一種用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路的制作方法

一種用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路，包括電壓輸入端和電壓輸出端、串聯在電壓輸入端與電壓輸出端之間的耐壓電路，以及連接到電壓輸出端的限壓電路，耐壓電路包括具有第一輸入端、第一輸出端的第一耐壓單元和具有第二輸入端、第二輸出端的第二耐壓單元，第一耐壓單元和第二耐壓單元還包括在第一輸入端與第一輸出端之間或第二輸入端與第二輸出端之間依次連接的作為耐壓器件的N溝道耗盡型FET管和作為限流器件的N溝道JFET管。本實用新型電路起保護作用時電流小、功耗不大；耐壓電路可通過任意串聯第一耐壓單元和/或第二耐壓單元，滿足更高的耐壓要求，便于擴展耐壓范圍，配置靈活。
【專利說明】
一種用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路
技術領域
[0001] 本實用新型屬于電子電路技術領域，具體涉及一種用于低壓檢測系統中的低壓電 壓測量電路的抗高壓保護電路。
【背景技術】
[0002] 抗高壓保護電路經常用在低壓電子設備、測量儀表等低壓檢測系統中，以保護低 壓電壓測量電路部分不受可能出現的恒定高壓或瞬時高壓的侵害。特別是高精度的測量儀 表對抗高壓保護電路提出了更高的要求，由于該電路常用于測量電路的輸入部分，因而希 望該電路有小阻抗、低噪聲和快響應以及無泄漏電流、無直流誤差等特性。
[0003] 目前抗高壓保護電路通常由圖3所示，其由二極管CR5、負鉗位電壓單元與二極管 CR6、正鉗位電壓單元組成的限壓電路和耐壓電阻構成，輸出端0UT2接低壓電路，耐壓電阻 Rl-般為固定電阻，當輸入電壓超過鉗位電壓，會有電流流過耐壓電阻Rl，從而將超過鉗位 電壓的電壓降落在耐壓電阻上，保證高壓不會傷害低壓電路。該電路雖然簡單，但該電路具 有輸入阻抗高，響應慢，有較大的熱噪聲以及起保護作用時功耗大、會發熱的缺點。
[0004] 如圖4所示，授權公告號為CN 203813406U的實用新型公開一種過流過壓保護電 路，包括三個耗盡型MOSFET管Q5、Q6和Q7以及兩級采樣電路，其中，第一級采樣電路由穩壓 二極管Dl構成，第二級電壓采樣電路由電阻R2構成，MOSFET管Q5的源極與MOSFET管Q6的源 極相連，MOSFET管Q5的漏極接高電平，MOSFET管Q6的漏極接低電平，MOSFET管Q5的柵極與 MOSFET管Q6的漏極電性相連，MOSFET管Q7的漏極與MOSFET管Q5的漏極相連，MOSFET管Q6的 柵極連接在第二級電壓采樣電路的高電平端，MOSFET管Q7的柵極連接在第一級電壓采樣電 路的高電平端，Q6的柵極電壓高于Q7的柵極電壓;該電路結構簡單，采用MOSFET管代替固定 電阻作為耐壓器件，克服了圖3所示的常用抗高壓保護電路的缺陷，并通過選擇不同的柵極 電壓采樣點可以適應不同的電壓范圍。然而，其仍然存在以下不足：（1)該電路在保護初期 會有一個mA級甚至更大的電流脈沖，功耗大，容易造成電路損壞；（2)該電路需要兩個耐壓 器件作為一組實現耐壓功能，空間和成本都會提高;耐壓范圍有限，也不易擴展。 【實用新型內容】
[0005] 為了解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種用于低壓電路的抗高壓保護電 路，該電路適用于各種范圍的電壓測量電路中，起保護作用時功耗小，并且便于擴展耐壓范 圍，配置靈活。
[0006] 本實用新型的上述目的是由以下技術方案來實現的：
[0007] -種用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路，包括電壓輸入端和電壓輸出端， 以及串聯在所述電壓輸入端與電壓輸出端之間的耐壓電路，和連接到所述電壓輸出端的限 壓電路，所述電壓輸出端連接到低壓電壓測量電路，所述耐壓電路包括具有第一輸入端和 第一輸出端的第一耐壓單元和/或具有第二輸入端和第二輸出端的第二耐壓單元，其中：
[0008] 第一耐壓單元還包括在第一輸入端和第一輸出端之間依次連接的作為耐壓器件 的N溝道耗盡型FET管和作為限流器件的N溝道JFET管，N溝道耗盡型FET管的漏極連接到第 一輸入端，N溝道耗盡型FET管的源極與N溝道JFET管的漏極連接，N溝道耗盡型FET管的柵極 與N溝道JFET管的柵極連接，N溝道耗盡型FET管的柵極與N溝道JFET管的柵極的交接處再連 接到N溝道JFET管的源極，N溝道JFET管的源極連接到第一輸出端；
[0009]第二耐壓單元還包括在第二輸入端和第二輸出端之間依次連接的作為限流器件 的N溝道JFET管和作為耐壓器件的N溝道耗盡型FET管，N溝道JFET管的源極連接第二輸入 端，N溝道JFET管的漏極與N溝道耗盡型FET管的源極連接，N溝道JFET管的柵極與N溝道耗盡 型FET管的柵極連接，N溝道JFET管的柵極和N溝道耗盡型FET管的柵極的交接處再連接到N 溝道JFET管的源極，N溝道耗盡型FET管的漏極連接到第二輸出端；
[0010]在所述耐壓電路中，一個或多個第一耐壓單元和/或一個或多個第二耐壓單元可 任意串聯連接在所述電壓輸入端和電壓輸出端之間。
[0011] 在上述的用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路中，在所述耐壓電路中，一個 第一耐壓單元和一個第二耐壓單元串聯組成耐壓單元組，一個或多個耐壓單元組串聯連接 在所述電壓輸入端和電壓輸出端之間。
[0012] 在上述的用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路中，所述第一耐壓單元和第二 耐壓單元還包括由穩壓管組成的保護電路，穩壓管的陽極與N溝道JFET管的源極和柵極的 交接處相連，穩壓管的陰極與N溝道耗盡型FET管的源極和N溝道JFET管的漏極的交接處相 連，所述穩壓電路保護N溝道JFET管不受瞬時高壓的損害。
[0013] 在上述的用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路中，所述限壓電路包括由正鉗 位電壓單元與第一二極管的陰極相連而形成的正限壓電路以及負鉗位電壓單元與第二二 極管的陽極相連而形成的負限壓電路，其中，所述第一二極管的陽極與第二二極管的陰極 連接在一起，第一二極管的陽極與第二二極管的陰極的交接處連接到所述電壓輸出端。
[0014] 本實用新型的技術效果是：（1)選用具有很小的飽和漏源極電流Idss的N溝道JFET 管來產生起保護作用時的柵極電壓，如MMBF4117,其Idss典型值只有30μΑ，最大值小于90μΑ， 不需要像授權公告號為CN 203813406 U的實用新型那樣需要另外增加一路耐壓電路來產 生起保護時的柵極電壓信號，從而降低成本和功耗，易于實現小型化；（2)該電路的起保護 作用時保護電流小（<90μΑ)，所以起保護作用時功耗不大，因此耐壓管可以選用較小封裝， 有利于減小熱電動勢(Thermal EMF)的影響，適用于高精度電壓測量尤其是小信號電壓測 量電路中；（3)本實用新型的耐壓電路可通過任意串聯耐壓單元，滿足更高的耐壓要求，便 于擴展其耐壓范圍，配置靈活。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本實用新型的實施例1的電路圖；
[0016] 圖2是本實用新型的實施例2的電路圖；
[0017] 圖3是現有技術的一種抗高壓保護電路圖；
[0018] 圖4是現有技術中的過流過壓保護電路的實施例的原理圖；
[0019] 圖5是實施例1的測試電路圖；
[0020] 圖6是測試1的測量結果圖；
[0021] 圖7是測試2的測量結果圖；
[0022]圖8是測試3的測量結果圖；
[0023]圖9是測試4的測量結果圖。
[0024]圖中附圖標記表示為：
[0025] VHl:本實用新型的電壓輸入端，VL1:接地端，OUT 1:本實用新型的電壓輸出端； CRl、CR2:穩壓管，Al、A2:穩壓管陽極，Cl、C2:穩壓管陰極;Ul、U3:負鉗位電壓單元，U2、U4: 正鉗位電壓單元，CR3、CR4、CR5、CR6:二極管；Ql、Q2: N溝道JFET管，Q3、Q4: N溝道耗盡型FET 管，G1、G2:N溝道JFET管的柵極，G3、G4:N溝道耗盡型FET管的柵極，S1、S2:N溝道JFET管的源 極，S3、S4:N溝道耗盡型FET管的源極，D1、D2:N溝道JFET管的漏極，D31、D32、D41、D42:r^^ 耗盡型FET管的漏極;Rl:電阻，0UT2:現有技術電路中的輸出端；
[0026] Q5、Q6、Q7:耗盡型MOSFET管，R2:電阻，CR7:穩壓二極管；
[0027] K:萬用表，VIN:示波器的通道1，V0UT:示波器的通道2。
【具體實施方式】
[0028] 以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護 電路進行詳細說明。
[0029] 圖1為本實用新型實施例1的電路圖，同時示出了本實用新型的原理。如圖1所示， 本實用新型的抗高壓保護電路包括電壓輸入端VHl和電壓輸出端OUTl，以及串聯在電壓輸 入端和電壓輸出端之間、包括第一耐壓單元和第二耐壓單元的耐壓電路，和連接到電壓輸 出端的限壓電路，電壓輸出端連接低壓電壓測量電路。下面通過具體的實施例對本實用新 型的技術方案進行詳細介紹。
[0030] 實施例1:
[0031] 如圖1所示，耐壓電路包括具有第一輸入端和第一輸出端的第一耐壓單元和具有 第二輸入端和第二輸出端的第二耐壓單元，其中：
[0032] 第一耐壓單元還包括在第一輸入端和第一輸出端之間依次連接的作為耐壓器件 的N溝道耗盡型FET管Q3和作為限流器件的N溝道JFET管Ql，N溝道耗盡型FET管Q3的漏極 D31、D32連接到第一輸入端，N溝道耗盡型FET管Q3的源極S3與N溝道JFET管Ql的漏極Dl連 接，N溝道耗盡型FET管Q3的柵極G3與N溝道JFET管Ql的柵極Gl連接，N溝道耗盡型FET管Q3的 柵極G3與N溝道JFET管Ql的柵極Gl的交接處再連接到N溝道JFET管Ql的源極SI，N溝道JFET 管Ql的源極Sl連接到第二輸出端。
[0033]為了保護第一耐壓單元中的N溝道JFET管Ql不會被瞬時高壓損害，第一耐壓單元 還布置有由穩壓管CRl構成的保護電路，穩壓管CRl的陽極Al與N溝道耗盡型FET管Q3的源極 和柵極的交接處相連，穩壓管CRl的陰極Cl與N溝道JFET管Ql的漏極和N溝道耗盡型FET管Q3 的源極的交接處相連。
[0034]第二耐壓單元還包括在第二輸入端和第二輸出端之間依次連接的作為限流器件 的N溝道JFET管Q2和作為耐壓器件的N溝道耗盡型FET管Q4, N溝道JFET管Q2的源極連接第二 輸入端，N溝道JFET管的漏極與N溝道耗盡型FET管Q4的源極與連接，N溝道JFET管Q2的柵極 與N溝道耗盡型FET管Q4的柵極連接，N溝道JFET管Q2的柵極和N溝道耗盡型FET管Q4的柵極 的交接處再連接到N溝道JFET管Q2的源極，N溝道JFET管Q2的源極連接到第二輸入端。
[0035]同樣，為了第二耐壓單元中的N溝道JFET管Q2不會被瞬時高壓損害，第二耐壓單元 還布置有由穩壓管CR2構成的保護電路，穩壓管CR2的陽極A2與N溝道JFET管Ql的源極和柵 極的交接處相連，穩壓管CRl的陰極02與~溝道耗盡型FET管Q3的源極和N溝道JFET管Q2的漏 極的交接處相連。
[0036]在上述耐壓電路中，第一耐壓單元與第二耐壓單元串聯連接在電壓輸入端VHl和 電壓輸出端OUTl之間，即第一耐壓單元的第一輸入端連接到電壓輸入端VHl，第一耐壓單元 的第一輸出端與第二耐壓單元的第二輸入端相連，第二耐壓單元的第二輸出端連接到電壓 輸出端OUTl。
[0037]限壓電路包括由正鉗位電壓單元U4與第一二極管CR4的陰極相連而形成的正限壓 電路以及負鉗位電壓單元U3與第二二極管U3的陽極相連而形成的負限壓電路，其中，第一 二極管CR4的陽極與第二二極管CR3的陰極連接在一起，第一二極管CR4的陽極與第二二極 管CR3的陰極的交接處連接到電壓輸出端OUT 1。
[0038] 上述用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路中，N溝道耗盡型FET管Q3、N溝道耗 盡型FET管Q4均為N溝道耗盡型FET管，工作頻率高，噪聲小，正常工作時N溝道耗盡型FET管 的柵極和源極之間電壓為零，整個電路保持導通，不像增強型MOSFET管還需要提供一個導 通電壓。
[0039]上述用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路中，N溝道JFET管Ql和N溝道JFET管 Q2均為N溝道結型場效應管，其作為限流器件，該器件始終處于導通狀態，當沒有電流流過 時，其導通電阻很小，如果有電流流過并且該電流接近其飽和漏源極電流Idss時，其導通阻 抗會急速增大，因此由其組成的限流電路在起保護作用時保護電流小且正常情況導通電阻 也小，適合抗高壓保護電路。
[0040] 正常信號輸入時，因為限壓電路的二極管CR3、CR4處于截止狀態，沒有電流流過 (由于耐壓電路為全浮結構，理論上沒有漏電流，其上流過的電流是由限壓電路中二極管 CR3或CR4的反向電流和所保護的電壓測量電路的漏電流決定的，通過精心設計可以將上述 兩種電流限制在PA級，而該耐壓電路的導通電阻每一組小于5kohm，所以產生的電壓誤差在 IOnV級，再考慮漏電流的固定部分可以在校準時消除，所以實際誤差可達nV級，這遠小于熱 電動勢(Thermal EMF)帶來的誤差，差將近三個數量級，因此無需考慮），因而也沒有電流流 過耐壓電路的N溝道JFET管Ql和N溝道JFET管Q2,這兩個結型場效應管的柵源極之間的電壓 等于零伏，這兩個N溝道JFET管導通，由于沒有電流流過，該結型場效應管漏極和源極之間 的電壓相等，使得用于耐壓的N溝道耗盡型FET管Q3、Q4柵源極之間的電壓也為零伏，由于N 溝道耗盡型FET管Q3和Q4為耗盡型管，在柵源極之間的電壓為零伏時，漏極和源極之間也存 在導電溝道，因此N溝道耗盡型FET管Q3和Q4處于導通狀態。
[0041] 當有正高壓或負高壓出現時，該抗高壓保護電路起到保護作用，下面詳細介紹當 這兩種情況出現時該電路的工作過程。
[0042]當有大于正鉗位電壓單元U4電壓的高壓出現時，會有電流流過該電路，依次從N溝 道耗盡型FET管Q3、N溝道JFET管QUN溝道JFET管Q2到N溝道耗盡型FET管Q4,同時限位電路 的二極管CR4導通，而二極管CR3截止，電流流向正鉗位電壓單元U4,該電路的二極管CR3和 二極管CR4應選用反向電流極低的二極管，導通時壓降約為+0.7伏，因此此時N溝道耗盡型 FET管Q4的漏極D41、D42極電位保持在(U4+0.7)伏，高出部分的電壓則落在N溝道耗盡型FET 管Q3、N溝道JFET管Ql、N溝道JFET管Q2和N溝道耗盡型FET管Q4上；隨著電壓增大，該保護電 路中的電流也會增大，當電流增大到接近N溝道JFET管Ql的飽和漏源極電流Idss時，N溝道 JFET管Ql的漏源極電壓Vds就會迅速增加，N溝道耗盡型FET管Q3的柵極、源極之間的電壓Vgs 向負的方向快速增加，N溝道耗盡型FET管Q3的阻抗就會增加，從而抑制電路中的電流的增 加，這是一負反饋的過程，最終會達到一個平衡，這個平衡電流不會超過N溝道JFET管Ql的 飽和漏電流Idss，從而大于正鉗位電壓單元U4電壓的電壓部分主要被呈現高阻狀態的N溝道 耗盡型FET管Q3所分擔;此時N溝道JFET管Q2的漏源電壓Vds為-0.7V，柵極G2與漏極D2的PN節 正向導通(或穩壓管CR2正向導通），N溝道耗盡型FET管Q4由于柵極G4為正電壓，從而導通。 [0043]同理，當出現大于負鉗位電壓單元U3電壓的高壓出現時，會有電流依次從負鉗位 電壓單元U3流向N溝道耗盡型FET管Q4、N溝道JFET管Q2、N溝道JFET管Ql和N溝道耗盡型FET 管Q3，此時N溝道耗盡型FET管Q4的漏極D41、D42極電位保持在(U3-0.7)伏，多出部分的電壓 則落在N溝道耗盡型FET管Q4、N溝道JFET管Q2、N溝道JFET管Ql和N溝道耗盡型FET管Q3上，此 時N溝道耗盡型FET管Q4和N溝道JFET管Q2工作，原理與前述相同。
[0044] N溝道JFET管Ql和N溝道JFET管Q2主要起限流作用，正常狀態下，其漏極和源極之 間能夠流過的最大電流為Idss，因此可以選擇Idss比較小的N溝道JFET管器件，如麗BF4117， 其Idss典型值只有30μΑ，由于保護電流小，所以落在耐壓電路上的功率也小，可以選擇小封 裝的器件，這會減小熱電動勢(ThermaI EMF)噪聲的影響并且減小電路的體積。
[0045] 并聯在N溝道JFET管Ql和N溝道JFET管Q2的漏極和源極之間的穩壓管CRl和CR2用 于保護N溝道JFET管Ql不被瞬間高壓擊穿，其參數的選擇主要考慮N溝道JFET管Ql和N溝道 JFET管Q2漏極和源極之間的耐壓范圍及MOSFET管Q3、M0SFET管Q4的柵極截止電壓。
[0046] 實施例2:
[0047]圖2示出了本實用新型的抗高壓保護電路的實施例2的電路。如圖2所示，該實施例 2與實施例1的區別在于，第一耐壓單元和第二耐壓單元位置互換，二者在電路中的順序并 不影響電路的耐壓效果，在電路所起的作用與圖1中的實施例1相同，該電路的工作原理也 與實施例1相同，這里不再贅述。
[0048]以下針對實施例1進行測試，以驗證本實用新型的有益效果。
[0049] 實施例1的電路中各元件的選型如圖5所示，所用的測試儀器為示波器Tektronix DP03032、±5VA電源DH1715A、校準器Fluke 5500A和萬用表Keysight3458A，其中，校準器 Fluke 5500A連接到電路的電壓輸入端VHl，可以提供直流電壓和電流、交流電壓和電流的 多種波形和諧波;示波器Tektronix DP03032帶有雙模擬通道，VIN通道1連接到電壓輸入端 乂!11，￥01]1'通道2連接到電壓輸出端01]1'1;萬用表1(6 75^81^34584是一款高精度數字萬用表， 可以測量直流電流和I OHz~I OOkHz帶寬的交流電流，該萬用表串接在電壓輸入端VHl和本 實用新型的保護電路之間，用于測量流過該保護電路的電流I P。
[0050] 如圖5所示，N溝道耗盡型FET管選用CPC3982,該型號的N溝道耗盡型FET管最高耐 壓為800V; N溝道JFET管選用麗BF4117,該場效應管的漏極和源極間的最大電流Idss為 0.03mA~0.09mA;穩壓器件選用穩壓二極管MMBZ5240，該穩壓二極管的穩壓值為10V。
[0051] 針對上述實施例1的測試電路，進行四組測試，分別改變電路的輸入電壓，測量該 電路的輸出電壓及通過該保護電路的電流，具體結果如表1所示。
[0052]表1測試結果
[0053]
[0054] 測試I:
[0055] 如圖6所示，示波器Tektronix DP03032的通道VIN和通道VOUT的量程都為1.00V， 測試2校準器Fluke 5500A提供給本實用新型保護電路的輸入電壓為3V的直流輸入，示波器 Tektronix DP03032測量的電壓輸出端VOUT輸出也保持在3V，此時輸入電壓曲線與輸出電 壓曲線重合在一起，所述保護電路中幾乎無電流流過。
[0056] 測試 2:
[0057] 為了避免通道VIN和通道VOUT的輸出曲線重合，通道VIN和通道VOUT選用不同的量 程。如圖7所示，示波器Tektronix DP03032的通道VIN的量程為5.00V，通道VOUT的量程都為 2.00V，測試2校準器Fluke 5500A提供給本實用新型保護電路的輸入電壓為頻率為20kHz、 幅度為3V的交流輸入，示波器Tektronix DP03032測量的電壓輸出端VOUT的輸出為頻率為 20kHz、幅度為2.99V的交流輸出，所述保護電路中幾乎無電流流過。
[0058] 測試 3:
[0059]為了使通道VIN和通道VOUT的曲線在同一個示波器屏幕上更清晰的呈現，將電路 的輸入電壓衰減后接入示波器，且兩個通道選用不同的量程。如圖8所示，示波器Tektronix DP03032的通道VIN的量程為10.0V，通道VOUT的量程都為5.00mV，測試3校準器Fluke 5500A 提供給本實用新型保護電路的輸入電壓為幅度為30 X 10V(輸入電壓衰減為原來的十分之 一后接入示波器測量，電壓值應為示波器讀數的10倍）的直流輸入，示波器Tektronix DP03032測量的電壓輸出端VOUT的輸出為3.21mV(l Ω電阻短接到地)的直流輸出，所述保護 電路中流過的電流Ip僅為103μΑ。
[0060]測試 4:
[0061]為了使通道VIN和通道VOUT的曲線在同一個示波器屏幕上更清晰的呈現，將電路 的輸入電壓和輸出電壓衰減后接入示波器，且兩個通道選用不同的量程。如圖9所示，示波 器Tektronix DP03032的通道VIN的量程為10.0V，通道VOUT的量程都為200mV，測試4校準器 Fluke 5500A提供給本實用新型保護電路的輸入電壓為頻率為100Hz、幅度為200V的交流輸 入，示波器Tektronix DP03032測量的電壓輸出端VOUT的輸出為頻率為100Hz、幅度為501mV X l〇 = 5V(輸出電壓衰減為原來的十分之一后接入示波器測量，電壓值應為示波器讀數的 1 〇倍)的交流輸出，所述保護電路中流過的電流Ip僅為150yA。
[0062]以上測試結果可知，在保護電路正常工作（即輸入電壓在正常范圍內）時，電壓幾 乎無損耗傳輸到輸出端，當有高于正常電壓范圍（±5V)的高壓輸入時，保護電路中流過的 電流Ip很小，僅為μΑ級，電路損耗很小，輸出電壓VOUT仍維持在正常范圍內。
[0063]以上描述的是本實用新型的具體實施例，針對不同的應用場合及其耐壓要求，可 以對本實用新型電路進行相應的改進，第一耐壓單元和第二耐壓單元可以單獨使用，也可 以組合使用，只要每個耐壓單元內的電路連接方式不變，既可任意串聯使用，其正向耐壓值 由耐壓電路中所有第一耐壓單元的耐壓值之和決定，其負向耐壓值由耐壓電路中所有第二 那壓單元的耐壓值之和決定，不分次序，只需將各個耐壓單元串聯，例如，可以任意串聯一 個或多個第一耐壓單元，滿足更高的正向耐壓要求;可以任意串聯一個或多個第二耐壓單 元，滿足更低的負向耐壓要求。第一耐壓單元和第二耐壓單元也可串聯一起使用，例如，可 以將一個第一耐壓單元再與串聯在一起的多個第二耐壓單元串聯，滿足一定的正向耐壓要 求和更低的負向耐壓要求;可以將多個第一耐壓單元串聯，再與一個第二耐壓單元串聯，滿 足一定的負向耐壓要求和更高的正向耐壓要求;還可以將多個第一耐壓單元與多個第二耐 壓單元串聯連接，優選地，可通過將一個第一耐壓單元和一個第二耐壓單元串聯作為耐壓 單元組，再將多個上述耐壓單元組串聯在一起，以同時滿足更高的正向和更低的負向耐壓 要求。
[0064] 例如N溝道耗盡型FET管的最高耐壓為600V，而耐壓電路需要耐±1000V，既可以將 兩個第一耐壓單元串在一起再串兩個第二耐壓單元，也可以將一個第一耐壓單元和第二耐 壓單元作為一組，串聯兩組，注意，當耐壓電路中的第一耐壓單元或第二耐壓單元不止一個 時，為了避免N溝道耗盡型FET管漏極和源極之間出現超過其耐壓值的高壓，則該第一耐壓 單元和/或第二耐壓單元內的N溝道耗盡型FET管的漏極和源極之間應并聯高壓保護器件， 可選擇壓敏電阻作為高壓保護器件使用，其壓敏電壓應選擇接近但低于MOS管的最高耐壓 值，如N溝道耗盡型FET管的最高耐壓為600V，可選用560V壓敏電阻，第二耐壓單元也同樣。 [0065]本領域技術人員應當理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不限制本實用新 型的范圍，對本實用新型所做的各種等價變型和修改均屬于本實用新型公開內容。
【主權項】
1. 一種用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路，包括電壓輸入端和電壓輸出端，串 聯在所述電壓輸入端與電壓輸出端之間的耐壓電路，以及連接到所述電壓輸出端的限壓電 路，所述電壓輸出端連接到低壓電壓測量電路，其特征在于，所述耐壓電路包括具有第一輸 入端和第一輸出端的第一耐壓單元和/或具有第二輸入端和第二輸出端的第二耐壓單元， 其中： 第一耐壓單元還包括在第一輸入端和第一輸出端之間依次連接的作為耐壓器件的N溝 道耗盡型FET管和作為限流器件的N溝道JFET管，N溝道耗盡型FET管的漏極連接到第一輸入 端，N溝道耗盡型FET管的源極與N溝道JFET管的漏極連接，N溝道耗盡型FET管的柵極與N溝 道JFET管的柵極連接，N溝道耗盡型FET管的柵極與N溝道JFET管的柵極的交接處再連接到N 溝道JFET管的源極，N溝道JFET管的源極連接到第一輸出端； 第二耐壓單元還包括在第二輸入端和第二輸出端之間依次連接的作為限流器件的N溝 道JFET管和作為耐壓器件的N溝道耗盡型FET管，N溝道JFET管的源極連接第二輸入端，N溝 道JFET管的漏極與N溝道耗盡型FET管的源極連接，N溝道JFET管的柵極與N溝道耗盡型FET 管的柵極連接，N溝道JFET管的柵極和N溝道耗盡型FET管的柵極的交接處再連接到N溝道 JFET管的源極，N溝道耗盡型FET管的漏極連接到第二輸出端； 在所述耐壓電路中，一個或多個第一耐壓單元和/或一個或多個第二耐壓單元可任意 串聯連接在所述電壓輸入端和電壓輸出端之間。2. 根據權利要求1所述的用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路，其特征在于，在所 述耐壓電路中，一個第一耐壓單元和一個第二耐壓單元串聯組成耐壓單元組，一個或多個 耐壓單元組串聯連接在所述電壓輸入端和電壓輸出端之間。3. 根據權利要求1或2所述的用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路，其特征在于， 所述第一耐壓單元和第二耐壓單元還包括由穩壓管組成的保護電路，穩壓管的陽極與N溝 道JFET管的源極和柵極的交接處相連，穩壓管的陰極與N溝道耗盡型FET管的源極和N溝道 JFET管的漏極的交接處相連，所述穩壓電路保護N溝道JFET管不受瞬時高壓的損害。4. 根據權利要求3所述的用于低壓電壓測量電路的抗高壓保護電路，其特征在于，所述 限壓電路包括由正鉗位電壓單元與第一二極管的陰極相連而形成的正限壓電路以及負鉗 位電壓單元與第二二極管的陽極相連而形成的負限壓電路，其中，所述第一二極管的陽極 與第二二極管的陰極連接在一起，第一二極管的陽極與第二二極管的陰極的交接處連接到 所述電壓輸出端。
【文檔編號】H02H9/04GK205489504SQ201620114721
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月4日
【發明人】姚宏
【申請人】北京康斯特儀表科技股份有限公司