CN211046454U

CN211046454U - 超声波液位传感器的过压保护电路

Info

Publication number: CN211046454U
Application number: CN201921860104.4U
Authority: CN
Inventors: 苏巧松
Original assignee: Xiamen Woody Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Xiamen Woody Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2029-10-31

Abstract

一种超声波液位传感器的过压保护电路，包括：控制三极管，其输入端连接电压输入端，其控制端通过第一电阻连接电压输入端，其输出端通过第二电阻连接参考地；第一功率开关MOS管，其输入端连接控制三极管的输入端，其控制端连接控制三极管的输出端，其输出端作为电压输出端；第一稳压二极管，其阴极连接控制三极管的控制端，其阳极通过第三电阻连接参考地；第二稳压二极管，其阴极连接控制三极管的输入端，其阳极连接控制三极管的输出端。所述过压保护电路能够提供安全可靠的过压保护。

Description

超声波液位传感器的过压保护电路

技术领域

本实用新型涉及电学领域，尤其涉及一种超声波液位传感器的过压保护电路。

背景技术

超声波液位传感器可以直接安装于液体容器的外部，例如底部，并且，不需要在液体容器的安装位置进行打孔等操作，因此，受到越来越广泛的应用。

超声波液位传感器工作时需要安全稳定的供电电压，然而，由于上电瞬间或者其它情况，有时供电电压会突然增大，相应的大电压如果直接作用在超声波液位传感器的一些电路和芯片时，会造成这些电路和芯片的损坏，因此，需要在相应的供电电压输入端设置过压保护电路。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种超声波液位传感器的过压保护电路，以保证供电电压的安全可靠。

为解决上述问题，本实用新型提供一种超声波液位传感器的过压保护电路，包括：控制三极管，所述控制三极管的输入端连接电压输入端，所述控制三极管的控制端通过第一电阻连接所述电压输入端，所述控制三极管的输出端通过第二电阻连接参考地；第一功率开关MOS管，所述第一功率开关MOS管的输入端连接所述控制三极管的输入端，所述第一功率开关MOS管的控制端连接所述控制三极管的输出端，所述第一功率开关MOS管的输出端作为电压输出端；第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阴极连接所述控制三极管的控制端，所述第一稳压二极管的阳极通过第三电阻连接参考地；第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阴极连接所述控制三极管的输入端，所述第二稳压二极管的阳极连接所述控制三极管的输出端。

可选的，所述控制三极管为PNP三极管，所述PNP三极管的发射极作为所述控制三极管的输入端，所述PNP三极管的基极作为所述控制三极管的控制端，所述PNP三极管的集电极作为所述控制三极管的输出端。

可选的，所述第一功率开关MOS管为第一增强型PMOS管；所述第一增强型PMOS管的漏极作为所述第一功率开关MOS管的输入端，所述第一增强型PMOS管的栅极作为所述第一功率开关MOS管的控制端，所述第一增强型PMOS管的源极作为所述第一功率开关MOS管的输出端。

可选的，所述第一稳压二极管的稳压值为33V，所述第二稳压二极管的稳压值为9.1V。

可选的，所述控制三极管的输入端与所述电压输入端之间具有保险丝，所述保险丝位于所述第一电阻和所述电压输入端之间。

可选的，所述保险丝和所述电压输入端之间具有第一保护二极管。

可选的，所述第一保护二极管为肖特基二极管。

可选的，所述过压保护电路还包括第二功率开关MOS管，所述第二功率开关MOS管的输入端连接所述第一功率开关MOS管的输入端；所述第二功率开关MOS管的控制端连接所述第一功率开关MOS管的控制端；所述第二功率开关MOS管的输出端连接所述第一功率开关MOS管的输出端；所述第二功率开关MOS管为第二增强型PMOS管；所述第二增强型PMOS管的漏极作为所述第二功率开关MOS管的输入端，所述第二增强型PMOS管的栅极作为所述第二功率开关MOS管的控制端，所述第二增强型PMOS管的源极作为所述第二功率开关MOS管的输出端。

可选的，所述过压保护电路还包括第二保护二极管，所述第二保护二极管的阴极连接在所述保险丝和所述第一功率开关MOS管的输入端之间，所述第二保护二极管的阳极连接参考地。

可选的，所述第二保护二极管为瞬态电压抑制二极管。

本实用新型技术方案的其中一个方面中，通过控制三极管、第一功率开关MOS管、第一稳压二极管和第二稳压二极管的电路设置，实现了一种适用于超声波液位传感器的过压保护电路，所述电路能够提供安全可靠的电压，并且，在进行过压保护后(即供电电压恢复正常后)，电路能够迅速自动返回正常的工作状态，使电路更加满足使用需求。同时，由于不需要用芯片来实现自动控制，整个电路成本低，适于大规模生产。

附图说明

图1是实施例中超声波液位传感器的过压保护电路图；

图2是另一实施例中超声波液位传感器的过压保护电路图。

具体实施方式

现有技术中，鲜有直接能够配合于超声波液位传感器使用的过压保护电路。为此，本实用新型提供一种超声波液位传感器的过压保护电路，这种电路能够利用通用器件，实现对超声波晶片的激励，并且成本低，解决上述存在的不足。

为更加清楚的表示，下面结合附图对本实用新型做详细的说明。

请参考图1，本实用新型实施例提供一种超声波液位传感器的过压保护电路，包括控制三极管(未标注)、第一功率开关MOS管(未标注)、第一稳压二极管ZD2和第二稳压二极管ZD3。

其中，所述控制三极管的输入端连接电压输入端(DC_IN)，所述控制三极管的控制端通过第一电阻R107连接所述电压输入端，所述控制三极管的输出端通过第二电阻R109连接参考地。

其中，所述第一功率开关MOS管的输入端连接所述控制三极管的输入端，所述第一功率开关MOS管的控制端连接所述控制三极管的输出端，所述第一功率开关MOS管的输出端作为电压输出端(VOUT)。

其中，第一稳压二极管ZD2的阴极连接所述控制三极管的控制端，第一稳压二极管ZD2的阳极通过第三电阻R108连接参考地。

其中，第二稳压二极管ZD3的阴极连接所述控制三极管的输入端，第二稳压二极管ZD3的阳极连接所述控制三极管的输出端。

本实施例中，所述控制三极管为PNP三极管Q5，PNP三极管Q5的发射极作为所述控制三极管的输入端，PNP三极管Q5的基极作为所述控制三极管的控制端，PNP三极管Q5的集电极作为所述控制三极管的输出端。

PNP三极管Q5具体型号可以为9015，它是一种低耗散功率的三极管，可以节省功耗。

本实施例中，所述第一功率开关MOS管为第一增强型PMOS管Q6。第一增强型PMOS管Q6的漏极作为所述第一功率开关MOS管的输入端，第一增强型PMOS管Q6的栅极作为所述第一功率开关MOS管的控制端，第一增强型PMOS管Q6的源极作为所述第一功率开关MOS管的输出端。

第一增强型PMOS管Q6可以采用型号为IRFR5410的增强型PMOS管。

本实施例中，第一稳压二极管ZD2的稳压值为33V，第二稳压二极管ZD3的稳压值为9.1V。因此，第一稳压二极管ZD2可以采用型号为ZMM33V的齐纳管，第二稳压二极管ZD3可以采用型号为ZMM9V1的齐纳管。

第一稳压二极管ZD2和第二稳压二极管ZD3的稳压值设定，是为了保证电路的过压保护功能，即：为了控制在何种状态下电路正常输出电压；在何种状态下，如突然增大电压的状态下(通常为浪涌电压下)，电路进入保护状态而停止输出电压。

本实施例中，通过两个稳压值设置，使得仅有低于40V的电压，更进一步通常是38.2V以下的电压时，电路才会通过，而一旦电压突然高于38.2V(或高于40V)，电路即会断开，从而防止高电压影响此电路下一级的电路。这一电压是通过第一电阻R107和第一稳压二极管ZD2的参数选择实现的，但同时也与第二稳压二极管ZD3和第二电阻R108有关。第一电阻R107的阻值可以是680Ω。第二电阻R108的阻值可以选择为12KΩ。

本实施例中，所述控制三极管的输入端与所述电压输入端之间具有保险丝F1，保险丝F1位于第一电阻109和所述电压输入端之间。或者说，第一电阻109的一端连接在保险丝F1和PNP三极管Q5的发射极之间，另一端连接在PNP三极管Q5的基极。保险丝F1用于保护电路，防止电路因电流过大而烧毁。保险丝F1型号可以为72XF020。

本实施例中，所述保险丝F1和所述电压输入端之间具有第一保护二极管D18。第一保护二极管D18用于进一步保护电路，并且用于保证输出电压的单向性。

本实施例中，所述第一保护二极管D18为肖特基二极管。具体可以采用型号为SS24的肖特基二极管，其额定电流为2A，额定电压为40V。

本实施例中，超声波液位传感器具体可以是超声波油位传感器。

本实施例所提供的超声波液位传感器的过压保护电路中，当电压输入端输入的电压为正常电压(通常为12V)时，由于第一稳压二极管ZD2的稳压值相对较高(如前所述，通常为33V左右)，第二稳压二极管ZD3的稳压值相对较低(如前所述，通常为9.1V左右)因此，第一稳压二极管ZD2处于截止状态，第二稳压二极管ZD2处于导通状态，这时，PNP三极管Q5的源极和栅极之间存在负压差(压差值通常就是等于第二稳压二极管ZD3的稳压值，即9.1V，并且为负值)，此时PNP三极管Q5导通。可见，在电压输入端输入正常电压时，整个电路正常输出电压，正常工作。

然而，一旦电压输入端输入一个突然的高电压(例如浪涌电压)，此时，高电压超过了第一稳压二极管ZD2的稳压值，第一稳压二极管ZD2导通。第一稳压二极管ZD2一旦导通，就拉高了PNP三极管Q5基极电压，PNP三极管Q5导通。PNP三极管Q5导通之后，一方面第二稳压二极管ZD3会被短路而不再导通，另一方面，第一增强型PMOS管Q6的栅极电压被提高，即第一增强型PMOS管Q6的源极和栅极之间基本不存在电压差，这使得第一增强型PMOS管Q6截止，从而防止高电压输出，高电压可以通过第二电阻R109和第三电压R108泄放到相应的参考地，即实现了过压保护。

而一旦电压落回正常值范围，第一稳压二极管ZD2重新截止，第二稳压二极管ZD3重新导通，第一增强型PMOS管Q6也重新导通，整个电路自动快速恢复正常输出，即实现了自动控制。

从上述工作过程可知，本实施例的过压保护电路能够为超声波液位传感器提供安全可靠的过压保护，并且能够迅速返回正常的工作状态，使电路更加满足使用需求。

同时，由于电路中不需要采用其它芯片来实现自动控制，因此，所述电路的成本低，适于大规模生产。

请参考图2，本实用新型另一实施例提供另一种超声波液位传感器的过压保护电路，所述过压保护电路的大部分结构与前述实施例相同，因此，可以参考前述实施例相应内容。

与前述实施例不同的是，本实施例所提供的过压保护电路还包括第二功率开关MOS管，所述第二功率开关MOS管的输入端连接所述第一功率开关MOS管的输入端。所述第二功率开关MOS管的控制端连接所述第一功率开关MOS管的控制端。所述第二功率开关MOS管的输出端连接所述第一功率开关MOS管的输出端。

所述第二功率开关MOS管为第二增强型PMOS管Q14。第二增强型PMOS管Q14的漏极作为所述第二功率开关MOS管的输入端，第二增强型PMOS管Q14的栅极作为所述第二功率开关MOS管的控制端，第二增强型PMOS管Q14的源极作为所述第二功率开关MOS管的输出端。

由上述连接关系可知，第二增强型PMOS管Q14的设置，相当于为第一增强型PMOS管Q6增加了一条并联的通路，它与第一增强型PMOS管Q6的导通条件和截止条件基本相同，从而为电路正常工作提供了多一层的保障。其中，第二增强型PMOS管Q14的型号可以为SI2337D。

与前述实施例不同的是，本实施例所提供的过压保护电路还包括第二保护二极管TVS1，所述第二保护二极管TVS1的阴极连接在所述保险丝F1和所述第一功率开关MOS管的输入端之间，所述第二保护二极管TVS1的阳极连接参考地。

本实施例中，所述第二保护二极管TVS1为瞬态电压抑制二极管。瞬态抑制二极管具有响应速度快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小，箝位电压较易控制和体积小等特点，能够为整个电路提供更多一层保护作用。本实施例中，采用型号为SMCJ的瞬态电压抑制二极管，其脉冲功率为1500W。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种超声波液位传感器的过压保护电路，其特征在于，包括：

控制三极管，所述控制三极管的输入端连接电压输入端，所述控制三极管的控制端通过第一电阻连接所述电压输入端，所述控制三极管的输出端通过第二电阻连接参考地；

第一功率开关MOS管，所述第一功率开关MOS管的输入端连接所述控制三极管的输入端，所述第一功率开关MOS管的控制端连接所述控制三极管的输出端，所述第一功率开关MOS管的输出端作为电压输出端；

第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阴极连接所述控制三极管的控制端，所述第一稳压二极管的阳极通过第三电阻连接参考地；

第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阴极连接所述控制三极管的输入端，所述第二稳压二极管的阳极连接所述控制三极管的输出端。

2.如权利要求1所述的超声波液位传感器的过压保护电路，其特征在于，所述控制三极管为PNP三极管，所述PNP三极管的发射极作为所述控制三极管的输入端，所述PNP三极管的基极作为所述控制三极管的控制端，所述PNP三极管的集电极作为所述控制三极管的输出端。

3.如权利要求2所述的超声波液位传感器的过压保护电路，其特征在于，所述第一功率开关MOS管为第一增强型PMOS管；所述第一增强型PMOS管的漏极作为所述第一功率开关MOS管的输入端，所述第一增强型PMOS管的栅极作为所述第一功率开关MOS管的控制端，所述第一增强型PMOS管的源极作为所述第一功率开关MOS管的输出端。

4.如权利要求3所述的超声波液位传感器的过压保护电路，其特征在于，所述第一稳压二极管的稳压值为33V，所述第二稳压二极管的稳压值为9.1V。

5.如权利要求4所述的超声波液位传感器的过压保护电路，其特征在于，所述控制三极管的输入端与所述电压输入端之间具有保险丝，所述保险丝位于所述第一电阻和所述电压输入端之间。

6.如权利要求5所述的超声波液位传感器的过压保护电路，其特征在于，所述保险丝和所述电压输入端之间具有第一保护二极管。

7.如权利要求6所述的超声波液位传感器的过压保护电路，其特征在于，所述第一保护二极管为肖特基二极管。

8.如权利要求7所述的超声波液位传感器的过压保护电路，其特征在于，还包括第二功率开关MOS管，所述第二功率开关MOS管的输入端连接所述第一功率开关MOS管的输入端；所述第二功率开关MOS管的控制端连接所述第一功率开关MOS管的控制端；所述第二功率开关MOS管的输出端连接所述第一功率开关MOS管的输出端；

所述第二功率开关MOS管为第二增强型PMOS管；所述第二增强型PMOS管的漏极作为所述第二功率开关MOS管的输入端，所述第二增强型PMOS管的栅极作为所述第二功率开关MOS管的控制端，所述第二增强型PMOS管的源极作为所述第二功率开关MOS管的输出端。

9.如权利要求8所述的超声波液位传感器的过压保护电路，其特征在于，还包括第二保护二极管，所述第二保护二极管的阴极连接在所述保险丝和所述第一功率开关MOS管的输入端之间，所述第二保护二极管的阳极连接参考地。

10.如权利要求9所述的超声波液位传感器的过压保护电路，其特征在于，所述第二保护二极管为瞬态电压抑制二极管。