專利名稱：場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種過電壓保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用場效應(yīng)管設(shè)計的過電壓保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
一般的電器產(chǎn)品中大多沒有過電壓保護(hù)電路，如圖I所示，一旦電網(wǎng)出現(xiàn)異常，電壓波動升高時，就會有電器損壞的情況發(fā)生。如圖2所示，為了解決這個問題，有些產(chǎn)品采用了繼電器J作為保護(hù)開關(guān)，控制電路回路的閉合或斷開，當(dāng)檢測電路檢測到電網(wǎng)異常電壓升高時，控制繼電器切斷輸入電源，從而保護(hù)了電器產(chǎn)品內(nèi)部電路免受電網(wǎng)異常電壓升高而損壞的危險。該繼電器J功率較高，一定程度上會增加電路功耗，這就會造成能源浪費(fèi)，而且繼電器J觸點(diǎn)接觸時會產(chǎn)生火花，使用壽命相對降低，存在一定安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法，利用半導(dǎo)體場效應(yīng)管作為過電壓保護(hù)電路的保護(hù)開關(guān)，該場效應(yīng)管為無觸點(diǎn)開關(guān)，不存在機(jī)械動作，無火花產(chǎn)生，使用壽命長，安全性高，且驅(qū)動場效應(yīng)管所需的功率低，節(jié)省能源。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的ー種場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法，其特征在干，包括以下步驟步驟I、提供整流模塊、高壓檢測控制模塊及場效應(yīng)管，所述高壓檢測控制模塊電性連接于所述整流模塊，所述場效應(yīng)管的柵極電性連接于所述高壓檢測控制模塊，所述場效應(yīng)管的源極電性連接于所述整流模塊，所述場效應(yīng)管的漏極用于連接負(fù)載主功能電路；步驟2、接通該整流模塊電源，經(jīng)過所述整流模塊整流，得到直流電壓供給高壓檢測控制模塊；步驟3、高壓檢測模塊根據(jù)該直流電壓進(jìn)行比較判斷，并輸出控制電平給場效應(yīng)管的柵極；步驟4、所述場效應(yīng)管根據(jù)柵極上的控制電平控制自身的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而控制主功能電路的開通或關(guān)斷。所述步驟3中，高壓檢測控制模塊處理該直流電壓，并與模塊內(nèi)部電路設(shè)定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，若判定該電壓小于設(shè)定電壓，則該高壓檢測控制模塊輸出的控制電平為高電平，若判定該電壓大于設(shè)定電壓，則該高壓檢測控制模塊輸出的控制電平為低電平。所述步驟4中若所述場效應(yīng)管柵極上的控制電平為高電平吋，場效應(yīng)管完全導(dǎo)通，電性連接于場效應(yīng)管的漏極與整流模塊的負(fù)載主功能電路導(dǎo)通正常工作，若所述場效應(yīng)管柵極上的控制電平為低電平吋，場效應(yīng)管完全關(guān)斷，該負(fù)載主功能電路停止工作。 所述整流模塊為橋式整流電路。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法，利用半導(dǎo)體場效應(yīng)管作為過電壓保護(hù)電路的保護(hù)開關(guān)，通過高壓檢測控制模塊檢測電網(wǎng)電壓的高低來輸出控制電平控制場效應(yīng)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制主功能電路的閉合與斷開，該場效應(yīng)管為無觸點(diǎn)開關(guān)，不存在機(jī)械動作，無火花產(chǎn)生，使用壽命長，安全性高，且驅(qū)動場效應(yīng)管所需的功率低，節(jié)省能源。為了能更進(jìn)一歩了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其它有益效果顯而易見。附圖中，圖I為現(xiàn)有無過電壓保護(hù)電路的電路圖；圖2為現(xiàn)有加繼電器保護(hù)的電路框圖；圖3為本發(fā)明場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法的流程示意圖；圖4為本發(fā)明場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法的模塊示意圖；圖5為本發(fā)明場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法的ー實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。請參閱圖3至5，本發(fā)明提供ー種場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法，其包括一下步驟步驟I、提供整流模塊10、高壓檢測控制模塊20及場效應(yīng)管Ql，所述高壓檢測控制模塊20電性連接于所述整流模塊I，所述場效應(yīng)管Ql的柵極G電性連接于所述高壓檢測控制模塊20，所述場效應(yīng)管Ql的源極S電性連接于所述整流模塊10，所述場效應(yīng)管Ql的漏極D用于連接負(fù)載主功能電路30 ；本實(shí)施例中，所述高壓檢測控制模塊20包括一電壓基準(zhǔn)芯片Ul及一穩(wěn)壓管ZD1，所述電壓基準(zhǔn)芯片Ul輸入引腳R及接地引腳A電性連接于整流模塊10，所述電壓基準(zhǔn)芯片Ul輸出引腳K電性連接于場效應(yīng)管Ql的柵極G，所述穩(wěn)壓管ZDl陽極電性連接于所述電壓基準(zhǔn)芯片Ul的輸出引腳K，所述穩(wěn)壓管ZDl陰極電性連接于所述電壓基準(zhǔn)芯片Ul的接地引腳A。所述高壓檢測控制模塊20還包括第一ニ極管Dl、第二ニ極管D2、第一濾波電容E1、第二濾波電容Cl、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5及第六電阻R6,所述第一ニ極管Dl與第一濾波電容El正向串聯(lián)后電性連接于整流模塊10 輸出端，所述第一電阻R1、第二電阻R2及第三電阻R3串聯(lián)后接于第一濾波電容El的陽極與陰極，所述電壓基準(zhǔn)芯片Ul的輸入引腳R電性連接于所述第二電阻R2與第三電阻R3中間，所述第二濾波電容Cl電性連接于所述電壓基準(zhǔn)芯片Ul的輸入引腳R和接地引腳A，所述第四電阻R4與第二ニ極管D2正向串聯(lián)后接于第一ニ極管Dl的陰極與場效應(yīng)管Ql的柵極G，所述電壓基準(zhǔn)芯片Ul的輸出引腳K電性連接于所述第二ニ極管D2的陽極，所述第五電阻R5 —端電性連接于第一電阻Rl與第二電阻R2中間，另一端電性連接于場效應(yīng)管Ql的漏極D，所述第六電阻R6電性連接于場效應(yīng)管Ql的柵極G與第一濾波電容El的陰極。所述整流模塊10為由四個ニ極管構(gòu)成的橋式整流電路，所述電壓基準(zhǔn)芯片Ul采用美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的LM431，其可通過調(diào)整外圍電阻阻值得到2. 5V至36V的輸出電壓，然不限于此，電壓基準(zhǔn)芯片Ul還可選用TL431、CL431、UTC431等類似功能兼容的芯片，所述穩(wěn)壓管ZDl反向擊穿電壓略小于場效應(yīng)管Ql柵極G的最高電壓，優(yōu)選為15V。步驟2、接通該整流模塊10電源，經(jīng)過所述整流模塊10整流，得到直流電壓供給高壓檢測控制模塊20 ；本實(shí)施例中，電網(wǎng)電壓經(jīng)整流模塊10整流后得到的全波直流電Vdc，經(jīng)過第一濾波電容El濾波后形成一個比較平穩(wěn)的直流電壓VI，該直流電壓Vl —方面為高壓檢測控制模塊20提供工作電源，另ー方面作為電網(wǎng)電壓的識別信號。直流電壓Vl經(jīng)過第四電阻R4、穩(wěn)壓管ZDl形成一個穩(wěn)定的電壓V4，為電壓基準(zhǔn)芯片Ul和場效應(yīng)管Ql提供工作電壓。電路中第二濾波電容Cl對電壓基準(zhǔn)芯片Ul的輸入引腳R的電壓信號進(jìn)ー步濾波，提高高壓檢測控制模塊20檢測電壓的精準(zhǔn)度。步驟3、高壓檢測模塊20根據(jù)該直流電壓進(jìn)行比較判斷，并輸出控制電平給場效應(yīng)管Ql的柵極G ；所述高壓檢測控制模塊20處理該直流電壓Vl得到比較電壓，電壓基準(zhǔn)芯片Ul將該比較電壓與該電壓基準(zhǔn)芯片的設(shè)定電壓進(jìn)行比較，若比較電壓小于設(shè)定電壓，則該電壓基準(zhǔn)芯片Ul輸出引腳K輸出的控制電平為高電平,若比較電壓大于設(shè)定電壓,則該電壓基準(zhǔn)芯片Ul輸出引腳K輸出的控制電平為低電平。本實(shí)施例中，直流電壓Vl經(jīng)過電阻R1、R2、R3串聯(lián)分壓以后，形成電壓V2及電壓V3,電壓V3送到電壓基準(zhǔn)芯片Ul的輸入引腳R，為電壓基準(zhǔn)芯片Ul提供比較電壓，該電壓基準(zhǔn)芯片Ul將該比較電壓與該電壓基準(zhǔn)芯片Ul的設(shè)定電壓作比較。所述電壓基準(zhǔn)芯片Ul的設(shè)定電壓為2. 5V。步驟4、所述場效應(yīng)管Ql根據(jù)柵極G上的控制電平控制自身的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而控制主功能電路30的開通或關(guān)斷。若所述場效應(yīng)管Ql柵極G上的控制電平為高電平吋，場效應(yīng)管Ql完全導(dǎo)通，電性連接于場效應(yīng)管Ql的漏極D與整流模塊I的負(fù)載主功能電路3導(dǎo)通正常工作，若所述場效應(yīng)管Ql柵極G上的控制電平為低電平吋，場效應(yīng)管Ql完全關(guān)斷，該負(fù)載主功能電路30停
止工作。若電壓基準(zhǔn)芯片Ul輸出的控制電平為高電平，該控制電平經(jīng)過穩(wěn)壓管ZDl的穩(wěn)壓后，該控制電平傳送至場效應(yīng)管Ql的柵極G，控制場效應(yīng)管Ql完全導(dǎo)通，電性連接于場效應(yīng)管Ql的漏極D與整流模塊10的負(fù)載主功能電路30導(dǎo)通正常工作，若電壓基準(zhǔn)芯片Ul輸出的控制電平為低電平，該控制電平傳送至場效應(yīng)管Ql的柵極G，控制場效應(yīng)管Ql完全關(guān)斷，該負(fù)載主功能電路30停止工作。本實(shí)施例中，當(dāng)電網(wǎng)電壓正常時，通過調(diào)整第一電阻、第二電阻及第三電阻Rl、R2及R3的阻值可以得到電壓V3小于2. 5V，也即是電壓基準(zhǔn)芯片Ul的輸入引腳R處的電壓小于2. 5V，此時電壓基準(zhǔn)芯片Ul的輸出引腳K輸出的控制電平為高電平，再加上穩(wěn)壓管ZDl 限定作用，上述電壓V4為15V，此時場效應(yīng)管Ql的柵極G電壓Vg約為14. 3V(電壓V4減去第二ニ極管D2的管壓(約0. 7V)，得到14. 3V)，所以此時場效應(yīng)管Ql處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載主功能電路30可以正常工作。當(dāng)電網(wǎng)異常電壓超過正常值時，相應(yīng)電壓電壓V3會大于2. 5V，也即是電壓基準(zhǔn)芯片Ul的輸入引腳R的電壓大于2. 5V,電壓基準(zhǔn)芯片Ul的輸出引腳K輸出的控制電平為低電平，此時上述電壓V4為2. 5V (電壓基準(zhǔn)芯片Ul的最低輸出電壓)，此時場效應(yīng)管Ql的柵極G電壓Vg約為1.8V(電壓V4減去第二ニ極管D2的管壓(0. 7V)，得到1.8V)，所以此時場效應(yīng)管Ql處于完全關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載主功能電路30與電網(wǎng)完全斷開，不受電網(wǎng)異常高電壓的影響，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)負(fù)載主功能電路30的目的。
此外，所述第五電阻R5起到反饋回差控制作用。當(dāng)電壓V3升到2. 5V吋，場效應(yīng)管Ql關(guān)斷，電壓V5變?yōu)楦唠妷篤dc，此高電壓Vdc又經(jīng)第五電阻R5正反饋使得電壓V2及電壓V3相應(yīng)地進(jìn)一歩升高，確保電壓V3超過2. 5V，場效應(yīng)管Ql可靠導(dǎo)通。反之，當(dāng)電壓V3降到2. 5V吋，場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通電壓V5變?yōu)榈碗妷?，此低電壓又?jīng)第五電阻R5正反饋使得電壓V2及電壓V3相應(yīng)的進(jìn)一歩降低，確保電壓V3低于2. 5V，場效應(yīng)管Ql則可靠關(guān)斷。綜上所述，本發(fā)明提供的場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法，利用半導(dǎo)體場效應(yīng)管作為過電壓保護(hù)電路的保護(hù)開關(guān)，通過高壓檢測控制模塊檢測電網(wǎng)電壓的高低來輸出控制電平控制場效應(yīng)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制主功能電路的閉合與斷開，該場效應(yīng)管為無觸點(diǎn)開關(guān)，不存在機(jī)械動作，無火花產(chǎn)生，使用壽命長，安全性高，且驅(qū)動場效應(yīng)管所需的功率低，節(jié)省能源。以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟I、提供整流模塊、高壓檢測控制模塊及場效應(yīng)管，所述高壓檢測控制模塊電性連接于所述整流模塊，所述場效應(yīng)管的柵極電性連接于所述高壓檢測控制模塊，所述場效應(yīng)管的源極電性連接于所述整流模塊，所述場效應(yīng)管的漏極用于連接負(fù)載主功能電路； 步驟2、接通該整流模塊電源，經(jīng)過所述整流模塊整流，得到直流電壓供給高壓檢測控制豐旲塊; 步驟3、高壓檢測模塊根據(jù)該直流電壓進(jìn)行比較判斷，并輸出控制電平給場效應(yīng)管的柵極； 步驟4、所述場效應(yīng)管根據(jù)柵極上的控制電平控制自身的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而控制主功能電路的開通或關(guān)斷。
2.如權(quán)利要求I所述的場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述步驟3中，高壓檢 測控制模塊處理該直流電壓，并與模塊內(nèi)部電路設(shè)定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，若判定該電壓小于設(shè)定電壓，則該高壓檢測控制模塊輸出的控制電平為高電平，若判定該電壓大于設(shè)定電壓，則該高壓檢測控制模塊輸出的控制電平為低電平。
3.如權(quán)利要求I所述的場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述步驟4中若所述場效應(yīng)管柵極上的控制電平為高電平時，場效應(yīng)管完全導(dǎo)通，電性連接于場效應(yīng)管的漏極與整流模塊的負(fù)載主功能電路導(dǎo)通正常工作，若所述場效應(yīng)管柵極上的控制電平為低電平時，場效應(yīng)管完全關(guān)斷，該負(fù)載主功能電路停止工作。
4.如權(quán)利要求I所述的場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述整流模塊為橋式整流電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種場效應(yīng)管過電壓保護(hù)方法，包括以下步驟步驟1、提供整流模塊、高壓檢測控制模塊及場效應(yīng)管，該高壓檢測控制模塊電性連接于該整流模塊，該場效應(yīng)管的柵極電性連接于該高壓檢測控制模塊，該場效應(yīng)管的源極電性連接于該整流模塊，該場效應(yīng)管的漏極用于連接負(fù)載主功能電路；步驟2、接通整流模塊電源，經(jīng)過該整流模塊整流，得到直流電壓供給高壓檢測控制模塊；步驟3、高壓檢測模塊根據(jù)該直流電壓進(jìn)行比較判斷，并輸出控制電平給場效應(yīng)管的柵極；步驟4、場效應(yīng)管根據(jù)柵極上的控制電平控制自身的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而控制主功能電路的開通或關(guān)斷。
文檔編號H02H3/20GK102651544SQ201210084560
公開日2012年8月29日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者廖序 申請人:深圳市朗科電器有限公司