与输入电压极性无关的过压保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种与输入电压极性无关的过压保护电路，包括：用于根据输入电压的极性选择导通不同通路的第一极性选择电路；与接地端连接，用于根据输入电压的极性选择不同通路与接地端导通的第二极性选择电路；根据所述第一极性选择电路中导通通路中电压是否超过工作电压输出0V电压差和导通电压的过压保护电路；以及用于根据所述第一过压保护电路输出的0V电压差和导通电压分别关断和导通的输出开关电路。本实用新型的电路结构简单，所用元器件均为常用的电子元器件，其成本低，效果好，能够广泛用于仪器的输入端，使仪器能够适应不同极性电压，且能避免过电压对仪器的影响。
【专利说明】与输入电压极性无关的过压保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于输入电压的保护电路，具体地指一种与输入电压极性无关的过压保护电路。
【背景技术】
[0002]在工业仪器驱动设计领域，如驱动电机或者其他仪器，需要在不同极性的电压下工作，且还要防止意外出现驱动电压超过仪器的最大工作电压，因此，有必要研究一种能使仪器既能适应不同极性电压，又能防止出现过电压对仪器的影响。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种与输入电压极性无关的过压保护电路，将该保护电路用于仪器的输入端，能够适应不同极性电压，且防止出现过电压对仪器的影响。
[0004]实现本实用新型目的采用的技术方案是:一种与输入电压极性无关的过压保护电路，包括:
[0005]第一极性选择电路，用于根据输入电压的极性选择导通不同通路；
[0006]第二极性选择电路，与接地端连接，用于根据输入电压的极性选择不同通路与接地端导通；
[0007]过压保护电路，根据所述第一极性选择电路中导通通路中电压是否超过工作电压输出OV电压差和导通电压；以及
[0008]输出开关电路，用于根据所述过压保护电路输出的OV电压差和导通电压分别关断和导通。
[0009]本实用新型通过第一极性选择电路和第二极性选择电路实现对不同极性的输入电压进行选择相应的通路，再通过过压保护电路和输出开关电路对不同通路中的电压值进行控制，当输入电压超过过电压时，使得该通路无法导通，避免过电压对仪器造成损坏，当输入电压为正常工作电压时，使得该通路导通，输出电压正常控制仪器工作。
[0010]本实用新型的电路结构简单，所用元器件均为常用的电子元器件，其成本低，效果好，能够广泛用于仪器的输入端，使仪器能够适应不同极性电压，且能避免过电压对仪器的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型与输入电压极性无关的过压保护电路的结构框图；
[0012]图2为本实用新型与输入电压极性无关的过压保护电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。[0014]如图1所示，本实用新型与输入电压极性无关的过压保护电路包括:第一极性选择电路1，根据IN端输入电压的极性选择导通不同通路；第二极性选择电路2，与接地端连接，用于根据IN端输入电压的极性选择不同通路与接地端导通；当IN端输入正极性电压的时候，第一极性选择电路I和第二极性选择电路2的正极性线路导通，当IN端输入负极性电压的时候，第一极性选择电路I和第二极性选择电路2的负极性线路导通。
[0015]其中，第一极性选择电路I和第二极性选择电路2的正极性线路包括正极性过压保护电路6和正极性输出开关电路4，正极性过压保护电路6与第一极性选择电路I中输入电压(即IN端输入电压值)是否超过工作电压，如超过则正极性过压保护电路6输出OV电压，如未超过则正极性过压保护电路6输出导通电压。正极性输出开关电路4与正极性过压保护电路6连接，如正极性过压保护电路6输出OV电压，则正极性输出开关电路4不导通，此时OUT+与OUT-端无输出，处于过电压保护状态；如正极性过压保护电路6输出导通电压，则正极性输出开关电路4导通，此时OUT-与接地端电位相同，此时OUT+与OUT-端有输出，输出电压值为OUT+与接地端的电压差端，处于正常工作状态。
[0016]第一极性选择电路I和第二极性选择电路2的负极性线路包括负极性过压保护电路5和负极性输出开关电路3，其具体连接方式和工作过程同上述正极性线路，此处不再赘述。
[0017]为了更清楚说明本实用新型的结构和实现过程，下面以具体的电路来说明实用新型的结构和工作过程。
[0018]如图2所示，第一极性选择电路I包括:第一二极管D2和第二二极管Dl，第一二极管D2的阳极与IN端连接，第二二极管Dl的阴极与IN端连接。
[0019]第二极性选择电路2包括:第三二极管D7和第四二极管D8，第三二极管D7的阴极与接地端连接，第四二极管D8的阳极与接地端连接。
[0020]正极性过压保护电路6包括:第一稳压管D5、第一分压电阻R6和第一三极管Q3。第一稳压管D5的阴极与第一二极管D2的阴极连接；第一分压电阻R6连接在第一稳压管D5的阳极和第三二极管D7阳极之间；第一三极管Q3的基极与第一稳压管D5的阳极连接，集电极与第一二极管D2的阴极连接，发射极与第三二极管阳极连接，其中，第一三极管Q3的基极与第一稳压管D5的阳极之间还连接有保护电阻R5，集电极与第一二极管D2的阴极之间还连接有保护电阻R4。
[0021]负极性过压保护电路5包括:第二稳压管D4、第二分压电阻Rl和第二三极管Q2。第二稳压管D4的阴极与第四二极管D8的阴极连接；第二分压电阻Rl连接在第二稳压管D4的阳极和第二二极管Dl的阳极之间；第二三极管Q2的基极与第二稳压管D4的阳极连接，集电极与第四二极管Dl的阴极连接，发射极与第二二极管Dl的阳极连接。
[0022]正极性输出开关电路4包括:第三稳压管D6和第一 MOSFET管Q4。第三稳压管D6的阴极和阳极分别连接在第一三极管Q3的集电极和发射极之间；第一 MOSFET管Q4的栅极与第一三极管Q3的集电极连接，源极与第三二极管D7阳极连接。
[0023]负极性输出开关电路3包括:第四稳压管D3和第二 MOSFET管Q1。
[0024]第四稳压管D3的阴极和阳极分别连接在第二三极管Q2的集电极和发射极之间；第二 MOSFET管Ql的栅极与第二三极管Q2的集电极连接，源极与第二二极管Dl阳极连接。
[0025]下面说明本实用新型是如何实现对IN端输入电压极性的选择，从而使得IN端无论输入何种极性电压，均能实现避免过电压的效果。
[0026]当IN端输入正极性的电压时，第一二极管D2和第三二极管D7导通，第二二极管Dl和第四二极管D8截止。此时，OUT+端为第一二极管D2的阴极端，电压等于IN端电压；OUT-端为第一 MOSFET管Q4漏极端。在这种情况下:
[0027]1、若IN端输入正极性的电压小于第一稳压管D5的最大稳压值时，由于输入电压未超过第一稳压管D5的最大稳压值，故第一分压电阻R6两端的电压差为零，第一三极管Q3不导通，第三稳压管D6两端电压为其稳压值，则导通，此时OUT-端电位等于GND的电位，则OUT+与OUT-两端产生输出，电压等于IN与GND的电压差。
[0028]2、若IN端输入正极性的电压且其值大于第一稳压管D5的最大稳压值时,第一分压电阻R6两端的电压值为U_IN减去U_D5的值，当U_R6大于第一三极管Q3的导通电压时，第一三极管Q3导通，第一三极管Q3集电极与发射极两端的电压差为零，所以第一 MOSFET管Q4不导通，此时OUT-与OUT+之间无输出，处于过压保护状态。
[0029]当IN端输入负极性的电压时，第二二极管Dl和第四二极管D8导通，第一二极管D2和第三二极管D7截止。此时，OUT+端为第二 MOSFET管Ql漏极端；0UT_端为第四二极管D8的阴极端，电压值等于IN端电压值。在这种情况下:
[0030]3、若N端输入负极性的电压小于第二稳压管D4的最大稳压值时，OUT+端电压等于GND端电压，由于输入电压值未超过第二稳压管D4的最大稳压值，故第二分压电阻Rl两端电压差为零，第二三极管Q2不导通，第四稳压管D3两端电压为其稳压值，则第二 MOSFET管Ql导通，则OUT-端电位等于IN端的电位，此时OUT+与OUT-两端产生输出，电压为IN端与接地端GND的电压差。
[0031 ] 4、当IN端输入负极性的电压且其值大于D4的最大稳压值时，第二分压电阻Rl两端的电压值为U_IN减去U_D4的值，当U_R1大于第二三极管Q2的导通电压时，第二三极管Q2导通，第二三极管Q2集电极与发射极两端的电压差为零，第二 MOSFET管Ql不导通，OUT-与OUT+无输出，处于过压保护状态。
【权利要求】
1.一种与输入电压极性无关的过压保护电路，其特征在于，包括: 第一极性选择电路； 第二极性选择电路； 过压保护电路，包括正极性过压保护电路和负极性过压保护电路，所述正极性过压保护电路与所述第一极性选择电路的输出端连接，所述负极性过压保护电路与所述第二极性选择电路的输出端连接；以及 输出开关电路，包括正极性输出开关电路和负极性输出开关电路，所述正极性输出开关电路连接于所述正极性过压保护电路与第二极性选择电路之间，所述负极性输出开关电路连接于负极性过压保护电路与第二极性选择电路之间。
2.根据权利要求1所述与输入电压极性无关的过压保护电路，其特征在于，所述第一极性选择电路包括: 第一二极管，阳极与电压输入端连接，输入电压为正极性时导通；以及 第二二极管，阴极与电压输入端连接，输入电压为负极性时导通。
3.根据权利要求2所述与输入电压极性无关的过压保护电路，其特征在于，所述第二极性选择电路包括: 第三二极管，所述输入电压为正极性时与接地端导通；以及 第四二极管，所述输入电压为负极性时与接地端导通。
4.根据权利要求2所述与输入电压极性无关的过压保护电路，其特征在于:所述正极性过压保护电路包括: 第一稳压管，其阴极与所述第一二极管阴极连接； 第一分压电阻，连接在所述第一稳压管的阳极和所述第三二极管阳极之间；以及第一三极管，其基极与所述第一稳压管的阳极连接，集电极与所述第一二极管阴极连接，发射极与所述第三二极管阳极连接； 所述负极性过压保护电路包括: 第二稳压管，其阴极与所述第四二极管阴极连接； 第二分压电阻，连接在所述第二稳压管的阳极和所述第二二极管阳极之间；以及第二三极管，其基极与所述第二稳压管的阳极连接，集电极与所述第四二极管阴极连接，发射极与所述第二二极管阳极连接。
5.根据权利要求4所述与输入电压极性无关的过压保护电路，其特征在于:所述正极性输出开关电路包括: 第三稳压管，其阴极和阳极分别连接在所述第一三极管的集电极和发射极之间；以及第一 MOSFET管，其栅极与所述第一三极管的集电极连接，源极与所述第三二极管阳极连接； 所述负极性输出开关电路包括: 第四稳压管，其阴极和阳极分别连接在所述第二三极管的集电极和发射极之间；以及第二 MOSFET管，其栅极与所述第二三极管的集电极连接，源极与所述第二二极管阳极连接。
【文档编号】H02H3/20GK203398752SQ201320382359
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】吴昊, 程波, 王骏超, 付永前, 金为武, 王群杰 申请人:武汉海王机电工程技术公司