專利名稱：直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輸入電壓保護(hù)電路，尤其是涉及一種直流輸入電壓的過壓和欠壓保 護(hù)電路。
背景技術(shù)：
目前常用的直流低電壓輸入過壓及欠壓保護(hù)電路是通過運(yùn)放比較器檢測電壓然后將控 制信號傳輸給PWM芯片實(shí)現(xiàn)控制。如圖1所示，Cl、 C2、 C3為濾波電容，U1A和U1B 均為運(yùn)算放大器，其輸出端分別串接單向?qū)ǖ亩O管D1、 D2之后，通過電阻R1向PWM 控制芯片輸出控制信號。其中，連接在輸入電壓與地之間，相串接的電阻R2和穩(wěn)壓管ZD1， 以及連接在電阻R2和穩(wěn)壓管ZD1公共端與地之間的C3為運(yùn)算放大器UlA提供安全工作范 圍；三端可調(diào)的穩(wěn)壓器U2為運(yùn)算放大器U1A提供基準(zhǔn)電壓。由穩(wěn)壓器U2、限流電阻R4、 電阻R5和R7、運(yùn)算放大器U1B和二極管Dl構(gòu)成一個(gè)欠壓保護(hù)的檢測電路；穩(wěn)壓器U2、 電阻R4、電阻R3、電阻R6、運(yùn)算放大器U1A和二極管D2構(gòu)成過壓檢測的電路，經(jīng)電阻 Rl輸出控制信號至PWM控制芯片的檢測腳來關(guān)斷開關(guān)管實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)。
上述電路需要后端的PWM控制芯片保護(hù)的支持，占用了 PWM控制芯片對后端保護(hù)功 能利用，使得實(shí)現(xiàn)成本較高；且前端保護(hù)部分與后端不分離的方式，存在電路復(fù)雜、故障率 及排除難度增加的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型在于提出一種直流輸入電壓的過壓和欠壓保護(hù)電路，以簡化電路，提高電路 的可靠性。
為解決本實(shí)用新型的技術(shù)問題，本實(shí)用新型公開一種直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路，
包括
正輸入端分別通過分壓電阻連接輸入電壓、負(fù)輸入端均連接提供基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)壓器的第
一、第二電壓比較器；
連接在輸入電壓與輸出電壓之間的第一晶體管；
集電極耦接第一晶體管柵極的第二晶體管，且第二晶體管的基極耦接第二電壓比較器的 輸出端；當(dāng)輸入電壓過高時(shí)，第一電壓比較器輸出高電壓信號使第四晶體管導(dǎo)通，拉動第二、 第一晶體管截止而斷開輸出電壓的輸出；
基極耦接第一電壓比較器輸出端的第四晶體管，且第四晶體管集電極連接第二晶體管的 基極；當(dāng)輸入電壓過低時(shí)，第二電壓比較器輸出低電壓信號使第二晶體管截止，拉動第一晶 體管截止而斷開輸出電壓的輸出。
優(yōu)選的，所述直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路還包括基極接收外部控制信號的第三晶體管，其發(fā)射極接地，集電極連接第二晶體管的基極。
優(yōu)選的，第一晶體管為P溝道的MOS晶體管，第二、第三和第四晶體管均為NPN型
的三極管。
優(yōu)選的，第一晶體管的柵極串接限流電阻；第二、第三和第四晶體管的基極分別連接限 流電阻以及下拉電阻。
優(yōu)選的，第一晶體管的柵極與輸入電壓之間串接第二穩(wěn)壓管，以及與第二穩(wěn)壓管并聯(lián)的 保護(hù)電阻。
優(yōu)選的，所述直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路還包括串接在輸入電壓與地之間的濾波 電容；串接在輸出電壓與地之間的濾波電容。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果-
本實(shí)用新型尤其適合應(yīng)用于直流輸入電源或蓄電池輸入過欠壓和來自后端系統(tǒng)的過流、 過熱、故障、應(yīng)急等檢測的保護(hù)或外部電路切換功能的過壓控制，可以單獨(dú)使用于電源輸入 前端實(shí)現(xiàn)其所要保護(hù)的功能，而不需要后端控制芯片保護(hù)的支持，從而具有電路簡單和實(shí)現(xiàn) 成本較低和較高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是現(xiàn)有直流輸入過壓及欠壓保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型提出的直流輸入過壓及欠壓保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型將直流輸入部分的保護(hù)功能獨(dú)立出來，利用驅(qū)動電源前端輸入部分增加的開 關(guān)管關(guān)斷保護(hù)，用于直流輸入電源或蓄電池輸入過欠壓檢測保護(hù)；且外部控制信號可來自后 端系統(tǒng)的過流、過熱、故障、應(yīng)急等檢測和外部電路切換功能的控制，達(dá)到切斷輸入的電源， 保護(hù)后端設(shè)備或輸入電源切換目的。
如圖2示。本實(shí)用新型的電路包括連接在輸入電壓Vin與地(GND)之間的濾波電容 Cl,連接在輸出電壓Vout與地之間的濾波電容C2;連接在輸入電壓Vin與輸出電壓Vout 之間的P溝道的第一晶體管Ql,該第一晶體管Q1的柵極連接驅(qū)動電阻R12，且柵極與輸入 電壓Vin之間連接用于限制第一晶體管Ql柵源電壓的第二穩(wěn)壓管ZD2,以及與第二穩(wěn)壓管 ZD2并聯(lián)用于防止第一晶體管Ql誤導(dǎo)通的保護(hù)電阻Rl;采用同相運(yùn)算放大器的第一、第 二電壓比較器U1A和U1B，第一電壓比較器U1A的正輸入端連接分壓電阻R3和R6的公 共端，第一電壓比較器U1A的負(fù)輸入端連接三端可調(diào)的穩(wěn)壓器U2，且該穩(wěn)壓器U2通過限 流電阻R4與輸入電壓Vin連接，而第二電壓比較器U1B的正輸入端連接分壓電阻R5和R7 的公共端，第二電壓比較器U1B的負(fù)輸入端連接穩(wěn)壓器U2;第二電壓比較器U1B的輸出 端通過限流電路R10連接第二晶體管Q2的基極和第三、第四晶體管Q3和Q4的集電極， 且第二晶體管Q2的集電極通過電阻R12連接第一晶體管Q1的柵極；第一電壓比較器U1A 的輸出端通過限流電路R8連接第四晶體管Q4的基極；另外，第二、第三和第四晶體管Q2、 Q3和Q4均為NPN型三極管，且其發(fā)射極均接地，且基極分別接下拉電阻R9、 R13和Rll。
4另外，實(shí)用新型的電路還包括連接在輸入電壓Vin與地(GND)之間相串接的第一穩(wěn) 壓管ZD1和電阻R2，且第一穩(wěn)壓管ZD1和電阻R2的公共端連接第一電壓比較器U1A的 供電VCC端，且第一電壓比較器U1A的供電VCC與地之間還連接一個(gè)濾波電容C3;第一 穩(wěn)壓管ZD1、電阻R2和濾波電容C3為第一穩(wěn)壓管ZD1提供安全工作電壓范圍。
本實(shí)用新型的工作原理如下
1、 當(dāng)輸入電壓Vin處于正常范圍時(shí)，第三、第四晶體管Q3、 Q4不導(dǎo)通，Q2導(dǎo)通，第 一晶體管Ql的柵極為低電平而導(dǎo)通，故輸入電壓Vin流經(jīng)第一晶體管Ql而輸出電壓Vout。
2、 當(dāng)輸入電壓Vin偏低時(shí)，通過分壓電阻R5和R7分壓到第二電壓比較器U1B的正輸 入端的電壓與其負(fù)輸入端的電壓(為穩(wěn)壓器U2提供的基準(zhǔn)電壓)相比較，正輸入端的電壓 低于負(fù)輸入端的電壓，故第二電壓比較器U1B的輸出端輸出一個(gè)反向電壓信號(低電位信 號，比如為-12V的電壓信號)至第二晶體管Q2，使第二晶體管Q2不導(dǎo)通，而第一晶體管 Ql的柵極為高電平，則第一晶體管Q1不導(dǎo)通，從而切斷了輸入電壓Vin至輸出電壓Vout 之間的通路，達(dá)到欠壓保護(hù)目的。因此，電阻R4、穩(wěn)壓器U2、分壓電阻R5和R7、第二電 壓比較器U1B、電阻RIO、第二晶體管Q2和第一晶體管Q1構(gòu)成欠壓檢測保護(hù)電路。
3、 當(dāng)輸入電壓Vin過高時(shí)，通過分壓電阻R3和R6分壓后到第一電壓比較器U1A的 正輸入端的電壓與其負(fù)輸入端的電壓(為穩(wěn)壓器U2提供的基準(zhǔn)電壓)相比較，正輸入端的 電壓高于負(fù)輸入端的電壓，故第一電壓比較器U1A的輸出端輸出一個(gè)正向電壓信號(高電 位信號，比如為+12V的電壓信號)至第四晶體管Q4，使第四晶體管Q4導(dǎo)通，進(jìn)一步使第 二晶體管Q2的基極電壓被拉低而使第二晶體管Q2不導(dǎo)通；由于第二晶體管Q2不導(dǎo)通，使 第一晶體管Q1不導(dǎo)通，從而切斷了輸入電壓Vin至輸出電壓Vout之間的通路，達(dá)到過壓保 護(hù)的目的。因此，電阻R4、穩(wěn)壓器U2、分壓電阻R3和R6、第一電壓比較器U1A、電阻 R8、第四晶體管Q4、第二晶體管Q2和第一晶體管Q1構(gòu)成欠壓檢測保護(hù)電路。
并且，第三晶體管Q3的基極通過限流電阻R11接收外部控制信號，當(dāng)外部控制信號通 過一個(gè)來自后端設(shè)備系統(tǒng)的過流、過熱、故障、應(yīng)急等檢測產(chǎn)生正向電壓信號，或來自實(shí)現(xiàn) 另一電源輸入電路切換功能的控制正向電壓信號時(shí)，驅(qū)動第三晶體管Q3，當(dāng)?shù)谌w管Q3 導(dǎo)通時(shí)，第二晶體管Q2的基極電壓被拉低，使第二晶體管Q2不導(dǎo)通，則第一晶體管Ql 不導(dǎo)通，從而切斷了輸入電壓Vin至輸出電壓Vout之間的通路。
綜上，本實(shí)用新型尤其適合應(yīng)用于直流輸入電源或蓄電池輸入過欠壓和來自后端系統(tǒng)的 過流、過熱、故障、應(yīng)急等檢測的保護(hù)或外部電路切換功能的過壓控制，可以單獨(dú)使用于電 源輸入前端實(shí)現(xiàn)其所要保護(hù)的功能，而不需要后端控制芯片保護(hù)的支持，從而具有電路簡單 和實(shí)現(xiàn)成本較低和較高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1、一種直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路，包括正輸入端分別通過分壓電阻連接輸入電壓(Vin)、負(fù)輸入端均連接提供基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)壓器(U2)的第一、第二電壓比較器(U1A和U1B)；其特征在于，還包括連接在輸入電壓(Vin)與輸出電壓(Vout)之間的第一晶體管(Q1)；集電極耦接第一晶體管(Q1)柵極的第二晶體管(Q2)，且第二晶體管(Q2)的基極耦接第二電壓比較器(U1B)的輸出端；當(dāng)輸入電壓(Vin)過高時(shí)，第一電壓比較器(U1A)輸出高電壓信號使第四晶體管(Q4)導(dǎo)通，拉動第二、第一晶體管(Q2和Q1)截止而斷開輸出電壓(Vout)的輸出；基極耦接第一電壓比較器(U1A)輸出端的第四晶體管(Q4)，且第四晶體管(Q4)集電極連接第二晶體管(Q2)的基極；當(dāng)輸入電壓(Vin)過低時(shí)，第二電壓比較器(U1B)輸出低電壓信號使第二晶體管(Q2)截止，拉動第一晶體管(Q1)截止而斷開輸出電壓(Vout)的輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路，其特征在于，還包括基 極接收外部控制信號的第三晶體管(Q3)，其發(fā)射極接地，集電極連接第二晶體管(Q2) 的基極。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路，其特征在于，第一晶體管 (Ql)為P溝道的MOS晶體管，第二、第三和第四晶體管(Q2、 Q3和Q4)均為NPN型的三極管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路，其特征在于，第一晶體管 (Ql)的柵極串接限流電阻(R12);第二、第三和第四晶體管(Q2、 Q3和Q4)的基極分別連接限流電阻(RIO、 R11禾口R8)以及下拉電阻(R9、 R13和R11)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路，其特征在于，第一晶體管 (Ql)的柵極與輸入電壓(Vin)之間串接第二穩(wěn)壓管(ZD2)，以及與第二穩(wěn)壓管(ZD2)并聯(lián)的保護(hù)電阻(Rl)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路，其特征在于，還包括串 接在輸入電壓(Vin)與地之間的濾波電容(Cl)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路，其特征在于，還包括串 接在輸出電壓(Vout)與地之間的濾波電容(C2)。
專利摘要一種直流輸入的過壓和欠壓保護(hù)電路，包括第一、第二電壓比較器；連接在輸入電壓與輸出電壓之間的第一晶體管；集電極耦接第一晶體管柵極的第二晶體管，且第二晶體管的基極耦接第二電壓比較器的輸出端；當(dāng)輸入電壓過高時(shí)，第一電壓比較器輸出高電壓信號使第四晶體管導(dǎo)通，拉動第二、第一晶體管截止而斷開輸出電壓的輸出；基極耦接第一電壓比較器輸出端的第四晶體管，且第四晶體管集電極連接第二晶體管的基極；當(dāng)輸入電壓過低時(shí)，第二電壓比較器輸出低電壓信號使第二晶體管截止，拉動第一晶體管截止而斷開輸出電壓的輸出。本實(shí)用新型具有電路簡單、實(shí)現(xiàn)成本較低和較高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合用于直流輸入電源或蓄電池輸入過欠壓和過壓控制保護(hù)。
文檔編號H02H3/20GK201349121SQ20082023585
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者欣 白 申請人:深圳市同洲電子股份有限公司