在我們的日常生活中，存在著眾多小功率用電器，例如空氣加濕器、迷你小風(fēng)扇、手機(jī)充電器以及 USB 供電源等，這些設(shè)備均采用 5V 供電。然而，當(dāng)電源系統(tǒng)的供電電壓因各種因素（如電源故障、外部干擾等）變得過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)可能會(huì)遭受不可逆轉(zhuǎn)的損壞。這不僅會(huì)給我們的生活帶來(lái)極大的不便，還可能造成經(jīng)濟(jì)上的損失。

鑒于上述情況，5V 過(guò)壓保護(hù)電路應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。下面，我們將對(duì)最常見(jiàn)的 5V 過(guò)電壓保護(hù)回路進(jìn)行詳細(xì)分析，分三種情況展開(kāi)探討。

情況一：當(dāng)輸入電壓 Vin ＜ 5.1V 時(shí)（以輸入電壓 Vin = 5V 為例）

在正常情況下，D1 是一個(gè) 5.1V 的穩(wěn)壓管。此時(shí)，輸入電壓 Vin 僅為 5V，小于臨界值 5.1V，所以穩(wěn)壓管 D1 未進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)，處于不導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于斷路。由于 5.1V 穩(wěn)壓管不導(dǎo)通，三極管 Q2 的 b 極和 e 極電壓均為 5V，即 Vbe = 0。根據(jù)三極管的導(dǎo)通條件，此時(shí)三極管 Q2 也不導(dǎo)通。MOS 管 Q1 的 g 極通過(guò)電阻 R3 被拉到 0V，MOS 管 Q1 的 Vgs = 0V - 5V = -5V。對(duì)于 MOS 管而言，當(dāng)滿(mǎn)足此電壓條件時(shí)，MOS 管 Q1 導(dǎo)通，Vout 電壓等于 5V，系統(tǒng)未啟動(dòng)保護(hù)機(jī)制，能夠?qū)蠹?jí)電路進(jìn)行正常供電。

情況二：當(dāng)輸入電壓 Vin 在 5.1V 到 5.7V 之間時(shí)（以輸入電壓 Vin = 5.4V 為例）

因?yàn)榇藭r(shí)輸入電壓 Vin = 5.4V，已經(jīng)大于穩(wěn)壓管 D1 的穩(wěn)壓值 5.1V，所以穩(wěn)壓管導(dǎo)通并將電壓穩(wěn)定在 5.1V，其余的電流則流進(jìn) GND。此時(shí)，三極管 Q2 的 Vbe = 5.1V - 5.4V = -0.3V。而 PN 結(jié)的導(dǎo)通電壓要求 Vbe 達(dá)到 -0.6V，所以三極管 Q2 仍然不導(dǎo)通。MOS 管 Q1 的 g 極同樣被電阻 R3 拉到 0V，MOS 管 Q1 的 Vgs = -5.4V，因此 MOS 管 Q1 導(dǎo)通，Vout 電壓等于 5.4V，能夠?qū)蠹?jí)電路正常供電。

情況三：當(dāng)輸入電壓 Vin > 5.7V 時(shí)（以輸入電壓 Vin = 5.8V 為例）

需要注意的是，此時(shí)存在 3 條電流路徑。

• 紅色的電流路徑①：電阻 R1 兩端的電壓 = 5.8V - 5.1V = 0.7V，根據(jù)歐姆定律，可計(jì)算出流過(guò) 0.7mA 的電流。
• 粉色的電流路徑②：三極管 Q2 的 Vbe = 5.2V - 5.8V = -0.6V，滿(mǎn)足三極管的導(dǎo)通條件，三極管 Q2 被打開(kāi)。
• 藍(lán)色的電流路徑③：三極管 Q2 被打開(kāi)后，流過(guò) R3 的電流 = 5.8 / 4.7 = 1.23mA。

由于三極管 Q2 被打開(kāi)，其發(fā)射極的電流通過(guò)下拉電阻 R3 流進(jìn) GND。此時(shí)，MOS 管 Q1 的 Vgs = 0，根據(jù) MOS 管的工作特性，MOS 管 Q1 不導(dǎo)通。即此時(shí) “5V 過(guò)壓保護(hù)電路” 判定輸入電壓 Vin 已經(jīng)過(guò)高，會(huì)將輸出電壓 Vout 關(guān)斷，從而保護(hù)了后面的負(fù)載電路。當(dāng) VIN 電壓降至 5.4V 以下時(shí)，VOUT 又可以輸出正常電壓。