保護電路的案例
【實用】電氣自動化常用的幾款保護電路大解析
鑒于電源電路存在一些不穩定因素，而設計用來防止此類不穩定因素影響電路效果的回路稱作保護電路。在各類電子產品中，保護電路比比皆是，例如：過流保護、過壓保護、過熱保護、空載保護、短路保護等等，本文就整理了一些常見的保護電路。
電機過熱保護電路
生產中所用的自動車床、電熱烘箱、球磨機等連續運轉的機電設備，以及其它無人值守的設備， 因為電機過熱或溫控器失靈造成的事故時有發生，需要采取相應的保安措施。PTC熱敏電阻過熱保護電路能夠方便、有效地預防上述事故的發生 。
下圖是以電機過熱保護為例，由PTC熱敏電阻和施密特電路構成的控制電路。圖中，RT1、RT2、RT3為三只特性一致的階躍型PTC熱敏電阻器，它們分別埋設在電機定子的繞組里。
正常情況下，PTC熱敏電阻器處于常溫狀態，它們的總電阻值小于1KΩ。此時，V1截止，V2導通，繼電器K的電吸合常開觸點，電機由市電供電運轉。
當電機因故障局部過熱時，只要有一只PTC熱敏電阻受熱超過預設溫度時，其阻值就會超過10KΩ以上。于是V1導通、V2截止，VD2顯示紅色報警，K失電釋放，電機停止運轉，達到保護目的。
PTC熱敏電阻的選型取決于電機的絕緣等級。通常按比電機絕緣等級相對應的極限溫度低40℃左右的范圍選擇PTC熱敏電阻的居里溫度。
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應用的注意事項
當過壓保護電路起作用時，電路處于非正常工作狀態。對于有輸出電壓上下調功能的電路，過壓保護點應大于輸出電壓上調最大值。
過壓保護自鎖控制電路
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概述
在電源系統中，當反饋回路失效時，輸出電壓不受控，電壓升高超出規定范圍，此時過高的輸出電壓有可能造成后續電器設備的損壞。為解決這問題，通常在電源中增加過壓保護電路。過壓保護的方式一般有三種。
A、鉗位型：當反饋失效時，通過過壓鉗位電路將輸出電壓鉗位在一個定值。
B、間歇保護型：當反饋失效時，通過保護電路使輸出電壓來回重啟，輸出電壓的最高點為過壓保護點。
C、自鎖型：當輸出電壓達到過壓保護點時，電路動作，關閉PWM使模塊無輸出。在排除故障后再重啟電源輸出才正常供電。下述電路為自鎖型控制電路。
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電路組成（原理圖）
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工作原理分析
上圖中為隔離的自鎖型控制電路。
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過壓保護自鎖控制電路
1、概述（電路類別、實現主要功能描述）：
在電源系統中，當反饋回路失效時，輸出電壓不受控，電壓升高超出規定范圍，此時過高的輸出電壓有可能造成后續電器設備的損壞。為解決這問題，通常在電源中增加過壓保護電路。過壓保護的方式一般有三種。
A、鉗位型：當反饋失效時，通過過壓鉗位電路將輸出電壓鉗位在一個定值。
B、間歇保護型：當反饋失效時，通過保護電路使輸出電壓來回重啟，輸出電壓的最高點為過壓保護點。
C、自鎖型：當輸出電壓達到過壓保護點時，電路動作，關閉PWM使模塊無輸出。在排除故障后再重啟電源輸出才正常供電。下述電路為自鎖型控制電路。
2、電路組成（原理圖）：
3、工作原理分析(主要功能、性能指標及實現原理):
上圖中為隔離的自鎖型控制電路。當過壓保護信號CON TROL端給出一個高電平時，U1中的三極管導通，VCC為整個電路的供電端。Vcc經R5給Q2一個基極電流，Q1導通并進入飽和狀態，SHUT端被Q2拉至低電平，PWM關閉電源無輸出。Q2同時控制Q1的導通。當 Q2導通時，Q1的基極電流經R2到地，Q1導通，經R3再提供一個基極電流給Q2，維持Q2的導通。Q1及R1、R2、R3構成了Q2的正反饋電路。
4、電路的優缺點
優點：可有效的進行自鎖保護，整個電路等效于一個可控硅。
缺點：整個電路需要一個固定的Vcc。當PWM電源端無供電時，也需保證上圖中VCC電壓的存在。
5、應用的注意事項：
1． 此電路要有持續的供電自鎖才有效。
2．
展開 干貨 | 電路保護三種常見防護器件對比
電路保護主要有兩種形式：過壓保護和過流保護。選擇適當的電路保護器件是實現高效、可靠電路保護設計的關鍵，涉及到電路保護器件的選型，我們就必須要知道各電路保護器件的作用。在選擇電路保護器件的時候我們要知道保護電路不應干擾受保護電路的正常行為，此外，其還必須防止任何電壓瞬態造成整個系統的重復性或非重復性的不穩定行為。
電路保護最常見的器件有三：GDT、MOV和TVS。
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GDT陶瓷氣體放電管
在正常的工作條件下，一只GDT的并聯阻抗約為1TΩ ，并聯電容為1pF以下。當施加在GDT兩端的電勢低于氣體電離電壓(即“輝光”電壓)時，GDT的小漏電流(典型值小于1 pA)和小電容幾乎不發生變化。一旦GDT達到輝光電壓，其并聯阻抗將急劇下降，從而電流流過氣體。不斷增加的電流使大量氣體形成等離子體，等離子體又使該器件上的電壓進一步降低至15V左右。當瞬變源不再繼續提供等離子電流時，等離子體就自動消失。GDT的凈效果是一種消弧作用，它能在1ms內將瞬變事件期間的電壓限制在大約15V以下。GDT的一個主要優點是迫使大部分能量消耗在瞬變的源阻抗中，而不是消耗在保護器件或被保護的電路中。GDT的觸發電壓由信號電壓的上升速率(dV/dt)、GDT的電極間隔、氣體類型以及氣體壓力共同確定。該器件可以承受高達20 kA的電流。
GDT有單極和三極兩種形式。三極GDT是一個看似簡單的器件，能在大難臨頭的關鍵時刻保持一個差分線對的平衡：少許的不對稱可以使瞬變脈沖優先耦合到平衡饋線的某一側，因而產生一個巨大的差分信號。
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干貨｜常用電路保護元件有哪些？
電子電路很容易在過壓、過流、浪涌等情況發生的時候損壞，隨著技術的發展，電子電路的產品日益多樣化和復雜化，而電路保護則變得尤為重要。電路保護元件也從簡單的玻璃管保險絲，變得種類更多，防護性能更優越。
電路保護的意義是什么？
在各類電子產品中，設置過壓保護和過流保護變得越來越重要，那么電路保護的意義到底是什么，今天就來跟大家聊一聊：
(1)由于如今電路板的集成度越來越高，板子的價格也跟著水漲船高，因此我們要加強保護。
(2)半導體器件，IC的工作電壓有越來越低的趨勢，而電路保護的目的則是降低能耗損失，減少發熱現象，延長使用壽命。
(3)車載設備，由于使用環境的條件比一般電子產品更加惡劣，汽車行駛狀況萬變，汽車啟動時產生很大的瞬間峰值電壓等。因此，在為這些電子設備配套產品的電源適配器中，一般要使用過壓保護元件。
(4)通信設備，通信場所對防雷浪涌有一定的要求，在這些設備中使用過壓保護、過流保護元件就變得重要起來，它們是保證用戶人身安全和通信正常的關鍵。
展開 硬件工程師都是怎么設計電源正負極反接保護電路的？
EDA365電子論壇
MOS管防反保護電路
MOS管因工藝提升，自身性質等因素，其導通內阻技校，很多都是毫歐級，甚至更小，這樣對電路的壓降，功耗造成的損失特別小，甚至可以忽略不計，所以選擇MOS管對電路進行保護是比較推薦的方式。
（1） NMOS防護1
如下圖：上電瞬間，MOS管的寄生二極管導通，系統形成回路，源極S的電位大約為0.6V，而柵極G的電位為Vbat，MOS管的開啟電壓極為：Ugs = Vbat - Vs，柵極表現為高電平，NMOS的ds導通，寄生二極管被短路，系統通過NMOS的ds接入形成回路。
若電源接反，NMOS的導通電壓為0，NMOS截止，寄生二極管反接，電路是斷開的，從而形成保護。
（2）PMOS防護2
如下圖：上電瞬間，MOS管的寄生二極管導通，系統形成回路，源極S的電位大約為Vbat-0.6V，而柵極G的電位為0，MOS管的開啟電壓極為：Ugs = 0 -（Vbat-0.6），柵極表現為低電平，PMOS的ds導通，寄生二極管被短路，系統通過PMOS的ds接入形成回路。
若電源接反，NMOS的導通電壓大于0，PMOS截止，寄生二極管反接，電路是斷開的，從而形成保護。
注：NMOS管將ds串到負極，PMOS管ds串到正極，寄生二極管方向朝向正確連接的電流方向。
展開 PCB板“ESD保護電路設計”9大措施
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采用有鉗位二極管的CMOS器件或者TTL器件進行電路的保護
這種方法是利用了隔離的原理進行電路板的保護，由于這些器件有了鉗位二極管的保護，在實際電路設計中減小了設計的復雜度。
實戰經驗：PCB板的ESD保護電路設計
在多層板中，由于有了一個完整的地平面靠近走線，這樣可以使ESD更加快捷的耦合到低阻抗平面上，進而保護關鍵信號的作用。
7.電路板外圍留保護帶的方法保護法
這種方法通常是在電路板周圍畫出不加組焊層的走線。
在條件允許的情況下將該走線連接至外殼，同時要注意該走線不能構成一個封閉的環，以免形成環形天線而引入更大的麻煩。
8.采用有鉗位二極管的CMOS器件或者TTL器件進行電路的保護
這種方法是利用了隔離的原理進行電路板的保護，由于這些器件有了鉗位二極管的保護，在實際電路設計中減小了設計的復雜度。
展開 采用正確的電路保護設計，讓無人機高飛
它們的設計符合USB Type-C的規格，甚至可以幫助保護最高水平的USB供電。
保護GPS、接收器天線和I/O端
如圖1所示，靜電放電（ESD）是無人機多個子系統的一個問題，包括全球定位系統（GPS）和接收器天線以及各種I/O端口。
當這些區域形成高電位電流的電氣路徑時，每個接入點都會成倍地增加直接和潛在損害的風險。
例如，電源端口是低電壓輸入，用于為電池充電。
作為真正的直流電路，推薦使用高電容值抑制器。
由于該電路也可能遇到更高的能量瞬變（閃電，系統浪涌，EFT），因此推薦使用多層壓敏電阻，因為它具有ESD保護之外的功能。
此外，如果發生持續的過電流事件（電池故障，電路故障等），可以使用保險絲來中斷過電流狀況并保護系統。
電路設計人員可為天線提供各種ESD保護選項，包括ESD抑制器和TVS二極管。 例如，Pulse-Guard ESD抑制器使用聚合物復合材料來抑制快速上升的ESD瞬變（如IEC 61000-4-2中所規定），同時幾乎不增加電路電容。它們補充了集成電路的片上保護，最適合低電壓，高速應用，在這些應用中低電容對確保數據信號完整性非常重要。
TVS（瞬態電壓抑制器）二極管旨在保護電子電路免受瞬態和過壓威脅，如EFT（電快速瞬變）和ESD（靜電放電）。TVS二極管作為硅雪崩器件的典型選項，通常因其響應時間快（低鉗位電壓）、電容低、漏電流小。 它們可用于單向（單極）或雙向（雙極）二極管電路配置。
展開 臺灣工程師總結的三款缺相保護電路，第三個一般人看不懂！
以上三種對電機缺相保護器電路的設計思路都是把三相電源引進控制電路中，若發起時電源缺相，控制電路將無法接通電路，當工作時突發電源缺相，控制電路將通過聯鎖元件使電動機跳閘，實現對電動機的缺相保護。以上介紹的3種方法,可實現啟動和運行過程的缺相雙重保護。最后應當指出,大量實踐證明,要避免電動機兩相工作,只要加強監視,總結經驗,留意發現缺相工作的異常現象,及時防止電動機的缺相運行，保證電動機的安全可靠工作。
干貨｜深入剖析鋰電池保護電路工作原理
鋰離子電池電壓范圍
10.剖析鋰電池保護電路的工作原理
舉一個不恰當的例子，電池的充放電就像孩子喝母乳一樣。
1，如果一直讓孩子喝，家長不加以控制，那么這個奶可能會被喝光，類似電池過放；
2，如果家長一直不給孩子喝奶，這個奶就會積攢越來越多，類似電池過充；
3，如果孩子喝奶喝的急，容易嗆奶，類似電池的過電流保護；
科學喝奶，規律喝奶，需要家長的監督，那電池如何做到科學充電和放電呢？
鋰電池都有一個使用的安全電壓區間，最高和最低電壓一般被稱為充放電終止電壓或截止電壓，當電池的實際工作電壓長時間低于放電終止電壓或者長時間高于充電終止電壓時，電池內部將發生不可逆轉的傷害，嚴重傷害電池，導致性能下降，俗稱電池衰減，電池衰減的表現就是電池的內阻增大，容量下降等。
所以一般鋰離子電池內部會有一個小的PCB板，和電池封裝在一起，如下圖所示，主要作用就是用來保護電池。
紅色框選部分為電池保護板
這個電路板根據組成電路不同，一般會有過放保護、過充保護、過流保護、短路保護以及控制IC失效之后的FUSE保護這幾種，下面會以一個常見的電路，講解這幾種保護的工作原理。
11.鋰電池保護板組成
一般的鋰電池保護板由控制IC、MOS管、電阻電容、保險絲FUSE等組成，如下圖所示。
展開 
“1加1大于4”的電路保護設計，值得一看！
通過增加電子元器件以提供電路保護，來防止內部和外部故障是吃力不討好的設計工作之一，這類似于購買保險。盡管遵循監管要求和最佳實踐是不錯的出發點，但當不需要時，它似乎是一個額外的負擔;而當確實需要時，又很難知道保護是否足夠到位。需要保護的最常見故障類別包括由內部或外部短路、浪涌和元器件故障引起的各種過壓事件。
共有以下三種基于元器件的過壓保護策略：
1.通過一個開關將相關的過電流轉接到地，一旦超過閾值電壓，該開關將變為非常低的阻抗;
2.通過保護線路兩端的電壓鉗位器耗散掉多余的能量;
3.當超過電壓閾值時，以類似熔斷器的動作斷開受影響的線路。
有許多元器件可用于實施這些保護策略。其中有些元器件在故障發生時可以充當撬棍和臨時短路線(圖1)，有些則充當鉗位器，將瞬態電壓限制在預設限值，直到故障消失(圖2)。
展開 干貨 | 教你做好LED開關電源保護設計
LED開關電源過電流保護電路、LED開關電源過電壓保護電路、LED開關電源軟啟動保護電路、LED開關電源過熱保護電路……行內人士貢獻幾大實用電路圖，同你做好LED開關電源的保護設計。
LED開關電源過電流保護電路
在直流LED開關電源電路中，為了保護調整管在電路短路、電流增大時不被燒毀。其基本方法是，當輸出電流超過某一值時，調整管處于反向偏置狀態，從 而截止，自動切斷電路電流。如圖1所示，過電流保護電路由三極管BG2 和分壓電阻R4、R5組成。
電路正常工作時，通過R4與R5的壓作用，使得BG2 的基極電位比發射極電位高，發射結承受反向電壓。于是BG2 處于截止狀態(相當于開路)，對穩壓電路沒有影響。當電路短路時，輸出電壓為零，BG2 的發射極相當于接地，則BG2 處于飽和導通狀態(相當于短路)，從而使調整管BG1基極和發射極近于短路，而處于截止狀態，切斷電路電流，從而達到保護目的。
圖2：開關電源輸入過電流保護電路
LED開關電源過電壓保護電路
直流LED開關電源中開關穩壓器的過電壓保護包括輸入過電壓保護和輸出過電壓保護。
展開 干貨 | 如何做好LED開關電源保護設計，看這篇就夠了
LED開關電源過電流保護電路、LED開關電源過電壓保護電路、LED開關電源軟啟動保護電路、LED開關電源過熱保護電路……行內人士貢獻幾大實用電路圖，同你做好LED開關電源的保護設計。
LED開關電源過電流保護電路
在直流LED開關電源電路中，為了保護調整管在電路短路、電流增大時不被燒毀。其基本方法是，當輸出電流超過某一值時，調整管處于反向偏置狀態，從 而截止，自動切斷電路電流。如圖1所示，過電流保護電路由三極管BG2 和分壓電阻R4、R5組成。
電路正常工作時，通過R4與R5的壓作用，使得BG2 的基極電位比發射極電位高，發射結承受反向電壓。于是BG2 處于截止狀態(相當于開路)，對穩壓電路沒有影響。當電路短路時，輸出電壓為零，BG2 的發射極相當于接地，則BG2 處于飽和導通狀態(相當于短路)，從而使調整管BG1基極和發射極近于短路，而處于截止狀態，切斷電路電流，從而達到保護目的。
展開 干貨 | 全面解析開關電源各功能電路
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輸出過壓保護電路的原理
輸出過壓保護電路的作用是：當輸出電壓超過設計值時，把輸出電壓限定在一安全值的范圍內。當開關電源內部穩壓環路出現故障或者由于用戶操作不當引起輸出過壓現象時，過壓保護電路進行保護以防止損壞后級用電設備。應用最為普遍的過壓保護電路有如下幾種：
1、可控硅觸發保護電路：
如上圖，當Uo1輸出升高，穩壓管（Z3）擊穿導通，可控硅（SCR1）的控制端得到觸發電壓，因此可控硅導通。Uo2電壓對地短路，過流保護電路或短路保護電路就會工作，停止整個電源電路的工作。當輸出過壓現象排除，可控硅的控制端觸發電壓通過R對地泄放，可控硅恢復斷開狀態。
2、光電耦合保護電路：
如上圖，當Uo有過壓現象時，穩壓管擊穿導通，經光耦（OT2）R6到地產生電流流過，光電耦合器的發光二極管發光，從而使光電耦合器的光敏三極管導通。Q1基極得電導通， 3842的③腳電降低，使IC關閉，停止整個電源的工作，Uo為零，周而復始。
3、輸出限壓保護電路：
輸出限壓保護電路如下圖，當輸出電壓升高，穩壓管導通光耦導通，Q1基極有驅動電壓而道通，UC3842③電壓升高，輸出降低，穩壓管不導通，UC3842③電壓降低，輸出電壓升高。周而復始，輸出電壓將穩定在一范圍內（取決于穩壓管的穩壓值）。
4、輸出過壓鎖死電路：
圖A的工作原理是，當輸出電壓Uo升高，穩壓管導通，光耦導通，Q2基極得電導通，由于Q2的導通Q1基極電壓降低也導通，Vcc電壓經R1、Q1、R2使Q2始終導通，UC3842③腳始終是高電平而停止工作。
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