CN209562138U - 具有双通路的过压保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种具有双通路的过压保护装置，包括所述输入单元的输入端与电源Vin的输出端连接，所述主通断单元和备用通断单元的输入端均与输入单元的输出端连接，所述主通断单元和备用通断单元的输出端向负载供电，所述过压检测比较单元的输入端连接于输入单元的输入端，所述过压检测比较单元的输出端与主通断单元的控制输入端连接，所述基准电压设定单元的输入端与电源Vin的输出端连接，所述基准电压设定单元的输出端与过压检测比较单元的基准电压输入端连接，所述通断控制电路的第一输入端与主通断单元连接，通断控制电路的第二输入端与过压检测比较单元的输出端连接，所述通断控制电路的第一控制输出端和第二控制输出端均与备用通断单元的控制输入端连接。

Description

具有双通路的过压保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种保护电路，尤其涉及一种具有双通路的过压保护装置。

背景技术

在直流负载中，当输入的直流电压出现电压过高的情况时，会对负载的电子元件造成冲击，从而损坏电子元件，因此，需要采用过压保护电路或装置实现过压保护。

现有的过压保护电路或者过压保护装置一般为单通路的形式，也就是说：现有的过压保护电路具有一个输入输出回路，一旦回路自身的执行保护的开关元件出现故障，无论输入的电压正常与否，都会造成后端的负载无法使用，虽然，现有技术也提出了一些备用回路，但是，其切换一般采用继电器来执行，由于继电器自身的线圈的自感应特性造成的电流不可瞬变，其关断与导通相应时间长，滞后效应明显，不利于供电回路的瞬间切换，从而影响负载的供电。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提供一种具有双通路的过压保护装置以解决上述技术问题。

本实用新型提供的一种具有双通路的过压保护装置，包括输入单元、主通断单元、备用通断单元、过压检测比较单元、基准电压设定单元以及通断控制电路；

所述输入单元的输入端与电源Vin的输出端连接，所述主通断单元和备用通断单元的输入端均与输入单元的输出端连接，所述主通断单元和备用通断单元的输出端向负载供电，所述过压检测比较单元的输入端连接于输入单元的输入端，所述过压检测比较单元的输出端与主通断单元的控制输入端连接，所述基准电压设定单元的输入端与电源Vin的输出端连接，所述基准电压设定单元的输出端与过压检测比较单元的基准电压输入端连接，所述通断控制电路的第一输入端与主通断单元连接，通断控制电路的第二输入端与过压检测比较单元的输出端连接，所述通断控制电路的第一控制输出端和第二控制输出端均与备用通断单元的控制输入端连接。

优选地，所述主通断单元包括电阻R4、电阻R6、电容C1、PMOS管Q2、三极管Q5、电阻R10以及二极管D1；

所述PMOS管Q2的源极作为主通断单元的输入端与输入单元的输出端连接，所述PMOS管Q2的漏极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极作为主通断单元的输出端；

电阻R4的一端连接于PMOS管Q2的源极，电阻R4的另一端与PMOS管Q2的栅极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R6与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过电容C1接地，三极管Q5的基极与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端作为主通断单元的控制输入端与过压检测比较单元的输出端连接。

优选地，所述备用通断单元包括电阻R2、电阻R3、PMOS管Q1以及三极管Q8；

所述PMOS管Q1的源极作为备用通断单元的输入端与输入单元的输出端连接，所述PMOS管Q1的漏极作为备用通断单元的输出端；

电阻R2的一端连接于PMOS管Q1的源极，电阻R2的另一端连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R3与三极管Q8的集电极连接，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的基极作为备用通断单元的控制输入端。

优选地，所述过压检测比较单元包括电阻R13、电阻R14以及比较器U2；

所述电阻R13的一端与电源Vin的输出端连接，电阻R13的另一端通过电阻R14接地，电阻R13和电阻R14之间的公共连接点与比较器U2的反相端连接，比较器U2的同相端作为过压检测比较单元的基准电压输入端，比较器U2的输出端作为过压检测比较单元的输出端。

优选地，所述基准电压设定单元包括电源电路和基准电压产生电路；

所述电源电路的输入端与电源Vin的输出端连接，电源电路的输出端输出电源VCC，电源电路的输出端与基准电压产生电路的输入端连接，基准电压产生电路的输出端向过压检测比较单元输出基准电压。

优选地，所述电源电路包括电阻R18、电阻R19、稳压管DW1、稳压管DW2、三极管Q7以及电容C3；

电阻R8的一端作为电源电路的输入端与电源Vin的输出端连接，电阻R18的另一端与三极管Q7的集电极连接，三极管Q7的发射极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，电阻R19的一端连接于三极管Q7的集电极，另一端连接于三极管Q7的基极，三极管Q7的基极通过电容C3接地，三极管Q7的基极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，三极管Q7的发射极与稳压管DW1的负极之间的公共连接点作为电源电路的输出端输出电源VCC。

优选地，所述基准电压产生电路包括可调电阻R16、电阻R17、电阻R15、可控精密稳压源U1以及电容C2；

可调电阻R16的一端连接于电源电路的输出端，可调电阻R16的另一端通过电阻R17接地，可调电阻R16和电阻R17之间的公共连接点与可控精密稳压源U1的参考极连接，可控精密稳压源U1的正极接地，可控精密稳压源U1的负极通过电阻R15与电源电路的输出端连接，可控精密稳压源U1的负极通过电容C2接地，电容C2与可控精密稳压源U1的负极之间的公共连接点作为基准电压产生电路的输出端,其中，可控精密稳压源U1为TL431芯片。

优选地，所述通断控制电路包括电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R12、电阻R11、三极管Q3、三极管Q4以及三极管Q6，其中，三极管Q3和三极管Q6均为P型三极管；

三极管Q3的发射极作为通断控制电路的第一输入端连接于二极管D1的正极，三极管Q3的集电极通过电阻R8接地，三极管Q3的集电极通过电阻R9与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极作为通断控制电路的第一控制输出端连接于备用通断单元的控制输入端，电阻R5的一端连接于三极管Q3的发射极，电阻R15的另一端通过电阻R7接地；

三极管Q6的发射极作为通断控制电路的第二输入端与过压检测比较单元的输出端连接，三极管Q6的集电极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端作为通断控制电路的第二控制输出端连接于备用通断单元的控制输入端，三极管Q6的基极通过电阻R11与三极管Q6的发射极连接。

优选地，所述输入单元包括电阻R1和电容C4；

电阻R1的一端作为输入单元的输入端与电源Vin的输出端连接，电阻R1的另一端作为输入单元的输出端，电阻R1与电源Vin的输出端之间的公共连接点通过电容C4接地。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型，一方面能够对输入的直流电压是否过压进行准确检测，从而执行相应的过压保护，另一方面，当主通断单元自身的开关元件出现故障时，能够及时进行切换，从而确保负载供电的连续性和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的原理结构示意图。

图2为本实用进行的具体实施例结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细解释说明，需要指出的是，以下仅仅是以较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员的任何对本发明的技术方案的修改以及等同替换，均包含在本申请的的技术方案所要求保护的范围之内。

本实用新型提供的一种具有双通路的过压保护装置，包括输入单元、主通断单元、备用通断单元、过压检测比较单元、基准电压设定单元以及通断控制电路；

所述输入单元的输入端与电源Vin的输出端连接，所述主通断单元和备用通断单元的输入端均与输入单元的输出端连接，所述主通断单元和备用通断单元的输出端向负载供电，所述过压检测比较单元的输入端连接于输入单元的输入端，所述过压检测比较单元的输出端与主通断单元的控制输入端连接，所述基准电压设定单元的输入端与电源Vin的输出端连接，所述基准电压设定单元的输出端与过压检测比较单元的基准电压输入端连接，所述通断控制电路的第一输入端与主通断单元连接，通断控制电路的第二输入端与过压检测比较单元的输出端连接，所述通断控制电路的第一控制输出端和第二控制输出端均与备用通断单元的控制输入端连接；通过上述结构，一方面能够对输入的直流电压是否过压进行准确检测，从而执行相应的过压保护，另一方面，当主通断单元自身的开关元件出现故障时，能够及时进行切换，从而确保负载供电的连续性和稳定性；其中，电源Vin为现有的直流电源。

优选的一个实施例中，所述主通断单元包括电阻R4、电阻R6、电容C1、PMOS管Q2、三极管Q5、电阻R10以及二极管D1；

所述PMOS管Q2的源极作为主通断单元的输入端与输入单元的输出端连接，所述PMOS管Q2的漏极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极作为主通断单元的输出端；

电阻R4的一端连接于PMOS管Q2的源极，电阻R4的另一端与PMOS管Q2的栅极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R6与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过电容C1接地，三极管Q5的基极与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端作为主通断单元的控制输入端与过压检测比较单元的输出端连接。

优选的一个实施例中，所述备用通断单元包括电阻R2、电阻R3、PMOS管Q1以及三极管Q8；

所述PMOS管Q1的源极作为备用通断单元的输入端与输入单元的输出端连接，所述PMOS管Q1的漏极作为备用通断单元的输出端；

电阻R2的一端连接于PMOS管Q1的源极，电阻R2的另一端连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R3与三极管Q8的集电极连接，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的基极作为备用通断单元的控制输入端；由于备用通断单元和主通断单元的结构相同，其工作原理也相同，因此，以主通断单元的工作原理为代表加以介绍：

当三极管Q5导通时，由于电阻R4和电阻R6的分压作用，使得PMOS管Q2的栅极与源极之间的电压小于零，从而使得PMOS管Q2导通，当三极管Q5截止时，此时，电阻R4和电阻R6的分压作用消失，此时，PMOS管Q2的栅极电位与源极电位相等，从而使得PMOS管Q2截止，从而断开向后续负载供电。

优选的一个实施例中，所述过压检测比较单元包括电阻R13、电阻R14以及比较器U2；

所述电阻R13的一端与电源Vin的输出端连接，电阻R13的另一端通过电阻R14接地，电阻R13和电阻R14之间的公共连接点与比较器U2的反相端连接，比较器U2的同相端作为过压检测比较单元的基准电压输入端，比较器U2的输出端作为过压检测比较单元的输出端；其中，比较器U2的反相端从电阻R13和电阻R14获取电源Vin的实时输出电压，并且比较器U2将该实时输出电压与基准电压相比较，当实时输出电压小于基准电压时，比较器U2输出高电平，从而使得三极管Q5或者三极管Q8导通，从而控制PMOS管Q1或者PMOS管Q2导通，当实时输出电压大于或者等于基准电压时，比较器U2输出低电平，从而使得三极管Q5或者三极管Q8截止，从而PMOS管Q2或者PMOS管Q2截止，断开向负载供电，实现过压保护。

优选的一个实施例中，所述基准电压设定单元包括电源电路和基准电压产生电路；

所述电源电路的输入端与电源Vin的输出端连接，电源电路的输出端输出电源VCC，电源电路的输出端与基准电压产生电路的输入端连接，基准电压产生电路的输出端向过压检测比较单元输出基准电压。

具体地，所述电源电路包括电阻R18、电阻R19、稳压管DW1、稳压管DW2、三极管Q7以及电容C3；

电阻R8的一端作为电源电路的输入端与电源Vin的输出端连接，电阻R18的另一端与三极管Q7的集电极连接，三极管Q7的发射极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，电阻R19的一端连接于三极管Q7的集电极，另一端连接于三极管Q7的基极，三极管Q7的基极通过电容C3接地，三极管Q7的基极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，三极管Q7的发射极与稳压管DW1的负极之间的公共连接点作为电源电路的输出端输出电源VCC，其中，电源电路用于起到稳压作用，将输出电压VCC稳定在设定的值，该输出电压VCC一方面向比较器U2提供工作用电，另一方面，向基准电压产生电路提供工作用电。

具体地，所述基准电压产生电路包括可调电阻R16、电阻R17、电阻R15、可控精密稳压源U1以及电容C2；

可调电阻R16的一端连接于电源电路的输出端，可调电阻R16的另一端通过电阻R17接地，可调电阻R16和电阻R17之间的公共连接点与可控精密稳压源U1的参考极连接，可控精密稳压源U1的正极接地，可控精密稳压源U1的负极通过电阻R15与电源电路的输出端连接，可控精密稳压源U1的负极通过电容C2接地，电容C2与可控精密稳压源U1的负极之间的公共连接点作为基准电压产生电路的输出端,其中，可控精密稳压源U1为TL431芯片；通过可调电阻R16和电阻R17的作用，向可控精密稳压源U1的参考极输出参考电压，从而使可控精密稳压源U1输出相应的基准电压，并提供到比较器U2的同相端，通过可调电阻R16的调节，可以调整可控精密稳压源U1的输出的基准电压值，从而使得整个过压保护装置具有较强的适应性。

优选的一个实施例中，所述通断控制电路包括电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R12、电阻R11、三极管Q3、三极管Q4以及三极管Q6，其中，三极管Q3和三极管Q6均为P型三极管；

三极管Q3的发射极作为通断控制电路的第一输入端连接于二极管D1的正极，三极管Q3的集电极通过电阻R8接地，三极管Q3的集电极通过电阻R9与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极作为通断控制电路的第一控制输出端连接于备用通断单元的控制输入端，电阻R5的一端连接于三极管Q3的发射极，电阻R15的另一端通过电阻R7接地；

三极管Q6的发射极作为通断控制电路的第二输入端与过压检测比较单元的输出端连接，三极管Q6的集电极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端作为通断控制电路的第二控制输出端连接于备用通断单元的控制输入端，三极管Q6的基极通过电阻R11与三极管Q6的发射极连接，该通断控制电路的控制原理如下：

当PMOS管Q2正常时，PMOS管Q1处于备用当中；而且当输入电压稳定时，比较器U2输出为高电平，PMOS管Q2导通，三极管Q3导通，三极管3的导通使得三极管Q4导通，虽然此时比较器U2输出的是高电平，并且此时三极管Q6也会导通，但是，由于三极管Q4的拉低作用，使得三极管Q8截止，PMOS管Q1同样截止，处于备用状态；

当输入电压正常时，比较器U2输出为高电平，但是，由于PMOS管Q2损坏，PMOS管Q2无输出，三极管Q3截止，从而使得三极管Q4截止，三极管Q4失去电位拉低作用，由于比较器U2输出为高电平，三极管Q6导通，从而使得该高电平输入到三极管Q8的基极，三极管Q8导通，此时PMOS管Q1进入到工作状态，完成切换，从而确保后续负载能够连续获得稳定的工作用电，虽然在切换过程中开关元件(即各晶体管)具有导通或者关断响应时间，但是，该响应时间是极短的，在毫秒甚至微妙级，因此，并不会对负载的使用造成影响，可认为供电为连续的，在本申请的结构中，保护的执行以及供电的切换过程均没有涉及到芯片，因此，在执行过程中无软件计算过程，使得执行相应的时间更加迅速。

优选的一个实施例中，所述输入单元包括电阻R1和电容C4；

电阻R1的一端作为输入单元的输入端与电源Vin的输出端连接，电阻R1的另一端作为输入单元的输出端，电阻R1与电源Vin的输出端之间的公共连接点通过电容C4接地，通过电阻R1，能够对输入电压进行限流分压作用，而电容C4一方面用于滤出交流成分的干扰，另一方面起到上电缓冲作用，对PMOS管Q1或者PMOS管Q2起到保护作用。

Claims (9)

1.一种具有双通路的过压保护装置，其特征在于：包括输入单元、主通断单元、备用通断单元、过压检测比较单元、基准电压设定单元以及通断控制电路；

所述输入单元的输入端与电源Vin的输出端连接，所述主通断单元和备用通断单元的输入端均与输入单元的输出端连接，所述主通断单元和备用通断单元的输出端向负载供电，所述过压检测比较单元的输入端连接于输入单元的输入端，所述过压检测比较单元的输出端与主通断单元的控制输入端连接，所述基准电压设定单元的输入端与电源Vin的输出端连接，所述基准电压设定单元的输出端与过压检测比较单元的基准电压输入端连接，所述通断控制电路的第一输入端与主通断单元连接，通断控制电路的第二输入端与过压检测比较单元的输出端连接，所述通断控制电路的第一控制输出端和第二控制输出端均与备用通断单元的控制输入端连接。

2.根据权利要求1所述具有双通路的过压保护装置，其特征在于：所述主通断单元包括电阻R4、电阻R6、电容C1、PMOS管Q2、三极管Q5、电阻R10以及二极管D1；

所述PMOS管Q2的源极作为主通断单元的输入端与输入单元的输出端连接，所述PMOS管Q2的漏极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极作为主通断单元的输出端；

电阻R4的一端连接于PMOS管Q2的源极，电阻R4的另一端与PMOS管Q2的栅极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R6与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过电容C1接地，三极管Q5的基极与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端作为主通断单元的控制输入端与过压检测比较单元的输出端连接。

3.根据权利要求1所述具有双通路的过压保护装置，其特征在于：所述备用通断单元包括电阻R2、电阻R3、PMOS管Q1以及三极管Q8；

所述PMOS管Q1的源极作为备用通断单元的输入端与输入单元的输出端连接，所述PMOS管Q1的漏极作为备用通断单元的输出端；

电阻R2的一端连接于PMOS管Q1的源极，电阻R2的另一端连接于PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的栅极通过电阻R3与三极管Q8的集电极连接，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的基极作为备用通断单元的控制输入端。

4.根据权利要求1所述具有双通路的过压保护装置，其特征在于：所述过压检测比较单元包括电阻R13、电阻R14以及比较器U2；

所述电阻R13的一端与电源Vin的输出端连接，电阻R13的另一端通过电阻R14接地，电阻R13和电阻R14之间的公共连接点与比较器U2的反相端连接，比较器U2的同相端作为过压检测比较单元的基准电压输入端，比较器U2的输出端作为过压检测比较单元的输出端。

5.根据权利要求4所述具有双通路的过压保护装置，其特征在于：所述基准电压设定单元包括电源电路和基准电压产生电路；

所述电源电路的输入端与电源Vin的输出端连接，电源电路的输出端输出电源VCC，电源电路的输出端与基准电压产生电路的输入端连接，基准电压产生电路的输出端向过压检测比较单元输出基准电压。

6.根据权利要求5所述具有双通路的过压保护装置，其特征在于：所述电源电路包括电阻R18、电阻R19、稳压管DW1、稳压管DW2、三极管Q7以及电容C3；

电阻R8的一端作为电源电路的输入端与电源Vin的输出端连接，电阻R18的另一端与三极管Q7的集电极连接，三极管Q7的发射极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，电阻R19的一端连接于三极管Q7的集电极，另一端连接于三极管Q7的基极，三极管Q7的基极通过电容C3接地，三极管Q7的基极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，三极管Q7的发射极与稳压管DW1的负极之间的公共连接点作为电源电路的输出端输出电源VCC。

7.根据权利要求5所述具有双通路的过压保护装置，其特征在于：所述基准电压产生电路包括可调电阻R16、电阻R17、电阻R15、可控精密稳压源U1以及电容C2；

可调电阻R16的一端连接于电源电路的输出端，可调电阻R16的另一端通过电阻R17接地，可调电阻R16和电阻R17之间的公共连接点与可控精密稳压源U1的参考极连接，可控精密稳压源U1的正极接地，可控精密稳压源U1的负极通过电阻R15与电源电路的输出端连接，可控精密稳压源U1的负极通过电容C2接地，电容C2与可控精密稳压源U1的负极之间的公共连接点作为基准电压产生电路的输出端,其中，可控精密稳压源U1为TL431芯片。

8.根据权利要求2所述具有双通路的过压保护装置，其特征在于：所述通断控制电路包括电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R12、电阻R11、三极管Q3、三极管Q4以及三极管Q6，其中，三极管Q3和三极管Q6均为P型三极管；

三极管Q3的发射极作为通断控制电路的第一输入端连接于二极管D1的正极，三极管Q3的集电极通过电阻R8接地，三极管Q3的集电极通过电阻R9与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极作为通断控制电路的第一控制输出端连接于备用通断单元的控制输入端，电阻R5的一端连接于三极管Q3的发射极，电阻R15的另一端通过电阻R7接地；

三极管Q6的发射极作为通断控制电路的第二输入端与过压检测比较单元的输出端连接，三极管Q6的集电极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端作为通断控制电路的第二控制输出端连接于备用通断单元的控制输入端，三极管Q6的基极通过电阻R11与三极管Q6的发射极连接。

9.根据权利要求1所述具有双通路的过压保护装置，其特征在于：所述输入单元包括电阻R1和电容C4；

电阻R1的一端作为输入单元的输入端与电源Vin的输出端连接，电阻R1的另一端作为输入单元的输出端，电阻R1与电源Vin的输出端之间的公共连接点通过电容C4接地。