一種用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供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(lián)在電壓輸入端與電壓輸出端之間的耐壓電路，和連接到電壓輸出端的限壓電路，電壓輸出端連接到低壓電壓測量電路，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具有第二輸入端和第二輸出端的第二耐壓單元，第一耐壓單元和第二耐壓單元還包括在第一輸入端與第一輸出端之間或第二輸入端與第二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。本發(fā)明專利技術(shù)電路起保護作用時電流小、功耗不大；耐壓電路可通過任意串聯(lián)第一耐壓單元和/或第二耐壓單元，滿足更高的耐壓要求，便于擴展其耐壓范圍，配置靈活。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于電子電路
，具體涉及一種用于低壓檢測系統(tǒng)中的低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路。
技術(shù)介紹
抗高壓保護電路經(jīng)常用在低壓電子設(shè)備、測量儀表等低壓檢測系統(tǒng)中，以保護低壓電壓測量電路部分不受可能出現(xiàn)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(yīng)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(gòu)成，輸出端OUT2接低壓電路，耐壓電阻R1一般為固定電阻，當(dāng)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(yīng)慢，有較大的熱噪聲以及起保護作用時功耗大、會發(fā)熱的缺點。如圖4所示，授權(quán)公告號為CN203813406U的技術(shù)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(wěn)壓二極管D1構(gòu)成，第二級電壓采樣電路由電阻R2構(gòu)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r>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(jié)構(gòu)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(yīng)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(xiàn)耐壓功能，空間和成本都會提高；耐壓范圍有限，也不易擴展。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決上述問題，本專利技術(shù)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。本專利技術(shù)的上述目的是由以下技術(shù)方案來實現(xiàn)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(lián)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(lián)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(lián)組成耐壓單元組，一個或多個耐壓單元組串聯(lián)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(wěn)壓管組成的保護電路，穩(wěn)壓管的陽極與N溝道JFET管的源極和柵極的交接處相連，穩(wěn)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(wěn)壓電路保護N溝道JFET管不受瞬時高壓的損害。在上述的用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路中，所述限壓電路包括由正鉗位電壓單元與第一二極管的陰極相連而形成的正限壓電路以及負鉗位電壓單元與第二二極管的陽極相連而形成的負限壓電路，其中，所述第一二極管的陽極與第二二極管的陰極連接在一起，第一二極管的陽極與第二二極管的陰極的交接處連接到所述電壓輸出端。本專利技術(shù)的技術(shù)效果是：(1)選用具有很小的飽和漏源極電流IDSS的N溝道JFET管來產(chǎn)生起保護作用時的柵極電壓，如MMBF4117，其IDSS典型值只有30μA，最大值小于90μA，不需要像授權(quán)公告號為CN203813406U的技術(shù)那樣需要另外增加一路耐壓電路來產(chǎn)生起保護時的柵極電壓信號，從而降低成本和功耗，易于實現(xiàn)小型化；(2)該電路的起保護作用時保護電流小(<90μA),所以起保護作用時功耗不大，因此耐壓管可以選用較小封裝，有利于減小熱電動勢(ThermalEMF)的影響，適用于高精度電壓測量尤其是小信號電壓測量電路中；(3)本專利技術(shù)的耐壓電路可通過任意串聯(lián)耐壓單元，滿足更高的耐壓要求，便于擴展其耐壓范圍，配置靈活。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的實施例1的電路圖；圖2是本專利技術(shù)的實施例2的電路圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的一種抗高壓保護電路圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的過流過壓保護電路的實施例的原理圖；圖5是實施例1的測試電路圖；圖6是測試1的測量結(jié)果圖；圖7是測試2的測量結(jié)果圖；圖8是測試3的測量結(jié)果圖；圖9是測試4的測量結(jié)果圖。圖中附圖標記表示為：VH1：本專利技術(shù)的電壓輸入端，VL1：接地端，OUT1：本專利技術(shù)的電壓輸出端；CR1、CR2：穩(wěn)壓管，A1、A2：穩(wěn)壓管陽極，C1、C2：穩(wěn)壓管陰極；U1、U3：負鉗位電壓單元，U2、U4：正鉗位電壓單元，CR3、CR4、CR5、CR6：二極管；Q1、Q2：N溝道JFET管，Q3、Q4：N溝道耗盡型FET管，G1、G2：N溝道JFET管的柵極，G3、G4：N溝道耗盡型FET<本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
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，串聯(lián)在所述電壓輸入端與電壓輸出端之間的耐壓電路，以及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，其特征在于，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(lián)連接在所述電壓輸入端和電壓輸出端之間。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一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，
串聯(lián)在所述電壓輸入端與電壓輸出端之間的耐壓電路，以及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，其特征在于，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...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚宏，
申請(專利權(quán))人：北京康斯特儀表科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11