5V 过电压保护回路电路分析，看简单却是很多复杂原理基础
出处：网络整理 发布于：2026-05-26 14:37:21 | 108 次阅读
在我们的日常生活中，小功率用电器随处可见，像空气加湿器、迷你小风扇、手机充电器以及 USB 供电源等，这些设备大多采用 5V 供电。然而，当电源系统的供电电压因各种因素变得过高时，系统可能会遭受不可逆转的损坏，这不仅会给我们带来诸多麻烦，还可能造成经济损失。
鉴于此，5V 过压保护电路应运而生。下面为大家详细介绍最常见的 5V 过电压保护回路，并分三种情况进行深入分析。
当输入电压 Vin ＜ 5.1V 时：（以下图输入电压 Vin = 5V 为例）在正常情况下，D1 是 5.1V 的稳压管，此时输入电压 Vin 为 5V，小于临界的 5.1V，所以稳压管 D1 未进入稳压状态，处于不导通状态，相当于断路。由于 5.1V 稳压管不导通，三极管 Q2 的 b 极和 e 极电压均为 5V，即 Vbe = 0，因此三极管 Q2 也不导通。MOS 管 Q1 的 g 极通过电阻 R3 被拉到 0V，MOS 管 Q1 的 Vgs = 0V - 5V = -5V，所以 MOS 管 Q1 导通，Vout 电压等于 5V，系统未启动保护，对后级电路正常供电。
当输入电压 Vin 在 5.1V 到 5.7V 之间时：（以下图输入电压 Vin = 5.4V 为例）因为此时输入电压 Vin ＝ 5.4V，已经大于稳压管 D1 的稳压值 5.1V，所以稳压管导通并稳压在 5.1V，其余的电流流进 GND。此时三极管 Q2 的 Vbe = 5.1V - 5.4V = -0.3V，而 PN 结的导通电压要求 Vbe 达到 -0.6V，所以三极管 Q2 仍然不导通。MOS 管 Q1 的 g 极被电阻 R3 拉到 0V，MOS 管 Q1 的 Vgs = -5.4V，所以 MOS 管 Q1 导通，Vout 电压等于 5.4V，对后级电路正常供电。
当输入电压 Vin > 5.7V 时：（以下图输入电压 Vin = 5.8V 为例）此时存在 3 条电流路径。红色的电流路径①：电阻 R1 两端的电压 = 5.8V - 5.1V = 0.7V，流过 0.7mA 的电流。粉色的电流路径②：三极管 Q2 的 Vbe = 5.2V - 5.8V = -0.6V，三极管 Q2 被打开。蓝色的电流路径③：三极管 Q2 被打开，流过 R3 的电流 = 5.8 / 4.7 = 1.23mA。因为三极管 Q2 被打开，发射极的电流通过下拉电阻 R3 流进 GND。此时 MOS 管 Q1 的 Vgs = 0，所以 MOS 管 Q1 不导通，即此时 “5V 过压保护电路” 认为输入电压 Vin 已经过高，将输出电压 Vout 关断，从而保护了后面的负载电路。当 VIN 电压降至 5.4V 以下时 VOUT 又可以输出正常电压。
以上就是低电压保护回路的原理，别看它看似简单，实际上它是分析很多复杂原理的基础，希望对小伙伴们有所帮助。在实际的电路设计中，这种过压保护电路有着广泛的应用，对于保障电子设备的安全稳定运行起着至关重要的作用。例如在一些对电压稳定性要求较高的精密仪器中，5V 过压保护电路能够有效防止因电压过高而对设备造成的损坏，延长设备的使用寿命。同时，了解这种基础电路的原理，也有助于我们更好地理解和设计更复杂的电路系统。
鉴于此，5V 过压保护电路应运而生。下面为大家详细介绍最常见的 5V 过电压保护回路，并分三种情况进行深入分析。
当输入电压 Vin ＜ 5.1V 时：（以下图输入电压 Vin = 5V 为例）在正常情况下，D1 是 5.1V 的稳压管，此时输入电压 Vin 为 5V，小于临界的 5.1V，所以稳压管 D1 未进入稳压状态，处于不导通状态，相当于断路。由于 5.1V 稳压管不导通，三极管 Q2 的 b 极和 e 极电压均为 5V，即 Vbe = 0，因此三极管 Q2 也不导通。MOS 管 Q1 的 g 极通过电阻 R3 被拉到 0V，MOS 管 Q1 的 Vgs = 0V - 5V = -5V，所以 MOS 管 Q1 导通，Vout 电压等于 5V，系统未启动保护，对后级电路正常供电。
当输入电压 Vin 在 5.1V 到 5.7V 之间时：（以下图输入电压 Vin = 5.4V 为例）因为此时输入电压 Vin ＝ 5.4V，已经大于稳压管 D1 的稳压值 5.1V，所以稳压管导通并稳压在 5.1V，其余的电流流进 GND。此时三极管 Q2 的 Vbe = 5.1V - 5.4V = -0.3V，而 PN 结的导通电压要求 Vbe 达到 -0.6V，所以三极管 Q2 仍然不导通。MOS 管 Q1 的 g 极被电阻 R3 拉到 0V，MOS 管 Q1 的 Vgs = -5.4V，所以 MOS 管 Q1 导通，Vout 电压等于 5.4V，对后级电路正常供电。 当输入电压 Vin > 5.7V 时：（以下图输入电压 Vin = 5.8V 为例）此时存在 3 条电流路径。红色的电流路径①：电阻 R1 两端的电压 = 5.8V - 5.1V = 0.7V，流过 0.7mA 的电流。粉色的电流路径②：三极管 Q2 的 Vbe = 5.2V - 5.8V = -0.6V，三极管 Q2 被打开。蓝色的电流路径③：三极管 Q2 被打开，流过 R3 的电流 = 5.8 / 4.7 = 1.23mA。因为三极管 Q2 被打开，发射极的电流通过下拉电阻 R3 流进 GND。此时 MOS 管 Q1 的 Vgs = 0，所以 MOS 管 Q1 不导通，即此时 “5V 过压保护电路” 认为输入电压 Vin 已经过高，将输出电压 Vout 关断，从而保护了后面的负载电路。当 VIN 电压降至 5.4V 以下时 VOUT 又可以输出正常电压。 以上就是低电压保护回路的原理，别看它看似简单，实际上它是分析很多复杂原理的基础，希望对小伙伴们有所帮助。在实际的电路设计中，这种过压保护电路有着广泛的应用，对于保障电子设备的安全稳定运行起着至关重要的作用。例如在一些对电压稳定性要求较高的精密仪器中，5V 过压保护电路能够有效防止因电压过高而对设备造成的损坏，延长设备的使用寿命。同时，了解这种基础电路的原理，也有助于我们更好地理解和设计更复杂的电路系统。
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