一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路和方法與流程
2023-09-18 18:22:45 2
本發明涉及一種輸入欠壓或過壓保護電路，尤其涉及一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路和方法。
背景技術：
隨著科學技術的發展，包括計算機、平板電腦、移動終端等在內的電子設備與人們的工作、生活的關係日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源和供電保護電路。在工業領域，嵌入式單板一般使用直流開關電源供電，但是由於開關電源中控制電路比較複雜，電晶體和集成器件耐受電、熱衝擊的能力較差，且存在嚴重的開關幹擾，在使用過程中給用戶帶來很大不便，因此，為了保護開關電源自身和負載的安全，根據開關電源的原理和特點，在嵌入式單板上增加一種保護電路，當開關電源發生欠壓、過電壓、過電流短路時，單板上的保護電路可有效保護單板上的精密的集成電路晶片(IC)、各種對電壓波動較為敏感的元器件。
目前常用的電源過壓保護電路中很多採用電控晶閘管進行過電壓保護，電路中採用晶閘管觸發電路，結合比較器，來達到電路過壓保護的目的。此種方案中，由於晶閘管本身承受過電流和過電壓的能力較差，在運行過程中會造成靜態及動態的過載能力較差的問題，另外晶閘管本身容易受幹擾而誤導通，在實際應用中，有時可能起不到對電路過壓保護的作用。
電源過壓保護電路中的另外一種方式，通過採用小功率或大功率的電晶體組成複合管的串聯電路，結合矽穩壓二極體和比較放大器來達到穩壓電源電路的目的。這種過壓保護電路中，由於電晶體本身開關速度低，且為電流驅動，因此存在所需的驅動電路功率要求較大，驅動電路比較複雜等特點，另外電晶體存在二次擊穿等問題。
由於嵌入式單板電路的工作一般依賴並使用直流開關電源作為供電，從開關電源側無法提供對單板輸入電壓的欠壓或過壓保護，為實現對嵌入式單板上較為精密的IC和有關器件進行保護，因此，需要一種對單板輸入電壓進行欠壓保護和過壓保護的技術方法。
技術實現要素：
本發明實施例旨在提供一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路和方法，克服現有技術採用電控晶閘管進行過電壓保護，由於晶閘管本身承受過電流和過電壓的能力較差，在運行過程中會造成靜態及動態的過載能力較差的問題，以及採用小功率或大功率的電晶體組成複合管的串聯電路，由於電晶體本身開關速度低，且為電流驅動，因此存在所需的驅動電路功率要求較大，驅動電路比較複雜等特點，同時電晶體存在二次擊穿等問題。
為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：
一方面，本發明實施例提供一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路，所述電路包括：一級電路和二級電路，所述一級電路和二級電路串聯連接，所述一級電路包括第一電阻(R1)、第二電阻(R2)和一個P溝道增強型MOS管，所述二級電路包括第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、一個P溝道增強型MOS管和一個反函數型指數電路，所述P溝道增強型MOS管的閾值電壓為VGS(th)，所述一級電路輸入電壓為Vi，Vi滿足所述一級電路輸出電壓為Vo1，所述Vo1為所述二級電路的輸入電壓VS，所述VS滿足K為反函數型指數電路中與對數模擬運算相關模塊內選取的二極體或三極體器件參數相關的常數，所述二級電路輸出電壓為Vo2。
一些實施例中，所述一級電路包括第一電阻(R1)、第二電阻(R2)和第一P溝道增強型MOS管(Q1)，所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的S極連接外部輸入電壓(Vi)，所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的D極為所述一級電路的輸出端，連接所述二級電路的輸入端，所述第一電阻(R1)和第二電阻(R2)串聯形成分壓電路，所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的G極連接到由第一電阻(R1)和第二電阻(R2)組成的分壓電路的輸出端，所述第一電阻(R1)一端與所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的S極連接，所述第二電阻(R2)一端接地。
一些實施例中，所述二級電路包括第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第二P溝道增強型MOS管(Q2)和一個反函數型指數電路，所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的S極為所述二級電路的輸入端，連接所述一級電路的輸出端，所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的D極為所述二級電路的輸出端，所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的G極連接所述反函數型指數電路一端，所述反函數型指數電路另一端連接到由第三電阻(R3)和第四電阻(R4)組成的分壓電路的輸出端，所述第三電阻(R3)一端與所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的S極連接，所述第四電阻(R4)一端接地。
一些實施例中，所述一級電路中第一電阻(R1)或第二電阻(R2)中有一個為可調電阻，或者所述第一電阻(R1)和第二電阻(R2)整體為一個滑動變阻器。
一些實施例中，所述二級電路中第三電阻(R3)或第四電阻(R4)中有一個為可調電阻，或者所述第三電阻(R3)和第四電阻(R4)整體為一個滑動變阻器。
一些實施例中，所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的閾值電壓為VGS(th)，所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)柵、源極之間的電壓VGS小於或等於所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的閾值電壓VGS(th)時，所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的S極和D極之間導通。
一些實施例中，所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的閾值電壓為VGS(th)，所述二級電路輸入電壓VS增大到一定值V2時，所述二級電路通過反函數型指數電路自動調高第二P溝道增強型MOS管(Q2)柵極、源極之間的電壓VGS，直至VGS大於第二P溝道增強型MOS管(Q2)導通的閾值電壓VGS(th)，所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的S極、D極斷開。
一些實施例中，所述二級電路中反函數型指數電路通過一路單獨的直流電壓供電，所述反函數型指數電路的供電電壓符合指數電路的直流額定電壓要求，所述反函數型指數電路的供電電壓是不同於輸入電壓Vi的單獨電壓，且所述反函數型指數電路的供電電壓大於二級電路輸出電壓的上限值V2。
另一方面，本發明實施例還提供一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護方法，所述方法包括：
通過調節所述一級電路中的可調電阻，使所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)柵、源極之間的電壓VGS小於或等於所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的閾值電壓VGS(th)，同時Vi滿足和所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的S極和D極之間導通。
一些實施例中，所述方法還包括：
通過調節所述二級電路中的可調電阻，所述二級電路輸入電壓VS增大到一定值V2時，所述二級電路通過反函數型指數電路自動調高第二P溝道增強型MOS管(Q2)柵極、源極之間的電壓VGS，直至VGS大於第二P溝道增強型MOS管(Q2)導通的閾值電壓VGS(th)，同時VS滿足所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的S極、D極斷開。
本發明的有益效果在於：本發明實施例提供了一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路和方法，克服了現有技術採用電控晶閘管進行過電壓保護，由於晶閘管本身承受過電流和過電壓的能力較差，在運行過程中會造成靜態及動態的過載能力較差的問題，以及採用小功率或大功率的電晶體組成複合管的串聯電路，由於電晶體本身開關速度低，且為電流驅動，因此存在所需的驅動電路功率要求較大，驅動電路比較複雜等特點，同時電晶體存在二次擊穿等問題。本發明通過採用兩級串聯開關電路，電路使用的元器件少，結構簡單，成本低，可實現對嵌入式單板電路中的精密IC以及對電壓變化範圍敏感的元器件形成保護，從而延長電路使用壽命。
【附圖說明】
圖1為本發明一實施例提供的一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路的電路結構圖；
圖2為本發明另一實施例提供的一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路的電路結構圖；
圖3為本發明一實施例提供的一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路的一級電路結構圖；
圖4為本發明一實施例提供的一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路的二級電路結構圖；
圖5為本發明一實施例提供的一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例1
如圖1，本發明一實施例提供了一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路，適用於輸入欠壓或過壓保護電路，所述電路包括：
一級電路和二級電路；
所述一級電路包括第一電阻(R1)、第二電阻(R2)和第一P溝道增強型MOS管(Q1)，所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的S極連接外部輸入電壓(Vi)，所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的D極為所述一級電路的輸出端，連接所述二級電路的輸入端，所述第一電阻(R1)和第二電阻(R2)串聯形成分壓電路，所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的G極連接到由第一電阻(R1)和第二電阻(R2)組成的分壓電路的輸出端，所述第一電阻(R1)一端與所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的S極連接，所述第二電阻(R2)一端接地。
所述二級電路包括第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第二P溝道增強型MOS管(Q2)和一個反函數型指數電路，所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的S極為所述二級電路的輸入端，連接所述一級電路的輸出端，所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的D極為所述二級電路的輸出端，所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的G極連接所述反函數型指數電路一端，所述反函數型指數電路另一端連接到由第三電阻(R3)和第四電阻(R4)組成的分壓電路的輸出端，所述第三電阻(R3)一端與所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的S極連接，所述第四電阻(R4)一端接地。
在一些實施例中，所述一級電路和二級電路為串聯連接。
在一些實施例中，所述一級電路的作用是對輸入直流電壓進行欠壓保護(要求輸入電壓不得低於V1)，所述二級電路的作用是對輸入直流電壓進行過壓保護(要求輸入電壓不得高於V2)。
本發明的有益效果在於：本發明實施例提供了一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路，克服了現有技術採用電控晶閘管進行過電壓保護，由於晶閘管本身承受過電流和過電壓的能力較差，在運行過程中會造成靜態及動態的過載能力較差的問題，以及採用小功率或大功率的電晶體組成複合管的串聯電路，由於電晶體本身開關速度低，且為電流驅動，因此存在所需的驅動電路功率要求較大，驅動電路比較複雜等特點，同時電晶體存在二次擊穿等問題。本發明通過採用兩級串聯開關電路，每級開關電路均採用P溝道增強型絕緣柵型場效應管(簡稱P溝道MOS管)，電路使用的元器件少，結構簡單，成本低，可實現對嵌入式單板電路中的精密IC以及對電壓變化範圍敏感的元器件形成保護，從而延長電路使用壽命。
實施例2
本發明一實施例還提供了另一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路，適用於輸入欠壓或過壓保護電路，所述電路包括：
一級電路和二級電路；
所述一級電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、一個P溝道增強型MOS管(電路符號為Q2)和一個反函數型指數電路，所述P溝道增強型MOS管Q2在所述一級電路中作為開關，所述P溝道增強型MOS管Q2的S極連接外部輸入電壓Vo1，所述P溝道增強型MOS管Q2的D極為所述一級電路的輸出端Vo2，所述P溝道增強型MOS管Q2的D極還連接至下一級電路的輸入端，所述P溝道增強型MOS管Q2的G極連接所述反函數型指數電路一端，所述反函數型指數電路另一端連接到由輸入電壓Vo1經過第三電阻R3和第四電阻R4組成的分壓電路的輸出端，所述第三電阻R3和第四電阻R4串聯形成分壓電路，所述第三電阻R3一端與所述P溝道增強型MOS管Q2的S極連接，所述第四電阻R4一端接地。
所述二級電路包括第一電阻R1、第二電阻R2和一個P溝道增強型MOS管(電路符號為Q1)，所述P溝道增強型MOS管Q1在所述二級電路中作為開關，所述P溝道增強型MOS管Q1的S極連接外部輸入電壓Vi，所述P溝道增強型MOS管Q1的D極為所述二級電路的輸出端Vo3，所述P溝道增強型MOS管Q1的D極還連接至下二級電路的輸入端，所述P溝道增強型MOS管Q1的G極連接到由輸入電壓Vi經過第一電阻R1和第二電阻R2組成的分壓電路的輸出端，所述第一電阻R1和第二電阻R2串聯形成分壓電路，所述第一電阻R1一端與所述P溝道增強型MOS管Q1的S極連接，所述第二電阻R2一端接地；
在一些實施例中，所述一級電路和二級電路為串聯連接。
在一些實施例中，所述一級電路的作用是對輸入直流電壓進行過壓保護(要求輸入電壓不得高於V2)，所述二級電路的作用是對輸入直流電壓進行欠壓保護(要求輸入電壓不得低於V1)。
本發明的有益效果在於：本發明實施例提供了一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路，克服了現有技術採用電控晶閘管進行過電壓保護，由於晶閘管本身承受過電流和過電壓的能力較差，在運行過程中會造成靜態及動態的過載能力較差的問題，以及採用小功率或大功率的電晶體組成複合管的串聯電路，由於電晶體本身開關速度低，且為電流驅動，因此存在所需的驅動電路功率要求較大，驅動電路比較複雜等特點，同時電晶體存在二次擊穿等問題。本發明通過採用兩級串聯開關電路，每級開關電路均採用P溝道增強型絕緣柵型場效應管(簡稱P溝道MOS管)，電路使用的元器件少，結構簡單，成本低，可實現對嵌入式單板電路中的精密IC以及對電壓變化範圍敏感的元器件形成保護，從而延長電路使用壽命。
實施例3
如圖2-3，本發明一實施例還提供了一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路，適用於輸入欠壓或過壓保護電路，所述電路包括：
一級電路；
所述一級電路包括第一電阻R1、第二電阻R2和一個P溝道增強型MOS管(電路符號為Q1)，所述P溝道增強型MOS管Q1在所述一級電路中作為開關，所述P溝道增強型MOS管Q1的S極連接外部輸入電壓Vi，所述P溝道增強型MOS管Q1的D極為所述一級電路的輸出端Vo1，所述P溝道增強型MOS管Q1的D極還連接至下一級電路的輸入端，所述P溝道增強型MOS管Q1的G極連接到由輸入電壓Vi經過第一電阻R1和第二電阻R2組成的分壓電路的輸出端，所述第一電阻R1和第二電阻R2串聯形成分壓電路，所述第一電阻R1一端與所述P溝道增強型MOS管Q1的S極連接，所述第二電阻R2一端接地。所述一級電路的作用是對輸入直流電壓進行欠壓保護(要求輸入電壓不得低於V1)。
在一些實施例中，所述一級電路中第一電阻R1或第二電阻R2中有一個為可調電阻。由於P溝道增強型絕緣柵型場效應管(簡稱P溝道增強型MOS管)Q1的G、S極之間的電壓VGS由下列公式(1)決定：
根據P溝道增強型MOS管的工作特點，當柵、源極之間的電壓VGS小於或等於所述P溝道增強型MOS管Q1的閾值電壓VGS(th)(負值)，所述P溝道增強型MOS管的S極和D極之間導通。容易得出下面的結論：
根據公式(1)，當輸入電壓Vi一定時，調節所述一級電路中的可調電阻，使得VGS<＝VGS(th)，此時，所述P溝道增強型MOS管的S極和D極之間形成導通。
根據公式(1)，已知所述P溝道增強型MOS管Q1的閾值電壓VGS(th)，選擇和確定第一電阻R1、第二電阻R2值以後，輸入電壓值Vi
輸入電壓值Vi就是可以使所述P溝道增強型MOS管Q1的S極和D極之間形成導通的最低輸入電壓值。由此可見，所述一級電路為單板輸入電壓提供了一個輸入電壓的下限，且通過調節可調電阻的阻值，可以設定不同的輸入電壓下限，以適應不同的應用場合。
在一些實施例中，當所述一級電路的輸入電壓低於其額定電壓值一定的幅度時，此時，欠壓保護電路(所述一級電路)發揮作用，切斷輸入電壓，起到對電路系統集成電路或元器件的保護，從而延長電路使用壽命。
二級電路；
所述二級電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、一個P溝道增強型MOS管(電路符號為Q2)和一個反函數型指數電路，所述P溝道增強型MOS管Q2在所述二級電路中作為開關，所述P溝道增強型MOS管Q2的S極連接外部輸入電壓Vo1，所述P溝道增強型MOS管Q2的D極為所述二級電路的輸出端Vo2，所述P溝道增強型MOS管Q2的D極還連接至下一級電路的輸入端，所述P溝道增強型MOS管Q2的G極連接所述反函數型指數電路一端，所述反函數型指數電路另一端連接到由輸入電壓Vo1經過第三電阻R3和第四電阻R4組成的分壓電路的輸出端，所述第三電阻R3和第四電阻R4串聯形成分壓電路，所述第三電阻R3一端與所述P溝道增強型MOS管Q1的S極連接，所述第四電阻R4一端接地。
在一些實施例中，所述二級電路的輸入電壓為所述一級電路的輸出電壓。
在一些實施例中，所述二級電路中反函數型指數電路通過一路單獨的直流電壓供電。所述反函數型指數電路的供電電壓的基本特徵包括：所述反函數型指數電路的供電電壓符合所述指數電路的直流額定電壓要求，所述反函數型指數電路的供電電壓是不同於輸入電壓Vi的單獨電壓，同時所述反函數型指數電路的供電電壓應大於保護電路(所述二級電路)輸出電壓的上限值V2。
在一些實施例中，所述二級電路中第三電阻R3或第四電阻R4中有一個為可調電阻。由於P溝道增強型MOS管Q2的S極電壓等於輸入電壓Vo1，根據反函數型指數電路的輸出電壓公式，可以知道P溝道增強型MOS管Q2的柵極電壓為：
其中，K是反函數型指數電路中與對數模擬運算相關模塊內選取的二極體或三極體器件參數相關的常數。因此P溝道增強型MOS管Q2的G極、S極之間的電壓為：
上述公式(2)中的VS為所述二級電路的輸入電壓，也是一級電路的輸出電壓。當一級電路輸出電壓控制在一個合適的範圍時可保證公式(2)的VGSVGS(th)，此時P溝道增強型MOS管Q2的S極、D極之間斷開。所以這個二級電路起到的作用為：當輸入電壓增大到一定值V2時，二級電路通過反函數型指數電路自動調高P溝道MOS管柵極、源極之間的電壓VGS，直至VGS大於Q2管導通的閾值電壓VGS(th)，而導致P溝道增強型MOS管Q2的S極、D極斷開，為二級電路連接的負載提供過壓保護。
在一些實施例中，當所述二級電路的輸入電壓高於其額定電壓值一定的幅度時，此時，過壓保護電路(所述二級電路)發揮作用，切斷輸入電壓，起到對電路系統集成電路或元器件的保護，從而延長電路使用壽命。
在一些實施例中，包含這種針對直流輸入電壓進行欠壓保護和過壓保護的電路系統、嵌入式單板、電源系統等。
本發明的有益效果在於：本發明實施例提供了一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護電路，克服了現有技術採用電控晶閘管進行過電壓保護，由於晶閘管本身承受過電流和過電壓的能力較差，在運行過程中會造成靜態及動態的過載能力較差的問題，以及採用小功率或大功率的電晶體組成複合管的串聯電路，由於電晶體本身開關速度低，且為電流驅動，因此存在所需的驅動電路功率要求較大，驅動電路比較複雜等特點，同時電晶體存在二次擊穿等問題。本發明通過採用兩級串聯開關電路，每級開關電路均採用P溝道增強型絕緣柵型場效應管(簡稱P溝道MOS管)，電路使用的元器件少，結構簡單，成本低，可實現對嵌入式單板電路中的精密IC以及對電壓變化範圍敏感的元器件形成保護，從而延長電路使用壽命。
實施例4
請參閱圖4，為了使描述更加清楚，本發明實施例還提供一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護方法，適用於輸入欠壓或過壓保護電路，所述方法包括：
S1：通過調節所述一級電路中的可調電阻，使所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)柵、源極之間的電壓VGS小於或等於所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的閾值電壓VGS(th)，同時Vi滿足和所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的S極和D極之間導通。
在一些實施例中，可將第一P溝道增強型MOS管Q1作為所述一級電路的開關，將所述第一P溝道增強型MOS管Q1的S極連接外部輸入電壓Vi，所述第一P溝道增強型MOS管Q1的D極為所述一級電路的輸出端，將所述第一P溝道增強型MOS管Q1的D極連接至下一級電路的輸入端，將所述第一P溝道增強型MOS管Q1的G極連接至由輸入電壓Vi經過第一電阻R1和第二電阻R2組成的分壓電路的輸出端。將所述第一電阻R1和第二電阻R2串聯形成分壓電路，將所述第一電阻R1一端與所述第一P溝道增強型MOS管Q1的S極相連，將所述第二電阻R2一端接地。通過調節所述一級電路中的可調電阻，使所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)柵、源極之間的電壓VGS小於或等於所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的閾值電壓VGS(th)，同時Vi滿足和所述第一P溝道增強型MOS管(Q1)的S極和D極之間導通。
S2：通過調節所述二級電路中的可調電阻，所述二級電路輸入電壓VS增大到一定值V2時，所述二級電路通過反函數型指數電路自動調高第二P溝道增強型MOS管(Q2)柵極、源極之間的電壓VGS，直至VGS大於第二P溝道增強型MOS管(Q2)導通的閾值電壓VGS(th)，同時VS滿足所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的S極、D極斷開。
在一些實施例中，可將所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)作為所述二級電路的開關，將所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的S極連接外部輸入電壓Vo1，所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的D極為所述二級電路的輸出端Vo2，將所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的D極連接至下一級電路的輸入端，將所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的G極連接至所述反函數型指數電路一端，將所述反函數型指數電路另一端連接到由輸入電壓Vo1經過第三電阻R3和第四電阻R4組成的分壓電路的輸出端。將所述第三電阻(R3)和第四電阻(R4)串聯形成分壓電路；將所述第三電阻(R3)一端與所述P溝道增強型MOS管(Q2)的S極相連；將所述第四電阻(R4)一端接地。通過調節所述二級電路中的可調電阻，所述二級電路輸入電壓VS增大到一定值V2時，所述二級電路通過反函數型指數電路自動調高第二P溝道增強型MOS管(Q2)柵極、源極之間的電壓VGS，直至VGS大於第二P溝道增強型MOS管(Q2)導通的閾值電壓VGS(th)，同時VS滿足所述第二P溝道增強型MOS管(Q2)的S極、D極斷開。
本發明實施例提供的一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護方法，對嵌入式單板的輸入電壓同時進行過壓和欠壓保護。保護電路由兩級電路串聯而成，兩級電路均以嵌入式單板的額定電壓Vn作為參照，其中一級電路的特點是當其輸入電壓等於或大於某個電壓V1時自動導通並使輸入電壓進入到下一級電路，而當輸入電壓小於電壓V1時自動切斷輸入電壓，從而對下一級電路及嵌入式單板的負載形成欠壓保護。二級電路的特點是當其輸入電壓等於或大於某個電壓V2時自動切斷輸入電壓，而當其輸入電壓小於電壓V2時自動導通並使輸入電壓進入到嵌入式單板的負載。其中V1、Vn、V2之間滿足這樣的關係：V1<Vn<V2。
基於保護電路中一級電路和二級電路的工作特點，本發明提出的技術方案能夠實現：
當輸入電壓Vi低於V1且Vi變化趨勢為升高，當Vi大於等於V1時，保護電路中的一級電路自動導通輸入電壓；當輸入電壓Vi高於V1且Vi變化趨勢為降低，當Vi小於V1時，保護電路中的一級電路自動切斷輸入電壓。可見一級保護電路為單板的負載提供了一個輸入電壓的下限值(V1)。
當輸入電壓Vi低於V2且Vi變化趨勢為升高，當Vi大於等於V2時，保護電路中的二級電路自動切斷輸入電壓；當輸入電壓Vi高於V2且Vi變化趨勢為降低，當Vi小於V2時，保護電路中的二級電路自動導通輸入電壓。二級保護電路為單板的負載提供了一個輸入電壓的上限值(V2)。
本發明的有益效果在於：本發明實施例提供了一種直流輸入電壓的欠壓及過壓保護方法，克服了現有技術採用電控晶閘管進行過電壓保護，由於晶閘管本身承受過電流和過電壓的能力較差，在運行過程中會造成靜態及動態的過載能力較差的問題，以及採用小功率或大功率的電晶體組成複合管的串聯電路，由於電晶體本身開關速度低，且為電流驅動，因此存在所需的驅動電路功率要求較大，驅動電路比較複雜等特點，同時電晶體存在二次擊穿等問題。本發明通過採用兩級串聯開關電路，每級開關電路均採用P溝道增強型絕緣柵型場效應管(簡稱P溝道MOS管)，電路使用的元器件少，結構簡單，成本低，可實現對嵌入式單板電路中的精密IC以及對電壓變化範圍敏感的元器件形成保護，從而延長電路使用壽命。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。