手把手教你分析过压保护电路设计

手把手教你分析过压保护电路设计

引用

CSDN

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https://blog.csdn.net/wuzhaovip/article/details/111563398

在电子产品的设计中，电源防护是至关重要的环节。一个良好的过压保护电路不仅能保护后续电路和元器件免受外部过压损害，还能延长设备的使用寿命。本文将详细介绍几种常见的过压保护方案，帮助读者更好地理解和设计电源防护电路。

简单的TVS管保护方案

在很多简单的应用场景中，我们通常会使用瞬态电压抑制器（TVS）来提供过压保护。TVS管能够在瞬间吸收高能量的冲击，抑制电压尖峰。虽然TVS管能够处理上千瓦的功率，但其维持抑制的时间非常短暂。如果遇到器件损坏或长时间工作电压异常升高的情况，TVS管就难以胜任了。

基于三极管和MOS管的智能保护电路

为了克服TVS管的局限性，我们可以设计一个更智能的过压保护电路。下面是一个具体的电路设计方案：

工作原理分析

1. 正常工作状态：

• 12V输入电压经过AMS1117稳压器，输出5V电压。
• 三极管Q2处于截止状态，A点电压为R2和R3的分压值，大约为0.87V。
• PMOS管的栅源电压（Vgs）小于-4V，因此PMOS管导通，VCC正常供电。

2. 过压保护状态：

• 当+5V电压意外升高至5.5V以上时，Q2基极A点电压被D1限制在5.1V。
• 此时Ve>Vb，三极管Q2导通，C点电压接近5.5V。
• Q1栅极电压与B点电压接近，导致MOS管关闭，切断对VCC的供电，实现过压保护。

在实际应用中，可以根据具体需求调整电路参数，以满足不同的应用场景。

专用电压检测IC方案

除了上述基于分立元件的方案，市面上还有专门用于过压保护的IC，例如HT7050A。这类IC的工作原理与上述电路类似，但集成度更高，使用更方便。

HT7050A是一个5V电压检测IC，其工作特性如下：

• 当VDD电压低于5V时，输出低电平。
• 当VDD电压高于5V时，输出高阻抗状态。

通过与R9和R6的分压电路配合，当输出电压达到5.5V时，U3的VDD电压为5V。如果电压继续升高，IC将输出高阻抗状态，从而关断MOS管，切断电源输出。

总结

过压保护是电源设计中不可或缺的一环。通过合理选择和设计过压保护电路，可以有效提升电子设备的可靠性和安全性。在实际应用中，应根据具体需求选择合适的保护方案，并确保电路设计的安全性和稳定性。