[发明专利]一种过压保护电路的模型设计方法

权利要求书

1.一种过压保护电路的模型设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、电路拓扑构思，所述电路拓扑构思包括以MOS管为受控开关、通过比较器控制MOS管、提供比较器基准电压、电阻分压检测电源电压、限定栅源电压、在受控开关的输入端放置瞬态电压抑制器实现对瞬间冲击电压冲击的防护；

S2、元件选型参数，所述元件选型参数的选型过程包括选择比较器、选择MOS管、确定比较器基准电压、计算齐纳二极管Z1的限流电阻一的阻值、计算限流电阻一的功率、计算限流电阻二和限流电阻三的电阻分压器的分压比、电阻功率计算、稳压二极管Z2选型、计算稳压二极管Z2的限流电阻四的阻值、计算限流电阻四的功率和限流电阻四的耐压校核；

S3、仿真验证，所述仿真验证包括MOS管的扫描仿真、受控开关的扫描仿真、电压阈值的扫描仿真、采样电压的扫描仿真和直流的扫描仿真。

2.根据权利要求1所述的一种过压保护电路的模型设计方法，其特征在于：所述MOS管的阻尼二极管正极连接漏极，MOS管的阻尼二极管负极连接源极，使MOS管有控导通，源极连接电源的正极；所述比较器的输入电阻的阻值高，对电源和负载的影响小。

3.根据权利要求1所述的一种过压保护电路的模型设计方法，其特征在于：在提供比较器基准电压时，通过齐纳二极管Z1给比较器反相端提供稳定为基准电压，限流电阻一使齐纳二极管Z1产生反向击穿电流，使其工作于稳压区域。

4.根据权利要求1所述的一种过压保护电路的模型设计方法，其特征在于：在电阻分压检测电源电压时，所述限流电阻二和限流电阻三对电源电压进行分压，输送至比较器同相端，此电压与反向端的基准电压比较，同相端电压大于反向端电压时，比较器输出高电平，MOS管截止，断开电源对负载的供电；反之，当同相端电压小于反向端电压时，MOS管导通，电源向负载正常供电。

5.根据权利要求1所述的一种过压保护电路的模型设计方法，其特征在于：在限定栅源电压时，所述MOS管有最大栅源电压要求，若电源电压大于最大栅源电压，MOS管过压损坏。

6.根据权利要求1所述的一种过压保护电路的模型设计方法，其特征在于：当电路正常工作时，受控开关导通，瞬态电压抑制器处于反向截止状态，当输入电压高于受控开关保护电压且低于受控开关正常耐压时，受控开关可对高压进行持续阻断，保护后端器件的安全；当电路的输入端出现瞬时高压冲击时，瞬态电压抑制器瞬间导通机制吸收冲击电压的能量，保护受控开关的安全。

7.根据权利要求1所述的一种过压保护电路的模型设计方法，其特征在于：在确定比较器基准电压时，选择低于电源最低工作电压范围的基准电压作为比较器的比较基准，即齐纳二极管Z1为比较基准，所述稳压二极管Z2设置为小功率、小贴片封装的稳压二极管。

8.根据权利要求1所述的一种过压保护电路的模型设计方法，其特征在于：在计算齐纳二极管Z1的限流电阻一的阻值时，假定电源电压为12v，取最小稳定电流5mA时，限流电阻一为400Ω，取最大稳定电流33mA时，限流电阻一为788Ω，由于电源电压变化范围大，应使齐纳二极管Z1在电源电压变化范围内稳定。

9.根据权利要求1所述的一种过压保护电路的模型设计方法，其特征在于：在稳压二极管Z2选型时，为防止MOS管损坏，应限制栅源极电压，在限流电阻四的耐压校核时，封装限流电阻四的耐压为150v，电源电压的最大值为30v，所述限流电阻四满足耐压要求。

10.根据权利要求1所述的一种过压保护电路的模型设计方法，其特征在于：在MOS管的扫描仿真时，使用HSPICE对MOS管的扫描仿真进行滞留扫描仿真；在电压阈值的扫描仿真时，采用二四译码器选择阈值，二四译码器由非门和与非门组合而成，分别对其进行仿真，而后组合成二四译码器组合电路；在采样电压的扫描仿真时，通过电阻进行分压，对不同阈值得到不同的输入采样电压；在直流的扫描仿真时，使用HSPICE进行直流扫描仿真。