深入剖析輸入接口電路設(shè)計(jì):過(guò)壓保護(hù)電路原理與優(yōu)化
出處:網(wǎng)絡(luò)整理 發(fā)布于:2025-07-31 15:16:34 | 387 次閱讀

整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,下面我們來(lái)詳細(xì)分析其保護(hù)原理。
(1)當(dāng)輸入電壓 Vin<5.1V 時(shí),例如 Vin = 5V,電路各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓情況如下圖所示:

由于 ZD3 是 5.1V 的穩(wěn)壓管,當(dāng) Vin = 5V 時(shí),并未達(dá)到穩(wěn)壓管的導(dǎo)通條件。此時(shí),三極管 Q63 的 b 極和 e 極電壓均為 5V,即 Vbe = 0V,不滿足三極管 Q63 的導(dǎo)通條件。因此,MOS 管 Q62 的 G 極為低電平,滿足 Vgs<0V,MOS 管 Q62 導(dǎo)通,負(fù)載能夠正常得電,設(shè)備也能正常工作。

(2)當(dāng)輸入電壓 5.1V<Vin<5.7V 時(shí),以 Vin = 5.4V 為例,電路各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓情況如下圖所示:

因?yàn)?Vin = 5.4V,大于 5.1V,穩(wěn)壓管可以導(dǎo)通并穩(wěn)定在 5.1V。此時(shí),三極管 Q63 的 Vbe 電壓為 5.1V - 5.4V = -0.3V,不滿足 Q63 的導(dǎo)通條件(PN 結(jié)的導(dǎo)通電壓要求為 -0.7V),所以 Q62 仍然處于導(dǎo)通狀態(tài),負(fù)載能夠正常得電。
(3)當(dāng)輸入電壓 Vin>5.7V 時(shí),比如 Vin = 5.8V,電路各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓情況如下圖所示:
由于 Vin = 5.8V,滿足穩(wěn)壓管的導(dǎo)通條件,三極管 Q63 的 b 極為 5.1V,所以 Vbe = 5.1V - 5.8V = -0.7V,這個(gè)壓差滿足了三極管 Q63 的導(dǎo)通條件。最終,MOS 管 Q62 的 G 極約等于 5.8V,導(dǎo)致 Vgs = 0V,MOS 管 Q62 截止,負(fù)載不得電,從而實(shí)現(xiàn)了過(guò)壓保護(hù)的作用。
最后需要注意的是,如果 Vin 電壓是其他的電壓值,可以更換 ZD3 的型號(hào)來(lái)滿足電路要求。同時(shí),限流電阻 R128 也需要留意,避免電流過(guò)大燒毀 ZD3。
在實(shí)際生活中,常見(jiàn)的電源適配器輸出電壓主要為 5V 和 12V,很少有 5.8V 左右的輸出電壓。因此,為了確保電路的安全性,還需要對(duì)電路進(jìn)行小小的改進(jìn),如下圖所示:
具體做法是加大限流電阻 R128 的阻值,以避免輸入 12V 電壓時(shí),流過(guò) ZD3 的電流過(guò)大而損壞 ZD3。通過(guò)這樣的改進(jìn),可以進(jìn)一步提高過(guò)壓保護(hù)電路的可靠性和穩(wěn)定性。
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