如何对电路进行保护

电路保护主要是保护电子电路中的元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏，随着科学技术的发展，电力/电子产品日益多样化、复杂化，所应用的电路保护元件己非昔日的简单的玻璃管保险丝，通常保护器件有压敏电阻、TVS、气体放电管等。己经发展成为一个门类繁多的新兴电子元件领域。

电路保护元件的重要性

在各类电子产品中，设置过电流保护和过电压保护元件的趋势日益增强，之所以如此，归纳起来主要有以下几个方面的因素：

（1）随着电子产品发展的需求，IC的功能（集成度）也越来越强，其“身价”自然越来越高贵，因而需要加强保护。

（2）为了降低功耗、减少发热、延长使用寿命，半导体元件和IC的工作电压越来越低，据SIA（美国半导体行业协会）统计，目前工作电压在1.5V左右，到2004年将降到1.2V以下，因而其抗过电流/过电压的能力需要适应新的保护要求。

（3）移动式电子产品越来越多，如手持机、PDA、笔记本电脑、摄录机、数码相机、光盘机等，这些电子产品都需要电池组件作为，在电池组件和电池充电器中都必须配备保护元件。

（4）在现代豪华型汽车中，装备的电子设备越来越多，而且工作条件比一般的电子产品更恶劣，如汽车行驶状况和环境瞬息万变、汽车起动时会产生很大的瞬间峰值电压等。因此，在为这些电子设备配套的电源适配器中，一般都需要同时安装过电流和过电压保护元件。

（5）众多电力/电子产品都需要防止雷击以及电源线与电话线的交扰，以保证正常通信和用户人身安全。所以，随着电力/电子产品的发展，过电流/过电压保护元件的需求呈上升趋势。

（6）据统计，在电子产品出现的故障中，有75％是由于过电流/过电压造成的。IBM曾分析过计算机电源的故障原因，其中88.5％是由于过电流/过电压造成的。随着人们对电子产品质量的苛求，制造厂家为了提高市场竞争力，就必须大量采用电路保护元件。

电路保护的几种常见类型

1.过流保护（over current）

是当电流过大时自动断电，防止电路与案件因超过额定电流而造成的损坏。

2.过压保护（Over-Voltage Protection）

主要是防止过电压或静电放电（Discharge Suppression）对电子元器件的损坏，被广泛地应用于电话机、传真机及高速传输接口（USB，IEEE1394，HDMI，SATA）等各种电子系统产品，尤其是电子通讯设备，对于如何避免因为电压异常（Over-Voltage or EOS（Electrical Over-Stress））或静电放电（ESD）而对电子备造成伤害损失尤为重要。

3.过温保护（OT）

温度保护组件从商品化到现在，已经走过了一个甲子，目前过温保护组件广泛运用于对温度有特殊要求的场合，此类保护组件按照作动原理可分为化学药品作动型、低温合金作动型，其中化学药品作动型产品的主要特点是可以做低温型产品（目前有做到48℃），但结构较为复杂，成本较高；低温合金型作动主要是一根直径较大的低温熔丝起导通作用，必须保证在通过额定电流产生的热量不会使熔丝熔化，此低温熔丝一般是通过调节锡（Sn）、铜（Cu）、银（Ag）、铋（Bi）、铟（In）等成份的比例来调节其熔点。

4.过温过流保护（TFR）

近年来，随着应用的提升， 单纯的温度保护功能， 已不能满足日新月异电器、电机、马达及3C产品安全保护的需求， 因此再研发出能因应因温度、电流及电压异常情况下同时监控并及时保护的组件， 而此样组件的兴起主要以锂离子电池及锂高分子电池为最大应用。

5.过流过压（OCOV）

随着现代电子产品的复杂化，对于保护组件运用的要求也日益提高，如保护的全面性、有限的预留空间等，随着这些要求的提出，保护组件界掀起了一场组合封装的热潮，如上面提到过流过温保护也算组合封装的一种，但过流过压保护组合封装产品目前大多数还处在研发阶段，还没有成熟的商业化产品面市。

电路保护的方法举例

一、过压保护

过压的原因

1 操作过电压：由拉闸，合闸，快速直流开关的切断等 经常性操作中的电磁过程引起的过压。

2 浪涌过压：由雷击等偶然原因引起，从电网进入变换 器的过压。

3 电力电子器件关断过电压：电力电子器件关断时产生 的过压。

4 在电力电子变换器-电动机调速系统中，由于电动机 回馈制动造成直流侧直流电压过高产生的过压。也称为泵升电压。

过压保护的基本原则是：根据电路中过压产生的不同部 位，加入不同的附加电路，当达到—定过压值时，自动 开通附加电路，使过压通过附加电路形成通路，消耗过 压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关 器件上，保护了电力电子器件。保护电路形式很多，也 很复杂

二、过流保护

过流的原因

当电力电子变换器内部某一器件击穿或短路，触发电路 或控制电路发生故障，出现过载，直流侧短路，可逆传 动系统产生环流或逆变失败，以及交流电源电压过高或 过低，缺相等，均可引起变换器内元件的电流超过正常 工作电流，即出现过流。由于电力电子器件的电流过载 能力比一般电气设备差得多，因此，必须对变换器进行 适当的过流保护。变换器的过流一般主要分为两类：过 载过流和短路过流。

过流保护的方法

（1） 交流进线电抗器，或采用漏抗大的整流变 压器，利用电抗限制短路电流。但正常工作时有较大 的交流压降。

（2） 电流检测装置。过流时发出信号，过流信 号一方面可以封锁触发电路，使变换器的故障电流迅 速下降至零，从而有效抑制了电流。另一方面控制过 电继电器，使交流接触器触点跳开，切断电源。但过 流继电器和交流接触器动作都需一定时间（100～ 200ms）。故只有电流不大的情况这种保护才能奏效。

（3） 直流快速开关。对于大，中容量变换 器，快速熔断器的价格高且更换不方便。为避免过流 时烧断快速熔断器，采用动作时间只2ms的直流快速开 关，它可先于快速熔断器动作而保护电力电子器件。

（4） 快速熔断器 快速熔断器是防止变换器过流损坏的最后一道防线。在 晶闸管变换器中，快速熔断器是应用最普遍的过流保护 措施，可用于交流侧，直流侧和装置主电路中。其中交 流侧接快速熔断器能对晶闸管元件短路及直流侧短路起 保护作用，但要求正常工作时，快速熔断器电流定额要 大于晶闸管的电流定额，这样对元件的短路故障所起的 保护作用较差.