電壓保護電路的製作方法
2023-09-12 19:01:50 1
電壓保護電路的製作方法
【專利摘要】一種電壓保護電路，包括一穩壓電路、一比較器、一第一電子開關及一二極體。所述穩壓電路用於輸出一穩定電壓，所述比較器用於比較穩定電壓與參考電壓的大小，並在穩定電壓大於參考電壓時輸出一高電平信號至第一電子開關的控制端，以使得第一電子開關的第一端與第二端連通，進而所述二極體導通，所述穩壓電路的控制端接收到低電平信號以停止輸出所述穩定電壓，以保護電子元件。
【專利說明】電壓保護電路
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電壓保護電路。
【背景技術】
[0002] 電腦主板上各電子元件均有其穩定工作的電壓範圍，若超出此電壓範圍就會出現 工作異常，甚至損壞電子元件。
【發明內容】
[0003] 鑑於以上內容，有必要提供一種電壓保護電路，當電壓超過預設值時即自動停止 供電，以防止電子元件受到損壞。
[0004] -種電壓保護電路，包括一穩壓電路、一比較器、一第一電子開關及一二極體，所 述穩壓電路的輸出端與比較器的同相輸入端相連，所述比較器的反相輸入端與一參考電壓 相連，所述比較器的輸出端與所述第一電子開關的控制端相連，所述第一電子開關的第一 端與第一電源相連，所述第一電子開關的第一端還與所述二極體的陰極相連，所述二極體 的陽極與所述穩壓電路的控制端相連；所述穩壓電路用於輸出一穩定電壓，所述比較器用 於比較穩定電壓與參考電壓的大小，並在穩定電壓大於參考電壓時輸出一高電平信號至第 一電子開關的控制端，以使得第一電子開關的第一端與第二端連通，所述二極體導通，所述 穩壓電路的控制端接收到低電平信號以停止輸出所述穩定電壓；當穩定電壓小於參考電壓 時，所述比較器輸出一低電平信號至第一電子開關的控制端，以使得第一電子開關的第一 端與第二端斷開，所述二極體斷開，所述穩壓電路的控制端接收來自自身的高電平信號以 繼續輸出所述穩定電壓。
[0005] 上述電壓保護電路通過比較器比較穩壓電路輸出的電壓值與參考電壓的大小，並 在穩壓電路輸出的電壓值大於參考電壓時導通第一電子開關，進而使得穩壓電路的控制端 接收到低電平信號，所述穩壓電路則停止繼續輸出電壓。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006] 圖1是本發明電壓保護電路的較佳實施方式的電路圖。
[0007] 主要元件符號說明
[--壓電路 -[?ο ~1 |1Ers fu2 二極體__D2_ 1參考電壓電路 ￠0 控制晶片__U1_ I場效應管 Q1-Q3
[^阻 ~| R1-R16 ~~| 同容 ~| C1-C7 1 電感 LI、L2 |肖特基二極體 | EM 1-- 二極體 [?>3 如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0008] 下面結合附圖及較佳實施方式對本發明作進一步詳細描述： 請參考圖1，本發明電壓保護電路的較佳實施方式包括一穩壓電路10、一比較器U2、一 場效應管Q3、一參考電壓電路60及一二極體D2。本實施方式中，所述場效應管Q3為一 Ν 溝道場效應管。
[0009] 所述穩壓電路10用於產生一穩定的電壓Vout並將該電壓Vout分壓後在穩壓電 路10的輸出端A輸出，所述穩壓電路10的輸出端A與比較器U2的正相輸入端相連，所述 比較器U2的反相輸入端與所述參考電壓電路60相連，輸出端與場效應管Q3的柵極相連。 所述場效應管Q3的源極接地，漏極通過電阻R16與電源P5V_DUAL相連，所述場效應管Q3 的漏極還與二極體D2的陰極相連，所述二極體D2的陽極與穩壓電路10相連。其中，所述 參考電壓電路60用於為所述比較器U2的反相輸入端提供一參考電壓。
[0010] 當穩壓電路1〇的輸出端A輸出的電壓大於所述參考電壓時，所述比較器U2輸出 高電平信號至場效應管Q3的柵極，以使得場效應管Q3的漏極與源極連通，所述二極體D2 導通。由於二極體D2的壓降很低，所述穩壓電路10的控制端將通過所述場效應管Q3及所 述二極體D2接收到低電平信號，所述穩壓電路10停止繼續輸出所述穩定電壓Vout。當穩 壓電路10的輸出端A輸出的電壓小於所述參考電壓時，所述比較器U2輸出低電平信號至 場效應管Q3的柵極，以使得場效應管Q3的源極與漏極斷開，所述二極體D2截止，所述穩壓 電路10的控制端將接收來自自身的高電平信號以繼續輸出所述穩定電壓Vout。
[0011] 所述穩壓電路10包括一控制晶片U1及場效應管Ql、Q2。本實施方式中，所述場效 應管Q1及Q2均為N型場效應管。所述控制晶片U1的電壓引腳1通過電容C1接地，還通 過電阻R1與電源P5V_DUAL相連。所述電源P5V_DUAL還與肖特基二極體D1的陽極相連， 所述肖特基二極體D1的陰極與控制晶片U1的啟動引腳2相連。所述控制晶片U1的啟動 引腳2還依次通過電阻R2及電容C2與控制晶片U1的相位引腳3相連。所述控制晶片U1 的第一門引腳4通過電阻R3與場效應管Q1的柵極相連，所述場效應管Q1的漏極通過電感 L1與電源P5V_DUAL相連，還通過電容C3接地，所述電容C4與電容C3並聯。所述場效應 管Q1的柵極還通過電阻R4與所述場效應管Q1的源極相連，所述場效應管Q1的源極還直 接與所述控制晶片U1的相位引腳3相連。
[0012] 所述場效應管Q1的源極還直接與場效應管的Q2的漏極相連。所述場效應管Q2 的柵極與控制晶片U1的第二門引腳5相連，還通過電阻R5與控制晶片U1的接地引腳6相 連，所述控制晶片U1的接地引腳6接地。所述場效應管Q2的源極接地，還依次通過電容C5 及電阻 R6與場效應管Q2的漏極相連，所述場效應管Q2的漏極還依次通過電感L2及電容 C6接地。所述電感L2與電容C6之間的節點還依次通過電阻R9與R10接地，所述電感L2 與電容C6之間的節點用於輸出所述穩定電壓Vout，還通過電阻R7與控制晶片U1的反饋引 腳7相連。所述電阻R8及電容C7串聯後與電阻R7並聯。
[0013] 所述控制晶片U1的反饋引腳7通過電阻R11接地。所述控制晶片U1的控制引腳 8通過電阻R12與所述控制晶片U1的相位引腳3相連，所述控制晶片U1的控制引腳8還連 接所述二極體D2的陽極。
[0014] 所述參考電壓電路60包括一穩壓二極體D3。所述穩壓二極體D3的陰極通過電 阻R13電源P5V_DUAL相連，所述穩壓二極體D3的陽極接地，所述穩壓二極體D3的陰極還 通過電阻R14及電阻R15接地，所述電阻R14與電阻R15之間的節點與所述比較器U2的反 相輸入端相連。
[0015] 所述比較器U2的正相輸入端與電阻R9及R10之間的節點A相連。所述比較器U2 的電源端VCC與電源P5V_DUAL相連，所述比較器U2的接地端GND接地。
[0016] 下面將對上述電壓保護電路的工作原理進行說明： 所述控制晶片U1的啟動引腳2用於為場效應管Q1提供偏置電壓。所述相位引腳3既 與場效應管Q1的源極相連，又與場效應管Q2的漏極相連，用於偵測場效應管Q2的電壓降 落狀態，並將其通過電阻R12輸出至所述控制晶片U1的控制引腳8,起到過流保護作用。所 述第一門引腳4用於提供脈寬調製信號，以驅動場效應管Q1。所述第二門引腳5用於提供 脈寬調製信號，以驅動場效應管Q2。所述肖特基二極體D1、電阻R2和電容C2組成自舉電 路，用於放大來自電源P5V_DUAL的電壓。
[0017] 當上電正常後，控制晶片U1開始工作，此時，所述控制晶片U1的第一門引腳4及 第二門引腳5交替輸出高電平脈衝信號，以使得場效應管Q1及Q2依次輪流導通。當第一 門引腳4輸出高電平信號，第二門引腳5輸出低電平信號時，場效應管Q1導通，場效應管 Q2截止，電源P5V_DUAL經過電感L1、電容C3及C4濾波之後再通過場效應管Q1為電感L2 及電容C6充電。之後，第一門引腳引腳4輸出低電平信號，第二門引腳5輸出高電平信號， 此時場效應管Q1截止，場效應管Q2導通，電感L2及電容C6即通過場效應管Q2開始放電。 如此周而復始，即可在電感L2與電容C6的節點處得到穩定的電壓Vout。該電壓Vout經電 阻R7及R11分壓後輸入控制晶片U1的反饋引腳7。本實施方式中，所述控制晶片U1的型 號為ISL6341，根據其規範可知，其反饋引腳7與內部的比較器相連，該反饋引腳7的電壓 為一固定值，因此可知電壓Vout的值等於反饋引腳7的電壓值乘以（1+R7/R11)，其中R7與 R11分別為電阻R7及R11的電阻值。如此，通過調節電阻R7與R11的電阻值即可調節電壓 Vout的值。該電壓Vout經電阻R9及R10分壓後即被輸出至比較器U2的正相輸入端。
[0018] 當電壓Vout的電壓經過電阻R9及R10分壓後的電壓超過比較器U2的反相輸入 端所接收的來自所述參考電壓電路60的電壓時，所述比較器U2輸出高電平信號，使得場效 應管Q3導通。所述二極體D2的陰極將接收低電平信號，所述二極體D2導通，由於二極體 D2的壓降很小，此時，所述控制晶片U1的控制引腳8將接收到低電平信號，所述控制晶片 U1將停止工作，即不再輸出電壓Vout。
[0019] 當電壓Vout的電壓經過電阻R9及R10分壓後的電壓不超過比較器U2的反相輸 入端所接收的來自所述參考電壓電路60的電壓時，所述比較器U2輸出低電平信號，使得場 效應管Q3不導通。所述二極體D2的陰極將接收高電平信號，所述二極體D2截止，此時，所 述控制晶片U1的控制引腳8將接收來自相位引腳3輸出的經電阻R12的高電平信號，所述 控制晶片U1繼續工作，即繼續輸出電壓Vout。
[0020] 此時，當所述控制晶片U1的相位引腳3的電流過大時，所述電阻R12會產生很大 的壓降，所述控制晶片U1的控制引腳8將會接收低電平信號，所述控制晶片U1將停止工 作，即不再輸出電壓Vout。
[0021] 所述二極體D2用於隔離電壓信號，避免影響過流保護。即，當電壓Vout過高時電 壓保護電路實現其過壓保護的功能，當電壓Vout在正常範圍內，但其電流過高時，所述二 極管D2隔離來自效應管Q3的高電平信號，實現穩壓電路10的過流保護功能。
[0022] 從上述描述可以看出，所述穩壓二極體D3起到穩壓作用，其他實施方式中，所述 穩壓二極體D3可用其他穩壓元件來代替，比如型號為TL431的線性晶片。同樣可以看出， 所述場效應管Q1-Q3均起到電子開關的作用，其他實施方式中，所述場效應管Q1-Q3可用其 他電子開關替代，比如三極體。
【權利要求】
1. 一種電壓保護電路，包括一穩壓電路、一比較器、一第一電子開關及一二極體，所述 穩壓電路的輸出端與比較器的同相輸入端相連，所述比較器的反相輸入端與一參考電壓相 連，所述比較器的輸出端與所述第一電子開關的控制端相連，所述第一電子開關的第一端 與第一電源相連，所述第一電子開關的第一端還與所述二極體的陰極相連，所述二極體的 陽極與所述穩壓電路的控制端相連；所述穩壓電路用於輸出一穩定電壓，所述比較器用於 比較穩定電壓與參考電壓的大小，並在穩定電壓大於參考電壓時輸出一高電平信號至第一 電子開關的控制端，以使得第一電子開關的第一端與第二端連通，所述二極體導通，所述穩 壓電路的控制端接收到低電平信號以停止輸出所述穩定電壓；當穩定電壓小於參考電壓 時，所述比較器輸出一低電平信號至第一電子開關的控制端，以使得第一電子開關的第一 端與第二端斷開，所述二極體斷開，所述穩壓電路的控制端接收來自自身的高電平信號以 繼續輸出所述穩定電壓。
2. 如權利要求1所述的電壓保護電路，其特徵在於：所述第一電子開關的第一端與第 一電源之間還連接有一第一電阻。
3. 如權利要求2所述的電壓保護電路，其特徵在於：所述參考電壓為一穩壓二極體以 及第二至第四電阻提供，所述穩壓二極體的陰極通過所述第二電阻與第一電源相連，所述 穩壓二極體的陽極接地，所述穩壓二極體的陰極還依次通過第三電阻及第四電阻接地，所 述第三電阻及第四電阻之間的節點用於輸出所述參考電壓。
4. 如權利要求3所述的電壓保護電路，其特徵在於：所述穩壓電路包括第二至第三電 子開關及一型號為ISL6341的控制晶片，所述控制晶片的電壓引腳與所述第一電源相連， 所述第一電源與肖特基二極體的陽極相連，所述肖特基二極體的陰極與控制晶片的啟動引 腳相連，所述控制晶片的啟動引腳還通過一第五電阻及一第一電容與控制晶片的相位引腳 相連，所述控制晶片的第一門引腳與第二電子開關的控制端相連，所述第二電子開關的的 第一端與第一電源相連，所述第二電子開關的控制端與所述第二電子開關的第二端相連， 所述第二電子開關的第二端與所述控制晶片的相位引腳相連，所述第二電子開關的第二端 與所述第三電子開關的第一端相連，所述第三電子開關的控制端與控制晶片的第二門引腳 相連，所述第三電子開關的控制端還通過一第六電阻與控制晶片的接地引腳相連，所述控 制晶片的接地引腳接地，所述第三電子開關的第二端接地，所述第二電子開關的第一端還 依次通過第一電感及第二電容接地，所述第一電感與第二電容之間的節點還依次通過第七 電阻及第八電阻接地，所述第七電阻及第八電阻之間的節點與控制晶片的反饋引腳相連， 所述控制晶片的控制引腳通過第九電阻與所述控制晶片的相位引腳相連。
5. 如權利要求4所述的電壓保護電路，其特徵在於：所述穩壓電路還包括第三電容及 第十電阻，所述控制晶片的電壓引腳通過第三電容接地，所述控制晶片的電壓引腳還直接 通過第十電阻與所述第一電源相連。
6. 如權利要求5所述的電壓保護電路，其特徵在於：所述穩壓電路還包括第二電感、第 四及第五電容，所述第二電子開關的第一端通過第二電感與第一電源相連，還通過第四電 容接地，所述第五電容與第四電容並聯。
7. 如權利要求6所述的電壓保護電路，其特徵在於：所述穩壓電路還包括第十一電阻 及第六電容，所述第三電子開關的第一端依次通過第十一電阻及第六電容接地。
8. 如權利要求7所述的電壓保護電路，其特徵在於：所述穩壓電路還包括第十二電阻 及第七電容，所述第十二電阻與第七電容串聯連接後與第七電阻並聯。
9. 如權利要求8所述的電壓保護電路，其特徵在於：所述穩壓電路還包括第十三電阻 及第十四電阻，所述控制晶片的第一門引腳通過所述第十三電阻與所述第二電子開關的控 制端相連，所述第二電子開關的控制端與所述相位引腳之間還連接有一第十四電阻。
10. 如權利要求1所述的電壓保護電路，其特徵在於：所述第一及電子開關為一場效應 管或一三極體，所述第一電子開關的控制端為場效應管的柵極或三極體的基極，所述第一 電子開關的第一端為場效應管的漏極或三極體的集電極，所述第一電子開關的第一端為場 效應管的源極或三極體的發射極，所述第二及第三電子開關為場效應管或三極體，所述第 二及第三電子開關的控制端為場效應管的柵極或三極體的基極，所述第二及第三電子開關 的第一端為場效應管的漏極或三極體的集電極，所述第二及第三電子開關的第一端為場效 應管的源極或三極體的發射極。
【文檔編號】G06F1/26GK104111713SQ201310137167
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月19日 優先權日:2013年4月19日
【發明者】周海清, 塗一新 申請人:鴻富錦精密電子(天津)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司