过流与过压保护电路分析

出处:维库电子市场网时间:2025-04-29
  在电子电路系统中,过流与过压保护电路是保障设备安全稳定运行的关键组成部分。过流可能会导致设备过热、损坏元件,而过压则可能击穿电子器件,引发严重的故障。因此,深入了解过流与过压保护电路的原理、设计和应用具有重要的现实意义。本文将对过流与过压保护电路进行详细分析,并介绍相关的检测方法和 CAN 接口电路设计要点。

  过流保护


过流保护是防止电路中电流过大对设备造成损害的重要手段。简单的过流保护装置是保险丝。当电路中的电流超过保险丝的额定电流时,保险丝会熔断,从而切断电路,保护设备安全。

  在一些复杂的电路中,还会使用电流采样电阻来实现过流保护。例如,在下图的电路中,R1 就是电流采样电阻。通过监测 R1 两端的电压,可以判断电路中的电流是否超过设定值。

  过流保护的根本在于及时检测到过流情况,并采取措施切断电路或限制电流。对于如何用分立器件设计一个过流保护电路,大家可以参考这个视频:如何用分立器件设计一个过流保护电路
  过压保护电路
  过压保护电路可以防止电路中的电压过高对设备造成损害。下面介绍一个简单的过压保护电路,它利用稳压管和晶体管的组合实现。
  关键元件
  D1 (5.1V 稳压管):用于检测输入电压,当输入电压超过 5.1V 时,稳压管导通。
  Q2 (PMBT3904 NPN 晶体管):用于驱动后级的 MOS 管。
  Q1 (NCE3407AY P 沟道 MOS 管):作为主开关,当电路检测到过压时,Q2 导通,关闭 Q1,从而切断输出。
  R1, R2, R3:用于电流分压及限流。
  工作原理
  过压状态:当输入电压  超过 5.1V 时,D1 开始导通,向 Q2 的基极提供电流。Q2 导通后,将 Q1 的栅极拉至接近输入电压,P 沟道 MOS 管 Q1 关闭,切断电源,从而保护负载。
  正常状态:当输入电压  小于 5.1V 时,稳压管 D1 不导通。Q2 的基极电流为 0,Q2 不导通。P 沟道 MOS 管 Q1 的栅极通过 R2 和 R3 拉低,处于导通状态,电压正常传输到负载。
  元件作用
  R1:限制流入稳压管 D1 的电流,防止稳压管过载。
  R2 和 R3:分压作用,同时确保在 Q2 导通时能够有效关断 Q1。
  Q2:将输入信号放大,确保能够完全控制 Q1 的导通与关断。
  Q1:控制电源的输出通断。
  钳形表测电流
  钳形表是一种常用的电流测量工具,但在使用时需要注意一些事项。钳形表不能直接一起测零火地线三根线的电流,只能每次测量一根电流。
  此外,钳形表还能进行 NCV 非接触式电压检测,有些万用表也支持这个功能。
  CAN 接口电路设计
  CAN(Controller Area Network)接口电路在汽车电子、工业自动化等领域有着广泛的应用。在设计 CAN 接口电路时,需要注意一些细节。例如,铜线和绿线不要接在一起,否则会电解生锈。
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