電路保護(hù)技術(shù)的案例
干貨｜深入剖析鋰電池保護(hù)電路工作原理
鋰離子電池電壓范圍
10.剖析鋰電池保護(hù)電路的工作原理
舉一個不恰當(dāng)?shù)睦樱姵氐某浞烹娋拖窈⒆雍饶溉橐粯印? 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(hù)；
科學(xué)喝奶，規(guī)律喝奶，需要家長的監(jiān)督，那電池如何做到科學(xué)充電和放電呢？
鋰電池都有一個使用的安全電壓區(qū)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(dāng)電池的實(shí)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(nèi)部將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的傷害，嚴(yán)重傷害電池，導(dǎo)致性能下降，俗稱電池衰減，電池衰減的表現(xiàn)就是電池的內(nèi)阻增大，容量下降等。
所以一般鋰離子電池內(nèi)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(hù)電池。
紅色框選部分為電池保護(hù)板
這個電路板根據(jù)組成電路不同，一般會有過放保護(hù)、過充保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)以及控制IC失效之后的FUSE保護(hù)這幾種，下面會以一個常見的電路，講解這幾種保護(hù)的工作原理。
11.鋰電池保護(hù)板組成
一般的鋰電池保護(hù)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 干貨 | 開關(guān)電源"各類保護(hù)電路"實(shí)例詳細(xì)解剖
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應(yīng)用的注意事項(xiàng)
當(dāng)過壓保護(hù)電路起作用時，電路處于非正常工作狀態(tài)。對于有輸出電壓上下調(diào)功能的電路，過壓保護(hù)點(diǎn)應(yīng)大于輸出電壓上調(diào)最大值。
過壓保護(hù)自鎖控制電路
01
概述
在電源系統(tǒng)中，當(dāng)反饋回路失效時，輸出電壓不受控，電壓升高超出規(guī)定范圍，此時過高的輸出電壓有可能造成后續(xù)電器設(shè)備的損壞。為解決這問題，通常在電源中增加過壓保護(hù)電路。過壓保護(hù)的方式一般有三種。
A、鉗位型：當(dāng)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(hù)型：當(dāng)反饋失效時，通過保護(hù)電路使輸出電壓來回重啟，輸出電壓的最高點(diǎn)為過壓保護(hù)點(diǎn)。
C、自鎖型：當(dāng)輸出電壓達(dá)到過壓保護(hù)點(diǎn)時，電路動作，關(guān)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。
展開 干貨｜常用電路保護(hù)元件有哪些？
電子電路很容易在過壓、過流、浪涌等情況發(fā)生的時候損壞，隨著技術(shù)的發(fā)展，電子電路的產(chǎn)品日益多樣化和復(fù)雜化，而電路保護(hù)則變得尤為重要。電路保護(hù)元件也從簡單的玻璃管保險絲，變得種類更多，防護(hù)性能更優(yōu)越。
電路保護(hù)的意義是什么？
在各類電子產(chǎn)品中，設(shè)置過壓保護(hù)和過流保護(hù)變得越來越重要，那么電路保護(hù)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(qiáng)保護(hù)。
(2)半導(dǎo)體器件，IC的工作電壓有越來越低的趨勢，而電路保護(hù)的目的則是降低能耗損失，減少發(fā)熱現(xiàn)象，延長使用壽命。
(3)車載設(shè)備，由于使用環(huán)境的條件比一般電子產(chǎn)品更加惡劣，汽車行駛狀況萬變，汽車啟動時產(chǎn)生很大的瞬間峰值電壓等。因此，在為這些電子設(shè)備配套產(chǎn)品的電源適配器中，一般要使用過壓保護(hù)元件。
(4)通信設(shè)備，通信場所對防雷浪涌有一定的要求，在這些設(shè)備中使用過壓保護(hù)、過流保護(hù)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(guān)鍵。
展開 實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)：PCB板的ESD保護(hù)電路設(shè)計(jì)
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干貨 | 電路保護(hù)三種常見防護(hù)器件對比
電路保護(hù)主要有兩種形式：過壓保護(hù)和過流保護(hù)。選擇適當(dāng)?shù)?em>電路保護(hù)器件是實(shí)現(xiàn)高效、可靠電路保護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，涉及到電路保護(hù)器件的選型，我們就必須要知道各電路保護(hù)器件的作用。在選擇電路保護(hù)器件的時候我們要知道保護(hù)電路不應(yīng)干擾受保護(hù)電路的正常行為，此外，其還必須防止任何電壓瞬態(tài)造成整個系統(tǒng)的重復(fù)性或非重復(fù)性的不穩(wěn)定行為。
電路保護(hù)最常見的器件有三：GDT、MOV和TVS。
01
GDT陶瓷氣體放電管
在正常的工作條件下，一只GDT的并聯(lián)阻抗約為1TΩ ，并聯(lián)電容為1pF以下。當(dāng)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(fā)生變化。一旦GDT達(dá)到輝光電壓，其并聯(lián)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(jìn)一步降低至15V左右。當(dāng)瞬變源不再繼續(xù)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(nèi)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(yōu)點(diǎn)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(hù)器件或被保護(hù)的電路中。GDT的觸發(fā)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(dá)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(guān)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(yōu)先耦合到平衡饋線的某一側(cè)，因而產(chǎn)生一個巨大的差分信號。
展開 平板電腦外接電源輸入保護(hù)電路分析
Q8只要是和Q17部分電路是配合使用的，作用是不管什么時候，用DC5V供電時,用USB供電就不起作用，還有只用USB供電時，防止了DC座帶電。
當(dāng)輸入電壓是大于5V時，如6V，9V，12V等，穩(wěn)壓管D13正常工作，R66，R67和D13形成回路，Q4基極的電壓被拉低，滿足了導(dǎo)通條件。這時Q2的柵極的電壓被拉到了輸入電壓的水平，沒有滿足導(dǎo)通的條件，處于截止?fàn)顟B(tài)。所以大于5V的輸入電壓會被擋在Q4前面，進(jìn)不到系統(tǒng)里面去，避免了燒壞元器件的風(fēng)險，從而起到了保護(hù)設(shè)備的作用。
采用正確的電路保護(hù)設(shè)計(jì)，讓無人機(jī)高飛
電池在充電過程中著火或飛行途中由于一些電氣問題而發(fā)生故障，這些都是常見的例子，這就突出說明了為什么強(qiáng)大的電氣保護(hù)是必不可少的。
幸運(yùn)的是，越來越多的工具和技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)被動電池安全系統(tǒng)，靜電放電（ESD）保護(hù)和失速電機(jī)保護(hù)。
圖1展示了一個通用的無人機(jī)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)了無人機(jī)制造商在為其產(chǎn)品的各種電氣子系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路保護(hù)時必須考慮的一些領(lǐng)域，以及為每個應(yīng)用程序設(shè)計(jì)一些最常見的電路保護(hù)組件。
圖1:需要電路保護(hù)的無人機(jī)子系統(tǒng)
保護(hù)電池和充電電路
無人機(jī)需要機(jī)載電池來為其運(yùn)作提供動力。
鋰聚合物（Lipo）電池是無人機(jī)最常用的電池類型之一，因其具有高能量密度（與尺寸和重量相關(guān)）的優(yōu)勢，每個電池具有更高的電壓，因此它們可以用比其它可充電電池更少數(shù)量的電池為無人機(jī)的機(jī)載系統(tǒng)供電。
它們的放電速度也比其它類型的慢，因此它們在不使用時能保持更長的充電時間。
但是，如果充電或使用不當(dāng)，它們無法提供長時間的最佳性能，甚至可能開始冒煙和起火。
過放電和過充電是外部產(chǎn)生的兩種事件，它們會導(dǎo)致鋰離子電池出現(xiàn)問題。
在過放電過程中，如果電池電壓下降到大約1.5V以下，陽極會產(chǎn)生氣體。當(dāng)電壓降到1V以下時，來自集電器中的銅溶解，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。因此，需要由電池保護(hù)IC提供欠壓保護(hù)。當(dāng)電池電壓達(dá)到約4.6V時，過度充電會在陰極產(chǎn)生氣體和熱量積聚。盡管圓柱形電池具有內(nèi)部壓力保護(hù)、激活的CIDs（電流中斷裝置）和內(nèi)部PTC（正溫度系數(shù)盤，加熱時電阻增加），但LiPo電池沒有內(nèi)部CIDs和PTC。
展開 【實(shí)用】電氣自動化常用的幾款保護(hù)電路大解析
鑒于電源電路存在一些不穩(wěn)定因素，而設(shè)計(jì)用來防止此類不穩(wěn)定因素影響電路效果的回路稱作保護(hù)電路。在各類電子產(chǎn)品中，保護(hù)電路比比皆是，例如：過流保護(hù)、過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、空載保護(hù)、短路保護(hù)等等，本文就整理了一些常見的保護(hù)電路。
電機(jī)過熱保護(hù)電路
生產(chǎn)中所用的自動車床、電熱烘箱、球磨機(jī)等連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)電設(shè)備，以及其它無人值守的設(shè)備， 因?yàn)殡姍C(jī)過熱或溫控器失靈造成的事故時有發(fā)生，需要采取相應(yīng)的保安措施。PTC熱敏電阻過熱保護(hù)電路能夠方便、有效地預(yù)防上述事故的發(fā)生 。
下圖是以電機(jī)過熱保護(hù)為例，由PTC熱敏電阻和施密特電路構(gòu)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(shè)在電機(jī)定子的繞組里。
正常情況下，PTC熱敏電阻器處于常溫狀態(tài)，它們的總電阻值小于1KΩ。此時，V1截止，V2導(dǎo)通，繼電器K的電吸合常開觸點(diǎn)，電機(jī)由市電供電運(yùn)轉(zhuǎn)。
當(dāng)電機(jī)因故障局部過熱時，只要有一只PTC熱敏電阻受熱超過預(yù)設(shè)溫度時，其阻值就會超過10KΩ以上。于是V1導(dǎo)通、V2截止，VD2顯示紅色報警，K失電釋放，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到保護(hù)目的。
PTC熱敏電阻的選型取決于電機(jī)的絕緣等級。通常按比電機(jī)絕緣等級相對應(yīng)的極限溫度低40℃左右的范圍選擇PTC熱敏電阻的居里溫度。
展開 干貨 | 常見開關(guān)電源各種保護(hù)電路實(shí)例詳細(xì)解剖
過壓保護(hù)自鎖控制電路
1、概述（電路類別、實(shí)現(xiàn)主要功能描述）：
在電源系統(tǒng)中，當(dāng)反饋回路失效時，輸出電壓不受控，電壓升高超出規(guī)定范圍，此時過高的輸出電壓有可能造成后續(xù)電器設(shè)備的損壞。為解決這問題，通常在電源中增加過壓保護(hù)電路。過壓保護(hù)的方式一般有三種。
A、鉗位型：當(dāng)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(hù)型：當(dāng)反饋失效時，通過保護(hù)電路使輸出電壓來回重啟，輸出電壓的最高點(diǎn)為過壓保護(hù)點(diǎn)。
C、自鎖型：當(dāng)輸出電壓達(dá)到過壓保護(hù)點(diǎn)時，電路動作，關(guān)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(biāo)及實(shí)現(xiàn)原理):
上圖中為隔離的自鎖型控制電路。當(dāng)過壓保護(hù)信號CON TROL端給出一個高電平時，U1中的三極管導(dǎo)通，VCC為整個電路的供電端。Vcc經(jīng)R5給Q2一個基極電流，Q1導(dǎo)通并進(jìn)入飽和狀態(tài)，SHUT端被Q2拉至低電平，PWM關(guān)閉電源無輸出。Q2同時控制Q1的導(dǎo)通。當(dāng) Q2導(dǎo)通時，Q1的基極電流經(jīng)R2到地，Q1導(dǎo)通，經(jīng)R3再提供一個基極電流給Q2，維持Q2的導(dǎo)通。Q1及R1、R2、R3構(gòu)成了Q2的正反饋電路。
4、電路的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：可有效的進(jìn)行自鎖保護(hù)，整個電路等效于一個可控硅。
缺點(diǎn)：整個電路需要一個固定的Vcc。當(dāng)PWM電源端無供電時，也需保證上圖中VCC電壓的存在。
5、應(yīng)用的注意事項(xiàng)：
1． 此電路要有持續(xù)的供電自鎖才有效。
2．
展開 一款主要用于電路過流保護(hù)的自恢復(fù)保險絲-FSMD0603
自恢復(fù)保險絲（Self-Resettable fuse），又稱PPTC熱敏電阻，是一種基于高分子有機(jī)聚合物與導(dǎo)電粒子復(fù)合材料的過流電子保護(hù)元件。其通過溫度敏感的材料特性，在正常狀態(tài)下保持低電阻導(dǎo)通，當(dāng)電路過流或溫度過高時迅速轉(zhuǎn)為高阻態(tài)切斷電流，故障排除后自動恢復(fù)初始狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了重復(fù)保護(hù)功能。
自恢復(fù)保險絲的動作原理，是一種能量的動態(tài)平衡，流過自恢復(fù)保險絲的電流，由于電流熱效應(yīng)的關(guān)系，產(chǎn)生一定程度的熱量(自恢復(fù)保險絲都存在阻值)，產(chǎn)生的熱全部或部分散發(fā)到環(huán)境中，而沒有散發(fā)出去的熱便會提高自恢復(fù)保險絲元件的溫度。
工采網(wǎng)代理的FSMD0603是一款自恢復(fù)保險絲，主要用于電路過流保護(hù)。該產(chǎn)品具有高可靠性和重復(fù)使用的特點(diǎn)，能夠在電流恢復(fù)正常后自動復(fù)位，無需更換元件，降低了維護(hù)成本。其典型應(yīng)用場景包括消費(fèi)電子、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其外設(shè)等需要高效保護(hù)的領(lǐng)域。
產(chǎn)品性能穩(wěn)定，能夠有效防止因過流或短路引發(fā)的損壞，同時具備較小的體積和緊湊的設(shè)計(jì)，便于在各種電子設(shè)備中集成。具體參數(shù)方面，該型號支持特定范圍的工作電壓和額定電流，確保在不同條件下均能提供可靠的保護(hù)功能。
自恢復(fù)保險絲元件處于低阻狀態(tài)，自恢復(fù)保險絲不動作，當(dāng)流過自恢復(fù)保險絲元件的電流，增加或環(huán)境溫度升高，但如果達(dá)到產(chǎn)生的熱和散發(fā)的熱的平衡時，自恢復(fù)保險絲仍不動作。
當(dāng)電流或環(huán)境溫度再提高時，自恢復(fù)保險絲會達(dá)到較高的溫度。當(dāng)施加的電壓消失時，自恢復(fù)保險絲便可以自動恢復(fù)了。
展開 “1加1大于4”的電路保護(hù)設(shè)計(jì)，值得一看！
此外，由于采用了專利設(shè)計(jì)正在申請中的新型金屬氧化物技術(shù)，這個IsoMOV元器件在相同尺寸下還具有更高的額定電流，而且消除了占位面積問題和爬電距離/間隙問題。
圖7：IsoMOV的徑向引線盤封裝看起來像標(biāo)準(zhǔn)MOV，但它比單個等效的MOV體積更小，額定電流更高。
這種電路保護(hù)器件不僅僅是“兩全其美”，因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)還有其他優(yōu)勢。MOV故障(是的，它們具有眾所周知的各種故障模式)通常以金屬化區(qū)域邊緣的所謂“浪涌孔”為特征，這通常是由浪涌期間該邊緣的MOV內(nèi)部溫度升高引起的。Bourns公司表示，這項(xiàng)技術(shù)旨在大幅減少或消除這種故障模式。
當(dāng)組合產(chǎn)品不僅僅是其組成部分的簡單累加時，它總會讓人感興趣。在這里，除了明顯節(jié)省空間外，這種組合還能提供性能和法規(guī)遵從方面的優(yōu)勢。退后一步說，想想能夠“開箱即用”(實(shí)際上，這里是“入箱即用”)，并查看內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)后發(fā)現(xiàn)，這種保護(hù)器件確實(shí)具有實(shí)實(shí)在在的好處。
我們經(jīng)常看到通過合并封裝來實(shí)現(xiàn)更高水平的功能集成，從而形成更小的外殼或芯片，這通常是一件好事，但有時在性能折衷方面也有不利之處。
展開 
硬件工程師都是怎么設(shè)計(jì)電源正負(fù)極反接保護(hù)電路的？
EDA365電子論壇
MOS管防反保護(hù)電路
MOS管因工藝提升，自身性質(zhì)等因素，其導(dǎo)通內(nèi)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(jì)，所以選擇MOS管對電路進(jìn)行保護(hù)是比較推薦的方式。
（1） NMOS防護(hù)1
如下圖：上電瞬間，MOS管的寄生二極管導(dǎo)通，系統(tǒng)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(xiàn)為高電平，NMOS的ds導(dǎo)通，寄生二極管被短路，系統(tǒng)通過NMOS的ds接入形成回路。
若電源接反，NMOS的導(dǎo)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(hù)。
（2）PMOS防護(hù)2
如下圖：上電瞬間，MOS管的寄生二極管導(dǎo)通，系統(tǒng)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(xiàn)為低電平，PMOS的ds導(dǎo)通，寄生二極管被短路，系統(tǒng)通過PMOS的ds接入形成回路。
若電源接反，NMOS的導(dǎo)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(hù)。
注：NMOS管將ds串到負(fù)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(hù)電路設(shè)計(jì)”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(jìn)行電路的保護(hù)
這種方法是利用了隔離的原理進(jìn)行電路板的保護(hù)，由于這些器件有了鉗位二極管的保護(hù)，在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中減小了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。
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臺灣工程師總結(jié)的三款缺相保護(hù)電路，第三個一般人看不懂！
以上三種對電機(jī)缺相保護(hù)器電路的設(shè)計(jì)思路都是把三相電源引進(jìn)控制電路中，若發(fā)起時電源缺相，控制電路將無法接通電路，當(dāng)工作時突發(fā)電源缺相，控制電路將通過聯(lián)鎖元件使電動機(jī)跳閘，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的缺相保護(hù)。以上介紹的3種方法,可實(shí)現(xiàn)啟動和運(yùn)行過程的缺相雙重保護(hù)。最后應(yīng)當(dāng)指出,大量實(shí)踐證明,要避免電動機(jī)兩相工作,只要加強(qiáng)監(jiān)視,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),留意發(fā)現(xiàn)缺相工作的異常現(xiàn)象,及時防止電動機(jī)的缺相運(yùn)行，保證電動機(jī)的安全可靠工作。
