择为10μF，所述电容C1用于缓启动作用，防止在上电瞬间，有高压进入造成损坏。其中，电容C3的作用与电容C1的作用相同，电容C3的电容值可以选择为0.1μF，电容C1和电容C3的电容值的选择并不限于以上所述，可以根据实际情况进行选择。
所述开关电路还包括电阻R7和电容C4，所述电阻R7的第一引脚与所述供电输入引脚电连接，所述电阻R7的第二引脚与所述电容C4的第一引脚电连接，所述电容C4的第二引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接。电阻R7与电容C4组成缓起电路，防止上电瞬间PMOS管Q3的源极和漏极之间电压过冲过大造成PMOS管Q3损坏。
所述开关电路还包括电阻R8和电容C5，所述电阻R8的第一引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接，所述电阻R8的第二引脚与所述电容C5的第一引脚电连接，所述电容C5的第二引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接。电阻R8与电容C5组成缓起电路，防止上电瞬间PMOS管Q3的栅极和漏极之间电压过冲过大造成PMOS管Q3损坏。
所述开关电路还包括电容C6和电容C7，所述电容C6的第一引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接，所述电容C6的第二引脚与所述接地引脚GND电连接，所述电容C7的第一引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接，所述电容C7的第二引脚与所述接地引脚GND电连接。电容C6和电容C7用于退耦。
该过压保护电路的具体工作原理如下：
当所述供电输入引脚Uin的输入电压大于稳压二极管VD1的稳压值时，此时NPN型三极管Q1的基极为高电平，三极管Q1导通，从而使NPN型三极管Q2的基极为低电平，导致三极管Q2截止，使PMOS管的栅极和源极之间电压Vgs大于栅极与源极之间的导通电压值Vas(th)，此时，PMOS管Q3截止，即PMOS管Q3的源极与漏极断路，则从供电输入引脚输入的输入电压无法从所述PMOS管Q3的漏极输出至后端负载电路，则后端负载电路不工作，避免了在输入电压过高时造成的损害。
当所述供电输入引脚Uin的输入电压小于稳压二极管VD1的稳压值时，此时NPN型三极管Q1的基极为低电平，三极管Q1截止，从而使NPN型三极管Q2的基极为高电平，导致三极管Q2导通，使PMOS管的栅极和源极之间电压Vgs为负电压小于栅极与源极之间的导通电压值Vgs(th)，此时，PMOS管Q3导通，即PMOS管Q3的源极与漏极导通形成通路，则从供电输入引脚输入的输入电压可以从所述PMOS管Q3的漏极输出至后端负载电路。
因此通过选择稳压二极管VD1及其稳压值的大小可以实现对电路的过压保护。
另外，该过压保护电路的供电输入引脚与接地引脚可以安装于直流电源插座。
一种电子设备，包括上述的过压保护电路。
比如该电子设备可以为无线热点、无线路由等，电子设备的种类并不限定于此。
当该电子设备需要直流电源适配器时，电子设备与直流电源适配器连接，直流电源适配器用于对该电子设备进行供电，当该直流电源适配器为正确的电源适配器时，该正确的电源适配器的输出电压可以通过该电压保护电路给所述电子设备正常供电；当该直流电源适配器为与所述电子设备不匹配的电源适配器，且该直流电源适配器的输出电压高于正常电源适配器的输出电压时，该电子设备通过该过压保护电路可以断开对该电子设备的过压保护电路后端的负载电路进行高压供电，保证电子设备的安全。
其中，稳压二极管VD1选型要求：稳压二极管VD1的稳压值要大于与电子设备配套直流电源适配器的输出电压。匹配的直流电源适配器的输出电压可以为12V，稳压二极管VD1的稳压值为15V，三极管Q1和三极管Q2可以选用耐压值为100V的NPN型三极管，PMOS管也可以选用耐压值为100V的PMOS管。
本实用新型的电子设备及其过压保护电路可以在输入电压过高时断开供电，有效保护过压保护电路后端的负载电路，避免损坏和发生安全事故。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，其特征在于，包括供电输入引脚、接地引脚、稳压控制电路和开关电路，所述稳压控制电路与所述开关电路电连接，所述稳压控制电路、所述开关电路均与所述供电输入引脚和所述接地引脚电连接；所述稳压控制电路用于在输入电压大于预设电压阈值时生成供电断开信号，以及在输入电压小于预设电压阈值生成供电导通信号；所述开关电路用于在接收到所述供电断开信号时断开，以及在接收到所述供电导通信号时导通。
2.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述稳压控制电路包括一稳压二极管VD1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1和三极管Q2，所述开关电路包括PMOS管Q3；所述稳压二极管VD1的反向引脚与所述供电输入引脚电连接，所述稳压二极管VD1的正向引脚与所述电阻R1的第一引脚电连接，所述电阻R1的第二引脚与所述接地引脚电连接；所述电阻R2的第一引脚与所述稳压二极管VD1的正向引脚电连接，所述电阻R2的第二引脚与所述三极管Q1的基极电连接，所述三极管Q1的发射极与所述接地引脚电连接，所述三极管Q1的集电极与所述电阻R3的第一引脚电连接，所述电阻R3的第二引脚与所述供电输入引脚电连接；所述电阻R4的第一引脚与所述三极管Q1的集电极电连接，所述电阻R4的第二引脚与所述三极管Q2的基极电连接；所述三极管Q2的发射极与所述接地引脚电连接，所述三极管Q2的集电极与所述PMOS管Q3的栅极电连接，所述PMOS管Q3的源极与所述供电输入引脚电连接。
3.如权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关电路还包括电阻R5和电阻R6，所述电阻R5的第一引脚与所述三极管Q2的集电极电连接，所述电阻R5的第二引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接，所述电阻R6的第一引脚与所述供电输入引脚电连接，所述电阻R6的第二引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接。
4.如权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述稳压控制电路还包括电容C1和电容C2，所述开关电路还包括电容C3；所述电容C1的第一引脚与所述三极管Q2的基极电连接，所述电容C1的第二引脚与所述接地引脚电连接；所述电容C2的第一引脚与所述三极管Q2的集电极电连接，所述电容C2的第二引脚与所述接地引脚电连接；所述电容C3的第一引脚与所述供电输入引脚电连接，所述电容C3的第二引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接。
5.如权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关电路还包括电阻R7和电容C4，所述电阻R7的第一引脚与所述供电输入引脚电连接，所述电阻R7的第二引脚与所述电容C4的第一引脚电连接，所述电容C4的第二引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接。
6.如权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关电路还包括电阻R8和电容C5，所述电阻R8的第一引脚与所述PMOS管Q3的栅极电连接，所述电阻R8的第二引脚与所述电容C5的第一引脚电连接，所述电容C5的第二引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接。
7.如权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关电路还包括电容C6和电容C7，所述电容C6的第一引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接，所述电容C6的第二引脚与所述接地引脚电连接，所述电容C7的第一引脚与所述PMOS管Q3的漏极电连接，所述电容C7的第二引脚与所述接地引脚电连接。
8.如权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述三极管Q1和三极管Q2均为NPN型三极管。
9.如权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述电阻R5与电阻R6应满足如下条件：Vgs(max)＞r6/(r5+r6)×Vin＞|Vgs(th)|，其中Vgs(max)为PMOS管Q3栅极与源极之间的最大耐压值，Vgs(th)为PMOS管Q3的栅极与源极之间的导通电压值，r6为电阻R6的阻值，r5为电阻R5的阻值，Vin为所述供电输入引脚的电压值。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-9任意一项所述的过压保护电路。
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