介绍一种直流过压保护电路

汇聚之精 2025-07-06 4647人围观

本篇博文将详细分析一种典型的过压保护电路,探讨其工作原理、元件选择及实际应用,帮助大家深入理解如何保护电子设备。

这里将以5V过压保护电路为例,通过稳压二极管、三极管和MOSFET的协同工作,提供了一种简单有效的解决方案。

1Vin < 5.1V

当输入电压低于稳压二极管D1的击穿电压(5.1V)时:

稳压二极管D1:不导通,Q2的基极通过R1被拉到Vin。三极管Q2:基极和发射极同电位,Vbe = 0V,Q2不导通。MOSFET Q1:栅极通过R3拉到地,Vgs = 0V - Vin = -Vin(负值),P沟道MOSFET导通。输出:Vout = Vin,正常向负载供电。

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25.1V ≤ Vin < 5.7V

以Vin = 5.4V为例:

D1:导通,将Q2基极电压钳位在5.1V。Q2:Vbe = 5.1V - 5.4V = -0.3V,PNP三极管需Vbe < -0.6V才导通,因此Q2仍不导通。Q1:栅极仍通过R3拉到地,Vgs = 0V - 5.4V = -5.4V,Q1导通。输出:Vout = 5.4V,正常供电。

3Vin ≥ 5.7V

以Vin = 5.8V为例,存在以下电流路径:

红色路径:通过R1和D1。R1两端电压为5.8V - 5.1V = 0.7V,若R1 = 1kΩ,电流约为0.7mA。粉色路径:Q2的Vbe = 5.1V - 5.8V = -0.7V,低于-0.6V,Q2导通并饱和。蓝色路径:Q2导通后,Q1栅极被拉到接近Vin,假设Q2饱和时Vce ≈ 0.2V,栅极电压约为5.6V。若R3 = 4.7kΩ,电流约为5.6V / 4.7kΩ ≈ 1.19mA。

此时,Q1的Vgs ≈ 0V,P沟道MOSFET关闭,Vout断开,保护负载。

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对于非5V系统(如12V),可以通过更换稳压二极管、调整电阻和确保Q1和Q2支持更高电压和电流的方式可适应不同电压需求,为电子设计提供灵活保护。

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