5V過電壓保護回路的作用是防止5V電源電壓超過安全范圍，并保護被供電設備免受過高電壓的損害。它通過檢測輸入電壓并采取相應的措施來保護電路。

應用方面，5V過電壓保護回路可以廣泛用于各種電子設備和電路中，包括但不限于以下幾個方面：

1. 電源保護：在電源輸入端或電源模塊中，使用5V過電壓保護回路可防止供電電壓超過設定范圍，保護電源系統和被供電設備免受過電壓的影響。

2. 信號線保護：在輸入/輸出（I/O）接口、通信接口或數據傳輸線路上，使用過電壓保護回路可以防止外部電壓峰值或干擾對系統造成損害，確保信號的穩定和可靠傳輸。

3. 外設保護：在與外圍設備連接的接口電路中，使用過電壓保護回路可以保護電路免受由外設故障或電磁干擾引起的過電壓沖擊。

4. 其他應用：過電壓保護回路還可以應用于各種電子設備中的其他關鍵電路，例如模擬輸入電路、傳感器接口等，以提供對5V電壓的保護。

總的來說，5V過電壓保護回路的作用是保護電路和設備免受超過5V的電壓，避免潛在的故障和損壞。它的應用廣泛，用于各種電子設備和電路中，以確保系統的安全和可靠性。

下面是我們最常見的5V過電壓保護回路。下面我分三種情況帶領大家一起分析一下

1、當輸入電壓 Vin ＜ 5.1V 時：（下圖以輸入電壓 Vin = 5V 舉例）正常情況下

D1是5.1V的穩壓管，此時輸入電壓Vin只有5V，小于臨界5.1V，所以穩壓管D1未進入穩壓狀態，不導通，相當于斷路。

由于5.1V穩壓管不導通，導致三極管Q2的b極和e極都是5V，也就是Vbe = 0，所以三極管Q2也不導通。

MOS管Q1的g極被電阻R3拉到0V，MOS管Q1的 Vgs = 0V - 5V = -5V， 所以MOS管Q1導通， Vout電壓等于5V，系統沒有啟動保護，對后級電路正常供電。

2、當輸入電壓Vin在5.1V到5.7V之間時：（下圖以輸入電壓 Vin = 5.4V 舉例）

因為此時輸入電壓Vin ＝ 5.4V，已經大于穩壓管D1的穩壓值5.1V，所以穩壓管導通并穩壓在5.1V。其余的電流流進GND。

此時三極管Q2的 Vbe = 5.1V - 5.4V= -0.3V。PN結的導通電壓要求Vbe達到-0.6V，所以三極管Q2仍然不導通。

MOS管Q1的g極被電阻R3拉到0V。MOS管Q1的 Vgs = -5.4V， 所以MOS管Q1導通， Vout電壓等于5.4V，對后級電路正常供電。

3、當輸入電壓 Vin 》 5.7V時：（下圖以輸入電壓 Vin = 5.8V 舉例）

注意：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，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，三極管Q2被打開。

藍色的電流路徑③：三極管Q2被打開，流過R3的電流 = 5.8 / 4.7 = 1.23mA。

因為三極管Q2被打開，故發射極的電流通過下拉電阻R3流進GND.此時MOS管Q1的 Vgs = 0，所以MOS管Q1不導通，即此時“5V過壓保護電路”認為輸入電壓Vin已經過高，將輸出電壓Vout關斷，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。

編輯：黃飛