電路分析：5V過壓保護電路

知識點：過壓保護

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(dāng)輸入電壓 Vin < 5.1V 時：(下圖以輸入電壓 Vin = 5V 舉例)

D1是5.1V穩(wěn)壓管，此時輸入電壓Vin才5V，小于5.1V，所以穩(wěn)壓管D1未進入穩(wěn)壓狀態(tài)，不導(dǎo)通。

5.1V穩(wěn)壓管不導(dǎo)通，導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)通， Vout電壓等于5V，對后級電路正常供電。

2、當(dāng)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(wěn)壓管D1的穩(wěn)壓值5.1V，所以穩(wěn)壓管導(dǎo)通并穩(wěn)壓在5.1V。

此時三極管Q2的 Vbe = 5.1V - 5.4V= -0.3V。PN結(jié)的導(dǎo)通電壓要求Vbe達到-0.6V，所以三極管Q2仍然不導(dǎo)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(dǎo)通， Vout電壓等于5.4V，對后級電路正常供電。

3、當(dāng)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。

藍(lán)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(dǎo)通，即此時“5V過壓保護電路”認(rèn)為輸入電壓Vin已經(jīng)過高，將輸出電壓Vout關(guān)斷，從而保護了后面的負(fù)載電路。

輸入電壓Vin與輸出電壓Vout的關(guān)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(wěn)壓值的穩(wěn)壓管就行。

▲ 某一系列的穩(wěn)壓管有多種穩(wěn)壓值可選

換了穩(wěn)壓管，當(dāng)然還要對應(yīng)留意其他元件的參數(shù)，看是否要修改。

比如：

1、穩(wěn)壓管D1的限流電阻R1是否要調(diào)整。電流太小穩(wěn)壓管不導(dǎo)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(diào)整。

3、MOS管Q1的Vgs是否還在合理范圍。

審核編輯：湯梓紅

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