一种欠压及过压保护电路的制作方法

1.本实用新型属于电子器件保护技术领域，具体是涉及到一种欠压及过压保护电路。


背景技术：

2.欠压过压保护电路是对电路中核心电路部分或核心器件(例如cpu、gpu、fpga等)的保护。随着科技的不断发展，国内电子行业的突飞猛进，越来越多的电子产品对电源信号的要求越来越高，对电子产品的保护功能要求也越来越强烈，众所周知电子产品工作时都离不开电源信号，一旦输入的电源信号过高或者过低，会直接导致电子产品暂时的不工作，严重时会导致这个电子产品永久性的不工作，因此一个合适的电源信号输入显得至关重要。为了解决上述问题人们设计了相应的保护电路，但大多数基于专用芯片来设计，专用芯片保护电路成本高，电路复杂，带负载能力弱。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种欠压及过压保护电路，以解决专用芯片保护电路成本高，电路复杂，带负载能力弱问题。
4.基于上述目的，本实用新型提供了一种欠压及过压保护电路，所述欠压及过压保护电路包括欠压开关控制单元、过压开关控制单元、欠压开关单元、过压开关单元；
5.所述欠压开关控制单元由第一电阻和第一稳压管组成；所述第一电阻的第一端与直流电源单元的信号输入端连接，第二端与所述第一稳压管的阴极连接；所述第一稳压管的阳极接地；
6.所述过压开关控制单元由第二电阻、第四电阻、第二稳压管和第三开关管组成；所述第二电阻的第一端与所述欠压开关单元的输出端连接，第二端与所述第二稳压管的阴极连接；所述第二稳压管的阳极接地；所述第三开关管的第一端连接至所述第二电阻和所述第二稳压管之间，第二端与所述欠压开关单元的输出端连接，第三端通过第四电阻接地；
7.所述欠压开关单元由第一开关管组成；所述第一开关管的第一端连接至所述第一电阻和所述第一稳压管之间，第二端与直流电源单元的信号输入端连接，第三端为所述欠压开关单元的输出端；
8.所述过压开关单元由第三电阻和第二开关管组成；所述第二开关管的第一端通过第三电阻与所述第三开关管的第三端连接，第二端与所述欠压开关单元的输出端连接，第三端与负载单元的信号输出端连接。
9.优选地，所述第一开关管为pmos管，第一开关管的第一端、第二端和第三端分别为pmos管的栅极、源极和漏极。
10.优选地，所述第二开关管为pmos管，第二开关管的第一端、第二端和第三端分别为pmos管的栅极、源极和漏极。
11.优选地，所述第三开关管为pmos管，第三开关管的第一端、第二端和第三端分别为
pmos管的栅极、源极和漏极。
12.优选地，所述第二稳压管的稳定电压大于所述第一稳压管的稳定电压。
13.本实用新型提供的一种欠压及过压保护电路，通过将欠压开关单元和过压开关单元依次串联在直流电源单元和负载单元之间，当检测到直流电源单元的工作电压过低或过高时，通过欠压开关控制单元关断欠压开关单元的第一开关管或通过过压开关控制单元关断过压开关单元的第二开关管，从而断开直流电源单元和负载单元的连接，并在直流电恢复后，直流电源单元自动恢复对负载单元的供电，从而很好的保护了负载单元的安全。相较于专用芯片保护电路，本实施例提供的欠压及过压保护电路，具有电路结构简单、成本低廉、易于实现、稳定性高、可靠性好的特点。
附图说明
14.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
15.图1为本实用新型一实施例提供的一种欠压及过压保护电路的结构框图；
16.图2为本实用新型一实施例提供的一种欠压及过压保护电路的电路原理图。
17.图中：10
‑
欠压开关控制单元；20
‑
过压开关控制单元；30
‑
欠压开关单元；40
‑
过压开关单元；50
‑
直流电源单元；60
‑
负载单元。
具体实施方式
18.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
19.如图1及图2所示，本实用新型实施例提供了一种欠压及过压保护电路，包括欠压开关控制单元10、过压开关控制单元20、欠压开关单元30、过压开关单元40。其中，由欠压开关控制单元10控制的欠压开关单元30和由过压开关单元40控制的过压开关单元40依次串联连接在直流电源单元50和负载单元60之间。
20.欠压开关控制单元10由第一电阻r1和第一稳压管d1组成；第一电阻r1的第一端与直流电源单元50的信号输入端vin+连接，第二端与第一稳压管d1的阴极连接；第一稳压管d1的阳极接地。其中，欠压开关控制单元10用于检测、采样直流电源单元50输入的电压信号，并将电压信号送至欠压开关控制单元10的使能端，该使能端位于欠压开关控制单元10与欠压开关单元30的连接处。
21.可选的，欠压开关控制单元10中的第一电阻r1为分压电阻，用于获取直流电源单元50输入的电压信号。第一稳压管d1，用于与欠压保护电路30中的第一开关管q1共同控制欠压阈值v
l
，该欠压阈值v
l
可以设置为第一稳压管d1正常工作的稳定电压v
z1
与第一开关管q1的开启电压v
gsth1
之和，也即v
l
＝v
z1
+v
gsth1
。
22.过压开关控制单元20由第二电阻r2、第四电阻r4、第二稳压管d2和第三开关管q3组成；第二电阻r2的第一端与欠压开关单元30的输出端连接，第二端与第二稳压管d2的阴极连接；第二稳压管d2的阳极接地；第三开关管q3的第一端连接至第二电阻r2与第二稳压管d2之间，第二端与欠压开关单元30的输出端连接，第三端通过第四电阻r4接地。其中，过压开关控制单元20用于检测、采样欠压开关控制单元10输出的电压信号，并将电压信号送至过压开关控制单元20的使能端，该使能端位于过压开关控制单元20与过压开关单元40的
连接处。
23.可选的，过压开关控制单元20中的第二电阻r2为分压电阻，用于获取欠压开关控制单元10输出的电压信号。第四电阻r4为下拉电阻，用于避免过压开关控制单元20输出的信号受到其他噪声信号，导致过压开关控制单元20的第二开关管q2误导通。第二稳压管d2的稳定电压v
z2
大于第一稳压管d1的稳定电压v
z1
，且第二稳压管d2用于与第三开关管q3共同控制过压阈值v
h
，该过压阈值v
h
可以设置为第二稳压管d2正常工作的稳定电压v
z2
和第三开关管q3的开启电压v
gsth3
之和，也即v
h
＝v
z2
+v
gsth3
。且可选的，第三开关管q3为pmos管，相应的第三开关管q3的第一端、第二端和第三端分别为pmos管的栅极、源极和漏极。
24.欠压开关单元30由第一开关管q1组成；第一开关管q1的第一端连接至第一电阻r1和第一稳压管d1之间，第二端与直流电源单元50的信号输入端vin+连接，第三端为欠压开关单元30的输出端。其中，欠压开关单元30用于通过第一开关管q1的关断或导通，对过压开关单元40供电或不供电。
25.可选的，欠压开关单元30中的第一开关管q1为pmos管，相应的第一开关管q1的第一端、第二端和第三端分别为pmos管的栅极、源极和漏极。
26.过压开关单元40由第三电阻r3和第二开关管q2组成，第二开关管q2的第一端通过第三电阻r3与第三开关管q3的第三端连接，第二端与欠压开关单元20的输出端连接，第三端与负载单元60的信号输出端vout+连接。其中，过压开关单元40用于通过第二开关管q2的导通或关断，对负载单元60供电或不供电。
27.可选的，过压开关单元40中的第三电阻r3为限流电阻，用于限制流过第二开关管q2第一端的电流。第二开关管q2为pmos管，相应的第二开关管q2的第一端、第二端和第三端分别为pmos管的栅极、源极和漏极。
28.具体的，本实施例提供的欠压及过压保护电路的工作原理如下：
29.a、欠压检测过程：通过欠压开关控制单元10获取直流电源单元50供电时的工作电压v
in
，并检测工作电压v
in
是否小于欠压阈值v
l
，若工作电压v
in
小于欠压阈值v
l
，也即v
in
＜v
z1
+v
gsth1
，则欠压开关单元30中的第一开关管q1关断，以对过压开关单元40不供电，此时无需进入过压检测过程；而若工作电压v
in
大于或等于欠压阈值v
l
，也即v
in
≥v
z1
+v
gsth1
，则欠压开关单元30中的第一开关管q1导通，以对过压开关单元40供电，此时需要进入过压检测过程。
30.b、过压检测过程：通过过压开关控制单元20获取欠压开关控制单元10输出的工作电压v
in
，并检测工作电压v
in
是否小于过压阈值v
h
，若工作电压v
in
小于过压阈值v
h
，也即v
in
＜v
z2
+v
gsth3
，则过压开关控制单元20中的第三开关管q3关断使得过压开关单元40中的第二开关管q2导通，以对负载单元60供电；而若工作电压v
in
大于或等于过压阈值v
h
，也即v
in
≥v
z2
+v
gsth3
，则过压开关控制单元20中的第三开关管q3导通使得过压开关单元40中的第二开关管q2关断，以对负载单元60不供电。
31.c、负载供电：在直流电源单元50供电时的工作电压v
in
满足v
z1
+v
gsth1
＜v
in
＜v
z2
+v
gsth3
时，直流电源单元50对负载单元60进行供电。
32.综上所述，本实施例提供的一种欠压及过压保护电路，通过将欠压开关单元30和过压开关单元40依次串联在直流电源单元50和负载单元60之间，当检测到直流电源单元50的工作电压过低或过高时，通过欠压开关控制单元10关断欠压开关单元30的第一开关管q1
或通过过压开关控制单元20关断过压开关单元40的第二开关管q2，从而断开直流电源单元50和负载单元60的连接，并在直流电恢复后，直流电源单元50自动恢复对负载单元60的供电，从而很好的保护了负载单元60的安全。相较于专用芯片保护电路，本实施例提供的欠压及过压保护电路，具有电路结构简单、成本低廉、易于实现、稳定性高、可靠性好的特点，还可以根据输入电源的要求设计专用的欠压及过压保护电路，能够适用于消费电子产品、工业电子产品领域。
33.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。