线性过压保护电路及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及过压保护技术领域，特别涉及一种线性过压保护电路及电子设备。

背景技术：

2.对于大部分的电子设备而言，保证安全可靠工作的基本条件是稳定的输入电源电压。
3.在实际情况下，外接的电源可能存在不适配的情况，比如外接的电源电压不稳定或者带有高能量脉冲的现象，若电子设备连接该外接的电源，可能会导致电子设备中的后续重要电路以及电子元件出现过压等异常情况，甚至被损坏。

技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提供一种线性过压保护电路，旨在解决外接电源带有高能量脉冲易导致电子设备损坏的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出一种线性过压保护电路，所述线性过压保护电路包括：
6.电源输入端和电源输出端；
7.第一开关电路，所述第一开关电路串联设置于所述电源输入端与所述电源输出端之间，所述第一开关电路用于在导通时，控制所述电源输入端和电源输出端电连接；
8.开关控制电路，所述开关控制电路的受控端与所述电源输出端连接，所述开关控制电路的控制端与所述第一开关电路连接，所述开关控制电路用于检测所述电源输出端的输出电压，并在检测到所述电源输出端的输出电压过压时，控制所述第一开关电路关断，以断开所述电源输入端和电源输出端之间的电连接。
9.在一实施例中，所述开关控制电路还用于在控制所述第一开关电路断开所述电源输入端和电源输出端之间的电连接后，在检测到所述电源输出端的输出电压恢复正常时，控制所述第一开关电路导通，以控制所述电源输入端和电源输出端恢复电连接。
10.在一实施例中，所述开关控制电路包括开关维持电路及过压关断电路；所述开关维持电路串联设置于所述电源输入端与所述第一开关电路之间，所述过压关断电路的输入端与所述电源输入端连接，所述过压关断电路的受控端与所述电源输出端连接，所述过压关断电路的输出端接地。
11.在一实施例中，所述开关维持电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述电源输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端还与所述第一开关电路的受控端连接，所述第二电阻的另一端接地。
12.在一实施例中，所述过压关断电路包括第三电阻、第四电阻、第一开关管以及第二开关管，所述第一开关管的受控端通过所述第三电阻与所述电源输出端连接，第二开关管的受控端通过所述第四电阻与所述第一开关管的输入端连接，所述第二开关管的输入端与
所述电源输入端连接。
13.在一实施例中，所述第一开关管为npn型三极管，所述第二开关管为pnp型三极管。
14.在一实施例中，所述线性过压保护电路还包括基准电压电路，所述基准电压电路的输入端与所述电源输出端连接，所述基准电压电路的输出端与所述过压关断电路的受控端连接，所述基准电压电路用于在所述电源输出端的输出电压超过基准电压值时以触发所述过压关断电路。
15.在一实施例中，所述基准电压电路为稳压二极管。
16.在一实施例中，所述线性过压保护电路还包括稳压电路，所述稳压电路串联设置于所述开关维持电路和第一开关电路之间，所述稳压电路用于将所述电源输入端的输入电压进行稳压后输出。
17.本实用新型还提出一种电子设备，所述电子设备包括上述的线性过压保护电路。
18.本实用新型技术方案通过开关控制电路检测电源输出端的输出电压，并在检测到电源输出端的输出电压过压时，控制第一开关电路关断，以断开电源输入端和电源输出端之间的电连接，即停止向电子设备输送高电压的电源，避免电子设备因过压而烧坏，从而提高电子设备的安全性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
20.图1为本实用新型线性过压保护电路一实施例的整体框图；
21.图2为本实用新型线性过压保护电路另一实施例的电路图；
22.图3为本实用新型线性过压保护电路再一实施例的电路图。
23.附图标号说明：
24.标号名称标号名称10第一开关电路q1第一开关管20开关控制电路q2第二开关管30基准电压电路q3pmos管40稳压电路r1～r4第一至第四电阻21过压关断电路r5限流电阻22开关维持电路z1稳压二极管vin电源输入端vout电源输出端
25.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提
下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
28.本实用新型提出一种线性过压保护电路。
29.目前，电子设备连接的外接电源存在电压不稳定或者带有高能量脉冲的情况，则可能会导致电子设备中的后续重要电路以及电子元件出现过压等异常情况，甚至被损坏。
30.为了解决上述问题，参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，该线性过压保护电路应用于电子设备中，通过该线性过压保护电路可消除高能量脉冲，为电子设备提供合适的工作电压，以防止电子设备过压而损坏。所述线性过压保护电路包括：电源输入端vin和电源输出端vout；第一开关电路10，所述第一开关电路10串联设置于所述电源输入端vin与所述电源输出端vout之间，所述第一开关电路10用于在导通时，控制所述电源输入端vin和电源输出端vout电连接；开关控制电路20，所述开关控制电路20的受控端与所述电源输出端vout连接，所述开关控制电路20的控制端与所述第一开关电路10连接，所述开关控制电路20用于检测所述电源输出端vout的输出电压，并在检测到所述电源输出端vout的输出电压过压时，控制所述第一开关电路10关断，以断开所述电源输入端vin和电源输出端vout之间的电连接。
31.其中，第一开关电路10可以采用高压型的pmos管q3实现，当pmos管q3gs极的电压大于pmos管q3gs极的开启电压就会导通，pmos管q3具体的耐压值可根据电源输入端vin输入电压的范围选择。具体而言，当电源输入端vin的输入电压大于pmos管q3gs极的开启电压时，pmos管q3导通，即使电源输入端vin与电源输出端vout相连接；当电源输入端vin的输入电压小于pmos管q3gs极的开启电压时，pmos管q3断开，即将电源输入端vin与电源输出端vout之间的回路断开，从而控制电源输入端vin与电源输出端vout之间的通断。
32.开关控制电路20可以采用任意可在检测到电源输出端vout的输出电压过压时控制第一开关电路10关断的开关控制电路20。具体而言，开关控制电路20可以包括开关维持电路22和过压关断电路21，过压关断电路21在检测到电源输出端vout的输出电压过压时导通，即断开开关维持电路22与电源输入端vin的连接，从而控制第一开关电路10关断，以断开电源输入端vin和电源输出端vout之间的电连接；其后，在过压关断电路21检测到电源输出端vout的输出电压回复正常时断开，即导通开关维持电路22与电源输入端vin的连接，从而控制第一开关电路10导通，以导通电源输入端vin和电源输出端vout的电连接，实现通过开关维持电路22和过压关断电路21控制第一开关电路10的通断。
33.本实用新型技术方案通过开关控制电路20检测电源输出端vout的输出电压，并在检测到电源输出端vout的输出电压过压时，控制第一开关电路10关断，以断开电源输入端vin和电源输出端vout之间的电连接，即停止向电子设备提供高电压电源，以避免电子设备因过压而烧坏，从而提高电子设备的安全性。
34.参照图1至图3，在一实施例中，所述开关控制电路20还用于在控制所述第一开关
电路10断开所述电源输入端vin和电源输出端vout之间的电连接后，在检测到所述电源输出端vout的输出电压恢复正常时，控制所述第一开关电路10导通，以控制所述电源输入端vin和电源输出端vout恢复电连接。
35.在本实施例中，在电源输出端vout的输出电压过压时开关控制电路20控制第一开关电路10断开后，电源输出端vout的输出电压开始下降，当开关控制电路20检测到电源输出端vout的输出电压恢复正常时，即控制第一开关电路10导通，以使电源输入端vin和电源输出端vout恢复电连接，循环往复，以输出线性的直线电压，可有效地将高幅值、时间长的高能量脉冲进行剔除实现过压保护，可避免电子设备在高电压工作场合中被损坏。
36.参照图2和图3，在一实施例中，所述开关控制电路20包括开关维持电路22及过压关断电路21；所述开关维持电路22串联设置于所述电源输入端vin与所述第一开关电路10之间，所述过压关断电路21的输入端与所述电源输入端vin连接，所述过压关断电路21的受控端与所述电源输出端vout连接，所述过压关断电路21的输出端接地。
37.其中，开关维持电路22可采用分压电路实现，将电源输入端vin的输入电压进行分压处理后输出至第一开关电路10。具体而言，开关维持电路22包括第一电阻r1和第二电阻r2，所述第一电阻r1的一端与所述电源输入端vin连接，所述第一电阻r1的另一端与所述第二电阻r2的一端连接，所述第一电阻r1的另一端还与所述第一开关电路10的受控端连接，所述第二电阻r2的另一端接地。在本实施例中，当第一电阻r1的电压大于pmos管q3gs极的开启电压时，pmos管q3导通，即电源输入端vin与电源输出端vout相连接；相反，当第一电阻r1的电压小于pmos管q3gs极的开启电压时，pmos管q3断开，即断开电源输入端vin与电源输出端vout之间的回路，从而控制pmos管q3的通断。
38.过压关断电路21可以采用开关电路实现。具体而言，过压关断电路21包括第三电阻r3、第四电阻r4、第一开关管q1以及第二开关管q2，所述第一开关管q1的受控端通过所述第三电阻r3与所述电源输出端vout连接，第二开关管q2的受控端通过所述第四电阻r4与所述第一开关管q1的输入端连接，所述第二开关管q2的输入端与所述电源输入端vin连接。需要说明的是，第一开关管q1为npn型三极管，所述第二开关管q2为pnp型三极管。当电源输出端vout过压时，可使npn型三极管导通，从而使pnp型三极管导通，即断开开关维持电路22与电源输入端vin的连接，从而控制第一开关电路10关断，以断开电源输入端vin和电源输出端vout之间的电连接；当电源输出端vout的输出电压恢复正常时，可使npn型三极管关断，从而使pnp型三极管关断，即使开关维持电路22与电源输入端vin相连接，从而控制第一开关电路10导通，以使电源输入端vin和电源输出端vout之间的电连接，实现通过过压关断电路21控制电源输入端vin与电源输出端vout之间的通断。
39.在本实施例中，过压关断电路21在检测到电源输出端vout的输出电压过压时导通，即断开开关维持电路22与电源输入端vin的连接，从而控制第一开关电路10关断，以断开电源输入端vin和电源输出端vout之间的电连接；其后，在过压关断电路21检测到电源输出端vout的输出电压回复正常时断开，即导通开关维持电路22与电源输入端vin的连接，从而控制第一开关电路10导通，以导通电源输入端vin和电源输出端vout的电连接，实现通过开关维持电路22和过压关断电路21控制第一开关电路10的通断。
40.参照图2和图3，在一实施例中，所述线性过压保护电路还包括基准电压电路30，所述基准电压电路30的输入端与所述电源输出端vout连接，所述基准电压电路30的输出端与
所述过压关断电路21的受控端连接，所述基准电压电路30用于在所述电源输出端vout的输出电压超过基准电压值时以触发所述过压关断电路21。
41.其中，基准电压电路30可以采用稳压二极管z1或者三端稳压器等实现。本实施例中基准电压电路30选用稳压二极管z1实现，相较于三端稳压器而言，电路更简单，成本更低。值得注意的是，在稳压二极管z1的输出端设置有限流电阻r5，以保护稳压二极管z1，避免过压烧坏。
42.在本实施例中，在电源输入端vin的输入电压小于基准电压值的情况下，由于电源输出端vout的输出电压始终小于基准电压值，过压关断电路21始终处于断开状态，即第一开关电路10仍处于完全导通的状态，最终电源输出端vout的输出电压等于电源输入端vin的输入电压；在电源输入端vin的输入电压大于基准电压值的情况下，由于电源输出端vout的输出电压大于基准电压值，过压关断电路21处于导通状态，从而断开开关维持电路22与电源输入端vin的连接，即控制第一开关电路10关断，以断开电源输入端vin和电源输出端vout之间的电连接，其后，电源输出端vout的输出电压开始下降，直到电源输出端vout的输出电压小于基准电压值时，过压关断电路21处于断开状态，即第一开关电路10导通，以导通电源输入端vin和电源输出端vout的电连接，通过基准电压电路30将高幅值、时间长的高能量脉冲有效剔除实现过压保护，并将电源输出端vout的输出电压维持在基准电压范围内，为电子设备提供接近线性的直线电压，以避免产生电磁干扰。
43.参照图2和图3，在一实施例中，所述线性过压保护电路还包括稳压电路40，所述稳压电路40串联设置于所述开关维持电路22和第一开关电路10之间，所述稳压电路40用于将所述电源输入端vin的输入电压进行稳压后输出。
44.其中，稳压电路40可以采用任意可对输入电源进行稳压处理的稳压电路40实现，例如，稳压二极管。
45.在本实施例中，稳压电路40设置在开关维持电路22和第一开关电路10之间，将输入电压进行稳压处理后输出，以保护第一开关电路10，即保护pmos管q3的gs极，避免pmos管q3过压而烧坏。
46.结合上述实施例，对本实用新型的发明构思进行阐述，情况一，电源输入端vin的输入电压小于稳压二极管z1的稳压值的电路工作情况：刚开始上电时，vr电压为0v，第一开关管q1处于截止状态，第二开关管q2也处于截止状态，第一电阻r1和第二电阻r2形成分压电路，第一电阻r1分的电压大于pmos管q3gs极的开启电压，使得pmos管q3导通，从而使电源输出端vout的输出电压开始上升。因为输入电压vin小于稳压二极管z1的稳压值，所以第一开关管q1和第二开关管q2仍然工作在截止状态，pmos管q3仍然工作在完全导通状态，最终电子设备的工作电压就等于电源输入端vin的输入电压。
47.情况二，电源输入端vin的输入电压大于稳压二极管z1的稳压值的电路工作情况：刚开始上电时，vr电压为0v，第一开关管q1处于截止状态，第二开关管q2也处于截止状态，第一电阻r1和第二电阻r2形成分压电路，第一电阻r1分的电压大于pmos管q3gs极的开启电压，使得pmos管q3导通，从而使电源输出端vout的输出电压开始上升；当电源输出端vout的输出电压大于稳压二极管z1的稳压值时，且vr电压大于0.7v时，第一开关管q1就处于导通状态，第二开关管q2也处于导通状态，因为第二开关管q2导通，所以第一电阻r1的电压为0v，即pmos管q3gs极的电压小于pmos管q3的开启电压，pmos管q3断开。pmos管q3断开，电源
输出端vout的输出电压就开始下降，vr电压也随着下降，当vr电压小于0.7v后，第一开关管q1处于截止状态，第二开关管q2也处于截止状态，第一电阻r1分的电压大于pmos管q3gs极的开启电压，使得pmos管q3再次导通，电源输出端vout的输出电压开始上升，周而复始，使得电源输出端vout的输出电压一直保持在稳压二极管z1的稳压值范围附近，如此电子设备就能工作在稳定的电压。
48.需要说明的是，vr电压是稳压二极管z1正极端的电压。pmos管q3断开后，在电源输出端vout的输出电压小于稳压二极管z1的稳压值时，pmos管q3又会导通，所以电源输出端vout的输出电压一直是保持在稳压二极管z1的稳压值范围附近，电源输出端vout的输出电压不是方波而是接近线性的直线电压，以避免产生电磁干扰。
49.综上，该线性过压保护电路可对高幅值、长时间的高能量脉冲进行有效地剔除，从而对电子设备进行过压保护。
50.本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括上述的线性过压保护电路；该线性过压保护电路的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不一一赘述。
51.其中，电子设备与线性过压保护电路的电源输出端vout相连接，本实施例通过线性过压保护电路检测电源输出端vout的输出电压，以控制第一开关电路10通断，将高幅值、时间长的高能量脉冲进行剔除，使得输出电压保持在基准电压范围内，为电子设备提供稳定的工作电压，从而提高电子设备的安全性。
52.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种线性过压保护电路，其特征在于，所述线性过压保护电路包括：电源输入端和电源输出端；第一开关电路，所述第一开关电路串联设置于所述电源输入端与所述电源输出端之间，所述第一开关电路用于在导通时，控制所述电源输入端和电源输出端电连接；开关控制电路，所述开关控制电路的受控端与所述电源输出端连接，所述开关控制电路的控制端与所述第一开关电路连接，所述开关控制电路用于检测所述电源输出端的输出电压，并在检测到所述电源输出端的输出电压过压时，控制所述第一开关电路关断，以断开所述电源输入端和电源输出端之间的电连接。2.如权利要求1所述的线性过压保护电路，其特征在于，所述开关控制电路还用于在控制所述第一开关电路断开所述电源输入端和电源输出端之间的电连接后，在检测到所述电源输出端的输出电压恢复正常时，控制所述第一开关电路导通，以控制所述电源输入端和电源输出端恢复电连接。3.如权利要求1所述的线性过压保护电路，其特征在于，所述开关控制电路包括开关维持电路及过压关断电路；所述开关维持电路串联设置于所述电源输入端与所述第一开关电路之间，所述过压关断电路的输入端与所述电源输入端连接，所述过压关断电路的受控端与所述电源输出端连接，所述过压关断电路的输出端接地。4.如权利要求3所述的线性过压保护电路，其特征在于，所述开关维持电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述电源输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端还与所述第一开关电路的受控端连接，所述第二电阻的另一端接地。5.如权利要求3所述的线性过压保护电路，其特征在于，所述过压关断电路包括第三电阻、第四电阻、第一开关管以及第二开关管，所述第一开关管的受控端通过所述第三电阻与所述电源输出端连接，第二开关管的受控端通过所述第四电阻与所述第一开关管的输入端连接，所述第二开关管的输入端与所述电源输入端连接。6.如权利要求5所述的线性过压保护电路，其特征在于，所述第一开关管为npn型三极管，所述第二开关管为pnp型三极管。7.如权利要求3所述的线性过压保护电路，其特征在于，所述线性过压保护电路还包括基准电压电路，所述基准电压电路的输入端与所述电源输出端连接，所述基准电压电路的输出端与所述过压关断电路的受控端连接，所述基准电压电路用于在所述电源输出端的输出电压超过基准电压值时以触发所述过压关断电路。8.如权利要求7所述的线性过压保护电路，其特征在于，所述基准电压电路为稳压二极管。9.如权利要求7所述的线性过压保护电路，其特征在于，所述线性过压保护电路还包括稳压电路，所述稳压电路串联设置于所述开关维持电路和第一开关电路之间，所述稳压电路用于将所述电源输入端的输入电压进行稳压后输出。10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-9任意一项所述的线性过压保护电路。

技术总结

本实用新型公开一种线性过压保护电路及电子设备，其中线性过压保护电路包括电源输入端、电源输出端、第一开关电路以及开关控制电路；第一开关电路串联设置于电源输入端与电源输出端之间，开关控制电路的受控端与电源输出端连接，开关控制电路的控制端与第一开关电路连接。本实用新型通过开关控制电路检测电源输出端的输出电压，并在检测到电源输出端的输出电压过压时，控制第一开关电路关断，以断开电源输入端和电源输出端之间的电连接，以避免电子设备过压而损坏，从而提高电子设备的安全性。性。性。