专利名称：过压保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压装置，特别涉及一种过压保护装置。
技术背景目前的各类数码产品，如手机、MP3和笔记本电脑等，其都会自带电池，相应的用到外 接充电器，如手机的交流转直流的+5V充电器，笔记本电脑的交流转直流的+19V充电器。在使用上述充电器时，常常会因为充电器的不匹配或质量问题导致输出的直流电压过高 或电压反向而损害被充电的电子产品。例如，在拔掉充电器的瞬间，由于电流被突然切断， 其滞留于充电器绕组中的能量必然向绕组的杂散电容充电，转变为电场能量。特别是空载或 电容容量较小时，则相当于一个大的电感，回路电容量较小，因此会产生较高的过电压。另 外，充电电源电路元件的老化以及外界电场或者磁场环境的干扰都会造成过大电压输出的情 况，使电子产品因为输入电压的过高而损坏。发明内容有鉴于此，有必要提供一种过压保护装置。一种过压保护装置包括正输入端、负输入端、正输出端和负输出端。所述正输入端和所 述负输入端用于接收输入电源。所述正输出端和负输出端用于为负载提供电源。所述过压保 护装置进一步包括第一开关单元和第二开关单元。所述第一开关单元连接于所述正输入端和 所述正输出端之间。所述第二开关单元连接于所述正输入端和所述负输入端之间。所述第一 开关单元用于通过自身的导通和截止控制所述正输出端有无电源输出。所述第二开关单元用 于根据所述正输入端和所述负输入端之间的电压控制所述第一开关单元的导通和截止。上述过压保护装置通过所述第二开关根据输入电压的大小控制所述第一开关的导通和截 止，有效的防止了过大电压损坏后极电路的问题。
图l为一较佳实施方式的过压保护装置功能模块图。 图2为一较佳实施方式的过压保护装置具体电路图。 图3为另一较佳实施方式的过压保护装置具体电路图。
具体实施方式
如图1所示，其为一较佳实施方式的过压保护装置10的功能模块图，过压保护装置10包括正输入端20、负输入端22、第一滤波单元24、第一开关单元26、第二开关单元28、分压单 元30、提醒单元32、第二滤波单元34、正输出端36和负输出端38。第一滤波单元24连接于正输入端20和负输入端22之间。第一开关单元26分别与正输入端 20、第二开关单元28和正输出端36相连。第二开关单元28、分压单元30和提醒单元32依次连 接，且第二开关单元28还与正输入端20相连，提醒单元32还与与负输入端22相连。第二滤波 单元34连接于正输出端36和负输出端38之间。负输入端22和负输出端38相连。正输入端20和负输入端22与电源连接，用于电源的输入。正输出端36和负输出端38与负 载相连，用于为负载提供电能。第一滤波单元24用于滤除从正输入端20和负输入端22输入的电压信号中的杂波，以免因 为杂波信号使第二开关单元28非必要导通。第一开关单元26用于通过自身的导通和截止控制正输入端20和负输入端22上输入电压的 通过和阻止。第二开关单元28用于根据正输入端20的输入电压大小控制第一开关单元的导通和截止， 当输入电压小于等于额定电压时，第二开关单元28处于截止状态；当输入电压大于额定电压 时，第二开关单元28处于导通状态。也即第二开关单元28导通时第一开关单元26截止，第二 开关单元28截止时第一开关单元26导通，从而引导或阻止输入电压传送给正输出端36。分压单元30用于在第二开关单元28导通时分压，如分压电阻。提醒单元32用于利用分压单元30提供的过压提醒信号，如灯光，声音或者图像显示信号第二滤波单元34用于滤除第一开关单元26的输出电压中的杂波，因为开关的导通和截止 通常会产生一定杂波信号。请参阅图2，其为基于上述过压保护装置10的模块图之过压保护装置50具体电路图，过 压保护装置50包括正输入端100、负输入端101、第一滤波电容C1、 P沟道场效应管Q1、齐纳 二极管D1、分压电阻R1、发光二极管D2、第二滤波电容C2、正输出端200和负输出端202。本 实施例中的场效应管Q1选用漏极和源极间集成有二极管的P沟道场效应管，如型号为 NTS4101P-D的场效应管。第一滤波电容C1连接于正输入端100和负输入端101之间。第二滤波电容C2连接于正输出 端200和负输出端202之间。场效应管Q1的漏极与正输入端100电连接，场效应管Q1的源极与 正输出端200电连接。齐纳二极管D1的负极与正输入端100电连接，齐纳二极管D1的正极分别 与分压电阻R1的一端和场效应管Q1的栅极电连接。分压电阻R1的另一端与发光二极管D2的正极电连接。发光二极管D2的负极与负输入端101电连接。负输入端101与负输出端202相连。以+5V的USB充电器为例对上述过压保护装置50进行说明。正常情况下，正输入端100和 负输入端101两端的输入电压Vin =+5V。第一滤波电容Cl采用1.0yf的滤波电容以滤除输入 电压中的杂波。齐纳二极管D1采用击穿电压为5.8V的齐纳二极管。因为+5V的输入电压小于 齐纳二极管D1的击穿电压5.8V，故齐纳二极管D1处于完全截止状态，分压电阻R1上的电压为 VR1=OV，也即栅极的电压V^OV。而场效应管Ql内的二极管将输入电压Vin传递到源极，源极 的电压Vs等于Vin减去场效应管Ql的压降，因为场效应管Q1处于截止状态，虽然其漏极和源极 存在较大电压，流过的电流却很小，不能使后级电路工作。但栅极的电压V^OV，场效应管 Ql的栅极和源极之间的控制电压VgfVg-V^-Vif-5V，根据P沟道场效应管Q1的低电压导通特 性，场效应管Q1导通，从正输出端200和负输出端202输出V。，后级电路得电工作。由于场效 应管Q1的导通电阻一般为0.05欧姆，USB充电器电流为500mA，场效应管Q1的压降为O. 025V， 则正输出端200和负输出端202两端的输出电压V。4f Vin-0. 025=4. 975V。此时，分压电阻 R1上的电压为0V，发光二极管D2没得电不发光。第二滤波电容C2选用0. lyf的滤波电容以滤 除输出电压V。中的杂波。当输出电压Vin〉5.8V时，也即过压情况，齐纳二极管D1立即被击穿，分压电阻R1上的电 压为Viu迅速上升(约等于Vin)，即Vg迅速上升为Vin。相应的场效应管Q1的栅极和源极之间 的控制电压Vg^Vg-Vs立即升高至OV，场效应管Q1马上截止，切断后级电路电源。同时，在过 压状态，由于Viu电压较高，发光二极管D2得电发光，指示过压状态。本实施例中的齐纳二 极管D1主要利用其反向击穿并能自动恢复的功能。齐纳二极管D1若要工作在稳压状态需要两 个条件，即流过齐纳二极管Dl的电流在最大稳压电流I皿x和最小稳压电流Lin范围之间且其两 端的反向电压达到击穿电压，而在本实施例中，齐纳二极管D1被击穿后的限流电阻很大，通 过齐纳二极管D1的电流很小，此电流低于Imin，所以此时的齐纳二极管D1不在稳压状态，相当于一个击穿后的二极管，具有较小的压降。另外，因为本实施例中的场效应管Q1选用漏极和源极间集成有二极管的P沟道场效应管 ，所以当输入电压为反向电压时，场效应管Q1始终处于截止状态，而不会在反向电压时形成 回路而对后级电路造成损害。上述过压保护装置50，通过齐纳二极管D1作为过压检测元件，即时的控制场效应管Q1的 导通和截止，有效的防止了过大电压损害后极电路问题的出现。利用场效应管Q1导通时的低 阻抗特性，使其对输出电压的压降很小，保障了正常的输出电压。同时，在过压状态下，通 过发光二极管D2的发光来指示过压状态，使使用者即时的发现问题。过压保护装置50整体仅包括少量的基本元件，使其制造简单且成本低廉。上述过压保护装置50中的发光二极管D2—旦故障，齐纳二极管D1便起不到反向击穿的作 用。请参阅图3，考虑导发光二极管D2容易损害的问题，图中所示的过压保护装置60在过压 保护装置50的基础上进一步在齐纳二极管D1的负极和负输入端101之间连接限流电阻R2 。上述过压保护装置60可以防止过大电压流向后极电路的问题。同时，在发光二极管D2损 坏的情况下仍能进行过压保护。本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用 作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。
权利要求
1. 一种过压保护装置，其包括正输入端、负输入端、正输出端和负输出端，所述正输入端和所述负输入端用于接收输入电源，所述正输出端和负输出端用于为负载提供电源，其特征在于所述过压保护装置进一步包括第一开关单元和第二开关单元，所述第一开关单元连接于所述正输入端和所述正输出端之间，所述第二开关单元连接于所述正输入端和所述负输入端之间，所述第一开关单元用于通过自身的导通和截止控制所述正输出端有无电源输出，所述第二开关单元用于根据所述正输入端和所述负输入端之间的电压控制所述第一开关单元的导通和截止。
2.如权利要求l所述的过压保护装置，其特征在于所述第一开关单 元为场效应管，其漏极与所述正输入端相连，栅极与所述第二开关单元相连，源极与所述正 输出端相连。
3.如权利要求2所述的过压保护装置，其特征在于所述场效应管为 P沟道场效应管。
4.如权利要求3所述的过压保护装置，其特征在于所述P沟道场效 应管的漏极和源极间集成连接有导通二极管，防止电压反向导通。
5.如权利要求l所述的过压保护装置，其特征在于所述过压保护装 置进一步包括分压单元，所述分压单元相连于所述第二开关单元与所述负输入端之间，用于 分压以控制所述第一开关的导通和截止。
6.如权利要求5所述的过压保护装置，其特征在于所述分压单元为分压电阻。
7.如权利要求5所述的过压保护装置，其特征在于所述第二开关单 元为齐纳二极管，其正极与所述正输入端相连，负极分别与所述第一开关单元和所述分压单 元相连，用于在所述正输入端和所述负输入端之间的电压过高时反向击穿而导通。
8.如权利要求l所述的过压保护装置，其特征在于所述过压保护装 置进一步包括提醒单元，所述提醒单元相连于所述第二开关单元与所述负输入端之间，用于利用所述第一开关单元导通时提供的电源发出提醒信号。
9.如权利要求8所述的过压保护装置，其特征在于所述提醒单元为发光二极管，其正极与所述第二开关单元相连，负极与所述负输入端相连。
10.如权利要求8所述的过压保护装置，其特征在于所述过压保护 装置进一步包括分流电阻，所述分流电阻相连于所述第二开关单元与所述负输入端之间。
全文摘要
一种过压保护装置包括正输入端、负输入端、正输出端和负输出端。正输入端和负输入端用于接收输入电源。正输出端和负输出端用于为负载提供电源。过压保护装置进一步包括第一开关单元和第二开关单元。第一开关单元连接于正输入端和正输出端之间。第二开关单元连接于正输入端和负输入端之间。第一开关单元用于通过自身的导通和截止控制正输出端有无电源输出。第二开关单元用于根据正输入端和负输入端之间的电压控制第一开关单元的导通和截止。上述过压保护装置通过第二开关根据输入电压的大小控制第一开关的导通和截止，有效的防止了过大电压损坏后极电路的问题。
文档编号H02H3/04GK101242090SQ20071020017
公开日2008年8月13日 申请日期2007年2月8日 优先权日2007年2月8日
发明者丁林坤, 周享平, 翁世芳 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司