防护电路和电子设备.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910482414.5 (22)申请日 2019.06.04 (71)申请人 深圳市槟城电子有限公司 地址 518116 广东省深圳市龙岗区龙岗街 道宝龙社区宝龙四路3号兰普源工业 区1号厂房A501 (72)发明人 姜明旺 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 孟金喆 (51)Int.Cl. H02H 9/04(2006.01) H02H 9/06(2006.01) (54)发明名称 一种防护电路和电子设备 (57)摘要 本发明实施例公开了一。

2、种防护电路和电子 设备。 该防护电路包括： 第一电源端和第二电源 端； 第一保护单元和第二保护单元， 所述第一保 护单元的第一端与所述第一电源端电连接， 所述 第一保护单元的第二端与所述第二保护单元的 第一端电连接， 所述第二保护单元的第二端与所 述第二电源端电连接； 第一容性单元， 所述第一 容性单元并联于所述第一保护单元的两端； 第二 容性单元， 所述第二容性单元并联于所述第二保 护单元的两端。 与现有技术相比， 本发明实施例 可以同时满足宽电压范围和低残压的要求， 有利 于提升对后级电路的防护性能。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 110071494 A 2019.07.30。

3、 CN 110071494 A 1.一种防护电路， 其特征在于， 包括： 第一电源端和第二电源端； 第一保护单元和第二保护单元， 所述第一保护单元的第一端与所述第一电源端电连 接， 所述第一保护单元的第二端与所述第二保护单元的第一端电连接， 所述第二保护单元 的第二端与所述第二电源端电连接； 第一容性单元， 所述第一容性单元并联于所述第一保护单元的两端； 第二容性单元， 所述第二容性单元并联于所述第二保护单元的两端。 2.根据权利要求1所述的防护电路， 其特征在于， 所述第一容性单元包括第一电容， 所 述第一电容的第一端作为所述第一容性单元的第一端， 所述第一电容的第二端作为所述第 一容性单元。

4、的第二端； 所述第二容性单元包括第二电容， 所述第二电容的第一端作为所述第二容性单元的第 一端， 所述第二电容的第二端作为所述第二容性单元的第二端。 3.根据权利要求1所述的防护电路， 其特征在于， 所述第一容性单元的电容值匹配所述 第一保护单元的结电容； 所述第二容性单元的电容值匹配所述第二保护单元的结电容。 4.根据权利要求3所述的防护电路， 其特征在于， 所述第一保护单元的电容值为C11， 所 述第一容性单元的电容值为C12， 所述第二保护单元的电容值为C21， 所述第二容性单元的 电容值为C22； 且， C125C11， C125C21， C225C11， C225C21。 5.根据权。

5、利要求1所述的防护电路， 其特征在于， 所述第一保护单元包括第一限压型保 护器件， 所述第一限压型保护器件的第一端作为所述第一保护单元的第一端， 所述第一限 压型保护器件的第二端作为所述第一保护单元的第二端。 6.根据权利要求5所述的防护电路， 其特征在于， 所述第一限压型保护器件至少包括金 属氧化物压敏电阻或瞬态抑制二极管中的一种。 7.根据权利要求5所述的防护电路， 其特征在于， 所述第二保护单元包括开关型保护器 件， 所述开关型保护器件的第一端作为所述第二保护单元的第一端， 所述开关型保护器件 的第二端作为所述第二保护单元的第二端。 8.根据权利要求7所述的防护电路， 其特征在于， 所述。

6、开关型保护器件至少包括半导体 放电管或气体放电管中的一种。 9.根据权利要求7所述的防护电路， 其特征在于， 所述第二容性单元包括第二限压型保 护器件， 所述第二限压型保护器件的第一端作为所述第二容性单元的第一端， 所述第二限 压型保护器件的第二端作为所述第二容性单元的第二端。 10.一种电子设备， 其特征在于， 所述电子设备包括如权利要求1-9任一项所述的防护 电路和后级电路， 所述后级电路的第一电源输入端与所述防护电路的第一电源端电连接， 所述后级电路的第二电源输入端与所述防护电路的第二电源端电连接。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110071494 A 2 一种防护电路和电子设备 技。

7、术领域 0001 本发明实施例涉及电子电路技术领域， 尤其涉及一种防护电路和电子设备。 背景技术 0002 电子设备在轨道交通、 汽车电子、 通讯、 新能源、 安防、 消费电子、 工业电子、 医疗电 子等行业得到了广泛的应用， 其性能的优劣直接关系到相关设备能否安全可靠地工作。 0003 为了保证电子设备能够安全可靠地工作， 多在电子设备电源端口设计防护电路， 以防止雷击、 浪涌过流产生的暂态过流流入后级电路， 避免后级电路受到过压冲击。 在现有 技术中， 防护电路多采用金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistor， MOV)。 在对MOV进行 器件选型时， 若后级电路的电压范。

8、围较大， 需要选择耐压能力较高的MOV， 以确保在正常工 作电压下， MOV不误运作。 然而， 随着MOV耐压能力的上升， 其动作时的残压也随之上升， 对后 级电路的保护能力下降。 因此， 现有的防护电路在适应宽电压范围和低残压两个性能方面 存在冲突， 使得现有的防护电路不能同时满足宽电压范围和低残压的要求， 对后级电路的 防护性能较差。 发明内容 0004 本发明实施例提供一种防护电路和电子设备， 以同时满足宽电压范围和低残压的 要求， 提升对后级电路的防护性能。 0005 第一方面， 本发明实施例提供了一种防护电路， 该防护电路包括： 第一电源端和第 二电源端； 0006 第一保护单元和第。

9、二保护单元， 所述第一保护单元的第一端与所述第一电源端电 连接， 所述第一保护单元的第二端与所述第二保护单元的第一端电连接， 所述第二保护单 元的第二端与所述第二电源端电连接； 0007 第一容性单元， 所述第一容性单元并联于所述第一保护单元的两端； 0008 第二容性单元， 所述第二容性单元并联于所述第二保护单元的两端。 0009 可选地， 所述第一容性单元包括第一电容， 所述第一电容的第一端作为所述第一 容性单元的第一端， 所述第一电容的第二端作为所述第一容性单元的第二端； 0010 所述第二容性单元包括第二电容， 所述第二电容的第一端作为所述第二容性单元 的第一端， 所述第二电容的第二端。

10、作为所述第二容性单元的第二端。 0011 可选地， 所述第一容性单元的电容值匹配所述第一保护单元的结电容； 所述第二 容性单元的电容值匹配所述第二保护单元的结电容。 0012 可选地， 所述第一保护单元的电容值为C11， 所述第一容性单元的电容值为C12， 所 述第二保护单元的电容值为C21， 所述第二容性单元的电容值为C22； 且， C125C11， C12 5C21， C225C11， C225C21。 0013 可选地， 所述第一保护单元包括第一限压型保护器件， 所述第一限压型保护器件 的第一端作为所述第一保护单元的第一端， 所述第一限压型保护器件的第二端作为所述第 说明书 1/6 页 。

11、3 CN 110071494 A 3 一保护单元的第二端。 0014 可选地， 所述第一限压型保护器件至少包括金属氧化物压敏电阻或瞬态抑制二极 管中的一种。 0015 可选地， 所述第二保护单元包括开关型保护器件， 所述开关型保护器件的第一端 作为所述第二保护单元的第一端， 所述开关型保护器件的第二端作为所述第二保护单元的 第二端。 0016 可选地， 所述开关型保护器件至少包括半导体放电管或气体放电管中的一种。 0017 可选地， 所述第二容性单元包括第二限压型保护器件， 所述第二限压型保护器件 的第一端作为所述第二容性单元的第一端， 所述第二限压型保护器件的第二端作为所述第 二容性单元的第。

12、二端。 0018 第二方面， 本发明实施例还提供了一种电子设备， 所述电子设备包括如本发明任 意实施例所提供的防护电路和后级电路， 所述后级电路的第一电源输入端与所述防护电路 的第一电源端电连接， 所述后级电路的第二电源输入端与所述防护电路的第二电源端电连 接。 0019 本发明实施例设置第一保护单元的第一端与第一电源端电连接， 第一保护单元的 第二端与第二保护单元的第一端电连接， 第二保护单元的第二端与第二电源端电连接， 即 第一保护单元和第二保护单元串联连接， 可以使得第一保护单元和第二保护单元均作为电 源电压的承压器件， 电源电压在第一保护单元和第二保护单元上分压， 因此， 第一保护单元。

13、 和第二保护单元两端的电压均低于电源电压。 与现有技术相比， 本发明实施例避免了保护 器件单独承受电源电压， 对于相同的电压等级， 在器件自身不过压损坏的前提下， 本发明实 施例可以采用耐压等级较低的保护器件， 因此保护器件在导通状态的残压较低， 从而使得 防护电路可以同时满足宽电压范围和低残压的要求， 有利于提升防护电路对后级电路的防 护性能。 0020 以及， 本发明实施例设置第一容性单元与第一保护单元并联连接， 第二容性单元 与第二保护单元并联连接， 通过调整第一容性单元和第二容性单元电容值， 可以对第一保 护单元和第二保护单元两端的电压进行重新分配， 使得第一保护单元和第二保护单元两端。

14、 的电压分配更加合理， 防护电路能够承担更高的工作电压。 并且， 本发明实施例提供的第一 容性单元和第二容性单元均为储能单元， 在使用过程中发热较少， 耗电量低， 因此， 第一容 性单元和第二容性单元作为分压单元， 可以使得防护电路的功耗较低。 附图说明 0021 图1为本发明实施例提供的一种防护电路的结构示意图； 0022 图2为本发明实施例提供的另一种防护电路的结构示意图； 0023 图3为本发明实施例提供的又一种防护电路的结构示意图； 0024 图4为本发明实施例提供的又一种防护电路的结构示意图； 0025 图5为本发明实施例提供的又一种防护电路的结构示意图； 0026 图6为本发明实施。

15、例提供的一种电子设备的结构示意图。 说明书 2/6 页 4 CN 110071494 A 4 具体实施方式 0027 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。 可以理解的是， 此处所描 述的具体实施例仅仅用于解释本发明， 而非对本发明的限定。 另外还需要说明的是， 为了便 于描述， 附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。 0028 本发明实施例提供了一种防护电路。 该防护电路可以应用于交流电源端口或直流 电源端口。 图1为本发明实施例提供的一种防护电路的结构示意图。 参见图1， 该防护电路 100包括： 第一电源端110、 第二电源端120、 第一保护单元131、 第二保护单元。

16、132、 第一容性 单元141和第二容性单元142。 第一保护单元131的第一端与第一电源端110电连接， 第一保 护单元131的第二端与第二保护单元132的第一端电连接， 第二保护单元132的第二端与第 二电源端120电连接。 第一容性单元141并联于第一保护单元131的两端， 第二容性单元142 并联于第二保护单元132的两端。 0029 其中， 第一电源端110可以与后级电路200的第一电源输入端201电连接， 后级电路 200的第一电源输入端201接入第一电源线(例如， 交流电源的火线L， 或者直流电源的正 极)； 第二电源端120可以与后级电路200的第二电源输入端202电连接， 后。

17、级电路200的第二 电源输入端202接入第二电源线(例如， 交流电源的零线N， 或者直流电源的负极)； 即防护电 路100可以与后级电路200并联连接， 实现对后级电路200的雷击、 浪涌过流防护。 0030 第一保护单元131和第二保护单元132是指具有雷击、 浪涌防护性能的电路或者器 件。 具有雷击、 浪涌防护性能的器件例如可以是半导体放电管(Thyristor Surge Suppresser， TSS)、 金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistor， MOV)、 气体放电管(Gas Discharge Tube， GDT)或瞬态抑制二极管(Transient Volt。

18、age Suppressor， TVS)。 0031 第一保护单元131的第一端与第一电源端110电连接， 第一保护单元131的第二端 与第二保护单元132的第一端电连接， 第二保护单元132的第二端与第二电源端120电连接， 即第一保护单元131和第二保护单元132串联连接， 电源电压在第一保护单元131和第二保 护单元132上分压， 使得第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压均低于电源电压。 在正常工作状态时， 第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压分配主要由的第一保 护单元131和第二保护单元132的内部结电容决定。 由于保护器件的类型、 型号或制作工艺 的差异， 第。

19、一保护单元131和第二保护单元132中的保护器件的结电容可能存在不同。 若第 一保护单元131和第二保护单元132的结电容不同， 根据电容串联的原理可知， 大部分电压 会分配在结电容较小的保护单元上， 造成结电容较小的保护单元的分配电压过高， 即第一 保护单元131和第二保护单元132的分压不均。 0032 第一容性单元141和第二容性单元142是指具有电容性质的电路或者器件。 本发明 实施例可以设置第一容性单元141的电容值匹配第一保护单元131的结电容； 第二容性单元 142的电容值匹配第二保护单元132的结电容。 调整第一容性单元141的电容值， 可以改变第 一容性单元141和第一保护单。

20、元131的等效电容值； 调整第二容性单元142的电容值， 可以改 变第二容性单元142和第二保护单元132的等效电容值。 因此， 本发明实施例设置第一容性 单元141和第二容性单元142， 可以对第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压进行 重新分配。 0033 本发明实施例设置第一保护单元131和第二保护单元132串联连接， 可以使得第一 保护单元131和第二保护单元132均作为电源电压的承压器件， 电源电压在第一保护单元 说明书 3/6 页 5 CN 110071494 A 5 131和第二保护单元132上分压， 因此， 第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压均 低于电源。

21、电压。 与现有技术相比， 本发明实施例避免了保护器件单独承受电源电压， 对于相 同的电压等级， 在器件自身不过压损坏的前提下， 本发明实施例可以采用耐压等级较低的 保护器件， 因此保护器件在导通状态的残压较低， 从而使得防护电路100可以同时满足宽电 压范围和低残压的要求， 有利于提升防护电路100对后级电路200的防护性能。 0034 以及， 本发明实施例设置第一容性单元141与第一保护单元131并联连接， 第二容 性单元142与第二保护单元132并联连接， 通过调整第一容性单元141和第二容性单元142电 容值， 可以对第一保护单元131和第二保护单元132两端的电压进行重新分配， 使得第。

22、一保 护单元131和第二保护单元132两端的电压分配更加合理， 防护电路100能够承担更高的工 作电压。 并且， 本发明实施例提供的第一容性单元141和第二容性单元142均为储能单元， 在 使用过程中发热较少， 耗电量低， 因此， 第一容性单元141和第二容性单元142作为分压单 元， 可以使得防护电路100的功耗较低。 0035 图2为本发明实施例提供的另一种防护电路的结构示意图。 参见图2， 在上述各实 施例的基础上， 可选地， 第一容性单元包括第一电容C1， 第一电容C1的第一端作为第一容性 单元的第一端， 第一电容C1的第二端作为第一容性单元的第二端； 第二容性单元包括第二 电容C2，。

23、 第二电容C2的第一端作为第二容性单元的第一端， 第二电容C2的第二端作为第二 容性单元的第二端。 0036 本发明实施例设置第一电容C1与第一保护单元131并联连接， 第二电容C2与第二 保护单元132并联连接， 通过调整第一电容C1和第二电容C2电容值， 可以对第一保护单元 131和第二保护单元132两端的电压进行重新分配， 使得第一保护单元131和第二保护单元 132两端的电压分配更加合理。 并且， 由于第一电容C1和第二电容C2均为储能单元， 在使用 过程中不会发热耗电， 因此， 第一电容C1和第二电容C2作为分压单元， 可以使得防护电路 100的功耗较低。 0037 需要说明的是， 。

24、在上述实施例中， 示例性地示出了第一容性单元和第二容性单元 包括一个电容， 并非对本发明的限定， 在其他实施例中， 还可以设置第一容性单元和第二容 性单元包括两个或多个电容， 这两个或多个电容可以串联连接或并联连接。 0038 图3为本发明实施例提供的又一种防护电路的结构示意图。 参见图3， 在上述各实 施例的基础上， 可选地， 第一保护单元包括第一限压型保护器件MOV1， 第一限压型保护器件 MOV1的第一端作为第一保护单元的第一端， 第一限压型保护器件MOV1的第二端作为第一保 护单元的第二端。 0039 其中， 第一限压型保护器件MOV1又称为钳位型保护器件， 第一限压型保护器件 MOV。

25、1例如可以是金属氧化物压敏电阻或瞬态抑制二极管。 金属氧化物压敏电阻利用压敏电 阻的非线性特性， 当过电压出现在金属氧化物压敏电阻的两极间， 金属氧化物压敏电阻可 以将电压钳位到一个相对固定的电压值， 从而实现对后级电路的保护。 瞬态抑制二极管是 一种二极管形式的高效能保护器件， 当瞬态抑制二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击 时， 其能够以很快的速度将其两极间的高阻抗变为低阻抗， 使两极间的电压箝位于一个预 定值， 从而实现对后级电路的保护。 第一限压型保护器件MOV1具有响应速度快的特点， 有利 于提升防护电路100的相应速度。 0040 继续参见图3， 在上述各实施例的基础上， 可选地， 。

26、第二保护单元包括开关型保护 说明书 4/6 页 6 CN 110071494 A 6 器件TSS1， 开关型保护器件TSS1的第一端作为第二保护单元的第一端， 开关型保护器件 TSS1的第二端作为第二保护单元的第二端。 0041 其中， 开关型保护器件TSS1例如可以是半导体放电管或气体放电管。 半导体放电 管利用晶闸管原理制成的， 依靠PN结的击穿电流触发器件导通放电， 可以流过很大的浪涌 电流或脉冲电流， 其击穿电压的范围， 构成了过压保护的范围。 气体放电管的外加电压增大 到使极间场强超过气体的绝缘强度时， 其两极之间的间隙将放电击穿， 由原来的绝缘状态 转化为导电状态， 导通后放电管两。

27、极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平， 该残 压一般很低， 从而实现对后级电路的保护。 开关型保护器件TSS1和第一限压型保护器件 MOV1串联连接， 电源电压在开关型保护器件TSS1和第一限压型保护器件MOV1上分压， 使得 第一限压型保护器件MOV1两端的电压均低于电源电压， 降低第一限压型保护器件MOV1的残 压。 以及， 由于开关型保护器件TSS1相比于第一限压型保护器件MOV1的残压较低， 设置开关 型保护器件TSS1和第一限压型保护器件MOV1串联， 进一步有利于降低防护电路100的残压。 0042 在上述各实施例的基础上， 与第一限压型保护器件MOV1的结电容相比， 开关型。

28、保 护器件TSS1的结电容一般较小， 可以通过并联较大电容值的第二保护单元142， 使得开关型 保护器件TSS1和第二保护单元142的等效电容值， 相比于第一保护单元的电容值的差异较 小。 其中， 第二保护单元142可以设置为一个电容， 可以设置为多个电容的串并联， 在其他实 施例中， 还可以设置为其他具有电容性质的器件， 在实际应用中可以根据需要进行设置。 0043 图4为本发明实施例提供的又一种防护电路的结构示意图。 参见图4， 在上述各实 施例的基础上， 可选地， 第二容性单元包括第二限压型保护器件MOV2， 第二限压型保护器件 MOV2的第一端作为第二容性单元的第一端， 第二限压型保护。

29、器件MOV2的第二端作为第二容 性单元的第二端。 由于第二限压型保护器件MOV2的结电容较大， 本发明实施例设置第二限 压型保护器件MOV2与开关型保护器件TSS1并联连接， 可以对第一限压型保护器件MOV1和开 关型保护器件TSS1两端的电压进行重新分配， 使得第一限压型保护器件MOV1和开关型保护 器件TSS1两端的电压分配更加合理， 防护电路100能够承担更高的工作电压。 0044 图5为本发明实施例提供的又一种防护电路的结构示意图。 在上述各实施例的基 础上， 本发明实施例提供了一种具体的防护电路。 参见图5， 可选地， 防护电路100包括第一 电源端110、 第二电源端120、 第一。

30、限压型保护器件MOV1、 开关型保护器件TSS1、 第一电容C1 和第二电容C2。 第一限压型保护器件MOV1的第一端与第一电源端110电连接， 第一限压型保 护器件MOV1的第二端与开关型保护器件TSS1的第一端电连接， 开关型保护器件TSS1的第二 端与第二电源端120电连接。 第一电容C1并联于第一限压型保护器件MOV1的两端， 第二电容 C2并联于开关型保护器件TSS1的两端。 0045 其中， 示例性地， 第一限压型保护器件MOV1为金属氧化物压敏电阻， 开关型保护器 件TSS1为半导体放电管。 本发明实施例通过调整第一电容C1和第二电容C2的电容值， 可以 对第一限压型保护器件MO。

31、V1和开关型保护器件TSS1两端的电压进行重新合理分配， 使防护 电路100能够承担更高的工作电压。 0046 在上述各实施例的基础上， 可选地， 第一保护单元131的电容值为C11， 第一容性单 元141的电容值为C12， 第二保护单元132的电容值为C21， 第二容性单元142的电容值为C22； 且， C125C11， C125C21， C225C11， C225C21。 0047 其中， 第一保护单元131和第二保护单元132中的保护器件的结电容为非稳定参 说明书 5/6 页 7 CN 110071494 A 7 数， 在不同的防护电路100中存在电压分配比例不稳定的问题。 本发明实施例。

32、设置C125 C11， C125C21， C225C11， C225C21， 或者设置C1210C11， C1210C21， C22 10C11， C2210C21， 或者设置C1250C11， C1250C21， C2250C11， C22 50C21， 即设置第一容性单元141的电容值远大于第一保护单元131的电容值， 第一容性单 元141的电容值远大于第二保护单元132的电容值， 第二容性单元142的电容值远大于第一 保护单元131的电容值， 第二容性单元142的电容值远大于第二保护单元132的电容值。 0048 本发明实施例这样设置， 使得第一保护单元131和第二保护单元132的电压分。

33、配比 例， 主要由第一容性单元141和第二容性单元142决定， 受到第一保护单元131和第二保护单 元132内的保护器件的结电容的影响较小， 从而有利于提升防护电路100的工作的稳定性。 0049 本发明实施例还提供了一种电子设备。 图6为本发明实施例提供的一种电子设备 的结构示意图。 参见图6， 该电子设备包括如本发明任意实施例所提供的防护电路和后级电 路， 后级电路的第一电源输入端与防护电路的第一电源端电连接， 后级电路的第二电源输 入端与防护电路的第二电源端电连接。 示例性地， 该电子设备可以是汽车电子、 通讯、 新能 源、 安防、 消费电子、 工业电子、 医疗电子等装置中的电子芯片。 。

34、0050 本发明实施例提供的电子设备包括本发明任意实施例所提供的防护电路， 因此本 发明实施例提供的电子设备也具备本发明任意实施例中所描述的有益效果。 0051 注意， 上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。 本领域技术人员会理解， 本发明不限于这里所述的特定实施例， 对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、 重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。 因此， 虽然通过以上实施例对本发明进行 了较为详细的说明， 但是本发明不仅仅限于以上实施例， 在不脱离本发明构思的情况下， 还 可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。 说明书 6/6 页 8 CN 110071494 A 8 图1 图2 说明书附图 1/3 页 9 CN 110071494 A 9 图3 图4 说明书附图 2/3 页 10 CN 110071494 A 10 图5 图6 说明书附图 3/3 页 11 CN 110071494 A 11 。