[發明專利]一種用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路

有效

• 申請號: 201610079518.8
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105610142B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 姚宏
• 申請（專利權）人: 北京康斯特儀表科技股份有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司11322
• 代理人: 魯兵

技術領域

本發明屬于電子電路技術領域，具體涉及一種用于低壓檢測系統中的低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路。

背景技術

抗高壓保護電路經常用在低壓電子設備、測量儀表等低壓檢測系統中，以保護低壓電壓測量電路部分不受可能出現的恒定高壓或瞬時高壓的侵害。特別是高精度的測量儀表對抗高壓保護電路提出了更高的要求，由于該電路常用于測量電路的輸入部分，因而希望該電路有小阻抗、低噪聲和快響應以及無泄漏電流、無直流誤差等特性。

目前抗高壓保護電路通常由圖3所示，其由二極管CR5、負鉗位電壓單元與二極管CR6、正鉗位電壓單元組成的限壓電路和耐壓電阻構成，輸出端OUT2接低壓電路，耐壓電阻R1一般為固定電阻，當輸入電壓超過鉗位電壓，會有電流流過耐壓電阻R1，從而將超過鉗位電壓的電壓降落在耐壓電阻上，保證高壓不會傷害低壓電路。該電路雖然簡單，但該電路具有輸入阻抗高，響應慢，有較大的熱噪聲以及起保護作用時功耗大、會發熱的缺點。

如圖4所示，授權公告號為CN 203813406 U的實用新型公開一種過流過壓保護電路，包括三個耗盡型MOSFET管Q5、Q6和Q7以及兩級采樣電路，其中，第一級采樣電路由穩壓二極管D1構成，第二級電壓采樣電路由電阻R2構成，MOSFET管Q5的源極與MOSFET管Q6的源極相連，MOSFET管Q5的漏極接高電平，MOSFET管Q6的漏極接低電平，MOSFET管Q5的柵極與MOSFET管Q6的漏極電性相連，MOSFET管Q7的漏極與MOSFET管Q5的漏極相連，MOSFET管Q6的柵極連接在第二級電壓采樣電路的高電平端，MOSFET管Q7的柵極連接在第一級電壓采樣電路的高電平端，Q6的柵極電壓高于Q7的柵極電壓；該電路結構簡單，采用MOSFET管代替固定電阻作為耐壓器件，克服了圖3所示的常用抗高壓保護電路的缺陷，并通過選擇不同的柵極電壓采樣點可以適應不同的電壓范圍。然而，其仍然存在以下不足：(1)該電路在保護初期會有一個mA級甚至更大的電流脈沖，功耗大，容易造成電路損壞；(2)該電路需要兩個耐壓器件作為一組實現耐壓功能，空間和成本都會提高；耐壓范圍有限，也不易擴展。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種用于低壓電路的抗高壓保護電路，該電路適用于各種范圍的電壓測量電路中，起保護作用時功耗小，并且便于擴展耐壓范圍，配置靈活。

本發明的上述目的是由以下技術方案來實現的：

一種用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路，包括電壓輸入端和電壓輸出端，以及串聯在所述電壓輸入端與電壓輸出端之間的耐壓電路，和連接到所述電壓輸出端的限壓電路，所述電壓輸出端連接到低壓電壓測量電路，所述耐壓電路包括具有第一輸入端和第一輸出端的第一耐壓單元和/或具有第二輸入端和第二輸出端的第二耐壓單元，其中：

第一耐壓單元還包括在第一輸入端和第一輸出端之間依次連接的作為耐壓器件的N溝道耗盡型FET管和作為限流器件的N溝道JFET管，N溝道耗盡型FET管的漏極連接到第一輸入端，N溝道耗盡型FET管的源極與N溝道JFET管的漏極連接，N溝道耗盡型FET管的柵極與N溝道JFET管的柵極連接，N溝道耗盡型FET管的柵極與N溝道JFET管的柵極的交接處再連接到N溝道JFET管的源極，N溝道JFET管的源極連接到第一輸出端；

第二耐壓單元還包括在第二輸入端和第二輸出端之間依次連接的作為限流器件的N溝道JFET管和作為耐壓器件的N溝道耗盡型FET管，N溝道JFET管的源極連接第二輸入端，N溝道JFET管的漏極與N溝道耗盡型FET管的源極連接，N溝道JFET管的柵極與N溝道耗盡型FET管的柵極連接，N溝道JFET管的柵極和N溝道耗盡型FET管的柵極的交接處再連接到N溝道JFET管的源極，N溝道耗盡型FET管的漏極連接到第二輸出端；

在所述耐壓電路中，一個或多個第一耐壓單元和/或一個或多個第二耐壓單元可任意串聯連接在所述電壓輸入端和電壓輸出端之間。

在上述的用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路中，在所述耐壓電路中，一個第一耐壓單元和一個第二耐壓單元串聯組成耐壓單元組，一個或多個耐壓單元組串聯連接在所述電壓輸入端和電壓輸出端之間。

在上述的用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路中，所述第一耐壓單元和第二耐壓單元還包括由穩壓管組成的保護電路，穩壓管的陽極與N溝道JFET管的源極和柵極的交接處相連，穩壓管的陰極與N溝道耗盡型FET管的源極和N溝道JFET管的漏極的交接處相連，所述穩壓電路保護N溝道JFET管不受瞬時高壓的損害。