如何設(shè)計(jì)一個(gè)過壓保護(hù)電路
有時(shí)候在電源輸入處我們希望當(dāng)電源的輸入電壓超過允許的最大值后電源與后級(jí)電路就自動(dòng)斷開,防止輸入電壓過高而損壞后級(jí)電路。
?具有這種功能的電路叫做過壓保護(hù)電路,英文簡(jiǎn)稱叫OVP。
現(xiàn)在大家看到的就是一個(gè)典型的過壓保護(hù)電壓電路,主要包含一個(gè)穩(wěn)壓二極管,一個(gè)PNP的三極管和一個(gè)PMOS管。

這個(gè)電路主要是利用穩(wěn)壓二極管的反向電壓小于其穩(wěn)定電壓時(shí),穩(wěn)壓二極管只有很有小的漏電流流過,一般是uA級(jí)別的,這時(shí)k穩(wěn)壓管可以看成是斷開的。

當(dāng)穩(wěn)壓二極管的反向大于等于其穩(wěn)定電壓后,穩(wěn)壓二極管會(huì)有毫安級(jí)別的電流流過,這時(shí)穩(wěn)壓二極管兩端的電壓會(huì)基本維持在其穩(wěn)定電壓Uz不變。
對(duì)于PNP的三極管一般認(rèn)為基極和發(fā)射極壓差小于-0.7V時(shí),就開始導(dǎo)通,對(duì)于PMOS管一般認(rèn)為柵極和源極的壓差小于其開啟電壓時(shí),就開始導(dǎo)通。

當(dāng)輸入電壓小于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓Uz時(shí),穩(wěn)壓二極管截止,這時(shí)三極管的Vbe=0,所以三極管截止,PMOS柵極和源極的壓差等于負(fù)的電源電壓,只要這個(gè)電壓小于PMOS的開啟電壓,這時(shí)PMOS就是導(dǎo)通的,輸出電壓基本等于輸入電壓。

當(dāng)輸入電壓大于Uz小于Uz加0.7V時(shí),電流通過R1流向穩(wěn)壓管,穩(wěn)壓二極管上的電壓維持在UZ,這時(shí)三極管的Vbe>-0.7V,所以三極管也是截止的,這時(shí)PMOS也是導(dǎo)通的,輸出電壓基本等于輸入電壓。

當(dāng)輸入電壓大于Uz加0.7V時(shí),電流通過R1流向穩(wěn)壓管,穩(wěn)壓管上的電壓維持在UZ,
這時(shí)三極管的Vbe<-0.7V,三極管開始導(dǎo)通,當(dāng)三極管集電極和發(fā)射極的壓差大于PMOS的開啟電壓后,PMOS就截止了,輸出電壓等于0,輸入與輸出斷開。

我設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路,穩(wěn)壓二極管使用的是1N4747其穩(wěn)定電壓是20V,三極管用的是2N3906,MOS管用的是BSP250,我們可以計(jì)算出輸入電壓大于20.7V時(shí),電路進(jìn)入過壓保護(hù),輸出電壓為0。

我們來(lái)看下仿真的波形。
藍(lán)色的是輸入電壓,白色的是輸出電壓,當(dāng)輸入電壓到達(dá)一定的值后,輸出電壓會(huì)變?yōu)榱?,從而達(dá)到了過壓保護(hù)的目的,用光標(biāo)查看,輸出電壓為零時(shí)的輸入電壓是22.8V,這個(gè)和我們之前講的20.7V有一些出入,主要是因?yàn)槿龢O管導(dǎo)通后,集電極和發(fā)射極的壓差大于PMOS的開啟電壓還需要更高一點(diǎn)的輸入電壓,所以這一段時(shí)間,PMOS充當(dāng)一個(gè)電阻。
