專利名稱：場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路及具有所述電路的電器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于保護(hù)電路技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種為解決場效應(yīng) 管的柵極與源極電壓過高時導(dǎo)致器件損壞問題的過壓保護(hù)電路及應(yīng)用該電路的 電器設(shè)備。
背景技術(shù)：
在大部分的電器設(shè)備中都4吏用場效應(yīng)管M0SFET來對其內(nèi)部電源電路進(jìn)4亍 開關(guān)控制，比如在目前的液晶電禍i/L產(chǎn)品中，絕大部分采用MOSFET來控制給屏 的供電以及對其開關(guān)電源的的開關(guān)控制。而M0SFET的柵極與源極之間的耐壓值 是一定的，當(dāng)柵源極電壓過高時，就會造成MOSFET器件的擊穿損壞，進(jìn)而給整 機電路造成影響，導(dǎo)致整4幾故障。
以目前的液晶電視產(chǎn)品為例，液晶屏的供電Vp大部分是5V或者12V,其 電源開關(guān)控制電路使用雙路M0SFET器件對這路電源進(jìn)行開關(guān)控制，如

圖1所示。 在傳統(tǒng)的電路設(shè)計中，供電電源Vcc加在場效應(yīng)管Ul的源極上，即1腳和3 腳。當(dāng)主芯片通過其GPIO 口發(fā)出的控制信號為高電平時，使圖1中的NPN型三 極管Ql導(dǎo)通。由于場效應(yīng)管Ul的柵極(即2腳和4腳)連"l妾在三極管Ql的集 電才及上，因此，場效應(yīng)管Ul的柵4及相當(dāng)于接地，這樣加在電阻Rl也就是場效 應(yīng)管Ul源極和柵極之間的電壓就是Vcc，場效應(yīng)管Ul導(dǎo)通，通過其漏極(即5、 6、 7、 8腳)輸出的電壓Vp-Vcc。由于場效應(yīng)管Ul源極與柵極之間的最大耐壓 值為12V，當(dāng)Vcc-5V時，此電路是沒有問題的；但是，當(dāng)Vcc=12V時，場效應(yīng) 管Ul的源極與柵極之間的耐壓就處在臨界狀態(tài)了。當(dāng)電視i幾剛開機時，電壓會 有一個上沖，使Vcc〉 12V,這樣很容易造成場效應(yīng)管Ul的過壓損壞，進(jìn)而導(dǎo)致整個電路出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響了電視產(chǎn)品的可靠性和整機品質(zhì)。
實用新型內(nèi)容
本實用新型為了解決場效應(yīng)管門極與源極電壓過高時容易造成器件擊穿損 壞的問題，提供了一種場效應(yīng)管的過壓保護(hù)電路，通過對現(xiàn)有采用場效應(yīng)管作 為開關(guān)元件的電路進(jìn)行簡單改進(jìn)，有效避免了場效應(yīng)管的過壓損壞，保護(hù)了器 件。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn) 一種場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路，包括場效應(yīng)管和與其連接的外圍電路，當(dāng)所 述場效應(yīng)管為P溝道場效應(yīng)管時，在其源極與柵極之間連接有第一分壓電阻， 其柵極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與開關(guān)電路的開關(guān)通路接 地，所述開關(guān)電路的控制端接收開關(guān)控制信號；當(dāng)所述場效應(yīng)管為N溝道場效 應(yīng)管時，在其源極與柵極之間連接有第一分壓電阻，其源極通過第二分壓電阻 接地或通過第二分壓電阻與開關(guān)電路的開關(guān)通珞接地，所述開關(guān)電路的控制端 接收開關(guān)控制信號。
進(jìn)一步的，在所述場效應(yīng)管的源極與柵極之間連接有電容，以防止電壓尖 峰脈沖。
基于上述場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路，本實用新型又提出了 一種內(nèi)部包含有由 場效應(yīng)管和與其連接的外圍電路組成的電源開關(guān)控制電路的電器設(shè)備。當(dāng)所述 場效應(yīng)管為P溝道場效應(yīng)管時，通過其源級連接供電電源，漏才及連接負(fù)栽的供 電端；同樣，為了對所述場效應(yīng)管實現(xiàn)過壓保護(hù)，在所述場效應(yīng)管的源極與柵 極之間連接有第 一分壓電阻，并將其柵極通過第二分壓電阻接地或通過第二分 壓電阻與一開關(guān)電路的開關(guān)通路接地，所述開關(guān)電路的控制端接收開關(guān)控制信 號。當(dāng)所述場效應(yīng)管為N溝道場效應(yīng)管時，通過其柵極連接供電電源，漏極一 方面通過第三分壓電阻連接所述的供電電源，另一方面連接負(fù)載的供電端；為 了對所述場效應(yīng)管實現(xiàn)過壓保護(hù)，在所述場效應(yīng)管的源極與柵極之間連接有第一分壓電阻，并將其源極通過第二分壓電阻4妻地或通過第二分壓電阻與 一開關(guān) 電路的開關(guān)通路接地，所述開關(guān)電路的控制端接收開關(guān)控制信號。
進(jìn)一步的，在所述場效應(yīng)管的源極與柵極之間連接有電容，以防止電壓尖 峰脈沖對場效應(yīng)管產(chǎn)生的瞬間沖擊。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是本實用新型的場效應(yīng) 管過壓保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，有效避免了由于場效應(yīng)管的柵極與源極 之間電壓過高所造成的器件損壞等故障。將其應(yīng)用于電器設(shè)備內(nèi)部的電源開關(guān) 控制電路中，可對其內(nèi)部電路實現(xiàn)有效保護(hù)，從而有利于提高電器設(shè)備運行的 穩(wěn)定性以及整機的性能品質(zhì)。
附困說明
圖1是傳統(tǒng)液晶電視機中為屏供電的電源開關(guān)控制電路的原理圖2是本實用新型所提出的場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路的一種實施例的原理
圖3是本實用新型所提出的場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路的另 一種實施例的原理
圖4是對圖i改進(jìn)后的電源開關(guān)控制電路的原理圖。 務(wù)體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)地r沈明。 本實用新型的場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路通過對連接在場效應(yīng)管的源極和柵極 上的外圍電路進(jìn)行改進(jìn)，利用分壓電阻來分擔(dān)一部分直流電壓，從而使施加到 場效應(yīng)管源極和柵極之間的電壓得以降低，達(dá)到其最大耐壓值以下，進(jìn)而有效 避免了場效應(yīng)管由于其柵源極電壓過高所引起的擊穿問題，達(dá)到了保護(hù)開關(guān)器 件和整機電路的設(shè)計目的。實施例一，參見圖2所示，本實施例以P溝道場效應(yīng)管VI為例力。以i兌明。 對于P溝道場效應(yīng)管來說，當(dāng)其源極電壓與柵極電壓之差大于其導(dǎo)通壓降時，P 溝道場效應(yīng)管導(dǎo)通，連通其源極與漏極之間的通路，使電流由源極流向漏極。 圖2中，P溝道場效應(yīng)管VI的源才及連接供電電源Vcc， 4冊才及通過第二分壓電阻 R2連接開關(guān)電路的開關(guān)通路，所述開關(guān)通路的另一端接地。在本實施例中，所 述開關(guān)電路具體以一 NPN型三極管Ql為例加以說明，其集電極連接所述的第二 分壓電阻R2，發(fā)射極接地，基極作為所述開關(guān)電路的控制端通過限流電阻R4 接收開關(guān)控制信號。所述開關(guān)控制信號可以通過電器設(shè)備中主處理芯片的GPIO 口輸出提供。在所述P溝道場效應(yīng)管VI的源極與柵極之間連接有第一分壓電阻 Rl，其兩端并聯(lián)有電容C3。當(dāng)主處理芯片通過其GPIO 口輸出的開關(guān)控制信號 為低電平時，三極管Q1截止；此時，P溝道場效應(yīng)管VI的源極電壓和柵極電 壓相等，都等于Vcc， P溝道場效應(yīng)管VI處于截止?fàn)顟B(tài)，其漏極無電壓輸出。 當(dāng)主處理芯片通過其GPIO 口輸出的開關(guān)控制信號為高電平時，三極管Ql導(dǎo)通； 此時，P溝道場效應(yīng)管VI的源極電壓等于Vcc，供電電源Vcc通過第一分壓電 阻Rl施加到P溝道場效應(yīng)管VI的源才及與柵^及之間，又通過第二分壓電阻R2 接地，這樣，P溝道場效應(yīng)管VI的柵源極之間的電壓就變成VcwRl/(Rl+R2), 小于Vcc,選擇合適的分壓電阻R1、 R2的阻值，就可以確保其遠(yuǎn)小于場效應(yīng)管 VI柵源極之間的最大耐壓值，從而可以有效避免場效應(yīng)管VI由于其柵源極之 間的電壓過高而導(dǎo)致的擊穿損壞問題，對場效應(yīng)管Vl起到過壓保護(hù)的作用。同 時，電容C3可以防止忽然的電壓上沖，達(dá)到進(jìn)一步保護(hù)場效應(yīng)管VI的目的。 圖2中，濾波電容C4連接在供電電源Vcc與地之間，確保供電電源Vcc穩(wěn)定供 電。
當(dāng)然，在本實施例中，所述P溝道場效應(yīng)管VI的辟冊才及也可通過第二分壓電 阻R2直接接地，此時，只要供電電源Vcc建立起一定的電壓輸出，即可控制P 溝道場效應(yīng)管VI導(dǎo)通。將所述P溝道場效應(yīng)管VI的漏極連接到負(fù)載的供電端， 即可控制負(fù)載上電工作。此夕卜，所述的開關(guān)電路除了采用本實施例中的NPN型三才及管Ql夕卜，還可以 采用其它具有開關(guān)作用的元器件或者集成芯片構(gòu)成，本實用新型不限于此。
實施例二，參見圖3所示，本實施例以N溝道場效應(yīng)管V2為例加以說明。 對于N溝道場效應(yīng)管來說，當(dāng)其柵極電壓與源極電壓之差大于其導(dǎo)通壓降時，N 溝道場效應(yīng)管導(dǎo)通，連通其漏極與源極之間的通路，使電流由漏極流向源極。 圖3中，N溝道場效應(yīng)管V2的柵極連接供電電源Vcc,漏極一方面經(jīng)第三分壓 電阻R3連接供電電源Vcc,另一方面連接負(fù)栽的供電端；源極通過第二分壓電 阻R2連接開關(guān)電路的開關(guān)通路，并通過開關(guān)通路-接地；或通過第二分壓電阻 R2直接接地。本實施例以連接開關(guān)電路為例，所述開關(guān)電路同樣以一NPN型三 極管Ql為例加以說明，其集電極連接所述的第二分壓電阻R2,發(fā)射極接地， 基極作為所述開關(guān)電路的控制端通過限流電阻R4接收來自主處理芯片的GPIO 口輸出的開關(guān)控制信號。在所述N溝道場效應(yīng)管V2的源極與柵極之間連接有第 一分壓電阻Rl,其兩端并聯(lián)有電容C3。當(dāng)開關(guān)控制信號為低電平時，三極管 Ql截止；此時，N溝道場效應(yīng)管V2的柵極電壓-源極電壓-Vcc, N溝道場效應(yīng) 管V2處于截止?fàn)顟B(tài)，供電電源Vcc通過第三分壓電阻R3向負(fù)載的供電端提供 直流供電。當(dāng)開關(guān)控制信號為高電平時，三極管Q1導(dǎo)通；此時，N溝道場效應(yīng) 管V2的柵極電壓大于其源極電壓，且其電壓差大于其導(dǎo)通壓降并遠(yuǎn)小于Vcc， 這樣，通過選擇分壓電阻R1、 R2的阻值，就很容易確保場效應(yīng)管V2的柵源極 電壓遠(yuǎn)小于其最大的耐壓值，從而可以有效避免場效應(yīng)管VI由于其柵源極之間 的電壓過高而導(dǎo)致的擊穿損壞問題,對場效應(yīng)管V2起到過壓保護(hù)作用。同樣的， 電容C3可以防止瞬間產(chǎn)生的電壓尖峰脈沖，電容C4對供電電源Vcc進(jìn)行濾波， 確保其穩(wěn)定供電。
當(dāng)然，所述開關(guān)電路也可采用其他結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)，本實用新型對此不進(jìn)行 具體限制。
實施例三，參見圖4所示，本實施例列舉了一種可應(yīng)用于液晶電視機中為 屏供電的電源開關(guān)控制電路的電路結(jié)構(gòu)。圖4中，Ul為3又路P溝道MOSFET器4牛，其兩路源才及(即1腳、3腳)連4妻 供電電源Vcc，柵極(即2腳、4腳) 一方面通過第一分壓電阻R1連接其源極, 另一方面通過第二分壓電阻R2連接NPN型三極管Q1的集電極，所述三極管Ql 的發(fā)射極接地，基極通過電阻R4連接電視機解碼板上主處理芯片的GPIO 口 ； 所述M0SFET器件U1的漏極(即5、 6、 7、 8腳)連接液晶屏的供電端。
當(dāng)電視機開才;iil行后，主處理芯片通過其GPIO 口輸出高電平開關(guān)控制信 號，控制三極管Ql導(dǎo)通，供電電源Vcc通過第一分壓電阻Rl加到M0SFET器件 Ul的源極與柵極之間，又通過第二分壓電阻R2接到地，這樣M0SFET器件Ul 柵源極之間的電壓就變成Vcc^Rl/(Rl+R2)。選擇R1-R2，那么此時MOSFET器件 Ul的源極與柵極之間的電壓就只有Vcc的一半。當(dāng)液晶屏所需的工作電源Vp 為12V時，選擇電壓值為12V的供電電源Vcc施加到M0SFET器件Ul的源極， 此時，M0SFET器件Ul的源極與槺極之間的電壓只有6V,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M0SFET器件 Ul的最大耐壓值(12V)，在滿足液晶屏供電的前提下，解決了 M0SFET器件Ul 柵源極過壓損壞的問題。
電路實現(xiàn)保護(hù)作用。
需要說明的是，以上所述僅是本實用新型的一種優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出， 對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還
可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、 一種場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路，包括場效應(yīng)管和與其連接的外圍電路，其特征在于所述場效應(yīng)管為P溝道場效應(yīng)管，在其源極與4冊極之間連接有第一 分壓電阻，其柵極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與開關(guān)電路的開 關(guān)通路接地，所述開關(guān)電路的控制端接收開關(guān)控制信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路，其特征在于在所述場 效應(yīng)管的源極與4冊極之間連接有電容。
3、 一種場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路，包括場效應(yīng)管和與其連接的外圍電3各，其 特征在于所述場效應(yīng)管為N溝道場效應(yīng)管，在其源極與柵極之間連接有第一 分壓電阻，其源極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與開關(guān)電路的開 關(guān)通路接地，所述開關(guān)電路的控制端接收開關(guān)控制信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路，其特征在于在所述場 效應(yīng)管的源極與棚4及之間連接有電容。
5、 一種電器設(shè)備，包括由場效應(yīng)管和與其連接的外圍電路組成的電源開關(guān) 控制電路，其特征在于所述場效應(yīng)管為P溝道場效應(yīng)管，在其源極與柵極之 間連接有第 一分壓電阻，其柵極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與 一開關(guān)電路的開關(guān)通贈4妻地，所述開關(guān)電路的控制端接收開關(guān)控制信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電器設(shè)備，其特征在于在所述場效應(yīng)管的源極 與柵極之間連接有電容。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電器設(shè)備，其特征在于所述場效應(yīng)管的源 極連接供電電源，漏極連接負(fù)載的供電端。
8、 一種電器設(shè)備，包括由場效應(yīng)管和與其連接的外圍電路組成的電源開關(guān) 控制電路，其特征在于所述場效應(yīng)管為N溝道場效應(yīng)管，在其源極與柵極之 間連接有第一分壓電阻，其源極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與 一開關(guān)電路的開關(guān)通路接地，所述開關(guān)電路的控制端接收開關(guān)控制信號。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電器設(shè)備，其特征在于在所述場效應(yīng)管的源極 與柵極之間連接有電容。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電器設(shè)備，其特征在于所述場效應(yīng)管的 柵極連接供電電源，漏極一方面通過第三分壓電阻連接所述的供電電源，另一 方面連接負(fù)載的供電端。
專利摘要本實用新型公開了一種場效應(yīng)管過壓保護(hù)電路，包括場效應(yīng)管和與其連接的外圍電路，其中，在所述場效應(yīng)管的源極與柵極之間連接有第一分壓電阻，當(dāng)所述場效應(yīng)管為N溝道場效應(yīng)管時，其源極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與開關(guān)電路的開關(guān)通路接地；當(dāng)所述場效應(yīng)管為P溝道場效應(yīng)管時，其柵極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與開關(guān)電路的開關(guān)通路接地；所述開關(guān)電路的控制端接收開關(guān)控制信號。本實用新型又公開了一種應(yīng)用該過壓保護(hù)電路的電器設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，有效避免了由于場效應(yīng)管的柵極與源極之間電壓過高所造成的器件損壞等故障，對其內(nèi)部電路實現(xiàn)了有效保護(hù)，有利于提高電器設(shè)備運行的穩(wěn)定性以及整機的性能品質(zhì)。
文檔編號H02H7/20GK201156544SQ200720157658
公開日2008年11月26日 申請日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者王松麗, 高金年, 勇 黃 申請人:青島海信電器股份有限公司