【48812】一种有用的过欠压防反接多功用维护电路

  在电网中，因为大功率负载封闭等动作，会导致供电电网电压发生很高的过压浪涌，这会构成设备因为输入端过压浪涌而损坏；当设备输入电压过低时会导致设备作业不稳定，乃至损坏输入电源（电池过放会导致电池功用受损）。为了使设备作业更牢靠，更能习惯任何恶劣的过压浪涌等用电环境（如机载设备要求的80 V/50 ms 过压浪涌、车载设备要求的100 V/500 ms 过压浪涌

  过欠压防反接电路构成完成比较简单，所需器材比较少，仅为一般的电阻、二极管、瞬态按捺二极管、三极管和N 沟道MOS 管等。本维护电路本钱较低，性价比较高；过欠压呼应速度快，前端和后端设备都能得到及时维护；电子开关导通电阻仅为几个毫欧，压降简直忽略不计，满意各种直流输入电路，不受输入电压、电流的巨细的约束。

  作者简介：骆训卫（1977—），男，湖北嘉鱼，工程师，从事电源规划作业。

  宋金华（1976—），男，江西新干，高级工程师，从事电源与电磁兼容研讨与规划作业。

  过欠压、防反接多功用维护电路包含3 个功用电路部分：过压检测电路、欠压检测电路和电子开关电路；具有过压维护功用、欠压维护功用和防反接维护功用。过欠压、防反接多功用维护电路适用于各种直流作业电路。

  按图1 所示，将过欠压、防反接多功用维护电路接入设备输入端，当输入电压超越设定的过压电压值时，过压检测电路动作，操控电子开关电路截止，维护后端用电设备的安全。

  当输入电压低于设定的欠压电压值时，欠压检测电路动作，操控电子开关电路截止，维护前端电源（电池）设备。

  当输入端的正负极性反接，防反接维护电路操控电子开关电路截止，既维护了后端用电设备，也维护了前端供电设备。

  过欠压、防反接电路[3]如图2 所示。它由过压检测电路、欠压检测电路和电子开关电路3 个部分组成。

  过压检测电路见图2 所示，主要由电阻R1、电阻R4、瞬态按捺二极管V1、三极管V2 和二极管V3 组成。输入端电压作业在过压状况时，电阻R1 约束流过

  瞬态按捺二极管的电流，调整电阻R1 阻值可维护瞬态按捺二极管V1 不受损坏；当输入电压过压时，瞬态按捺二极管V1 反向击穿作业，运用反向击穿电压巨细不同的瞬态按捺二极管V1，能够适用不同输入电压的过压电路；三极管V2 依据基极电流信号转化操控信号凹凸电位；当输入电压低于过压值时，电阻R4 将三极管V2 的基极电压箝位在低电位，三极管V2 处于截止状况，避免三极管V2 误动作。

  当输入端作业电压低于过压临界电压时，瞬态按捺二极管反向截止，三极管V2 因为电阻R4 的箝位效果，操控信号为高阻状况；当输入端作业电压高于过压临界电压时，瞬态按捺二极管V1 反向击穿，输入端电压电流经电阻R1 限流后，流入三极管V2 的基极，三极管归于电流操控型，三极管V2 饱满导通，操控信号拉低到低电压0.7 V（二极管V3 的导通电压）。

  欠压检测电路如图2 所示，主要由电阻R2、瞬态按捺二极管V4、电阻R3 和二极管V5 组成。

  在输入端电压作业在正常电压规模内时，电阻R2、R3 约束流过欠压检测电路的电流，维护瞬态按捺二极管V4 和组成分压电阻网络调理操控信号电压的巨细。当输入电压超越欠压电压时瞬态按捺二极管V4 反向击穿作业，运用反向击穿电压巨细不同的瞬态按捺二极管V4，能够适用不同的欠压电路；在输入端电压作业在低于欠压电压值时，电阻R3 拉低操控信号电平到0.7 V（二极管V5 的导通电压）。

  当输入端作业电压高于欠压电压临界值时，瞬态按捺二极管V4 反向击穿，操控信号电平为电阻R3 分压电压。当输入端作业电压低于欠压电压时，瞬态按捺二极管V4 反向截止，电阻R3 将操控信号电压拉低到0.7 V。

  电子开关电路[4-5] 见图2 所示，由N 交流MOS 管Q1、Q2 和维护稳压管V6 组成。

  稳压管V6 约束MOS 管Q1、Q2 的栅源电压不超越设定的电压规模，维护MOS 管Q1、Q2 的栅源电压不超越器材栅源电压的最大值。

  操控信号电平为MOS 管Q1、Q2 的栅源电压。当MOS 管Q2 的栅源电压高于本身门极阈值时，MOS 管Q1、Q2 的漏极与源极导通，负载负极与输入负极导通，MOS 管Q1、Q2 的导通电阻为几毫欧，负极压降可忽略不计。

  过压维护功用电路[6] 如图3 所示，由过压检测电路（去掉了二极管V3）、电子开关电路（去掉了MOS 管Q1）和欠压检测电路（去掉了瞬态按捺二极管V4 和二极管V5）组成。

  当过压检测电路检测到输入电压高于过压值时，操控信号电平被三极管V2 拉低到低电平，MOS 管Q2 的栅极电压箝位到低电平，低于本身门极阈值，MOS 管Q2 处于截止状况，输入负极和负载负极不导通，输入正极、负载和输入负极构成不了电路回路，完成了过压维护功用。

  欠压维护功用电路如图4 所示，由欠压检测电路（去掉了二极管V5）和电子开关电路（去掉了MOS 管Q1）组成。

  当输入端作业电压高于欠压电压值时，欠压检测电路作业，操控信号电平高于MOS 管Q2 的门极阈值，MOS 管Q2 的漏极与源极导通，输入正极、负载和输入负极组成电路回路。

  当输入端作业电压低于欠压电压值时，电阻R3 将MOS 管Q2 的栅极电压拉低到低电平，MOS 管Q2 的漏极与源极不导通，输入正极、负载和输入负极组成不了电路回路，完成了欠压维护功用。

  防反接维护功用电路如图5 所示，由欠压检测电路（去掉了瞬态按捺二极管V4）和电子开关电路组成。当输入规矩负极正常衔接时，电阻R2 和R3 的分压电平确保操控信号电平电压高于MOS 管Q1、Q2 的门极阈值，MOS 管Q2 的漏极与源极导通，输入正极、负载和输入负极构成电路回路。

  当输入正负极反接时，①因为二极管V5 的单导游通性，电压不能经由电阻R2、R3 分压；②电阻R2将MOS 管Q1、Q2 的栅极电压拉低到输入负极电压，MOS 管Q1、Q2 的源极和漏极关断； ③ MOS 管Q1的内部二极管的单导游通性，输入正极电压不能经过MOS 管Q1。因为这三方面的效果，输入正极、负载和输入负极无法组成电路回路，完成了防反接维护功用。

  过欠压防反接维护功用电路如图2 所示。当输入端作业电压低于欠压值时，因为欠压维护的效果，输入正极、负载和输入负极构成不了电路回路，完成了欠压维护功用。

  当输入端作业在正常电压规模时，MOS 管Q2 的栅源电压高于门极阈值，MOS 管Q2 的源极和漏极导通，因为MOS 管Q1 的内部二极管单导游通性，输入正极、负载和输入负极构成了电路回路，电路能正常地作业。

  当输入端电压作业高于过压值时，因为过压维护的效果，输入正极、负载和输入负极构成不了电路回路，完成了过压维护功用。当输入端的正、负极反接时，因为防反接维护功用，输入正极、负载和输入负极构成不了电路回路，完成了防反接维护功用。

  要求：受试电子设备正常作业时：直流输入电压规模（18 ～ 36）V，输出电压24 V，要求在浪涌电压幅值100 V，保持的时刻500 ms 和输入电压低于18 V 时不损坏电子设备。

  依据以上要求，运用saber 仿线] 规划的过欠压、防反接多功用维护电路仿线 运用saber规划的仿真电路图

  仿线 V，或输入电压正负极反向时，过欠压防反接多功用维护电路能快速呼应，负极输入端关断。当输入电压在（18 ～ 34.5）V 规模内时，负载作业不受过欠压防反接电路的影响。实践电路验证：模仿浪涌设备在正常作业时输出28 V，过压浪涌电压为100 V，保持的时刻500 ms，过压波形如图8所示。

  经过图9 所示，当输入供给直流电压28 V 时，负载能正常作业，当100 V 电压过压浪涌时，过欠压、防反接电路快速关断，负载输入端电压为0，负载得到维护。当电压康复到正常值时，负载又能正常的作业。

  [2] 童诗白.模仿电子技术根底[M].3版.北京:高等教育出版社,2005.