采用5V供电的设备，当供电电压因各种原因变得过高，可能会烧坏设备。9 _7 L# P+ ^' r' x# w/ [
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( K f/ V4 _3 \; G8 c▲ 接入过高电压可能导致电路烧毁2 A% ~4 U- c) J3 Y( y! ?5 H
于是5V过压保护电路有了用武之地。
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! g5 y/ \, o$ n! p- q! i. }( D6 t▲ 5V过压保护电路
0 v, G: d% p- R# i, j一、电路分析1、当输入电压 Vin ＜ 5.1V 时：（下图以输入电压 Vin = 5V 举例）
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H& s4 D( y, |D1是5.1V稳压管，此时输入电压Vin才5V，小于5.1V，所以稳压管D1未进入稳压状态，不导通。5.1V稳压管不导通，导致三极管Q2的b极和e极都是5V，也就是Vbe = 0，所以三极管Q2也不导通。MOS管Q1的g极被电阻R3拉到0V，MOS管Q1的 Vgs = 0V - 5V = -5V, 所以MOS管Q1导通， Vout电压等于5V，对后级电路正常供电。2、当输入电压Vin在5.1V到5.7V之间时：（下图以输入电压 Vin = 5.4V 举例）& k8 F* W7 g! i/ U' E: w* R: w2 D
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此时输入电压Vin ＝ 5.4V，大于稳压管D1的稳压值5.1V，所以稳压管导通并稳压在5.1V。此时三极管Q2的 Vbe = 5.1V - 5.4V= -0.3V。PN结的导通电压要求Vbe达到-0.6V，所以三极管Q2仍然不导通。MOS管Q1的g极被电阻R3拉到0V。MOS管Q1的 Vgs = -5.4V, 所以MOS管Q1导通， Vout电压等于5.4V，对后级电路正常供电。3、当输入电压 Vin > 5.7V时：（下图以输入电压 Vin = 5.8V 举例）1 Y/ P: d4 F% n& x* O
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9 F( b* X% u9 `' g! E( k此时存在3条电流路径。红色的电流路径①：电阻R1两端的电压 = 5.8V - 5.1V = 0.7V，流过0.7mA的电流。粉色的电流路径②：三极管Q2的Vbe = 5.2V - 5.8V = -0.6V，三极管Q2被打开，并饱和导通。蓝色的电流路径③：三极管Q2被打开，流过R3的电流 = 5.8 / 4.7 = 1.23mA。此时MOS管Q1的 Vgs = 0，所以MOS管Q1不导通，即此时“5V过压保护电路”认为输入电压Vin已经过高，将输出电压Vout关断，从而保护了后面的负载电路。输入电压Vin与输出电压Vout的关系大致如下：8 L2 U! o" a9 N8 T. b t$ F$ X- w
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$ i/ e- z1 v0 I3 ?" [' `2 ~二、电路扩展如果要改为其他电压的过压保护电路，主要是换用不同稳压值的稳压管就行。/ j6 F$ t f+ \% _0 F8 w
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▲ 某一系列的稳压管有多种稳压值可选换了稳压管，当然还要对应留意其他元件的参数，看是否要修改。4 S8 b' {9 {0 c1 N1 c' M m
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6 j2 A% U( t3 T3 m. x# ?▲ 一种玻璃管封装的稳压管
0 w' I; ?0 l, v) U9 H: m% F( w比如：1、稳压管D1的限流电阻R1是否要调整。电流太小稳压管不导通，电流太大则电路功耗增加。2、三极管Q2的基极限流电阻R2是否要调整。3、MOS管Q1的Vgs是否还在合理范围。三、最后大学应届毕业生找工作，这种电路可能会考。面试官可以同时考察应届生对稳压二极管、三极管、MOS管应用的掌握情况。如果本文写清楚了的话，帮忙点个赞，一起加油哦！
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