过压保护电路的制作方法

本实用新型涉及过压保护技术领域，特别是涉及一种过压保护电路。

背景技术：

直流供电的电路中，电源输入电压经常会有短时过高电压出现，如不加以限制，则过高的输出电压进入到内部电路，会造成电容、半导体等器件过压损坏。

传统的过压保护电路，先采用压敏电阻对输入电压进行初步限压，然后利用一个瞬态抑制二极管将输出电压限制在较低水平。这种过压保护电路只适用于对一般小于1毫秒的瞬时过压进行限制，以对电路过压保护，对于数百个毫秒以上的短时过压，过压保护器件以及电源内部电路就会频繁开关，容易损坏。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种过压保护电路。

一种过压保护电路，包括电子开关、储能电容、比较器以及驱动电路；

所述电子开关用于接入输入电压；

所述储能电容与所述电子开关连接，用于在所述电子开关导通时储存电能，并在所述电子开关断电时放电；

所述比较器分别与所述储能电容、驱动电路连接，所述驱动电路与所述电子开关连接，所述比较器用于接入基准电压以及所述储能电容的放电电压，并将所述放电电压与所述基准电压进行比较，在所述放电电压大于基准电压时，触发所述驱动电路维持所述电子开关的关断状态；所述比较器还用于在所述放电电压降低至小于所述基准电压时，触发所述驱动电路导通所述电子开关。

上述过压保护电路，电子开关的输入电压过压时，可以关断电子开关，储能电容因为储存了电能，可以放电，储能电容放电的过程起码能维持其放电电压在一段时间内高于输入电压，这样也就能使电子开关的关断状态持续一段时间，这样即便电子开关的输入电压在当前时刻过压、在下一时刻又没有过压，电子开关也不会马上从关断状态切换为导通状态，而是会等到储能电容的放电电压不过压时才导通，如此避免短时过压时电子开关突然关断又马上导通时的瞬时冲击对电子开关的危害，过压保护不受过压时间限制，尤其对于突然出现成百上千个短时过压的情况，优势更为明显。而且，利用储能电容的放电电压控制电子开关开关，电子开关的输出电压不会因输入电压过压而增大，可以比较精准的限制电子开关的输出电压。

在其中一个实施例中，所述电子开关为PMOS管Q1，所述驱动电路包括PMOS 管Q2、电容C1以及NMOS管Q3；

所述PMOS管Q1的源极接入所述输入电压，所述PMOS管Q1的源极还与所述PMOS管Q2的源极连接，所述PMOS管Q1的源极还与所述PMOS管Q2的栅极连接，所述PMOS管Q1的源极还通过所述电容C1与所述NMOS管Q3的栅极连接；

所述PMOS管Q1的漏极与所述储能电容连接；

所述PMOS管Q1的栅极与所述PMOS管Q2的漏极连接，所述PMOS管Q1的栅极还与所述NMOS管Q3的漏极连接；

所述比较器的输出端分别与所述电容C1、所述NMOS管Q3的栅极连接。

在其中一个实施例中，所述驱动电路还包括电阻R1以及电阻R2；

所述PMOS管Q1的源极是通过所述电阻R1与所述PMOS管Q2的栅极连接，所述PMOS管Q1的源极是依次通过所述电阻R1、电容C1与所述NMOS管Q3的栅极连接，所述PMOS管Q1的栅极是通过所述电阻R2与所述NMOS管Q3的漏极连接。

在其中一个实施例中，所述过压保护电路还包括基准电压提供电路；所述基准电压提供电路与所述比较器连接；

所述基准电压提供电路用于接入所述输入电压，并为所述比较器提供所述基准电压。

在其中一个实施例中，所述基准电压提供电路包括三端稳压管和电阻R3；

所述三端稳压管的阴极通过所述电阻R3接入所述输入电压，所述三端稳压管的阳极接地，所述三端稳压管的参考极与所述比较器的输入端连接。

在其中一个实施例中，所述比较器为运算放大器；

所述三端稳压管的参考极是与所述运算放大器的同相输入端连接，所述运算放大器的反相输入端与所述储能电容连接。

在其中一个实施例中，所述过压保护电路还包括电感，所述电子开关是通过所述电感与所述储能电容连接。

在其中一个实施例中，所述电子开关为NMOS管或IGBT管。

在其中一个实施例中，所述过压保护电路还包括取样电路；所述比较器通过所述取样电路与所述储能电容连接；

所述比较器是通过所述取样电路取样所述储能电容的放电电压。

在其中一个实施例中，所述取样电路包括电阻R5和电阻R6，所述电阻R5 和电阻R6串联，所述电阻R5与所述储能电容连接，所述电阻R6接地，所述电阻R5和电阻R6的公共节点所述比较器连接，所述比较器是从所述公共节点得到所述放电电压。

附图说明

图1为一个实施例中的过压保护电路的结构示意图；

图2为另一个实施例中的过压保护电路的结构示意图；

图3为一个具体实施例中的过压保护电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为一个实施例中过压保护电路的结构示意图。

如图1所示，过压保护电路包括电子开关10、储能电容20、比较器40以及驱动电路50；电子开关10用于接入输入电压；储能电容20与电子开关10连接，比较器40分别与储能电容20、驱动电路50连接，驱动电路50与电子开关 10连接，形成一个反馈回路；储能电容20用于在电子开关10导通时储存电能，并在电子开关10断电时放电；比较器40用于接入基准电压以及储能电容20的放电电压，并将放电电压与基准电压进行比较，放电电压大于基准电压，触发驱动电路50维持电子开关10的关断状态；比较器40还用于在放电电压降低至小于基准电压时，触发驱动电路50导通电子开关10。图1的过压保护电路还包括取样电路30，比较器40通过取样电路30与储能电容20连接，比较器40通过取样电路30取样储能电容20的放电电压。

具体地，基准电压可由基准电压提供电路60提供。如图2所示，基准电压提供电路60与比较器40一输入端连接，基准电压提供电路60用于接入输入电压，并为比较器40提供该基准电压。

具体地，如图3所示，电子开关10可为一NMOS管、一PMOS管或一IGBT 管。以下以电子开关10为PMOS管Q1为例，描述驱动电路50控制PMOS管Q1 开和关的控制逻辑。其中一个实施例中，电子开关10为PMOS管Q1，驱动电路 50包括PMOS管Q2、电容C1以及NMOS管Q3；PMOS管Q1的源极接入输入电压， PMOS管Q1的源极还与PMOS管Q2的源极连接，PMOS管Q1的源极还与PMOS管 Q2的栅极连接，PMOS管Q1的源极还通过电容C1与NMOS管Q3的栅极连接；PMOS 管Q1的漏极与储能电容20连接；PMOS管Q1的栅极与PMOS管Q2的漏极连接， PMOS管Q1的栅极还与NMOS管Q3的漏极连接；比较器40的输出端分别与电容 C1、NMOS管Q3的栅极连接。如图2所示，电容CE1为该储能电容20。

NMOS管是栅极高电平(栅极电压大于源极电压)导通,低电平断开。PMOS 管是栅极低电平(栅极电压小于源极电压)导通,高电平断开。

如图3所示，放电电压大于基准电压时，比较器40输出低电平，NMOS管Q3的栅极为低电平，比较器40还通过电容C1给PMOS管Q2的栅极低电平，那么NMOS管Q3的栅极与源极未形成电位差，NMOS管Q3断开，PMOS管Q2源极和栅极形成电位差，PMOS管Q2导通，PMOS管Q1断开。

反之，因为储能电容20放电过程放电电压会逐渐降低，当放电电压降低到小于基准电压时，比较器40输出高电平，NMOS管Q3的栅极为高电平，比较器 40还通过电容C1给PMOS管Q2的栅极高电平，那么NMOS管Q3的栅极与源极形成电位差，NMOS管Q3导通，PMOS管Q2源极和栅极未形成电位差，PMOS管Q2 断开，PMOS管Q1导通。

其他实施例中，电子开关10为NMOS管或IGBT管时，可采用本领域惯用的驱动电路50，并配合相应的比较器40、控制电子开关10的开和关。

进一步地，如图3所示，驱动电路50还包括电阻R1以及电阻R2；PMOS管 Q1的源极是通过电阻R1与PMOS管Q2的栅极连接，PMOS管Q1的源极是依次通过电阻R1、电容C1与NMOS管Q3的栅极连接，PMOS管Q1的栅极是通过电阻R2 与NMOS管Q3的漏极连接。

储能电容20可以是电解电容，电子开关10通过储能电容20接地。过压保护电路还包括电感L1，电子开关10是通过电感L1与储能电容20连接。如图3 所示，PMOS管Q1的漏极通过电感L1跟电容CE1连接。电感L1跟电容CE1的公共节点的电压为输出电压。

如图3所示，比较器40可为运算放大器U1。其他实施例中，比较器40也可为迟滞比较器40。比较器40具备两个输入端，一个输入端用于接入基准电压，另一个输入端用于接入放电电压，具体是通过取样电路30接入放电电压。

具体地，如图3所示，基准电压提供电路60包括三端稳压管和电阻R3，三端稳压管的阴极通过电阻R3接入输入电压，三端稳压管的阳极接地，三端稳压管的参考极与比较器40的一输入端连接，为比较器40提供基准电压。

三端稳压管可为TL43系列稳压管，三端稳压管为TL431稳压管或TL432稳压管。其他实施例中，基准电压提供电路60可为本领域惯用的其他稳压器件。

比较器40为运算放大器时，如图3所示，三端稳压管的参考极是与运算放大器的同相输入端连接，运算放大器的反相输入端与取样电路30连接。

具体地，如图3所示，过压保护电路还包括电阻R4，比较器40的输出端通过电阻R4与比较器40的供电端连接。

具体地，如图3所示，取样电路30包括电阻R5和电阻R6，电阻R5和电阻 R6串联，电阻R5与储能电容20连接，电阻R6接地，电阻R5和电阻R6的公共节点与比较器40连接，比较器40是从该公共节点得到取样电压。如图3所示，公共节点与运算放大器U1的反相输入端连接。

上述过压保护电路，电子开关10的输入电压过压时，可以关断电子开关10，储能电容20因为储存了电能，可以放电，储能电容20放电的过程起码能维持其放电电压在一段时间内高于输入电压，这样也就能使电子开关10的关断状态持续一段时间，这样即便电子开关10的输入电压在当前时刻过压、在下一时刻又没有过压，电子开关10也不会马上从关断状态切换为导通状态，而是会等到储能电容20的放电电压不过压时才导通，如此避免短时过压时电子开关10突然关断又马上导通时的瞬时冲击对电子开关10的危害，过压保护不受过压时间限制，尤其对于突然出现成百上千个短时过压的情况，优势更为明显。而且，利用储能电容20的放电电压控制电子开关10开关，可以比较精准的限制电子开关10的输出电压。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。