專利名稱：場效應管過壓保護電路及具有所述電路的電器設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于保護電路技術領域，具體地說，是涉及一種為解決場效應 管的柵極與源極電壓過高時導致器件損壞問題的過壓保護電路及應用該電路的 電器設備。
背景技術：
在大部分的電器設備中都4吏用場效應管M0SFET來對其內(nèi)部電源電路進4亍 開關控制，比如在目前的液晶電禍i/L產(chǎn)品中，絕大部分采用MOSFET來控制給屏 的供電以及對其開關電源的的開關控制。而M0SFET的柵極與源極之間的耐壓值 是一定的，當柵源極電壓過高時，就會造成MOSFET器件的擊穿損壞，進而給整 機電路造成影響，導致整4幾故障。
以目前的液晶電視產(chǎn)品為例，液晶屏的供電Vp大部分是5V或者12V,其 電源開關控制電路使用雙路M0SFET器件對這路電源進行開關控制，如

圖1所示。 在傳統(tǒng)的電路設計中，供電電源Vcc加在場效應管Ul的源極上，即1腳和3 腳。當主芯片通過其GPIO 口發(fā)出的控制信號為高電平時，使圖1中的NPN型三 極管Ql導通。由于場效應管Ul的柵極(即2腳和4腳)連"l妾在三極管Ql的集 電才及上，因此，場效應管Ul的柵4及相當于接地，這樣加在電阻Rl也就是場效 應管Ul源極和柵極之間的電壓就是Vcc，場效應管Ul導通，通過其漏極(即5、 6、 7、 8腳)輸出的電壓Vp-Vcc。由于場效應管Ul源極與柵極之間的最大耐壓 值為12V，當Vcc-5V時，此電路是沒有問題的；但是，當Vcc=12V時，場效應 管Ul的源極與柵極之間的耐壓就處在臨界狀態(tài)了。當電視i幾剛開機時，電壓會 有一個上沖，使Vcc〉 12V,這樣很容易造成場效應管Ul的過壓損壞，進而導致整個電路出現(xiàn)故障，嚴重影響了電視產(chǎn)品的可靠性和整機品質(zhì)。
實用新型內(nèi)容
本實用新型為了解決場效應管門極與源極電壓過高時容易造成器件擊穿損 壞的問題，提供了一種場效應管的過壓保護電路，通過對現(xiàn)有采用場效應管作 為開關元件的電路進行簡單改進，有效避免了場效應管的過壓損壞，保護了器 件。
為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案予以實現(xiàn) 一種場效應管過壓保護電路，包括場效應管和與其連接的外圍電路，當所 述場效應管為P溝道場效應管時，在其源極與柵極之間連接有第一分壓電阻， 其柵極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與開關電路的開關通路接 地，所述開關電路的控制端接收開關控制信號；當所述場效應管為N溝道場效 應管時，在其源極與柵極之間連接有第一分壓電阻，其源極通過第二分壓電阻 接地或通過第二分壓電阻與開關電路的開關通珞接地，所述開關電路的控制端 接收開關控制信號。
進一步的，在所述場效應管的源極與柵極之間連接有電容，以防止電壓尖 峰脈沖。
基于上述場效應管過壓保護電路，本實用新型又提出了 一種內(nèi)部包含有由 場效應管和與其連接的外圍電路組成的電源開關控制電路的電器設備。當所述 場效應管為P溝道場效應管時，通過其源級連接供電電源，漏才及連接負栽的供 電端；同樣，為了對所述場效應管實現(xiàn)過壓保護，在所述場效應管的源極與柵 極之間連接有第 一分壓電阻，并將其柵極通過第二分壓電阻接地或通過第二分 壓電阻與一開關電路的開關通路接地，所述開關電路的控制端接收開關控制信 號。當所述場效應管為N溝道場效應管時，通過其柵極連接供電電源，漏極一 方面通過第三分壓電阻連接所述的供電電源，另一方面連接負載的供電端；為 了對所述場效應管實現(xiàn)過壓保護，在所述場效應管的源極與柵極之間連接有第一分壓電阻，并將其源極通過第二分壓電阻4妻地或通過第二分壓電阻與 一開關 電路的開關通路接地，所述開關電路的控制端接收開關控制信號。
進一步的，在所述場效應管的源極與柵極之間連接有電容，以防止電壓尖 峰脈沖對場效應管產(chǎn)生的瞬間沖擊。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是本實用新型的場效應 管過壓保護電路結構簡單，易于實現(xiàn)，有效避免了由于場效應管的柵極與源極 之間電壓過高所造成的器件損壞等故障。將其應用于電器設備內(nèi)部的電源開關 控制電路中，可對其內(nèi)部電路實現(xiàn)有效保護，從而有利于提高電器設備運行的 穩(wěn)定性以及整機的性能品質(zhì)。
附困說明
圖1是傳統(tǒng)液晶電視機中為屏供電的電源開關控制電路的原理圖2是本實用新型所提出的場效應管過壓保護電路的一種實施例的原理
圖3是本實用新型所提出的場效應管過壓保護電路的另 一種實施例的原理
圖4是對圖i改進后的電源開關控制電路的原理圖。 務體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細地r沈明。 本實用新型的場效應管過壓保護電路通過對連接在場效應管的源極和柵極 上的外圍電路進行改進，利用分壓電阻來分擔一部分直流電壓，從而使施加到 場效應管源極和柵極之間的電壓得以降低，達到其最大耐壓值以下，進而有效 避免了場效應管由于其柵源極電壓過高所引起的擊穿問題，達到了保護開關器 件和整機電路的設計目的。實施例一，參見圖2所示，本實施例以P溝道場效應管VI為例力。以i兌明。 對于P溝道場效應管來說，當其源極電壓與柵極電壓之差大于其導通壓降時，P 溝道場效應管導通，連通其源極與漏極之間的通路，使電流由源極流向漏極。 圖2中，P溝道場效應管VI的源才及連接供電電源Vcc， 4冊才及通過第二分壓電阻 R2連接開關電路的開關通路，所述開關通路的另一端接地。在本實施例中，所 述開關電路具體以一 NPN型三極管Ql為例加以說明，其集電極連接所述的第二 分壓電阻R2，發(fā)射極接地，基極作為所述開關電路的控制端通過限流電阻R4 接收開關控制信號。所述開關控制信號可以通過電器設備中主處理芯片的GPIO 口輸出提供。在所述P溝道場效應管VI的源極與柵極之間連接有第一分壓電阻 Rl，其兩端并聯(lián)有電容C3。當主處理芯片通過其GPIO 口輸出的開關控制信號 為低電平時，三極管Q1截止；此時，P溝道場效應管VI的源極電壓和柵極電 壓相等，都等于Vcc， P溝道場效應管VI處于截止狀態(tài)，其漏極無電壓輸出。 當主處理芯片通過其GPIO 口輸出的開關控制信號為高電平時，三極管Ql導通； 此時，P溝道場效應管VI的源極電壓等于Vcc，供電電源Vcc通過第一分壓電 阻Rl施加到P溝道場效應管VI的源才及與柵^及之間，又通過第二分壓電阻R2 接地，這樣，P溝道場效應管VI的柵源極之間的電壓就變成VcwRl/(Rl+R2), 小于Vcc,選擇合適的分壓電阻R1、 R2的阻值，就可以確保其遠小于場效應管 VI柵源極之間的最大耐壓值，從而可以有效避免場效應管VI由于其柵源極之 間的電壓過高而導致的擊穿損壞問題，對場效應管Vl起到過壓保護的作用。同 時，電容C3可以防止忽然的電壓上沖，達到進一步保護場效應管VI的目的。 圖2中，濾波電容C4連接在供電電源Vcc與地之間，確保供電電源Vcc穩(wěn)定供 電。
當然，在本實施例中，所述P溝道場效應管VI的辟冊才及也可通過第二分壓電 阻R2直接接地，此時，只要供電電源Vcc建立起一定的電壓輸出，即可控制P 溝道場效應管VI導通。將所述P溝道場效應管VI的漏極連接到負載的供電端， 即可控制負載上電工作。此夕卜，所述的開關電路除了采用本實施例中的NPN型三才及管Ql夕卜，還可以 采用其它具有開關作用的元器件或者集成芯片構成，本實用新型不限于此。
實施例二，參見圖3所示，本實施例以N溝道場效應管V2為例加以說明。 對于N溝道場效應管來說，當其柵極電壓與源極電壓之差大于其導通壓降時，N 溝道場效應管導通，連通其漏極與源極之間的通路，使電流由漏極流向源極。 圖3中，N溝道場效應管V2的柵極連接供電電源Vcc,漏極一方面經(jīng)第三分壓 電阻R3連接供電電源Vcc,另一方面連接負栽的供電端；源極通過第二分壓電 阻R2連接開關電路的開關通路，并通過開關通路-接地；或通過第二分壓電阻 R2直接接地。本實施例以連接開關電路為例，所述開關電路同樣以一NPN型三 極管Ql為例加以說明，其集電極連接所述的第二分壓電阻R2,發(fā)射極接地， 基極作為所述開關電路的控制端通過限流電阻R4接收來自主處理芯片的GPIO 口輸出的開關控制信號。在所述N溝道場效應管V2的源極與柵極之間連接有第 一分壓電阻Rl,其兩端并聯(lián)有電容C3。當開關控制信號為低電平時，三極管 Ql截止；此時，N溝道場效應管V2的柵極電壓-源極電壓-Vcc, N溝道場效應 管V2處于截止狀態(tài)，供電電源Vcc通過第三分壓電阻R3向負載的供電端提供 直流供電。當開關控制信號為高電平時，三極管Q1導通；此時，N溝道場效應 管V2的柵極電壓大于其源極電壓，且其電壓差大于其導通壓降并遠小于Vcc， 這樣，通過選擇分壓電阻R1、 R2的阻值，就很容易確保場效應管V2的柵源極 電壓遠小于其最大的耐壓值，從而可以有效避免場效應管VI由于其柵源極之間 的電壓過高而導致的擊穿損壞問題,對場效應管V2起到過壓保護作用。同樣的， 電容C3可以防止瞬間產(chǎn)生的電壓尖峰脈沖，電容C4對供電電源Vcc進行濾波， 確保其穩(wěn)定供電。
當然，所述開關電路也可采用其他結構形式實現(xiàn)，本實用新型對此不進行 具體限制。
實施例三，參見圖4所示，本實施例列舉了一種可應用于液晶電視機中為 屏供電的電源開關控制電路的電路結構。圖4中，Ul為3又路P溝道MOSFET器4牛，其兩路源才及(即1腳、3腳)連4妻 供電電源Vcc，柵極(即2腳、4腳) 一方面通過第一分壓電阻R1連接其源極, 另一方面通過第二分壓電阻R2連接NPN型三極管Q1的集電極，所述三極管Ql 的發(fā)射極接地，基極通過電阻R4連接電視機解碼板上主處理芯片的GPIO 口 ； 所述M0SFET器件U1的漏極(即5、 6、 7、 8腳)連接液晶屏的供電端。
當電視機開才;iil行后，主處理芯片通過其GPIO 口輸出高電平開關控制信 號，控制三極管Ql導通，供電電源Vcc通過第一分壓電阻Rl加到M0SFET器件 Ul的源極與柵極之間，又通過第二分壓電阻R2接到地，這樣M0SFET器件Ul 柵源極之間的電壓就變成Vcc^Rl/(Rl+R2)。選擇R1-R2，那么此時MOSFET器件 Ul的源極與柵極之間的電壓就只有Vcc的一半。當液晶屏所需的工作電源Vp 為12V時，選擇電壓值為12V的供電電源Vcc施加到M0SFET器件Ul的源極， 此時，M0SFET器件Ul的源極與槺極之間的電壓只有6V,遠遠小于M0SFET器件 Ul的最大耐壓值(12V)，在滿足液晶屏供電的前提下，解決了 M0SFET器件Ul 柵源極過壓損壞的問題。
電路實現(xiàn)保護作用。
需要說明的是，以上所述僅是本實用新型的一種優(yōu)選實施方式，應當指出， 對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還
可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1、 一種場效應管過壓保護電路，包括場效應管和與其連接的外圍電路，其特征在于所述場效應管為P溝道場效應管，在其源極與4冊極之間連接有第一 分壓電阻，其柵極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與開關電路的開 關通路接地，所述開關電路的控制端接收開關控制信號。
2、 根據(jù)權利要求1所述的場效應管過壓保護電路，其特征在于在所述場 效應管的源極與4冊極之間連接有電容。
3、 一種場效應管過壓保護電路，包括場效應管和與其連接的外圍電3各，其 特征在于所述場效應管為N溝道場效應管，在其源極與柵極之間連接有第一 分壓電阻，其源極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與開關電路的開 關通路接地，所述開關電路的控制端接收開關控制信號。
4、 根據(jù)權利要求3所述的場效應管過壓保護電路，其特征在于在所述場 效應管的源極與棚4及之間連接有電容。
5、 一種電器設備，包括由場效應管和與其連接的外圍電路組成的電源開關 控制電路，其特征在于所述場效應管為P溝道場效應管，在其源極與柵極之 間連接有第 一分壓電阻，其柵極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與 一開關電路的開關通贈4妻地，所述開關電路的控制端接收開關控制信號。
6、 根據(jù)權利要求5所述的電器設備，其特征在于在所述場效應管的源極 與柵極之間連接有電容。
7、 根據(jù)權利要求5或6所述的電器設備，其特征在于所述場效應管的源 極連接供電電源，漏極連接負載的供電端。
8、 一種電器設備，包括由場效應管和與其連接的外圍電路組成的電源開關 控制電路，其特征在于所述場效應管為N溝道場效應管，在其源極與柵極之 間連接有第一分壓電阻，其源極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與 一開關電路的開關通路接地，所述開關電路的控制端接收開關控制信號。
9、 根據(jù)權利要求8所述的電器設備，其特征在于在所述場效應管的源極 與柵極之間連接有電容。
10、 根據(jù)權利要求8或9所述的電器設備，其特征在于所述場效應管的 柵極連接供電電源，漏極一方面通過第三分壓電阻連接所述的供電電源，另一 方面連接負載的供電端。
專利摘要本實用新型公開了一種場效應管過壓保護電路，包括場效應管和與其連接的外圍電路，其中，在所述場效應管的源極與柵極之間連接有第一分壓電阻，當所述場效應管為N溝道場效應管時，其源極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與開關電路的開關通路接地；當所述場效應管為P溝道場效應管時，其柵極通過第二分壓電阻接地或通過第二分壓電阻與開關電路的開關通路接地；所述開關電路的控制端接收開關控制信號。本實用新型又公開了一種應用該過壓保護電路的電器設備，結構簡單，易于實現(xiàn)，有效避免了由于場效應管的柵極與源極之間電壓過高所造成的器件損壞等故障，對其內(nèi)部電路實現(xiàn)了有效保護，有利于提高電器設備運行的穩(wěn)定性以及整機的性能品質(zhì)。
文檔編號H02H7/20GK201156544SQ200720157658
公開日2008年11月26日 申請日期2007年11月22日 優(yōu)先權日2007年11月22日
發(fā)明者王松麗, 高金年, 勇 黃 申請人:青島海信電器股份有限公司