采用5V供電的設備,當供電電壓因各種原因變得過高,可能會燒壞設備。
于是5V過壓保護電路有了用武之地。
▲ 5V過壓保護電路
一、電路分析1、當輸入電壓 Vin < 5.1V 時:(下圖以輸入電壓 Vin = 5V 舉例)
D1是5.1V穩壓管,此時輸入電壓Vin才5V,小于5.1V,所以穩壓管D1未進入穩壓狀態,不導通。 5.1V穩壓管不導通,導致三極管Q2的b極和e極都是5V,也就是Vbe = 0,所以三極管Q2也不導通。 MOS管Q1的g極被電阻R3拉到0V,MOS管Q1的 Vgs = 0V - 5V = -5V, 所以MOS管Q1導通, Vout電壓等于5V,對后級電路正常供電。2、當輸入電壓Vin在5.1V到5.7V之間時:(下圖以輸入電壓 Vin = 5.4V 舉例)
此時輸入電壓Vin = 5.4V,大于穩壓管D1的穩壓值5.1V,所以穩壓管導通并穩壓在5.1V。 此時三極管Q2的 Vbe = 5.1V - 5.4V= -0.3V。PN結的導通電壓要求Vbe達到-0.6V,所以三極管Q2仍然不導通。 MOS管Q1的g極被電阻R3拉到0V。MOS管Q1的 Vgs = -5.4V, 所以MOS管Q1導通, Vout電壓等于5.4V,對后級電路正常供電。3、當輸入電壓 Vin > 5.7V時:(下圖以輸入電壓 Vin = 5.8V 舉例)
此時存在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,流過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,三極管Q2被打開,并飽和導通。
藍色的電流路徑③:三極管Q2被打開,流過R3的電流 = 5.8 / 4.7 = 1.23mA。
此時MOS管Q1的 Vgs = 0,所以MOS管Q1不導通,即此時“5V過壓保護電路”認為輸入電壓Vin已經過高,將輸出電壓Vout關斷,從而保護了后面的負載電路。輸入電壓Vin與輸出電壓Vout的關系大致如下:
二、電路擴展如果要改為其他電壓的過壓保護電路,主要是換用不同穩壓值的穩壓管就行。
▲ 某一系列的穩壓管有多種穩壓值可選 換了穩壓管,當然還要對應留意其他元件的參數,看是否要修改。
比如:
1、穩壓管D1的限流電阻R1是否要調整。電流太小穩壓管不導通,電流太大則電路功耗增加。
2、三極管Q2的基極限流電阻R2是否要調整。
3、MOS管Q1的Vgs是否還在合理范圍。
三、最后大學應屆畢業生找工作,這種電路可能會考。 面試官可以同時考察應屆生對穩壓二極管、三極管、MOS管應用的掌握情況。 聲明: 本文轉載自電路啊公眾號,如涉及作品內容、版權和其它問題,請聯系工作人員微(13237418207),我們將在第一時間和您對接刪除處理! 投稿/招聘/廣告/課程合作/資源置換請加微信:13237418207
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原文標題:5V過壓保護電路的原理分析
文章出處:【微信號:FANYPCB,微信公眾號:凡億PCB】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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