5V過(guò)電壓保護(hù)回路的作用的原理分析

5V過(guò)電壓保護(hù)回路的作用是防止5V電源電壓超過(guò)安全范圍，并保護(hù)被供電設(shè)備免受過(guò)高電壓的損害。它通過(guò)檢測(cè)輸入電壓并采取相應(yīng)的措施來(lái)保護(hù)電路。

應(yīng)用方面，5V過(guò)電壓保護(hù)回路可以廣泛用于各種電子設(shè)備和電路中，包括但不限于以下幾個(gè)方面：

1. 電源保護(hù)：在電源輸入端或電源模塊中，使用5V過(guò)電壓保護(hù)回路可防止供電電壓超過(guò)設(shè)定范圍，保護(hù)電源系統(tǒng)和被供電設(shè)備免受過(guò)電壓的影響。

2. 信號(hào)線保護(hù)：在輸入/輸出（I/O）接口、通信接口或數(shù)據(jù)傳輸線路上，使用過(guò)電壓保護(hù)回路可以防止外部電壓峰值或干擾對(duì)系統(tǒng)造成損害，確保信號(hào)的穩(wěn)定和可靠傳輸。

3. 外設(shè)保護(hù)：在與外圍設(shè)備連接的接口電路中，使用過(guò)電壓保護(hù)回路可以保護(hù)電路免受由外設(shè)故障或電磁干擾引起的過(guò)電壓沖擊。

4. 其他應(yīng)用：過(guò)電壓保護(hù)回路還可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備中的其他關(guān)鍵電路，例如模擬輸入電路、傳感器接口等，以提供對(duì)5V電壓的保護(hù)。

總的來(lái)說(shuō)，5V過(guò)電壓保護(hù)回路的作用是保護(hù)電路和設(shè)備免受超過(guò)5V的電壓，避免潛在的故障和損壞。它的應(yīng)用廣泛，用于各種電子設(shè)備和電路中，以確保系統(tǒng)的安全和可靠性。

下面是我們最常見(jiàn)的5V過(guò)電壓保護(hù)回路。下面我分三種情況帶領(lǐng)大家一起分析一下

1、當(dāng)輸入電壓 Vin ＜ 5.1V 時(shí)：（下圖以輸入電壓 Vin = 5V 舉例）正常情況下

D1是5.1V的穩(wěn)壓管，此時(shí)輸入電壓Vin只有5V，小于臨界5.1V，所以穩(wěn)壓管D1未進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)，不導(dǎo)通，相當(dāng)于斷路。

由于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，系統(tǒng)沒(méi)有啟動(dòng)保護(hù)，對(duì)后級(jí)電路正常供電。

2、當(dāng)輸入電壓Vin在5.1V到5.7V之間時(shí)：（下圖以輸入電壓 Vin = 5.4V 舉例）

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)通并穩(wěn)壓在5.1V。其余的電流流進(jìn)GND。

此時(shí)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(dá)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(duì)后級(jí)電路正常供電。

3、當(dāng)輸入電壓 Vin 》 5.7V時(shí)：（下圖以輸入電壓 Vin = 5.8V 舉例）

注意：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，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，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(guò)R3的電流 = 5.8 / 4.7 = 1.23mA。

因?yàn)槿龢O管Q2被打開，故發(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，所以MOS管Q1不導(dǎo)通，即此時(shí)“5V過(guò)壓保護(hù)電路”認(rèn)為輸入電壓Vin已經(jīng)過(guò)高，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。

編輯：黃飛