一种用于低压电压测量电路的抗高压保护电路制造技术

本发明专利技术提供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，以及串联在电压输入端与电压输出端之间的耐压电路，和连接到电压输出端的限压电路，电压输出端连接到低压电压测量电路，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具有第二输入端和第二输出端的第二耐压单元，第一耐压单元和第二耐压单元还包括在第一输入端与第一输出端之间或第二输入端与第二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。本发明专利技术电路起保护作用时电流小、功耗不大；耐压电路可通过任意串联第一耐压单元和/或第二耐压单元，满足更高的耐压要求，便于扩展其耐压范围，配置灵活。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子电路
，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。
技术介绍
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CN203813406U的技术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r>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。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术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。本专利技术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。在上述的用于低压电压测量电路的抗高压保护电路中，所述限压电路包括由正钳位电压单元与第一二极管的阴极相连而形成的正限压电路以及负钳位电压单元与第二二极管的阳极相连而形成的负限压电路，其中，所述第一二极管的阳极与第二二极管的阴极连接在一起，第一二极管的阳极与第二二极管的阴极的交接处连接到所述电压输出端。本专利技术的技术效果是：(1)选用具有很小的饱和漏源极电流IDSS的N沟道JFET管来产生起保护作用时的栅极电压，如MMBF4117，其IDSS典型值只有30μA，最大值小于90μA，不需要像授权公告号为CN203813406U的技术那样需要另外增加一路耐压电路来产生起保护时的栅极电压信号，从而降低成本和功耗，易于实现小型化；(2)该电路的起保护作用时保护电流小(<90μA),所以起保护作用时功耗不大，因此耐压管可以选用较小封装，有利于减小热电动势(ThermalEMF)的影响，适用于高精度电压测量尤其是小信号电压测量电路中；(3)本专利技术的耐压电路可通过任意串联耐压单元，满足更高的耐压要求，便于扩展其耐压范围，配置灵活。附图说明图1是本专利技术的实施例1的电路图；图2是本专利技术的实施例2的电路图；图3是现有技术的一种抗高压保护电路图；图4是现有技术中的过流过压保护电路的实施例的原理图；图5是实施例1的测试电路图；图6是测试1的测量结果图；图7是测试2的测量结果图；图8是测试3的测量结果图；图9是测试4的测量结果图。图中附图标记表示为：VH1：本专利技术的电压输入端，VL1：接地端，OUT1：本专利技术的电压输出端；CR1、CR2：稳压管，A1、A2：稳压管阳极，C1、C2：稳压管阴极；U1、U3：负钳位电压单元，U2、U4：正钳位电压单元，CR3、CR4、CR5、CR6：二极管；Q1、Q2：N沟道JFET管，Q3、Q4：N沟道耗尽型FET管，G1、G2：N沟道JFET管的栅极，G3、G4：N沟道耗尽型FET<本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，串联在所述电压输入端与电压输出端之间的耐压电路，以及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，其特征在于，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。...

【技术特征摘要】
1.一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，
串联在所述电压输入端与电压输出端之间的耐压电路，以及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，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚宏，
申请(专利权)人：北京康斯特仪表科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11