CN203166467U - 一种过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过压保护电路，用于防止供电电源提供过高的电压给电子烟、电子烟盒或电子烟充电器，该过压保护电路包括：直流输入端、直流输出端、电压采样电路、开关控制电路、开关电路；电压采样电路分别与直流输入端、开关控制电路电性连接，开关控制电路与开关电路电性连接，开关电路分别与直流输入端、直流输出端、开关控制电路电性连接。实施本实用新型的有益效果是，防止供电电源提供过高的电压给电子烟、电子烟盒和电子烟充电器，对电子烟、电子烟盒、电子烟充电器起到过压保护的作用，防止高压损坏产品；且提高了电子烟、电子烟盒和充电器的可靠性和安全性。

Description

一种过压保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子烟领域，更具体地说，涉及一种用于防止供电电源提供过高的电压给电子烟、电子烟盒或电子烟充电器的过压保护电路。

背景技术

目前，在电子烟及其附件（如电子烟盒、电子烟充电器等）产品中，大多数的可充电的电子烟及其附件产品中都没有针对充电输入部分做过压保护。例如，对于5V输入的电子烟充电接口，当外部的输入电压增加到10V时，电子烟由于没有过压保护，较高的电压将导致其损坏，更严重的会引起火灾等事故。

虽然，也有些电子烟及其附件产品中增加了压敏电阻（Varistor）或瞬态电压抑制器（TVS管）等来进行短时间的过压保护，但是如果输入的较高电压持续的时间较长，压敏电阻和TVS管也就承受不了了。这样仍然不能对电子烟及其附件产品长时间的输入较高的电压起到保护的作用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述电子烟及其附件产品中没采取过压保护或过压保护的时间短的缺陷，提供用于防止供电电源提供过高的电压给电子烟、电子烟盒或电子烟充电器的过压保护电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种过压保护电路，用于防止供电电源提供过高的电压给电子烟、电子烟盒或电子烟充电器，所述过压保护电路包括：直流输入端、直流输出端、电压采样电路、开关控制电路以及开关电路；

所述电压采样电路分别与所述直流输入端和开关控制电路电性连接；所述开关控制电路与所述开关电路电性连接；所述开关电路分别与所述直流输入端、所述直流输出端、所述开关控制电路电性连接，其中，

直流输入端，用于从供电电源接收直流电输入；

直流输出端，用于提供直流电输出；

电压采样电路，用于对直流输入端的电压进行采样；

开关控制电路，用于根据所述电压采样电路的采样电压控制所述开关电路的导通或截止；

开关电路，用于根据开关控制电路的控制将所述直流输入端的直流电输出到所述直流输出端或断开对所述直流输出端的供电。

所述电压采样电路包括第一电阻；所述开关控制电路包括第一三极管、第二电阻；所述开关电路包括第一MOS管；

其中，

所述第一电阻的一端分别接直流输入端的正极和第一三极管的发射极、另一端接第一三极管的基极；所述第一三极管的发射极分别接直流输入端的正极和第一MOS管的源极、集电极分别接第一MOS管的栅极和第二电阻；第一MOS管的源极接直流输入端的正极、漏极接直流输出端的正极、栅极接第二电阻一端，第二电阻的另一端分别接地和直流输出端的负极；所述第一电阻上的采样电压高于第一三极管的基极-射极门限电压时，第一三极管导通，而使开关电路中的第一MOS管截止以断开对所述直流输出端供电。

所述电压采样电路还包括第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阳极分别接地和直流输入端的负极、阴极分别接第一三极管的基极和第一电阻。

所述第一MOS管为P沟道MOS管，所述第一三极管为PNP型三极管。

所述电压采样电路包括第三电阻；所述开关控制电路包括第二三极管、第四电阻；所述开关电路包括第二MOS管；

其中，

所述第三电阻的一端分别接地和直流输入端的负极、另一端接第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极分别接地和直流输入端的负极、集电极分别接第二MOS管的栅极和第四电阻；第二MOS管的源极分别接直流输入端的负极和第二三极管的发射极、漏极接直流输出端的负极、栅极接第四电阻一端，第四电阻的另一端分别接直流输入端的正极和直流输出端的正极；所述第三电阻上的采样电压高于第二三极管的基极-射极门限电压时，第二三极管导通，而使开关电路中的第二MOS管截止以断开对所述直流输出端供电。

所述电压采样电路还包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阴极接直流输入端的正极、阳极分别接第二三极管的基极和第三电阻。

所述第二MOS管为N沟道MOS管，所述第二三极管为NPN型三极管。

所述开关控制电路包括比较器；所述开关电路包括半导体开关，所述半导体开关包括：第一端、第二端、第三端；

其中，所述电压采样电路接直流输入端，比较器的第一输入端接参考电压、第二输入端接所述电压采样电路、输出端接半导体开关的第一端，半导体开关的第二端接直流输入端的正极、第三端接直流输出端的正极；所述比较器的第二输入端接收的采样电压高于第一输入端的参考电压时，所述比较器控制所述半导体开关截止以断开对所述直流输出端供电。

所述比较器的型号为LM393，所述半导体开关为三极管，所述第一端为三极管的基极，所述第二端为三极管的发射极，所述第三端为三极管的集电极。

所述半导体开关为晶闸管，所述第一端为晶闸管的门极，所述第二端为晶闸管的阳极，所述第三端为晶闸管的阴极。

实施本实用新型的过压保护电路，具有以下有益效果：防止供电电源提供过高的电压给电子烟、电子烟盒或电子烟充电器，对电子烟、电子烟盒、电子烟充电器起到过压保护的作用，防止高压损坏产品；且提高了电子烟、电子烟盒和充电器的可靠性和安全性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例的过压保护电路结构图；

图2是本实用新型实施例的过压保护电路与电子烟、电子烟盒、电子烟充电器的连接关系图；

图3是本实用新型第一较佳实施例的过压保护电路的电路图；

图4是本实用新型第二较佳实施例的过压保护电路的电路图；

图5是本实用新型第三较佳实施例的过压保护电路的电路图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型的过压保护电路，应用于电子烟、电子烟盒、电子烟充电器中，可防止供电电源提供过高的电压给电子烟、电子烟盒和电子烟充电器。起到过压保护的作用，增加电子烟、电子烟盒、电子烟充电器的安全性和可靠性。所述供电电源可为适配器电源、移动电源等。

如图1所示，为本实用新型实施例的过压保护电路结构图。该过压保护电路包括：直流输入端100、直流输出端101、电压采样电路102、开关控制电路103以及开关电路104；

电压采样电路102分别与直流输入端100和开关控制电路103电性连接；开关控制电路103与开关电路104电性连接；开关电路104分别与直流输入端100、直流输出端101、开关控制电路103电性连接。其中，

直流输入端100，用于从供电电源接收直流电输入。

直流输出端101，用于提供直流电输出。

电压采样电路102，用于对直流输入端100的电压进行采样。

开关控制电路103，用于当所述电压采样电路102的采样电压高于预设工作电压时控制所述开关电路104截止，当所述电压采样电路102的采样电压小于等于预设工作电压时控制所述开关电路104导通。该预设工作电压可根据实际情况进行设定。例如，可根据需要将预设工作电压设定为4.2V、5V、6V或其他需要的电压。此外，预设工作电压还跟开关控制电路103采用的器件相关。例如，开关控制电路103采用三极管，则预设工作电压实际上应该为三极管的基极-射极门限电压，因此需要通过对电压采样电路102的采样电压进行控制，以使得当采样电压高于三极管的基极-射极门限电压时，能够实现控制开关电路断开对直流输出端101的供电。

开关电路104，用于根据所述开关控制电路103的控制将所述直流输入端100的直流电输出到所述直流输出端101或断开对所述直流输出端101的供电。该开关电路104可以由MOSFET、三极管、晶闸管、晶体管中的其中一个或几个构成。

本实用新型的过压保护电路通过将直流输入端100的采样电压与预设电压进行比较，当采样电压在预定的工作电压范围内时，开关控制电路103驱动开关电路104使其导通，直流输入端100和直流输出端101连通，给电子烟、电子烟盒、电子烟充电器供电。当采样电压大于预设工作电压时，开关电路104断开，断开对电子烟、电子烟盒、电子烟充电器供电，起到过压保护的作用。

图2是本实用新型实施例的过压保护电路与电子烟、电子烟盒、电子烟充电器的连接关系图。本实用新型实施例的过压保护电路201在使用过程中是接于供电电源200和负载202之间，以接通或断开供电电源与电子烟等的供电电路，从而实现过压保护的作用。其中负载包括：电子烟、电子烟盒、电子烟充电器等需要供电的器件。

当本实用新型实施例的过压保护电路用于防止供电电源提供过高的电压给电子烟时，过压保护电路201中的直流输出端101与电子烟的对应供电电路电性连接。

当本实用新型实施例的过压保护电路用于防止供电电源提供过高的电压给电子烟盒时，过压保护电路201中的直流输出端101与电子烟盒的对应供电电路电性连接。

当本实用新型实施例的过压保护电路用于防止供电电源提供过高的电压给电子烟充电器时，过压保护电路201中的直流输出端101与电子烟充电器的对应供电电路电性连接。

如图3所示为本实用新型第一较佳实施例的过压保护电路的电路图。在本实用新型的第一较佳实施例中，电压采样电路102包括电阻R1、稳压二极管D1，开关控制电路103包括三极管PQ1、电阻R2，开关电路104包括MOS管Q1。MOS管Q1为P沟道MOS管。其中：

电阻R1的一端分别接直流输入端100的正极和三极管PQ1的发射极、另一端接三极管PQ1的基极；

三极管PQ1的发射极分别接直流输入端100的正极和MOS管Q1的源极、集电极分别接MOS管Q1的栅极和电阻R2；

MOS管Q1的源极接直流输入端100的正极、漏极接直流输出端101的正极、栅极接电阻R2一端，电阻R2的另一端分别接地和直流输出端101的负极。

电阻R1上的采样电压高于三极管PQ1的基极-射极门限电压时，三极管PQ1导通，而使开关电路104中的MOS管Q1截止以断开对所述直流输出端101供电。

稳压二极管D1的阳极分别接地和直流输入端的负极、阴极分别接三极管PQ1的基极和电阻R1。稳压二极管D1在供电电源或者负载发生较大幅度的变化时，起到稳压的作用。

在工作过程中，供电电源的直流电的输入在电阻R1上产生一个电压采样信号，PNP型三极管PQ1将该采样信号与基极-射极门限电压（用作为预设电压）进行比较。当供电电源的电压高于预设电压时，供电电源在电阻R1上的采样电压将使得三极管PQ1导通，其集电极为高电平。这样，使得MOS管Q1的栅极为高电平，MOS管Q1截止，供电电源与电子烟、电子烟盒或电子烟充电器的供电通路断开。

相反，供电电源的电压在预设的工作电压范围内时，三极管PQ1截止，其集电极为低电平。使得MOS管Q1的栅极为低电平，MOS管Q1导通，供电通路导通。

如图4所示为本实用新型第二较佳实施例的过压保护电路的电路图。在本实用新型的第二较佳实施例中，过压保护电路中的电压采样电路102包括电阻R3、稳压二极管D2，开关控制电路103包括三极管PQ2、电阻R4，开关电路104包括MOS管Q2。MOS管Q2为N沟道MOS管。其中：

电阻R3的一端分别接地和直流输入端的负极、另一端接三极管PQ2的基极；

三极管PQ2的发射极分别接地和直流输入端的负极、集电极分别接MOS管Q2的栅极和电阻R4；

MOS管Q2的源极分别接直流输入端的负极和三极管PQ2的发射极、漏极接直流输出端101的负极、栅极接电阻R4一端，电阻R4的另一端分别接直流输入端100的正极和直流输出端101的正极。

电阻R3上的采样电压高于三极管PQ2的基极-射极门限电压时，三极管PQ2导通，而使开关电路104中的MOS管Q2截止以断开对所述直流输出端101供电。

稳压二极管D2的阴极接直流输入端的正极、阳极分别接三极管PQ2的基极和电阻R3。稳压二极管D2在供电电源或者负载发生较大幅度的变化时，起到稳压的作用。

在工作过程中，供电电源的直流电的输入在电阻R3上产生一个电压采样信号，NPN型三极管PQ2将该采样信号与基极-射极门限电压（用作为预设电压）进行比较。当供电电源的电压高于预设电压时，该供电电源在电阻R3上的采样电压将使得三极管PQ2导通，其集电极为低电平。这样，使得MOS管Q2的栅极为低电平，MOS管Q1截止，供电电源与电子烟、电子烟盒或电子烟充电器的供电通路断开。

相反，供电电源的电压在预设电压范围内时，三极管PQ2截止，其集电极为高电平。MOS管Q2的栅极为高电平，MOS管Q2导通，供电通路导通。

如图5所示是本实用新型第三较佳实施例的过压保护电路的电路图。在本实用新型的第三较佳实施例中，开关控制电路103包括比较器M1，比较器M1可选用型号为LM393的比较器，或选用其他可实现相同功能的比较器，例如也可选用运算放大器作为比较器。开关电路104包括半导体开关K1，半导体开关K1包括：第一端、第二端、第三端。若半导体开关K1为三极管，则第一端为三极管的基极，第二端为三极管的发射极，第三端为三极管的集电极。若半导体开关K1为晶闸管，则第一端为晶闸管的门极，第二端为晶闸管的阳极，第三端为晶闸管的阴极。

其中，电压采样电路102接直流输入端100，比较器M1的第一输入端接参考电压、第二输入端接所述电压采样电路102、输出端接半导体开关K1的第一端，半导体开关K1的第二端接直流输入端100的正极、第三端接直流输出端101的正极。参考电压可根据不同的比较器M1进行设定，使得比较器M1能够在供电电压高于电子烟、电子烟盒或电子烟充电器的工作电压时控制半导体开关K1截止，反之则控制半导体开关K1导通。

在本实用新型的第三较佳实施例中，本领域技术人员可采用现有技术中的采样电路作为电压采样电路102，例如可采用电阻分压的原理构成电压采样电路102。

在工作过程中，比较器M1将电压采样电路102的采样电压与参考电压进行比较，当采样电压与参考电压的差值高于设定的电压值时，控制半导体开关K1截止，从而断开供电。反之，则控制半导体开关K1导通，从而直流输出端102能够给电子烟、电子烟盒或电子烟充电器进行供电。

本实用新型的第一较佳实施例和第二较佳实施例，通过三极管和MOS管的导通和截止的配合实现当供电电源的电压过高时，保护电子烟、电子烟盒或电子烟充电器的目的。此外，本实用新型中的三极管、MOS管还均用其他能够实现相同功能的器件进行替换。

本实用新型的过压保护电路，通过对供电电源进行电压的检测和通过开关电路控制供电电源与电子烟等的供电通路，能够防止供电电源提供过高的电压给电子烟、电子烟盒或电子烟充电器，对电子烟、电子烟盒、电子烟充电器起到过压保护的作用，防止高压损坏产品；且提高了电子烟、电子烟盒和充电器的可靠性和安全性。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，用于防止供电电源提供过高的电压给电子烟、电子烟盒或电子烟充电器，其特征在于，所述过压保护电路包括：直流输入端（100）、直流输出端（101）、电压采样电路（102）、开关控制电路（103）以及开关电路（104）；

所述电压采样电路（102）分别与所述直流输入端（100）和开关控制电路（103）电性连接；所述开关控制电路（103）与所述开关电路（104）电性连接；所述开关电路（104）分别与所述直流输入端（100）、所述直流输出端（101）、所述开关控制电路（103）电性连接；其中，

直流输入端（100），用于从供电电源接收直流电输入；

直流输出端（101），用于提供直流电输出；

电压采样电路（102），用于对直流输入端（100）的电压进行采样；

开关控制电路（103），用于根据所述电压采样电路（102）的采样电压控制所述开关电路（104）的导通或截止；

开关电路（104），用于根据所述开关控制电路（103）的控制将所述直流输入端（100）的直流电输出到所述直流输出端（101）或断开对所述直流输出端（101）的供电。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压采样电路（102）包括第一电阻（R1）；所述开关控制电路（103）包括第一三极管（PQ1）、第二电阻（R2）；所述开关电路（104）包括第一MOS管（Q1）；

其中，

所述第一电阻（R1）的一端分别接直流输入端（100）的正极和第一三极管（PQ1）的发射极、另一端接第一三极管（PQ1）的基极；所述第一三极管（PQ1）的发射极分别接直流输入端（100）的正极和第一MOS管（Q1）的源极、集电极分别接第一MOS管（Q1）的栅极和第二电阻（R2）；第一MOS管（Q1）的源极接直流输入端（100）的正极、漏极接直流输出端（101）的正极、栅极接第二电阻（R2）一端，第二电阻（R2）的另一端分别接地和直流输出端（101）的负极；

所述第一电阻（R1）上的采样电压高于第一三极管（PQ1）的基极-射极门限电压时，第一三极管（PQ1）导通，而使开关电路（104）中的第一MOS管（Q1）截止以断开对所述直流输出端（101）供电。

3.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压采样电路（102）还包括第一稳压二极管（D1），所述第一稳压二极管（D1）的阳极分别接地和直流输入端的负极、阴极分别接第一三极管（PQ1）的基极和第一电阻（R1）。

4.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，所述第一MOS管（Q1）为P沟道MOS管，所述第一三极管（PQ1）为PNP型三极管。

5.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压采样电路（102）包括第三电阻（R3）；所述开关控制电路（103）包括第二三极管（PQ2）、第四电阻（R4）；所述开关电路（104）包括第二MOS管（Q2）；

其中，

所述第三电阻（R3）的一端分别接地和直流输入端的负极、另一端接第二三极管（PQ2）的基极；所述第二三极管（PQ2）的发射极分别接地和直流输入端的负极、集电极分别接第二MOS管（Q2）的栅极和第四电阻（R4）；第二MOS管（Q2）的源极分别接直流输入端的负极和第二三极管（PQ2）的发射极、漏极接直流输出端（101）的负极、栅极接第四电阻（R4）一端，第四电阻（R4）的另一端分别接直流输入端（100）的正极和直流输出端（101）的正极；

所述第三电阻（R3）上的采样电压高于第二三极管（PQ2）的基极-射极门限电压时，第二三极管（PQ2）导通，而使开关电路（104）中的第二MOS管（Q2）截止以断开对所述直流输出端（101）供电。

6.根据权利要求5所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压采样电路（102）还包括第二稳压二极管（D2），所述第二稳压二极管（D2）的阴极接直流输入端的正极、阳极分别接第二三极管（PQ2）的基极和第三电阻（R3）。

7.根据权利要求5所述的过压保护电路，其特征在于，所述第二MOS管（Q2）为N沟道MOS管，所述第二三极管（PQ2）为NPN型三极管。

8.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关控制电路（103）包括比较器（M1）；所述开关电路（104）包括半导体开关（K1），所述半导体开关（K1）包括：第一端、第二端、第三端；

其中，所述电压采样电路（102）接直流输入端（100），所述比较器（M1）的第一输入端接参考电压、第二输入端接所述电压采样电路（102）、输出端接所述半导体开关（K1）的第一端，半导体开关（K1）的第二端接直流输入端（100）的正极、第三端接直流输出端（101）的正极；

所述比较器（M1）的第二输入端接收的采样电压高于第一输入端的参考电压时，所述比较器（M1）控制所述半导体开关（K1）截止以断开对所述直流输出端（101）供电。

9.根据权利要求8所述的过压保护电路，其特征在于，所述比较器（M1）的型号为LM393，所述半导体开关（K1）为三极管，所述第一端为三极管的基极，所述第二端为三极管的发射极，所述第三端为三极管的集电极。

10.根据权利要求8所述的过压保护电路，其特征在于，所述半导体开关（K1）为晶闸管，所述第一端为晶闸管的门极，所述第二端为晶闸管的阳极，所述第三端为晶闸管的阴极。

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