5V 过电压保护回路电路解析：复杂原理源于简单设计

在当今的电子设备时代，我们的日常生活中充斥着众多小功率用电器。像空气加湿器，能为干燥的室内环境增添湿润；迷你小风扇，在炎炎夏日带来丝丝清凉；手机充电器，保障我们的手机时刻电量满满；USB 供电源，为各种便携式设备提供稳定的电力支持。这些设备全都采用 5V 供电，是我们生活中不可或缺的一部分。然而，电源系统的供电电压并非总是稳定的，当因各种不可预见的原因，如电网波动、电源模块故障等，导致供电电压变得过高时，我们的系统可能会遭受不可逆转的损坏。

这不仅会给我们的生活带来极大的麻烦，例如空气加湿器无法正常工作影响室内湿度，手机无法充电耽误重要通讯等，还会让我们面临金钱的损失，可能需要更换损坏的设备。

鉴于上述种种情况，5V 过压保护电路应运而生，并且在电子设备的稳定运行中发挥着至关重要的作用。下面为大家展示我们最常见的 5V 过电压保护回路，并分三种情况带领大家一起深入分析。

1、当输入电压 Vin ＜ 5.1V 时：（下图以输入电压 Vin = 5V 举例）

D1是5.1V的稳压管，此时输入电压Vin只有5V，小于临界5.1V，所以稳压管D1未进入稳压状态，不导通，相当于断路。

由于5.1V稳压管不导通，导致三极管Q2的b极和e极都是5V，也就是Vbe = 0，所以三极管Q2也不导通。

MOS管Q1的g极被电阻R3拉到0V，MOS管Q1的 Vgs = 0V - 5V = -5V, 所以MOS管Q1导通， Vout电压等于5V，系统没有启动保护，对后级电路正常供电。

2、当输入电压Vin在5.1V到5.7V之间时：（下图以输入电压 Vin = 5.4V 举例）

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。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。

3、当输入电压 Vin > 5.7V时：（下图以输入电压 Vin = 5.8V 举例）

注意：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，故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。这是因为此时的电压处于设备能够安全承受的范围之内，不会对设备造成任何损害。

通过对 5V 过电压保护回路的详细分析，我们可以看到，虽然这个电路看似简单，但它却是很多复杂电子原理的基础。它的存在为我们的电子设备提供了一层重要的保护屏障，确保了设备的稳定运行和我们的使用安全。