[发明专利]一种用于低压电压测量电路的抗高压保护电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种用于低压检测系统中的低压电压测量电路的抗高压保护电路。

背景技术

抗高压保护电路经常用在低压电子设备、测量仪表等低压检测系统中，以保护低压电压测量电路部分不受可能出现的恒定高压或瞬时高压的侵害。特别是高精度的测量仪表对抗高压保护电路提出了更高的要求，由于该电路常用于测量电路的输入部分，因而希望该电路有小阻抗、低噪声和快响应以及无泄漏电流、无直流误差等特性。

目前抗高压保护电路通常由图3所示，其由二极管CR5、负钳位电压单元与二极管CR6、正钳位电压单元组成的限压电路和耐压电阻构成，输出端OUT2接低压电路，耐压电阻R1一般为固定电阻，当输入电压超过钳位电压，会有电流流过耐压电阻R1，从而将超过钳位电压的电压降落在耐压电阻上，保证高压不会伤害低压电路。该电路虽然简单，但该电路具有输入阻抗高，响应慢，有较大的热噪声以及起保护作用时功耗大、会发热的缺点。

如图4所示，授权公告号为CN 203813406 U的实用新型公开一种过流过压保护电路，包括三个耗尽型MOSFET管Q5、Q6和Q7以及两级采样电路，其中，第一级采样电路由稳压二极管D1构成，第二级电压采样电路由电阻R2构成，MOSFET管Q5的源极与MOSFET管Q6的源极相连，MOSFET管Q5的漏极接高电平，MOSFET管Q6的漏极接低电平，MOSFET管Q5的栅极与MOSFET管Q6的漏极电性相连，MOSFET管Q7的漏极与MOSFET管Q5的漏极相连，MOSFET管Q6的栅极连接在第二级电压采样电路的高电平端，MOSFET管Q7的栅极连接在第一级电压采样电路的高电平端，Q6的栅极电压高于Q7的栅极电压；该电路结构简单，采用MOSFET管代替固定电阻作为耐压器件，克服了图3所示的常用抗高压保护电路的缺陷，并通过选择不同的栅极电压采样点可以适应不同的电压范围。然而，其仍然存在以下不足：(1)该电路在保护初期会有一个mA级甚至更大的电流脉冲，功耗大，容易造成电路损坏；(2)该电路需要两个耐压器件作为一组实现耐压功能，空间和成本都会提高；耐压范围有限，也不易扩展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于低压电路的抗高压保护电路，该电路适用于各种范围的电压测量电路中，起保护作用时功耗小，并且便于扩展耐压范围，配置灵活。

本发明的上述目的是由以下技术方案来实现的：

一种用于低压电压测量电路的抗高压保护电路，包括电压输入端和电压输出端，以及串联在所述电压输入端与电压输出端之间的耐压电路，和连接到所述电压输出端的限压电路，所述电压输出端连接到低压电压测量电路，所述耐压电路包括具有第一输入端和第一输出端的第一耐压单元和/或具有第二输入端和第二输出端的第二耐压单元，其中：

第一耐压单元还包括在第一输入端和第一输出端之间依次连接的作为耐压器件的N沟道耗尽型FET管和作为限流器件的N沟道JFET管，N沟道耗尽型FET管的漏极连接到第一输入端，N沟道耗尽型FET管的源极与N沟道JFET管的漏极连接，N沟道耗尽型FET管的栅极与N沟道JFET管的栅极连接，N沟道耗尽型FET管的栅极与N沟道JFET管的栅极的交接处再连接到N沟道JFET管的源极，N沟道JFET管的源极连接到第一输出端；

第二耐压单元还包括在第二输入端和第二输出端之间依次连接的作为限流器件的N沟道JFET管和作为耐压器件的N沟道耗尽型FET管，N沟道JFET管的源极连接第二输入端，N沟道JFET管的漏极与N沟道耗尽型FET管的源极连接，N沟道JFET管的栅极与N沟道耗尽型FET管的栅极连接，N沟道JFET管的栅极和N沟道耗尽型FET管的栅极的交接处再连接到N沟道JFET管的源极，N沟道耗尽型FET管的漏极连接到第二输出端；

在所述耐压电路中，一个或多个第一耐压单元和/或一个或多个第二耐压单元可任意串联连接在所述电压输入端和电压输出端之间。

在上述的用于低压电压测量电路的抗高压保护电路中，在所述耐压电路中，一个第一耐压单元和一个第二耐压单元串联组成耐压单元组，一个或多个耐压单元组串联连接在所述电压输入端和电压输出端之间。

在上述的用于低压电压测量电路的抗高压保护电路中，所述第一耐压单元和第二耐压单元还包括由稳压管组成的保护电路，稳压管的阳极与N沟道JFET管的源极和栅极的交接处相连，稳压管的阴极与N沟道耗尽型FET管的源极和N沟道JFET管的漏极的交接处相连，所述稳压电路保护N沟道JFET管不受瞬时高压的损害。