深入剖析九种电子电路保护原理及电路图,助力快速掌握

出处:网络整理时间:2025-09-02

  在当今科技飞速发展的时代,电子设备已经成为我们生活中不可或缺的一部分。而无论何种电子设备,都离不开保护电路的守护。今天,我们将一起深入探索 9 种电子电路保护电路的奥秘,详细了解它们的工作原理,并结合电路图进行分析,帮助大家快速理解与掌握。
  保护电路的作用在于防范电源过载或短路,以及抵御电源反向连接或超出设计电压的电压冲击。接下来,我们就逐一深入了解这些保护电路。
  首先是过压保护电路,撬棒电路是这类电路中的典型代表。在正常工作状态下,12V 电源会经过反向保护二极管和保险丝流向输出端。稳压二极管设定了一个稍高的电压阈值,如 15V,以保障电路安全。一旦输入电压超过 15V,齐纳二极管开始导电,在 R2 上产生电压。当该电压达到 SCR 的触发阈值(通常小于 1V)时,SCR 迅速触发,使输入端短路,进而熔断保险丝切断电源。同时,C1 电容可消除开关瞬变产生的尖峰电压,避免误触发 SCR。整个电路必须具备承受突然浪涌电压的能力,直至保险丝发挥作用。
   接下来是可编程过压保护电路,它与撬棒电路相似,但采用了可编程齐纳二极管(U1),即 TL431 精密可编程基准电压源。通过调整 R6 的输入电压,能灵活设定触发电压,大大增强了电路的适用性。
   然后是电压调节与保险丝过压保护电路,它在某些方面与可编程过压保护电路相似,同时融入了电压调节和保险丝过压保护的功能。
  
  当电源线上出现瞬态尖峰过压时,通常是由于交流电流电源端的问题导致。为应对这一问题,可在电源上安装 MOV(金属氧化物压敏电路)。MOV 具有高阻值,对电压上升反应迅速,在瞬态过压期间电阻显著降低,能有效避开电压尖峰。
  在电路设计中,过流保护至关重要。稳压器保护电路中,Q8 为主传输晶体管,其工作状态受 Q10 和 D8 共同调节。过流部分由 R19 和 Q9 组成,当 Q9 的基极和发射极之间电压达到 6V 时,Q9 导通,“夺走” Q8 基极电流使其逐渐关闭。关键在于合理设计 R19 的阻值,同时要注意组件的散热问题,特别是在高温环境下,应适当增加引线长度和 PCB 焊盘面积,并采用合适的焊接工艺提高散热效果。

  运算放大器过流保护电路通过运算放大器监测电流,并驱动 MOS 管控制负载与电源的连接。负载电流经过 MOS 管的漏极和源极,再通过分流电阻 R1 流向地线 GND。分流电阻采用 2W 额定值的 1Ω 电阻,用于检测负载电流。根据欧姆定律,负载电流会使分流电阻产生电压降,运算放大器将其与预设阈值电压比较,判断是否过流,一旦过流就切断负载供电。
   在运算放大器过流保护电路中,LM358 运算放大器作为比较器,比较分流电阻两端的压降和通过可变电阻或电位器 RV1 设定的参考电压。当感测电压低于参考电压时,比较器输出接近 VCC 的正电压;高于参考电压时,输出负电源电压(该电路中为 0V),以此驱动 MOS 管通断。

  除了运算放大器过流保护电路,还有保险丝和断路器等过流保护方案。保险丝是细线,快速加热后熔断切断电路;断路器利用双金属片或小型电感元件在电流过大时跳闸保护。
  反极性保护通常通过在输入电源路径中添加简单的二极管实现,如 1N4006 二极管,在输入电压反向时导通使保险丝熔断,保护电路。但二极管必须能处理电源的全部电流容量。
  当载流电感关闭时,会产生反向电动势,可能损害设备。为保护电路,通常在电路中加入跨接电感的反向二极管,如 1N4006 型号,其具有较高的 PIV 额定值,能安全处理反向电动势。

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