在我們的日常生活中，存在著眾多小功率用電器，例如空氣加濕器、迷你小風扇、手機充電器以及 USB 供電源等，這些設(shè)備均采用 5V 供電。然而，當電源系統(tǒng)的供電電壓因各種因素（如電源故障、外部干擾等）變得過高時，系統(tǒng)可能會遭受不可逆轉(zhuǎn)的損壞。這不僅會給我們的生活帶來極大的不便，還可能造成經(jīng)濟上的損失。

鑒于上述情況，5V 過壓保護電路應(yīng)運而生，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。下面，我們將對最常見的 5V 過電壓保護回路進行詳細分析，分三種情況展開探討。

情況一：當輸入電壓 Vin ＜ 5.1V 時（以輸入電壓 Vin = 5V 為例）

在正常情況下，D1 是一個 5.1V 的穩(wěn)壓管。此時，輸入電壓 Vin 僅為 5V，小于臨界值 5.1V，所以穩(wěn)壓管 D1 未進入穩(wěn)壓狀態(tài)，處于不導通狀態(tài)，相當于斷路。由于 5.1V 穩(wěn)壓管不導通，三極管 Q2 的 b 極和 e 極電壓均為 5V，即 Vbe = 0。根據(jù)三極管的導通條件，此時三極管 Q2 也不導通。MOS 管 Q1 的 g 極通過電阻 R3 被拉到 0V，MOS 管 Q1 的 Vgs = 0V - 5V = -5V。對于 MOS 管而言，當滿足此電壓條件時，MOS 管 Q1 導通，Vout 電壓等于 5V，系統(tǒng)未啟動保護機制，能夠?qū)蠹夒娐愤M行正常供電。

情況二：當輸入電壓 Vin 在 5.1V 到 5.7V 之間時（以輸入電壓 Vin = 5.4V 為例）

因為此時輸入電壓 Vin = 5.4V，已經(jīng)大于穩(wěn)壓管 D1 的穩(wěn)壓值 5.1V，所以穩(wěn)壓管導通并將電壓穩(wěn)定在 5.1V，其余的電流則流進 GND。此時，三極管 Q2 的 Vbe = 5.1V - 5.4V = -0.3V。而 PN 結(jié)的導通電壓要求 Vbe 達到 -0.6V，所以三極管 Q2 仍然不導通。MOS 管 Q1 的 g 極同樣被電阻 R3 拉到 0V，MOS 管 Q1 的 Vgs = -5.4V，因此 MOS 管 Q1 導通，Vout 電壓等于 5.4V，能夠?qū)蠹夒娐氛９╇姟?/p>

情況三：當輸入電壓 Vin > 5.7V 時（以輸入電壓 Vin = 5.8V 為例）

需要注意的是，此時存在 3 條電流路徑。

• 紅色的電流路徑①：電阻 R1 兩端的電壓 = 5.8V - 5.1V = 0.7V，根據(jù)歐姆定律，可計算出流過 0.7mA 的電流。
• 粉色的電流路徑②：三極管 Q2 的 Vbe = 5.2V - 5.8V = -0.6V，滿足三極管的導通條件，三極管 Q2 被打開。
• 藍色的電流路徑③：三極管 Q2 被打開后，流過 R3 的電流 = 5.8 / 4.7 = 1.23mA。

由于三極管 Q2 被打開，其發(fā)射極的電流通過下拉電阻 R3 流進 GND。此時，MOS 管 Q1 的 Vgs = 0，根據(jù) MOS 管的工作特性，MOS 管 Q1 不導通。即此時 “5V 過壓保護電路” 判定輸入電壓 Vin 已經(jīng)過高，會將輸出電壓 Vout 關(guān)斷，從而保護了后面的負載電路。當 VIN 電壓降至 5.4V 以下時，VOUT 又可以輸出正常電壓。