在我们的日常生活中，存在着众多小功率用电器，例如空气加湿器、迷你小风扇、手机充电器以及 USB 供电源等，这些设备均采用 5V 供电。然而，当电源系统的供电电压因各种因素（如电源故障、外部干扰等）变得过高时，系统可能会遭受不可逆转的损坏。这不仅会给我们的生活带来极大的不便，还可能造成经济上的损失。

鉴于上述情况，5V 过压保护电路应运而生，发挥着至关重要的作用。下面，我们将对常见的 5V 过电压保护回路进行详细分析，分三种情况展开探讨。

情况一：当输入电压 Vin ＜ 5.1V 时（以输入电压 Vin = 5V 为例）

在正常情况下，D1 是一个 5.1V 的稳压管。此时，输入电压 Vin 仅为 5V，小于临界值 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。根据三极管的导通条件，此时三极管 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。对于 MOS 管而言，当满足此电压条件时，MOS 管 Q1 导通，Vout 电压等于 5V，系统未启动保护机制，能够对后级电路进行正常供电。

情况二：当输入电压 Vin 在 5.1V 到 5.7V 之间时（以输入电压 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，所以稳压管导通并将电压稳定在 5.1V，其余的电流则流进 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 极同样被电阻 R3 拉到 0V，MOS 管 Q1 的 Vgs = -5.4V，因此 MOS 管 Q1 导通，Vout 电压等于 5.4V，能够对后级电路正常供电。

情况三：当输入电压 Vin > 5.7V 时（以输入电压 Vin = 5.8V 为例）

需要注意的是，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，根据欧姆定律，可计算出流过 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，满足三极管的导通条件，三极管 Q2 被打开。
• 蓝色的电流路径③：三极管 Q2 被打开后，流过 R3 的电流 = 5.8 / 4.7 = 1.23mA。

由于三极管 Q2 被打开，其发射极的电流通过下拉电阻 R3 流进 GND。此时，MOS 管 Q1 的 Vgs = 0，根据 MOS 管的工作特性，MOS 管 Q1 不导通。即此时 “5V 过压保护电路” 判定输入电压 Vin 已经过高，会将输出电压 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。